恒温下,将a mol N2与b mol H2的混合物通入一个固定容积的密闭容器中,发生如下反应:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
(1)若反应进行到某时刻t时,nt(N2)=
13 mol,nt(NH3)=6 mol,计算a的值
(2)反应达到平衡时,混合气体的体积为
716.8 L(标准状况下),其中NH3的含量(体积分数)为25%.计算平衡时NH3的物质的量.
(3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比下同),n(始)∶n(平)= .
(4)原混合气体中,a∶b=.
(5)达到平衡时,N2和H2的转化率之比, α(N2)∶α(H2)= .
(6)平衡混合气体中,n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)= .
网友回答
解析(1)由反应的化学方程式得知,反应掉的N2和生成NH3的物质的量之比为1∶2,设反应掉N2的物质的量为x, 则x∶6=1∶2, 即x=3mol.所以开始加入的N2的物质的量a=13+3=16 mol;
(2)平衡时NH3的物质的量为716.8L÷22.4 L·mol-1×25%=32 mol×25%=8 mol
(3)可利用差量法计算.假设反应过程中混合气体总物质的量减少y.
N2(g) + 3H2(g)2NH3(g) Δn
1 3 2 2
8 mol y
解得y=8 mol
所以,原混合气体总物质的量为(716.8/22.4)+8 mol=40 mol.原混合气体与平衡混合气体总物质的量之比为40∶32=5∶4
(4)前面已计算出原混合气体中a=16,所以H2的物质的量b=40-16=24 mol,所以a∶b=16∶24=2∶3
(5)反应过程中各物质的物质的量如下:
N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)
开始时/ mol 16 24
转化/ mol 4 12 8
平衡时/mol 12 12 8
可以算出,N2、H2的转化率之比为
α(N2)∶α(H2)=4/16∶12/24=1∶2
(6)根据第(5)题中的数据,平衡混合气体中,n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)=12∶12∶8=3∶3∶2