Question

将2 mol N₂和6 mol H₂置于装有催化剂的密闭容器中，当有25%的氮气转化为氨气时反应达到平衡。计算：

(1)平衡时混合物中各组成成分的物质的量。

(2)平衡时气体的总物质的量。

(3)平衡时混合物中各组分的物质的量的百分含量、体积百分含量和质量百分含量。

(4)平衡混合气的平均相对分子质量。

(5)容器中反应前后的压强比(设温度不变)。

Answer 1

解析：

(1)                 N₂  +  3H₂    2NH₃

起始/mol          2         6                     0

转化/mol   2×25%  2×25%×3    2×25%×2

平衡时各物质的量：

N₂：2 mol-2 mol×25%=1.5 mol

H₂：6 mol-2 mol×25%×3=4.5 mol

NH₃：2 mol×25%×2=1 mol

(2)平衡时气体的总体物质的量：1.5 mol+4.5 mol+1 mol=7 mol。

(3)平衡混合物中各组分的物质的量百分含量：

由于同温、同压下等物质的量的气体占有相同的体积，所以平衡混合物中N₂、H₂、NH₃所占的体积分数也分别为21.6%、64.3%、14.3%。在平衡混合物中，各组分的质量分数分别为：

N₂：

H₂：

NH₃：

(4)混合气体的平均相对分子质量：。

(5)在温度和体积不变的情况下，气体的压强比等于它们的物质的量之比。所以容器中反应前与反应后的压强比为：。

答案：(1)N₂：1.5 mol  H₂：4.5 mol  NH₃：1 mol

(2)7 mol

(3)体积及物质的量分数均是：N₂：21.4%  H₂：64.3%  NH₃：14.3%  质量分数：N₂：61.8%  H₂：13.2%  NH₃：25%

(4)9.7 

(5)