Question

1．温度不变，在体积为10L的密闭容器中充入1mol N₂和3mol H₂，在一定条件下反应，6分钟后达到化学平衡状态，测得平衡时混合气体的压强比反应前混合气体的压强减小了$\frac{1}{10}$，计算：
（1）平衡时混合气体中各组分的物质的量；
（2）N₂的转化率；
（3）6分钟内用H₂表示的化学反应速率．

Answer 1

分析 令参加反应的氮气的物质的量为nmol，根据三段式解题法，表示出反应混合物各组分物质的量的变化量、平衡时各组分的物质的量．
（1）根据压强之比等于物质的量之比，列方程求出n的值；
（2）根据转化率的定义计算，转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
（3）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（H₂）．

解答 解：根据三段式解题法，表示出反应混合物各组分物质的量的变化量、平衡时各组分的物质的量．
令参加反应的氮气的物质的量为nmol，则：
　　　　　 　N₂+3H₂?2NH₃，
开始（mol）：1　 　 3　　　　0
变化（mol）：n　　 3n　　　　2n
平衡（mol）：1-n   3-3n     2n
压强之比等于物质的量之比，所以（1-n+3-3n+2n）mol=（1+3）mol×（1-$\frac{1}{10}$），解得n=0.2，
（1）平衡时n（N₂）=（1-n）mol=（1-0.2）mol=0.8mol
平衡时n（H₂）=（3-3n）mol=（3-3×0.2）mol=2.4mol
平衡时n（NH₃）=2n=0.2mol×2=0.4mol
答：平衡时混合气体中N₂、H₂、NH₃三种气体的物质的量分别为0.8mol、2.4mol、0.4mol；
（2）N₂ 的转化率为$\frac{0.2mol}{1mol}$×100%=20%，答：N₂ 的转化率为20%；
（3）6分钟内，以H₂ 表示的平均反应速率v（H₂）=$\frac{\frac{3mol-2.4mol}{10L}}{6min}$=0.01 mol/（L•min），
答：6分钟内，以H₂ 表示的平均反应速率为0.01 mol/（L•min）．

点评 本题考查化学平衡的有关计算，主要是反应速率，转化率等概念的理解应用，难度不大，注意基础知识的掌握与三段式解题法的运用．