Question

將N₂和H₂按一定比例混合，在相同狀況下其密度是H₂的3.6倍，取出0.5mol該混合氣體充入密閉容器里，使之發生反應并在一定條件下達到平衡，已知反應達平衡后容器內壓強是相同條件下反應前壓強的0.76倍，試求：（1）反應前混合氣體中N₂和H₂的體積比；
（2）達到平衡時混合氣體中N₂的物質的量；
（3）平衡時N₂的轉化率．

Answer 1

（1）N₂和H₂按一定比例混合，在相同狀況下其密度是H₂的3.6倍，則混合氣體的平均相對分子質量=3.6×2=7.2，令0.5mol混合氣體中N₂和H₂的物質的量分別為xmol、ymol，則：

x+y=0.5 28x+2y=7.2(x+y)

，解得x=0.1，y=0.4，
體積之比等于物質的量之比，故反應前混合氣體中N₂和H₂的體積比=0.1：0.4=1：4，
答：反應前混合氣體中N₂和H₂的體積比為1：4．
（2）根據壓強之比等于物質的量之比，故反應后容器內混合氣體總的物質的量=0.5mol×0.76=0.38mol，則：
N₂+3H₂=2NH₃物質的量減少△n
1 1+3-2=2
n（N₂） 0.5mol-0.38mol=0.12mol
故n（N₂）=0.12mol×

1

2

=0.06mol，
故平衡后氮氣的物質的量=0.1mol-0.06mol=0.04mol；
答：平衡后氮氣的物質的量為0.04mol．
（3）氮氣的轉化率=

0.06mol

0.1mol

×100%=60%
答：氮氣的轉化率為60%．