Question

将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，取出0.5mol该混合气体充入密闭容器里，使之发生反应并在一定条件下达到平衡，已知反应达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；
（2）达到平衡时混合气体中N₂的物质的量；
（3）平衡时N₂的转化率．

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，则混合气体的平均相对分子质量=3.6×2=7.2，令0.5mol混合气体中N₂和H₂的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者物质的量之和与平均相对分子质量列方程计算，体积之比等于物质的量之比；
（2）根据压强之比等于物质的量之比计算反应后容器内混合气体总的物质的量，利用差量法计算参加反应的氮气的物质的量，进而计算平衡后氮气的物质的量；
（3）氮气的转化率=

参加反应氮气的物质的量

氮气起始物质的量

×100%．

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，则混合气体的平均相对分子质量=3.6×2=7.2，令0.5mol混合气体中N₂和H₂的物质的量分别为xmol、ymol，则：

x+y=0.5 28x+2y=7.2(x+y)

，解得x=0.1，y=0.4，
体积之比等于物质的量之比，故反应前混合气体中N₂和H₂的体积比=0.1：0.4=1：4，
答：反应前混合气体中N₂和H₂的体积比为1：4．
（2）根据压强之比等于物质的量之比，故反应后容器内混合气体总的物质的量=0.5mol×0.76=0.38mol，则：
    N₂+3H₂=2NH₃    物质的量减少△n
    1                 1+3-2=2
   n（N₂）              0.5mol-0.38mol=0.12mol
故n（N₂）=0.12mol×

1

2

=0.06mol，
故平衡后氮气的物质的量=0.1mol-0.06mol=0.04mol；
答：平衡后氮气的物质的量为0.04mol．
（3）氮气的转化率=

0.06mol

0.1mol

×100%=60%
答：氮气的转化率为60%．

点评：本题考查化学平衡的有关计算，难度不大，注意平均相对分子质量的计算与差量法的利用．