Question

8．由N₂和H₂組成的混合氣體，其平均相對分子質量為12.4，取此混合氣體0.5mol充入密閉容器中，使之反應并在一定條件下達到平衡．已知反應達到平衡后容器內壓強是相同條件下反應前壓強的0.8倍，求：
（1）反應前混合氣體中N₂和H₂的體積比；
（2）平衡混合氣體中NH₃和H₂的物質的量；
（3）達到平衡時轉化的N₂占起始N₂的百分比．

Answer 1

分析 N₂和 H₂按一定比例混合，設氮氣為xmol，氫氣為ymol，則$\frac{28x+2y}{x+y}$=12.4，解得x：y=2：3，混合氣體0.5mol，則N₂和 H₂的物質的量分別為0.2mol、0.3mol，則：
           N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開始（mol）：0.2   0.3     0
轉化（mol）：n     3n      2n
平衡（mol）：0.2-n 0.3-3n   2n
達到平衡后容器內壓強是相同條件下反應前壓強的0.8倍，則（0.5-2n）=0.5×0.8，解得n=0.05mol，據(jù)此解答．

解答 解：（1）N₂和 H₂按一定比例混合，設氮氣為xmol，氫氣為ymol，則$\frac{28x+2y}{x+y}$=12.4，解得x：y=2：3，相同條件下物質的量之比等于體積之比，反應前混合氣體中N₂和H₂的體積比為2：3，
答：反應前混合氣體中N₂和H₂的體積比為2：3．
（2）混合氣體共0.5mol，則N₂和 H₂的物質的量分別為0.2mol、0.3mol，則：
           N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開始（mol）：0.2  0.3      0
轉化（mol）：n     3n      2n
平衡（mol）：0.2-n 0.3-3n   2n
達到平衡后容器內壓強是相同條件下反應前壓強的0.8倍，則（0.5-2n）=0.5×0.8，解得n=0.05，
平衡混合氣體中，NH₃的物質的量為0.05mol×2=0.1mol，H₂的物質的量0.3mol-0.05mol×3=0.15mol，
答：平衡混合氣體中NH₃和H₂的物質的量分別為0.1mol、0.15mol．
（3）平衡時氮氣的轉化率為$\frac{0.05mol}{0.2mol}$×100%=25%，
故：達到平衡時轉化的N₂占起始N₂的百分比為25%．

點評 本題考查化學平衡的計算，難度不大，注意掌握三段式在化學平衡計算中的應用．