Question

4．工業(yè)合成氨的反應為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）．設在容積為2.0L的密閉容器中充入0.60molN₂（g）和1.60mol H₂（g），2min在某溫度下達到平衡，此時NH₃的物質(zhì)的量分數(shù)（NH₃的物質(zhì)的量與反應體系中總的物質(zhì)的量之比）為$\frac{4}{7}$．請計算（寫出計算過程）：
（1）2min內(nèi)N₂的平均速率；
（2）該條件下此反應的平衡常數(shù)K．

Answer 1

分析 2.0L的密閉容器中充入0.60molN₂（g）和1.60mol H₂（g），2min在某溫度下達到平衡，此時NH₃的物質(zhì)的量分數(shù)（NH₃的物質(zhì)的量與反應體系中總的物質(zhì)的量之比）為$\frac{4}{7}$，設轉(zhuǎn)化的N₂為xmol，則
                                   N₂+3H₂?2NH₃
起始物質(zhì)的量（mol）  0.60    1.60       0
變化物質(zhì)的量（mol）   x      3x          2x  
平衡物質(zhì)的量（mol） 0.60-x  1.60-3x   2x   
可知$\frac{2x}{（0.6-x）+（1.60-3x）+2x}$=$\frac{4}{7}$，解得x=0.40mol，
結(jié)合v=$\frac{△c}{△t}$、K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比計算．

解答 解：2.0L的密閉容器中充入0.60molN₂（g）和1.60mol H₂（g），2min在某溫度下達到平衡，此時NH₃的物質(zhì)的量分數(shù)（NH₃的物質(zhì)的量與反應體系中總的物質(zhì)的量之比）為$\frac{4}{7}$，設轉(zhuǎn)化的N₂為xmol，則
                                   N₂+3H₂?2NH₃
起始物質(zhì)的量（mol）  0.60    1.60       0
變化物質(zhì)的量（mol）   x      3x          2x  
平衡物質(zhì)的量（mol） 0.60-x  1.60-3x   2x   
可知$\frac{2x}{（0.6-x）+（1.60-3x）+2x}$=$\frac{4}{7}$，解得x=0.40mol，
（1）2min內(nèi)N₂的平均速率為$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{2min}$=0.1mol/（L．min），
答：2min內(nèi)N₂的平均速率為0.1mol/（L．min）；
（2）此溫度下該反應的平衡常數(shù)K=$\frac{（\frac{0.8mol}{2L}）^{2}}{（\frac{0.2mol}{2L}）×（\frac{0.4mol}{2L}）^{3}}$=200.00（mol/L）^-2，
答：該條件下此反應的平衡常數(shù)K為200.00（mol/L）^-2．

點評 本題考查化學平衡的計算，為高頻考點，把握化學平衡三段法、速率及K的計算為解答的關鍵，側(cè)重分析與計算能力的考查，注意物質(zhì)的量分數(shù)的應用，題目難度不大．