Question

常温下，将amol N₂与bmol H₂的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，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，则a的值为________。
（2）反应达到平衡时，混合气体的体积为716.8 L（标准状况下），其中NH₃的体积分数为25%，计算平衡时NH₃的物质的量为_____。
（3）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比（写最简整数化，下同）n_始∶n_平＝________。
（4）原气体中a∶b＝________。
（5）达到平衡时混合气体中，n（N₂）∶n（H₂）∶n（NH₃）＝________。

Answer 1

（1）16　（2）8mol　（3）5∶4　（4）2∶3　（5）3∶3∶2

（1）N₂（g）＋3H₂（g）2NH₃（g）
n_始/mol: a         b            0
n_转/mol: x                        6
n_t/mol: 13                        6
根据上述关系，解得x＝3，所以a＝13＋3＝16。
（2）平衡时，n（NH₃）＝716.8 L÷22.4 L·mol^－1×25%＝32mol×25%＝8mol。
（3）可利用差量法计算。假设反应过程中混合气体总物质的量减少y。
N₂（g）＋3H₂（g）2NH₃（g）　Δn
1mol   3mol      2mol   2mol
8mol     y
解得y＝8mol，所以，原混合气体总物质的量为716.8 L÷22.4 L·mol^－1＋8mol＝40mol。原混合气体与平衡混合气体总物质的量之比为40∶32＝5∶4。
（4）前面已计算出原混合气体中a＝16，所以H₂的物质的量b＝40－16＝24。所以a∶b＝16∶24＝2∶3。
（5）反应过程中各物质的物质的量如下：
N₂（g）＋3H₂（g）2NH₃（g）
n_始/mol: 16      24           0
n_转/mol: 4        12           8
n_平/mol: 12      12           8
根据以上数据，平衡混合气体中，n（N₂）∶n（H₂）∶n（NH₃）＝12∶12∶8＝3∶3∶2。