Question

I、恒温下，将a mol N₂与b mol H₂的混合气体通入一个固体容积的密闭容器中，发生如下反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
（1）若反应进行到某时刻t时，n_t（N₂）=13mol，n_t（NH₃）=6mol，计算a=

16

．
（2）反应达到平衡时，混合气体的体积为716.8L（标况下），其中NH₃的含量（体积分数）为25%．计算平衡时NH₃的物质的量

8mol

．
（3）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比（写出最简整数比，下同），n（ 始）：n（平）=

5：4

．
（4）原混合气体中，a：b=

2：3

．
（5）达到平衡时，N₂和H₂的转化率之比，a（N₂）：a（H₂）=

1：2

．
（6）平衡混合气体中，n（N₂）：n（H₂）：n（NH₃）=

3：3：2

．
II、若向体积不变的密闭容器中充入2mol N₂和6mol H₂，一定条件下发生反应：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），平衡时混合气共7mol．令a、b、c分别代表N₂、H₂、NH₃起始加入的物质的量，维持温度不变，使达到平衡时各成分的百分含量不变．则：
（1）若a=0，b=0，则c=

4mol

．
（2）若a=0.7，b=2.1，则：
①c=

2.6

．
②这时反应向

逆反应方向

进行，因为：

浓度商＞平衡常数

．
③若要维持反应开始向该反应方向进行，c的范围是

1＜c≤4

．
（3）欲使起始反应维持向与②相反的方向进行，则b的范围是

4.5＜b≤6

．

Answer 1

分析：I、（1）由N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）及氨气的物质的量可计算转化的氮气的物质的量，再由剩余的氮气的可计算a；
（2）由n=

716.8L

22.4L/mol

=32mol，NH₃的含量（体积分数）为25%来计算；
（3）、（4）、（5）、（6）可利用化学平衡三段法来计算；
II、（1）根据等效平衡及极限转化来计算；
（2）根据N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），
开始    2        6         0
转化    x        3x        2x   
平衡    2-x      6-3x       2x
2-x+6-3x+2x=7，解得x=0.5，
即平衡时物质的量分别为1.5mol、4.5mol、1mol，结合极限转化、等效平衡、平衡常数等来解答；
（3）根据浓度商与化学平衡常数的关系来分析．

解答：解：（1）由反应的化学方程式得知，反应掉的N₂和生成NH₃的物质的量之比为1：2，设转化的N₂的物质的量为x mol，
则 x：6=1：2，解之x=3，所以a=13+3=16mol，故答案为：16；
（2）由n=

716.8L

22.4L/mol

=32mol，NH₃的含量（体积分数）为25%，
n_平（NH₃）=32 mol×25%=8mol，故答案为：8mol；
（3）N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g），
开始16        b                       0
转化4         12                      8   
平衡12       （32-12-8）8      
n（ 始）：n（平）=（16+24）：（（12+12+8）=40：32=5：4，故答案为：5：4；
（4）由上述解答可知，b=12+（32-12-8）=24mol，a=16mol，所以a：b=16mol：24mol=2：3，故答案为：2：3；
（5）达到平衡时，N₂和H₂的转化率之比a（N₂）：a（H₂）=

4

16

：0.5=1：2，故答案为：1：2；
（6）平衡混合气体中，n（N₂）：n（H₂）：n（NH₃）=12mol：12mol：8mol=3：3：2，故答案为：3：3：2；
II、（1）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），
开始      2       6          0
开始      0      0           4
在温度、体积不变的条件下，达到相同的平衡状态，则c=4mol，故答案为：4mol；
（2）①根据N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），
开始    0.7       2.1       c
转化   0.5c                 
将c极限转化为a，即0.5c+0.7=2，解得c=2.6，故答案为：2.6；
②根据N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），
开始    2        6         0
转化    x        3x        2x   
平衡    2-x      6-3x       2x
2-x+6-3x+2x=7，解得x=0.5，
即平衡时物质的量分别为1.5mol、4.5mol、1mol，
当a、b、c分别为0.7、2.1、2.6时，浓度商＞平衡常数（Q＞K），则化学反应逆向移动，
故答案为：逆反应方向；（2分）；浓度商＞平衡常数；
③因平衡时c为1，c的最大值为4，则要维持反应开始向该反应方向进行，应满足1＜c≤4，故答案为：1＜c≤4；
（3）欲使起始反应维持向与②相反的方向进行，即反应向正向移动，平衡时b=4.5，b的最大值为6，则满足4.5＜b≤6即可，
故答案为：4.5＜b≤6．

点评：本题考查化学平衡的计算，明确三段法计算方法、等效平衡、极性转化、反应方向的判断等知识即可解答，题目难度较大，注意反应的移动方向为学生解答的难点．