Question

1．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時達(dá)到平衡．測得平衡時N₂的轉(zhuǎn)化率為40%，求：
（1）NH₃的平衡濃度；                 
（2）該溫度下的平衡常數(shù)K；
（3）H₂在平衡混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)；   
（4）平衡時容器的壓強(qiáng)與起始時壓強(qiáng)之比．

Answer 1

分析 平衡時氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率為40%，據(jù)此可以計(jì)算出反應(yīng)消耗的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量，然后利用化學(xué)平衡的三段式分別計(jì)算出起始、轉(zhuǎn)化及平衡時各組分的物質(zhì)的量，
（1）根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計(jì)算出氨氣的平衡濃度；
（2）分別計(jì)算出達(dá)到平衡時各組分的濃度，然后根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式計(jì)算出該反應(yīng)的平衡常數(shù)；
（3）相同條件下氣體的體積與物質(zhì)的量成正比，據(jù)此計(jì)算出H₂在平衡混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)；
（4）相同條件下氣體的壓強(qiáng)與物質(zhì)的量成正比，根據(jù)反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量計(jì)算出平衡時容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始時壓強(qiáng)之比．

解答 解：平衡時氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率為40%，則反應(yīng)達(dá)到平衡時消耗氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為：1mol×40%=0.4mol，
  N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol）：1       3         0
轉(zhuǎn)化（mol）：0.4    1.2       0.8
平衡（mol）：0.6    1.8       0.8
（1）NH₃的平衡濃度為：c（NH₃）=$\frac{0.8mol}{2L}$=0.4 mol∕L，
答：NH₃的平衡濃度為：0.4 mol∕L；  
（2）達(dá)到平衡時各組分濃度為：c（NH₃）=$\frac{0.8mol}{2L}$=0.4 mol∕L、c（H₂）=$\frac{1.8mol}{2L}$=0.9mol、c（N₂）=$\frac{0.6mol}{2L}$=0.3mol/L，
則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為：K=$\frac{0．{4}^{2}}{0．{9}^{3}×0.3}$=0.73，
答：該溫度下的平衡常數(shù)為0.73；
（3）相同條件下氣體的體積之比等于其物質(zhì)的量之比，則平衡時中H₂體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{1.8mol}{1.8mol+0.6mol+0.8mol}$×100%=56.25%，
答：H₂在平衡混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)56.25%；
（4）相同條件下氣體的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，P_后：P_前=n_后：n_前=（1.8mol+0.6mol+0.8mol）：4mol=4：5，
答：平衡時容器的壓強(qiáng)與起始時壓強(qiáng)之比為4：5．

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算，涉及平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率、體積分?jǐn)?shù)的計(jì)算，題目難度中等，試題計(jì)算量較大、知識點(diǎn)較多，注意掌握化學(xué)平衡的三段式在計(jì)算中的應(yīng)用方法．