Question

2．将N₂和H₂按一定比例混合，在相同状况下其密度是H₂密的3.6倍，取0.5mol该混合气体通入密闭容器内，使之发生反应并在一定条件下达到平衡．已知反应达到平衡后容器内压强是相同条件下反应前压强的0.76倍，试求：
（1）反应前混合气体中N₂和 H₂的体积比为1：4；
（2）达到平衡时混合气体中的氨的体积分数为31.6%；
（3）平衡时N₂的转化率为60%．

Answer 1

分析 （1）N₂和 H₂按一定比例混合，在相同状况下其密度是H₂的3.6倍，则平均相对分子质量为3.6×2=7.2，设氮气为xmol，氢气为ymol，则：$\frac{28x+2y}{x+y}$=7.2，据此进行计算；
（2）由（1）可知，0.5mol该混合气体，物质的量分别为0.1mol、0.4mol，则
      3H₂+N₂?2NH₃，
开始  0.4  0.1  0
转化   3n   n   2n
平衡0.4-3n 0.1-n  2n
达到平衡后容器内压强是相同条件下反应前压强的0.76倍，则：$\frac{0.5-2n}{0.5}$=0.76，解得：n=0.06mol，以此计算平衡时混合气体中的氨的体积分数；
（3）根据（2）计算氮气的转化率．

解答 解：（1）N₂和 H₂按一定比例混合，在相同状况下其密度是H₂的3.6倍，则平均相对分子质量为3.6×2=7.2，
设氮气为xmol，氢气为ymol，则：$\frac{28x+2y}{x+y}$=7.2，整理可得x：y=1：4，
相同条件下物质的量之比等于体积之比，所以体积为1：4，
故答案为：1：4；
（2）由（1）可知，0.5mol该混合气体，物质的量分别为0.1mol、0.4mol，则
      3H₂+N₂?2NH₃，
开始  0.4  0.1  0
转化   3n   n   2n
平衡0.4-3n 0.1-n  2n
达到平衡后容器内压强是相同条件下反应前压强的0.76倍，则：$\frac{0.5-2n}{0.5}$=0.76，
解得：n=0.06mol，
所以达到平衡时混合气体中的氨的体积分数为：$\frac{2×0.06}{0.4-0.06×3+0.1-0.06+2×0.06}$=31.6%，
故答案为：31.6%；
（3）平衡时N₂的转化率为：$\frac{0.06mol}{0.1mol}$×100%=60%，
故答案为：60%．

点评 本题考查化学平衡的计算，题目难度中等，明确化学平衡三段法计算的格式及平均相对分子质量、转化率的计算即可解答，侧重考查学生的分析能力及化学计算能力．