题目内容
常温下,将amol N2与bmol H2的混合气体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)=13mol,nt(NH3)=6mol,则a的值为________。
(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的体积分数为25%,计算平衡时NH3的物质的量为_____。
(3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写最简整数化,下同)n始∶n平=________。
(4)原气体中a∶b=________。
(5)达到平衡时混合气体中,n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)=________。
(1)16 (2)8mol (3)5∶4 (4)2∶3 (5)3∶3∶2
【解析】(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
n始/mol: a b 0
n转/mol: x 6
nt/mol: 13 6
根据上述关系,解得x=3,所以a=13+3=16。
(2)平衡时,n(NH3)=716.8 L÷22.4 L·mol-1×25%=32mol×25%=8mol。
(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
1mol 3mol 2mol 2mol
8mol y
解得y=8mol,所以,原混合气体总物质的量为716.8 L÷22.4 L·mol-1+8mol=40mol。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。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)
n始/mol: 16 24 0
n转/mol: 4 12 8
n平/mol: 12 12 8
根据以上数据,平衡混合气体中,n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)=12∶12∶8=3∶3∶2。