Question

【題目】恒溫下，將amolN2與bmH2的混合氣體通入一個固定容積的密閉容器中，發生如下反應:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。

(1)若反應進行到某時刻t時，nt(N2)=13mol，nt(NH3)=6mol，計算a的值__________。

(2)反應達平衡時，混合氣體的體積為716.8L(標準狀況下)，其中NH3的含量(體積分數為25%。計算平衡時NH3的物質的量為_________________。

(3)原混合氣體與平衡混合氣體的總物質的量之比(寫最簡整數比，下同)，n(始):n(平)=______。

(4)原混合氣體中，a:b=______________。

(5)達到平衡時，N2和H2的轉化率之比，a(N2):a(H2)=_____________。

Answer 1

【答案】 16 8mol 5∶4 2∶3 1∶2

【解析】分析：（1）計算參加反應的氮氣的物質的量，結合氨氣的物質的量，利用物質的量之比等于化學計量數之比計算a的值；

（2）計算出混合氣體總的物質的量，利用體積分數計算氨氣的物質的量；

（3）根據三段式解題，結合氨氣的體積分數計算b的值，據此計算；

（4）根據（1）、（3）中求出的a、b的值計算；

（5）分別計算出氮氣和氫氣的轉化率，然后計算二者的比值。

詳解：（1）物質的量之比等于化學計量數之比，所以（a-13）mol：6mol=1：2，解得a=16；

（2）反應達平衡時，混合氣體的物質的量為716.8L÷22.4L/mol=32mol，其中NH3的物質的量為32mol×25%=8mol；

（3） N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始量（mol）：16　　b　　　　　0

變化量（mol）：4　　12　　　　 8

平衡量（mol）：12�。�b-12） 8

平衡時，NH3的含量（體積分數）為25%，所以8mol/[12mol+(b12)mol+8mol]×100%=25%，解得b=24，所以平衡混合氣的組成為：氮氣12 mol，氫氣12 mol，氨氣為8 mol，則原混合氣體與平衡混合氣體的物質的量之比n（始）：n（平）=40mol：32mol=5：4；

（4）由（1）知a=16mol，由（3）b=24mol，所以a：b=16mol：24mol=2：3；

（5）由（3）可知，開始是氫氣的物質的量為24mol；平衡時參加反應的氮氣的物質的量為4mol，參加反應的氫氣的物質的量為12mol，所以達到平衡時，N2和H2的轉化率之比α（N2）：α（H2）=4mol/16mol：12mol/24mol=1：2。