Question

18．恒溫條件下，在2L密閉恒容容器中，充入1mol N₂和3mol H₂，一定條件下發(fā)生合成氨反應(yīng)，2min時(shí)達(dá)到平衡，測得平衡混合氣體中NH₃的體積分?jǐn)?shù)為25%，求：
（1）v（H₂）=0.3mol/（L．min）；
（2）N₂的轉(zhuǎn)化率40%；
（3）H₂在平衡時(shí)的體積分?jǐn)?shù)=56.25%；
（4）平衡時(shí)容器的壓強(qiáng)與起始時(shí)壓強(qiáng)之比=4：5．

Answer 1

分析 合成氨方程式為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），恒溫恒容條件下，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比，
（1）設(shè)參加反應(yīng)的氮?dú)馕镔|(zhì)的量為xmol，
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開始1mol 3mol     0
反應(yīng)xmol 3xmol    2xmol
平衡（1-x）mol3（1-x）mol2xmol
測得平衡混合氣體中NH₃的體積分?jǐn)?shù)為25%，恒溫恒容條件下，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比，則氨氣在混合氣體中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為25%，所以$\frac{2xmol}{[（1-x）+3（1-x）+2x]mol}×100%$=25%，x=0.4，
則v（N₂）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{2min}$=0.1mol/（L．min），同一可逆反應(yīng)同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比，據(jù)此計(jì)算氫氣反應(yīng)速率；
（2）轉(zhuǎn)化率=$\frac{參加反應(yīng)的物質(zhì)的量}{反應(yīng)初始物質(zhì)的量}×100%$；
（3）平衡時(shí)氫氣體積分?jǐn)?shù)等于氫氣物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；
（4）恒溫恒容條件下，氣體的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比．

解答 解：合成氨方程式為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），恒溫恒容條件下，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比，
（1）設(shè)參加反應(yīng)的氮?dú)馕镔|(zhì)的量為xmol，
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開始1mol 3mol     0
反應(yīng)xmol 3xmol    2xmol
平衡（1-x）mol3（1-x）mol2xmol
測得平衡混合氣體中NH₃的體積分?jǐn)?shù)為25%，恒溫恒容條件下，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比，則氨氣在混合氣體中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為25%，所以$\frac{2xmol}{[（1-x）+3（1-x）+2x]mol}×100%$=25%，x=0.4，
則v（N₂）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{2min}$=0.1mol/（L．min），同一可逆反應(yīng)同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比，所以v（H₂）=3v（N₂）=3×0.1mol/（L．min）=0.3mol/（L．min），
故答案為：0.3mol/（L．min）；
（2）氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率=$\frac{參加反應(yīng)的物質(zhì)的量}{反應(yīng)初始物質(zhì)的量}×100%$=$\frac{0.4mol}{1mol}×100%$=40%，
故答案為：40%；
（3）平衡時(shí)氫氣體積分?jǐn)?shù)等于氫氣物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則氫氣體積分?jǐn)?shù)=$\frac{3×（1-0.4）mol}{[（1-0.4）+3（1-0.4）+2×0.4]mol}×100%$=56.25%，
故答案為：56.25%；
（4）反應(yīng)前氣體物質(zhì)的量之和=（1+3）mol=4mol，反應(yīng)后氣體物質(zhì)的量之和=[（1-0.4）+3（1-0.4）+2×0.4]mol=3.2mol，恒溫恒容條件下，氣體的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，所以平衡時(shí)壓強(qiáng)與起始時(shí)壓強(qiáng)之比=3.2mol：4mol=4：5，故答案為：4：5．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，利用三段式法進(jìn)行分析計(jì)算即可，易錯(cuò)點(diǎn)是（4）題，注意恒溫恒容條件下物質(zhì)的量與壓強(qiáng)關(guān)系，題目難度不大．