Question

11．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．测得平衡混合气中NH₃的体积分数为25%，求：
（1）H₂的平均反应速率？
（2）N₂的转化率？
（3）H₂在平衡时的体积分数？
（4）平衡时容器内的压强与起始时压强之比？

Answer 1

分析 发生3H₂+N₂?2NH₃，设参加反应的氮气的物质的量为xmol，则
          3H₂+N₂?2NH₃
开始     3      1        0
转化    3x       x       2x
平衡  3-3x    1-x       2x
测得平衡混合气中NH₃的体积分数为25%，则
$\frac{2x}{3-3x+1-x+2x}$=25%，解得x=0.4mol，以此来解答．

解答 解：发生3H₂+N₂?2NH₃，设参加反应的氮气的物质的量为xmol，则
          3H₂+N₂?2NH₃
开始     3      1        0
转化    3x       x       2x
平衡  3-3x    1-x       2x
测得平衡混合气中NH₃的体积分数为25%，则
$\frac{2x}{3-3x+1-x+2x}$=25%，解得x=0.4mol，
（1）H₂的平均反应速率为$\frac{\frac{3×0.4mol}{2L}}{2min}$=0.1mol•L^-1•min^-1，答：H₂的平均反应速率为0.1mol•L^-1•min^-1；
（2）N₂的转化率为$\frac{0.4}{1}$×100%=40%，答：N₂的转化率为40%；
（3）H₂在平衡时的体积分数为$\frac{3-3×0.4}{3-3×0.4+1-0.4+2×0.4}$×100%=56.25%，答：H₂在平衡时的体积分数为56.25%；
（4）平衡时容器内的压强与起始时压强之比为$\frac{4-2×0.4}{4}$=4：5，答：平衡时容器内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、速率及转化率的计算为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，注意物质的量比等于压强比，题目难度不大．