Question

【題目】恒溫下，將a mol N2與b mol H2的混合氣體通入一個V升固定容積的密閉容器中，發生如下反應：N2 （g）+3H2（g）═2NH3（g）
（1）若反應進行到t分鐘時，nt（N2）=13mol，nt（NH3）=6mol，計算a= ， 反應速率V（H2）=molL﹣1min﹣1 ．
（2）下列描述中能表明反應已達到平衡狀態的是 ①混合氣體的壓強不變 ②混合氣體的密度不變 ③混合氣體的平均摩爾質量不變
④容器內N2 ， H2 ， NH3的濃度之比為1：3：2 ⑤單位時間內生成n mol NH3 ， 同時生成N2 ， H2共2n mol
（3）反應達平衡時，混合氣體的體積為716.8L（標況下），其中NH3的含量（體積分數）為25%．計算平衡時NH3的物質的量n（NH3）=mol，N2和H2的轉化率之比，α（N2）：α（H2）= ． （寫最簡整數比）

Answer 1

【答案】
（1）16；
（2）③
（3）8；1：2
【解析】解：（1）反應進行到t時，測的N2為13mol，NH3為6mol，由方程式可知，參加反應的氮氣的物質的量為：6mol× =3mol，故氮氣的起始物質的量為：13mol+3mol=16mol，即a=16； nt（NH3）=6mol，則用氨氣表示的平均反應速率為：v（NH3）= = molL﹣1min﹣1 ， 根據反應速率與化學計量數成正比可知，v（H2）= v（NH3）= molL﹣1min﹣1 ，
所以答案是：16； ；（2）①該反應為氣體體積縮小的反應，反應過程中壓強發生變化，當混合氣體的壓強不變時，表明正逆反應速率相等，達到了平衡狀態，故①錯誤；②反應前后氣體的體積和總質量不變，則混合氣體的密度始終不變，不能根據密度判斷平衡狀態，故②錯誤；③該反應氣體的總質量不變，氣體總物質的量發生變化，則混合氣體的平均摩爾質量發生變化，當平均摩爾質量不變時，表明該反應已經達到平衡狀態，故③正確；④容器內N2 ， H2 ， NH3的濃度之比為1：3：2，無法判斷各組分的濃度是否變化，則無法判斷是否達到平衡狀態，故④錯誤；⑤單位時間內生成n mol NH3 ， 同時生成N2 ， H2共2n mol，無法判斷氮氣、氫氣的物質的量，則無法判斷平衡狀態，故⑤錯誤；
所以答案是：③；（3）反應達平衡時，混合氣體為： =32mol，其中NH3的物質的量為：32mol×25%=8mol；
利用差量法計算：

	N2（g）+	3H2（g）		2NH3（g）	物質的量減少△n
	1mol	3mol		2mol	2mol
轉化：	4mol	12mol		8mol	8mol

故原混合氣體為：32mol+8mol=40mol，
由（1）知a=16mol，則b=40mol﹣16mol=24mol，
達到平衡時，N2和H2的轉化率之比α（N2）：α（H2）= ： =1：2，
所以答案是：1：2．
【考點精析】本題主要考查了化學平衡的計算的相關知識點，需要掌握反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%才能正確解答此題．