Question

将N₂和 H₂按一定比例混合，在相同状况下其密度是H₂的 3．6倍，取0．5mol该混合气体通入密闭容器内，使之发生反应并在一定条件下达到平衡。已知反应达到平衡后容器内压强是相同条件下反应前压强的0．76倍，试求：
（1）反应前混合气体中N₂和 H₂的体积比；
（2）达到平衡时混合气体中的氨的体积分数；
（3）平衡时N₂的转化率。

Answer 1

（1）1：4（2分）（2）31.6%（3分）（3）60%（3分）

试题分析：（1）N₂和H₂按一定比例混合，在相同状况下其密度是H₂的3.6倍，则混合气体的平均相对分子质量=3.6×2=7.2，令0.5mol混合气体中N₂和H₂的物质的量分别为xmol、ymol，则：
x+y＝0.5
28x+2y＝7.2(x+y)
解得x=0.1，y=0.4，体积之比等于物质的量之比，故反应前混合气体中N₂和H₂的体积比=0.1：0.4=1：4；
（2）根据压强之比等于物质的量之比，故反应后容器内混合气体总的物质的量=0.5mol×0.76=0.38mol，则：
N₂ +  3H₂   =  2NH₃
平衡时（mol）  0.1-a   0.4-3a   2a
则0.1-a + 0.4-3a + 2a ="0.38" ，解得a=0.06mol，n（NH₃）=2a=0.12mol
故NH₃ 的体积分数=n（NH₃）/n总×100%=0.12mol/0.38mol×100%=31.6%；
（3）氮气的转化率="a/" n（起始N₂）×100%=0.06mol/0.1mol×100%=60%