Question

（1）在恒温恒容的密闭容器中，充入物质的量之比为1：4的N₂ 和H₂，一定时间后达到平衡时，测得N₂和H₂的物质的量之比为1：5．计算平衡混合气体中NH₃的体积分数及N₂的转化率．
（2）在恒温、恒压和使用催化剂的条件下，已知：在容积可变的密闭容器中，充入含3molH₂和1molN₂混合气体，反应达平衡时有a molNH₃生成，N₂的转化率为b%．若仍在恒温、恒压和使用催化剂的条件下，在体积可变的密闭容器中充入x molH₂和y molN₂，反应达平衡时有3a molNH₃生成，N₂的转化率仍为b%．则x=

9

，y=

3

．

Answer 1

分析：（1）设出氮气、氢气的物质的量n、4n及氨气的转化率x，根据达到平衡时N₂和H₂的物质的量之比为1：5，计算出混合气体中NH₃的体积分数及N₂的转化率；
（2）压强不变，气体的物质的量不影响平衡，充入含3molH₂和1molN₂混合气体，反应达平衡时有a molNH₃生成，N₂的转化率为b%；若平衡时有3a molNH₃生成，N₂的转化率仍为b%，则充入氮气3mol，氢气是氮气的3倍，即9mol．

解答：解：（1）设氮气、氢气的物质的量为n、4n，达到平衡时氮气的质量为x，
     N₂ （g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
     1        3
    n?x      3nx
根据N₂和H₂的物质的量之比为1：5，列式为：（n-nx）：（4n-3nx）=1：5，
解得：x=50%，
反应消耗了0.5nmol氮气，则生成了2×0.5nmol=nmol，
氨气的体积分数为：

n

n-0.5n+4n-3×0.5n+n

×100%=25%，
答：氨气的体积分数为25%，氮气的转化率为50%；
（2）在恒温恒压条件下，1molN₂与3molH₂的混合气体通入一个容积可变的容器中发生反应，达平衡后，生成a molNH₃，
则只通入N₂与H₂，达平衡时生成3amolNH₃，则开始时应通入N₂3mol，且平衡时NH₃ 的质量分数与前者相同，
及极限转化后起始的量与原起始量成正比，故H₂的物质的量为3mol×3=9mol，
故答案为：9；3．

点评：本题较难，考查化学平衡中等效平衡的计算，明确温度与压强不变时，起始反应物的量成正比则平衡等效是解答本题的关键．