Question

1．某科研小組研究在其他條件不變的情況下，改變起始?xì)錃獾奈镔|(zhì)的量[用n（H₂）表示]對(duì)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）反應(yīng)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可表示成如圖所示的規(guī)律（圖中T表示溫度，n表示物質(zhì)的量）：
（1）比較在a、b、c三點(diǎn)所處的平衡狀態(tài)中，反應(yīng)物N₂的轉(zhuǎn)化率最高的是c．
（2）若容器容積為1L，N₂的物質(zhì)的量為1mol，n（H₂）=3mol，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為60%，則此條件下（T₂），反應(yīng)的平衡常數(shù)K=2.08．
（3）合成氨工廠常通過測定反應(yīng)前后混合氣體的密度來確定氮的轉(zhuǎn)化率．某工廠測得合成塔中N₂、H₂混合氣體的密度為0.5536g/L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），從合成塔中出來的混合氣體在相同條件下密度為0.693g/L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．該合成氨廠N₂的轉(zhuǎn)化率25%．

Answer 1

分析 （1）三點(diǎn)時(shí)溫度相同，氫氣量越大，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率越大；
（2）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol） 1       3          0
轉(zhuǎn)化（mol） 0.6    1.8        1.2
平衡（mol） 0.4     1.2        1.2
容器容積為1L，所以c（H₂）=1.2mol/L，c（N₂）=0.4mol/L，c（NH₃）=1.2mol/L，據(jù)此求算平衡常數(shù)；
（3）先根據(jù)M=ρVm計(jì)算混合氣體的平均摩爾質(zhì)量，根據(jù)十字交叉法計(jì)算反應(yīng)前混合氣體中N₂和H₂的體積比，然后根據(jù)M=ρVm=$\frac{m}{n}$求出轉(zhuǎn)化率；

解答 解：（1）三點(diǎn)時(shí)溫度相同，氫氣量越大，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率越大，則c點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率最高，
故答案為：c；
（2）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol） 1       3          0
轉(zhuǎn)化（mol） 0.6    1.8        1.2
平衡（mol） 0.4     1.2        1.2
容器容積為1L，所以c（H₂）=1.2mol/L，c（N₂）=0.4mol/L，c（NH₃）=1.2mol/L，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{1．{2}^{2}}{0.4×1．{2}^{3}}$=2.08，
故答案為：2.08；
（3）設(shè)反應(yīng)前混合氣體中氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x，氫氣物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為（1-x），依題意得：
  28x+2（1-x）=0.5536×22.4    解得x=0.4
  所以N₂、H₂的物質(zhì)的量之比為2：3
設(shè)起始N₂的物質(zhì)的量為2mol，H₂為3 mol，N₂的轉(zhuǎn)化量為y
          N₂ +3H₂ ?2NH₃
起始（mol） 2     3         0
轉(zhuǎn)化（mol） y     3y        2y
平衡（mol） 2-y   3-3y      2y
總物質(zhì)的量=2-y+3-3y+2y=（5-2y）mol
$\frac{（28×2+2×3）}{（5-2y）}$=0.693×22.4（左右都是反應(yīng)后氣體的摩爾質(zhì)量）
  y=0.5 mol
所以N₂的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.5}{2}$×100%=25%，
故答案為：25%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，明確化學(xué)平衡的三段法計(jì)算及圖象的分析試劑解答本題的關(guān)鍵，題目難度中等，注意三段式解題法的利用．