Question

1．溫度不變，在體積為10L的密閉容器中充入1mol N₂和3mol H₂，在一定條件下反應，6分鐘后達到化學平衡狀態(tài)，測得平衡時混合氣體的壓強比反應前混合氣體的壓強減小了$\frac{1}{10}$，計算：
（1）平衡時混合氣體中各組分的物質的量；
（2）N₂的轉化率；
（3）6分鐘內用H₂表示的化學反應速率．

Answer 1

分析 令參加反應的氮氣的物質的量為nmol，根據三段式解題法，表示出反應混合物各組分物質的量的變化量、平衡時各組分的物質的量．
（1）根據壓強之比等于物質的量之比，列方程求出n的值；
（2）根據轉化率的定義計算，轉化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
（3）根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（H₂）．

解答 解：根據三段式解題法，表示出反應混合物各組分物質的量的變化量、平衡時各組分的物質的量．
令參加反應的氮氣的物質的量為nmol，則：
　　　　　 　N₂+3H₂?2NH₃，
開始（mol）：1　 　 3　　　　0
變化（mol）：n　　 3n　　　　2n
平衡（mol）：1-n   3-3n     2n
壓強之比等于物質的量之比，所以（1-n+3-3n+2n）mol=（1+3）mol×（1-$\frac{1}{10}$），解得n=0.2，
（1）平衡時n（N₂）=（1-n）mol=（1-0.2）mol=0.8mol
平衡時n（H₂）=（3-3n）mol=（3-3×0.2）mol=2.4mol
平衡時n（NH₃）=2n=0.2mol×2=0.4mol
答：平衡時混合氣體中N₂、H₂、NH₃三種氣體的物質的量分別為0.8mol、2.4mol、0.4mol；
（2）N₂ 的轉化率為$\frac{0.2mol}{1mol}$×100%=20%，答：N₂ 的轉化率為20%；
（3）6分鐘內，以H₂ 表示的平均反應速率v（H₂）=$\frac{\frac{3mol-2.4mol}{10L}}{6min}$=0.01 mol/（L•min），
答：6分鐘內，以H₂ 表示的平均反應速率為0.01 mol/（L•min）．

點評 本題考查化學平衡的有關計算，主要是反應速率，轉化率等概念的理解應用，難度不大，注意基礎知識的掌握與三段式解題法的運用．