Question

某溫度下，可逆反應2NO₂   N₂O₄達平衡時，測得混合氣體的密度是相同條件下氫氣的36倍，求：
（1）此混合氣體中NO₂與N₂O₄的物質的量之比．
（2）若反應溫度與容器容積不變，開始輸進的是N₂O₄氣，從逆向反應達平衡時，求N₂O₄的轉化率．

Answer 1

分析：（1）相同條件下，密度之比等于相對分子質量之比，由于混合氣體的密度是相同條件下氫氣的36倍，可知混合氣體的平均相對分子質量為72，再根據(jù)十字交叉法計算NO₂與N₂O₄的物質的量之比；
（2）為等效平衡，平衡時各組分的物質的量與原平衡相同，決定平衡時各組分的物質的量，利用三段式計算出開始應加入N₂O₄的物質的量，參加反應的N₂O₄的物質的量，再根據(jù)轉化率的定義計算．

解答：解：（1）混合氣體的密度是相同條件下氫氣的36倍，所以混合氣體的平均相對分子質量為36×2=72，
利用十字交叉法計算NO₂與N₂O₄的物質的量之比：

所以n（NO₂）：n（N₂O₄）=20：26=10：13，
答：混合氣體中NO₂與N₂O₄的物質的量之比為10：13；
（2）與原平衡完全等效，平衡時各組分的物質的量與原平衡相同．
平衡時混合氣體中NO₂與N₂O₄的物質的量之比為10：13，令NO₂與N₂O₄的物質的量分別為10mol、13mol．
              N₂O₄  2NO₂ 
開始（mol）：13+5=18         0
變化（mol）：5             10-0=10
平衡（mol）：13            10
所以N₂O₄的轉化率為

5mol

18mol

×100%=27.8%，
答：N₂O₄的轉化率為27.8%．

點評：本題考查化學平衡的計算，難度不大，（1）利用十字交叉法計算簡化計算，十字交叉法用于解決二組分混合十分簡便，注意理解運用．