Question

合成氨工廠常通過測定反應前后混合氣體的密度來確定氮的轉化率。某工廠測得合成塔中N₂、H₂混合氣體的密度為0.5536 g·L^-1（標準狀況），從合成塔中出來的混合氣體在相同條件下密度為0.693 g·L^-1。求該合成氨廠N₂的轉化率。

Answer 1

解析：設N₂、H₂起始時總物質的量為1 mol，N₂為_x，H₂為1 mol-x，依題意有28 g·mol^-1+2  g·mol^-1(1 mol-x)=0.5536 g·L^-1×22.4 L·mol^-1，

解得  x=0.4 mol，故H₂為0.6 mol。

又設0.4 mol N₂發生了反應的物質的量為y，則H₂發生反應的物質的量為3y。

                    N₂  +  3H₂  2NH₃

起始/mol      0.4       0.6              0

平衡/mol      0.4-y     0.6-3y        2y

n（總）=0.4 mol-y+0.6 mol-3y+2y=1 mol-2y。

反應前后，氣體總質量為一定值，則有關系式：

1 mol×22.4 L·mol^-1×0.5536 g·mol^-1=(1 mol-2y)×22.4 L·mol^-1×0.693 g·L^-1，解得  y=0.1 mol。

所以，N₂的轉化率=×100%=25%。

答案：N₂的轉化率為25%。