Question

將N₂和H₂按一定比例混合，在相同狀況下其密度是H₂的3.6倍，取出0.5mol該混合氣體充入密閉容器里，使之發生反應并在一定條件下達到平衡，已知反應達平衡后容器內壓強是相同條件下反應前壓強的0.76倍，試求：（1）反應前混合氣體中N₂和H₂的體積比；
（2）達到平衡時混合氣體中N₂的物質的量；
（3）平衡時N₂的轉化率．

Answer 1

分析：（1）N₂和H₂按一定比例混合，在相同狀況下其密度是H₂的3.6倍，則混合氣體的平均相對分子質量=3.6×2=7.2，令0.5mol混合氣體中N₂和H₂的物質的量分別為xmol、ymol，根據二者物質的量之和與平均相對分子質量列方程計算，體積之比等于物質的量之比；
（2）根據壓強之比等于物質的量之比計算反應后容器內混合氣體總的物質的量，利用差量法計算參加反應的氮氣的物質的量，進而計算平衡后氮氣的物質的量；
（3）氮氣的轉化率=

參加反應氮氣的物質的量

氮氣起始物質的量

×100%．

解答：解：（1）N₂和H₂按一定比例混合，在相同狀況下其密度是H₂的3.6倍，則混合氣體的平均相對分子質量=3.6×2=7.2，令0.5mol混合氣體中N₂和H₂的物質的量分別為xmol、ymol，則：

x+y=0.5 28x+2y=7.2(x+y)

，解得x=0.1，y=0.4，
體積之比等于物質的量之比，故反應前混合氣體中N₂和H₂的體積比=0.1：0.4=1：4，
答：反應前混合氣體中N₂和H₂的體積比為1：4．
（2）根據壓強之比等于物質的量之比，故反應后容器內混合氣體總的物質的量=0.5mol×0.76=0.38mol，則：
    N₂+3H₂=2NH₃    物質的量減少△n
    1                 1+3-2=2
   n（N₂）              0.5mol-0.38mol=0.12mol
故n（N₂）=0.12mol×

1

2

=0.06mol，
故平衡后氮氣的物質的量=0.1mol-0.06mol=0.04mol；
答：平衡后氮氣的物質的量為0.04mol．
（3）氮氣的轉化率=

0.06mol

0.1mol

×100%=60%
答：氮氣的轉化率為60%．

點評：本題考查化學平衡的有關計算，難度不大，注意平均相對分子質量的計算與差量法的利用．