Question

8．由N₂和H₂组成的混合气体，其平均相对分子质量为12.4，取此混合气体0.5mol充入密闭容器中，使之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0.8倍，求：
（1）反应前混合气体中N₂和H₂的体积比；
（2）平衡混合气体中NH₃和H₂的物质的量；
（3）达到平衡时转化的N₂占起始N₂的百分比．

Answer 1

分析 N₂和 H₂按一定比例混合，设氮气为xmol，氢气为ymol，则$\frac{28x+2y}{x+y}$=12.4，解得x：y=2：3，混合气体0.5mol，则N₂和 H₂的物质的量分别为0.2mol、0.3mol，则：
           N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
开始（mol）：0.2   0.3     0
转化（mol）：n     3n      2n
平衡（mol）：0.2-n 0.3-3n   2n
达到平衡后容器内压强是相同条件下反应前压强的0.8倍，则（0.5-2n）=0.5×0.8，解得n=0.05mol，据此解答．

解答 解：（1）N₂和 H₂按一定比例混合，设氮气为xmol，氢气为ymol，则$\frac{28x+2y}{x+y}$=12.4，解得x：y=2：3，相同条件下物质的量之比等于体积之比，反应前混合气体中N₂和H₂的体积比为2：3，
答：反应前混合气体中N₂和H₂的体积比为2：3．
（2）混合气体共0.5mol，则N₂和 H₂的物质的量分别为0.2mol、0.3mol，则：
           N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
开始（mol）：0.2  0.3      0
转化（mol）：n     3n      2n
平衡（mol）：0.2-n 0.3-3n   2n
达到平衡后容器内压强是相同条件下反应前压强的0.8倍，则（0.5-2n）=0.5×0.8，解得n=0.05，
平衡混合气体中，NH₃的物质的量为0.05mol×2=0.1mol，H₂的物质的量0.3mol-0.05mol×3=0.15mol，
答：平衡混合气体中NH₃和H₂的物质的量分别为0.1mol、0.15mol．
（3）平衡时氮气的转化率为$\frac{0.05mol}{0.2mol}$×100%=25%，
故：达到平衡时转化的N₂占起始N₂的百分比为25%．

点评 本题考查化学平衡的计算，难度不大，注意掌握三段式在化学平衡计算中的应用．