Question

恒温下，将a mol N₂与b mol 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)=13 mol,n_t(NH₃)=6 mol,计算a的值。

(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的含量(体积分数)为25%。计算平衡时NH₃的物质的量。

(3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比，下同)n(始)∶n(平)=_____________。

(4)原混合气体中，a∶b=_____________。

(5)达到平衡时，N₂和H₂的转化率之比，α(N₂)∶α(H₂)=_____________。

(6)平衡混合气体中，n(N₂)∶n(H₂)∶n(NH₃)= _____________。

Answer 1

解析：(1)解法一：由反应的化学方程式得知，反应掉的N₂和生成NH₃的物质的量之比为1∶2，设反应掉N₂的物质的量为x。则x∶6mol=1∶2，即x=3mol。所以开始加入的N₂的物质的量a=13mol+3mol=16mol。

解法二：          N₂+3H₂2NH₃

开始时(mol)：   a     b               0

反应过程(mol)：x                      6

t时(mol)：      13                      6

根据上述关系，解得x=3mol。

所以a=x+13mol=16mol。

(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小y。

N₂+3H₂2NH₃    Δn

 1    3                2         2

                      8mol       y

解得y=8mol。

所以，原混合气体总物质的量为+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=40mol-16mol=24mol。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+3H₂2NH₃

开始时/mol：16   24

转化/mol：    4    12              8

平衡时/mol：12   12              8

可以算出，N₂、H₂的转化率之比为

(6)根据第(5)题中的数据，平衡混合气体中，n(N₂)∶n(H₂)∶n(NH₃)=12∶12∶8=3∶3∶2。

答案：(1)a=16(2)平衡时n(NH₃)=8mol

(3)5∶4(4)2∶3(5)1∶2(6)3∶3∶2