Question

9．在一定温度、压强和催化剂条件下，把N₂和H₂按1：3（体积比）混合，当反应达到平衡时，混合气体中NH₃占25%（体积比）．
（1）N₂的转化率为40%；
（2）反应前后体积之比为5：4；
（3）平衡混合气的平均相对分子质量10.625．

Answer 1

分析 依据化学平衡三段式列式计算，恒温恒压气体体积之比等于气体物质的量之比，设起始量氮气和氢气为1，3，氮气反应的物质的量为x
             N₂+3H₂?2NH₃
起始量（mol） 1    3    0
变化量（mol） x    3x   2x
平衡量（mol） 1-x 3-3x  2x
混合气体中NH₃占25%，则$\frac{2x}{4-2x}$=25%
x=0.4
（1）转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%
（2）恒温恒压气体体积之比等于气体物质的量之比；
（3）反应前后气体质量不变，平衡时混合气体的相对分子质量=$\frac{总质量}{总物质的量}$．

解答 解：恒温恒压气体体积之比等于气体物质的量之比，设起始量氮气和氢气为1，3，氮气反应的物质的量为x，
             N₂+3H₂?2NH₃
起始量（mol）  1  3   0
变化量（mol）  x  3x  2x
平衡量（mol） 1-x 3-3x 2x
混合气体中NH₃占25%，则$\frac{2x}{4-2x}$=25%
x=0.4
（1）N₂的转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{0.4mol}{1mol}$×100%=40%，
故答案为：40%；
（2）恒温恒压气体体积之比等于气体物质的量之比，反应前后体积之比=（1+3）：（1-x+3-3x+2x）=4：（4-2×0.4）=5：4，
故答案为：5：4；
（3）反应前后气体质量不变，平衡时混合气体的相对分子质量=$\frac{总质量}{总物质的量}$=$\frac{1mol×28g/mol+3mol×2g/mol}{（4-2×0.4）mol}$=10.625，
故答案为：10.625．

点评 本题考查了化学平衡三段式计算分析应用，主要是转化率，混合气体的相对分子质量计算应用，气体体积之比等于气体物质的量之比，题目难度中等．