Question

2．在2L密闭容器中，充入1mol N₂和3mol H₂，一定条件下发生合成氨反应，2min时达到平衡．测得平衡时N₂的转化率为40%，求：
（1）平衡时v （NH₃）的速率
（2）求该温度下的平衡常数K（列出算式，不用计算出结果）
（3）H₂在平衡混合气体中的体积分数
（4）平衡时容器的压强与起始时压强之比．

Answer 1

分析 2min时达到平衡，测得平衡时N₂的转化率为40%，则转化的氮气为1mol×40%=0.4mol，则
         N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
开始    1            3                0
转化  0.4          1.2             0.8
平衡 0.6           1.8             0.8
结合v=$\frac{△c}{△t}$、K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比、体积或压强与物质的量成正比来解答．

解答 解：2min时达到平衡，测得平衡时N₂的转化率为40%，则转化的氮气为1mol×40%=0.4mol，则
                     N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）：1          3            0
转化l（mol）：0.4         1.2           0.8
平衡l（mol）：0.6         1.8           0.8
（1）平衡时v （NH₃）的速率为$\frac{\frac{0.8mol}{2L}}{2min}$=0.2mol/（L•min），答：平衡时v （NH₃）的速率为0.2mol/（L•min）；
（2）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，该反应的平衡常数K=$\frac{（\frac{0.8mol}{2L}）^{2}}{（\frac{1.8mol}{2L}）^{3}×（\frac{0.6mol}{2L}）}$，答：该温度下的平衡常数K=$\frac{（\frac{0.8mol}{2L}）^{2}}{（\frac{1.8mol}{2L}）^{3}×（\frac{0.6mol}{2L}）}$；
（3）H₂的体积分数为$\frac{1.8mol}{0.6mol+1.8mol+0.8mol}$×100%=56.25%，答：H₂在平衡混合气体中的体积分数为56.25%；
（4）相同条件下压强之比等于物质的量之比，P_后：P_前=n_后：n_前=3.2：4=4：5，答：平衡时容器的压强与起始时压强之比为4：5．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握化学平衡三段法、各物质的量的关系等为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，注意压强比及体积分数的计算，题目难度不大．