Question

10．將對H₂的相對密度為4.25的N₂ 和H₂的 混合氣體通入體積固定密閉容器中，在一定條件下反 應生成NH₃，達到平衡時，NH₃占25%（體積分數）．
（1）進入容器N₂和H₂的 體積比1：3．
（2）N₂的轉化率40%．
（3）反應前后的密度比1：1．
（4）反應前后的壓強比5：4．

Answer 1

分析 設的N₂ 和H₂的物質的量分別為xmol、ymol，則$\frac{28x+2y}{x+y}$=4.25×2，整理可得x：y=1：3，假設N₂ 和H₂的物質的量分別為1mol、3mol，達到平衡時，NH₃占25%，則：
           N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol）：1      3        0
轉化（mol）：x      3x       2x
平衡（mol）：1-x    3-3x     2x
所以$\frac{2x}{4-2x}$=25%，解得x=0.4
（1）相同條件下，氣體體積之比等于其物質的量之比；
（2）轉化率=$\frac{物質的量變化量}{起始物質的量}$×100%；
（3）混合氣體總質量不變，容器容積不變，混合氣體密度不變；
（4）恒溫恒容下，壓強之比等于氣體物質的量之比．

解答 解：設的N₂ 和H₂的物質的量分別為xmol、ymol，則$\frac{28x+2y}{x+y}$=4.25×2，整理可得x：y=1：3，假設N₂ 和H₂的物質的量分別為1mol、3mol，達到平衡時，NH₃占25%，則：
           N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol）：1      3        0
轉化（mol）：x      3x       2x
平衡（mol）：1-x    3-3x     2x
所以$\frac{2x}{4-2x}$=25%，解得x=0.4
（1）相同條件下，氣體體積之比等于其物質的量之比，故進入容器N₂和H₂的 體積比為1mol：3mol=1：3，故答案為：1：3；
（2）氮氣轉化率=$\frac{0.4mol}{1mol}$×100%=40%，故答案為：40%；
（3）混合氣體總質量不變，容器容積不變，混合氣體密度不變，即反應前后的密度比為1：1，故答案為：1：1；
（4）恒溫恒容下，壓強之比等于氣體物質的量之比，故反應前后的壓強比為（1+3）mol：（4-0.8）mol=5：4，故答案為：5：4．

點評 本題考查化學平衡計算，關鍵是計算氮氣與氫氣起始物質的量之比，注意利用賦值法解答，注意三段式解題法在化學平衡計算中應用．