Question

某温度下，可逆反应2NO₂   N₂O₄达平衡时，测得混合气体的密度是相同条件下氢气的36倍，求：
（1）此混合气体中NO₂与N₂O₄的物质的量之比．
（2）若反应温度与容器容积不变，开始输进的是N₂O₄气，从逆向反应达平衡时，求N₂O₄的转化率．

Answer 1

分析：（1）相同条件下，密度之比等于相对分子质量之比，由于混合气体的密度是相同条件下氢气的36倍，可知混合气体的平均相对分子质量为72，再根据十字交叉法计算NO₂与N₂O₄的物质的量之比；
（2）为等效平衡，平衡时各组分的物质的量与原平衡相同，决定平衡时各组分的物质的量，利用三段式计算出开始应加入N₂O₄的物质的量，参加反应的N₂O₄的物质的量，再根据转化率的定义计算．

解答：解：（1）混合气体的密度是相同条件下氢气的36倍，所以混合气体的平均相对分子质量为36×2=72，
利用十字交叉法计算NO₂与N₂O₄的物质的量之比：

所以n（NO₂）：n（N₂O₄）=20：26=10：13，
答：混合气体中NO₂与N₂O₄的物质的量之比为10：13；
（2）与原平衡完全等效，平衡时各组分的物质的量与原平衡相同．
平衡时混合气体中NO₂与N₂O₄的物质的量之比为10：13，令NO₂与N₂O₄的物质的量分别为10mol、13mol．
              N₂O₄  2NO₂ 
开始（mol）：13+5=18         0
变化（mol）：5             10-0=10
平衡（mol）：13            10
所以N₂O₄的转化率为

5mol

18mol

×100%=27.8%，
答：N₂O₄的转化率为27.8%．

点评：本题考查化学平衡的计算，难度不大，（1）利用十字交叉法计算简化计算，十字交叉法用于解决二组分混合十分简便，注意理解运用．