Question

11．将等物质的量的N₂、H₂混合于2L的固定体积的密闭容器中，在一定条件下反应合成氢，经5min后达到平衡，其中c（N₂）：c（H₂）=3：1；将平衡混合气体中氨气分离，恰好能与250mL2mol•L^-1的稀硫酸溶液反应生成正盐．
（1）平衡时混合气体中NH₃的物质的量为1mol，5min内NH₃的平均化学反应速率为0.1mol/（L．min）．
（2）反应达到平衡后，NH₃的物质的量不再变化，原因是单位时间内生成氨气和分解氨气的物质的量相等．
（3）计算原容器中N₂的物质的量．

Answer 1

分析 （1）将将平衡混合气体中氨气分离，恰好能与250mL2mol•L^-1的稀硫酸溶液反应生成正盐，氨气和硫酸反应方程式为2NH₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄，n（H₂SO₄）=2mol/L×0.25L=0.5mol，根据方程式知n（NH₃）=2n（H₂SO₄），v（NH₃）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$；
（2）可逆反应达到平衡后，同一物质的正逆反应速率相等；
（3）根据生成氨气物质的量、初始氮气和氢气的物质的量关系、平衡时氮气和氢气的浓度之比计算原容器中氮气的物质的量．

解答 解：（1）将将平衡混合气体中氨气分离，恰好能与250mL2mol•L^-1的稀硫酸溶液反应生成正盐，氨气和硫酸反应方程式为2NH₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄，n（H₂SO₄）=2mol/L×0.25L=0.5mol，根据方程式知n（NH₃）=2n（H₂SO₄）=0.5mol×2=1mol，v（NH₃）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{1mol}{2L}}{5min}$=0.1mol/（L．min），
故答案为：1mol；0.1mol/（L．min）；
（2）可逆反应达到平衡后，同一物质的正逆反应速率相等，所以反应达到平衡后，单位时间内生成氨气和分解氨气的物质的量相等，所以氨气的物质的量不变，
故答案为：单位时间内生成氨气和分解氨气的物质的量相等；
（3）设原来容器中氮气和氢气的物质的量都是amol，
              N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），
开始（mol） a           a               0
反应（mol）0.5          1.5          1
平衡（mol）a-0.5      a-1.5         1
平衡时c（N₂）：c（H₂）=3：1；因为是同一容器，所以容器体积相同，则c（N₂）：c（H₂）=n（N₂）：n（H₂）=（a-0.5）：（a-1.5）=3：1，a=2，
所以原容器中氮气的物质的量是2mol，
答：原容器中氮气的物质的量是2mol．

点评 本题考查化学平衡有关计算，侧重考查学生获取信息、分析、计算能力，明确各个物理量的关系是解本题关键，注意灵活运用“三段式”法解答有关化学平衡计算，题目难度不大．