Question

1．在4L的密閉容器中，充入1mol N₂和4mol H₂，在一定條件下反應，3分鐘后達到平衡狀態，相同溫度下，測得平衡時氣體的壓強比反應前混合氣體的壓強減少了12%，請計算：
（1）平衡時混合氣體中三種氣體的物質的量之比為n（N₂）：n（H₂）：n（NH₃）=7：31：6
（2）N₂的轉化率為30%
（3）3分鐘內NH₃的平均反應速率為0.05mol/（L•min）．

Answer 1

分析 令參加反應的氮氣的物質的量為nmol，根據三段式解題法，表示出反應混合物各組分物質的量的變化量、平衡時各組分的物質的量．
（1）根據壓強之比等于物質的量之比，列方程求出n的值，進而確定三種氣體的物質的量之比；
（2）根據轉化率的定義計算，轉化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
（3）根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（NH₃）．

解答 解：根據三段式解題法，表示出反應混合物各組分物質的量的變化量、平衡時各組分的物質的量．
令參加反應的氮氣的物質的量為nmol，則：
　　　　　 　N₂+3H₂?2NH₃，
開始（mol）：1　 　 4　　　　0
變化（mol）：n　　 3n　　　　2n
平衡（mol）：1-n   4-3n     2n
壓強之比等于物質的量之比，所以（1-n+4-3n+2n）mol=（1+4）mol×（1-12%），解得n=0.3，
（1）平衡時n（N₂）=（1-n）mol=（1-0.3）mol=0.7mol
平衡時n（H₂）=（4-3n）mol=（4-3×0.3）mol=3.1mol
平衡時n（NH₃）=2n=0.3mol×2=0.6mol
所以n（N₂）：n（H₂）：n（NH₃）=0.7mol：3.1mol：0.6mol=7：31：6，
故答案為：n（N₂）：n（H₂）：n（NH₃）=7：31：6；
（2）N₂ 的轉化率為$\frac{0.3mol}{1mol}$×100%=30%，
故答案為：30%；
（3）3分鐘內，以H₂ 表示的平均反應速率v（NH₃）=$\frac{\frac{0.6mol}{4L}}{3min}$=0.05 mol/（L•min），
故答案為：0.05 mol/（L•min）．

點評 本題考查化學平衡的有關計算，主要是反應速率，轉化率等概念的理解應用，難度不大，注意基礎知識的掌握與三段式解題法的運用．