Question

合成氨工厂常通过测定反应前后混合气体的密度来确定氮的转化率。某工厂测得合成塔中N₂、H₂混合气体的密度为0.5536 g·L^-1（标准状况），从合成塔中出来的混合气体在相同条件下密度为0.693 g·L^-1。求该合成氨厂N₂的转化率。

Answer 1

解析：设N₂、H₂起始时总物质的量为1 mol，N₂为_x，H₂为1 mol-x，依题意有28 g·mol^-1+2  g·mol^-1(1 mol-x)=0.5536 g·L^-1×22.4 L·mol^-1，

解得  x=0.4 mol，故H₂为0.6 mol。

又设0.4 mol N₂发生了反应的物质的量为y，则H₂发生反应的物质的量为3y。

                    N₂  +  3H₂  2NH₃

起始/mol      0.4       0.6              0

平衡/mol      0.4-y     0.6-3y        2y

n（总）=0.4 mol-y+0.6 mol-3y+2y=1 mol-2y。

反应前后，气体总质量为一定值，则有关系式：

1 mol×22.4 L·mol^-1×0.5536 g·mol^-1=(1 mol-2y)×22.4 L·mol^-1×0.693 g·L^-1，解得  y=0.1 mol。

所以，N₂的转化率=×100%=25%。

答案：N₂的转化率为25%。