Question

11．在2L密閉容器中，充入1mol N₂和3mol H₂，一定條件下發生合成氨反應，2min時達到平衡．測得平衡混合氣中NH₃的體積分數為25%，求：
（1）H₂的平均反應速率？
（2）N₂的轉化率？
（3）H₂在平衡時的體積分數？
（4）平衡時容器內的壓強與起始時壓強之比？

Answer 1

分析 發生3H₂+N₂?2NH₃，設參加反應的氮氣的物質的量為xmol，則
          3H₂+N₂?2NH₃
開始     3      1        0
轉化    3x       x       2x
平衡  3-3x    1-x       2x
測得平衡混合氣中NH₃的體積分數為25%，則
$\frac{2x}{3-3x+1-x+2x}$=25%，解得x=0.4mol，以此來解答．

解答 解：發生3H₂+N₂?2NH₃，設參加反應的氮氣的物質的量為xmol，則
          3H₂+N₂?2NH₃
開始     3      1        0
轉化    3x       x       2x
平衡  3-3x    1-x       2x
測得平衡混合氣中NH₃的體積分數為25%，則
$\frac{2x}{3-3x+1-x+2x}$=25%，解得x=0.4mol，
（1）H₂的平均反應速率為$\frac{\frac{3×0.4mol}{2L}}{2min}$=0.1mol•L^-1•min^-1，答：H₂的平均反應速率為0.1mol•L^-1•min^-1；
（2）N₂的轉化率為$\frac{0.4}{1}$×100%=40%，答：N₂的轉化率為40%；
（3）H₂在平衡時的體積分數為$\frac{3-3×0.4}{3-3×0.4+1-0.4+2×0.4}$×100%=56.25%，答：H₂在平衡時的體積分數為56.25%；
（4）平衡時容器內的壓強與起始時壓強之比為$\frac{4-2×0.4}{4}$=4：5，答：平衡時容器內的壓強與起始時壓強之比為4：5．

點評 本題考查化學平衡的計算，為高頻考點，把握化學平衡三段法、速率及轉化率的計算為解答的關鍵，側重分析與計算能力的考查，注意物質的量比等于壓強比，題目難度不大．