Question

4．一定条件下1molN₂和4mol H₂通入到V升的容器中发生反应，反应前容器中的压强为P，保持温度和体积不变，10min后反应达到平衡，此时容器内混合气体平均相对分子质量为9，试求
（1）平衡时，氨气的体积分数为多少？
（2）平衡时，体系内压强为多少？（要求有详细的计算过程）

Answer 1

分析 一定条件下1molN₂和4mol H₂通入到V升的容器中发生反应，10min后反应达到平衡，设转化的氮气为xmol，则：
            N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）：1      4      0
变化量（mol）：x      3x     2x
平衡量（mol）：1-x    4-3x   2x
平衡容器内混合气体平均相对分子质量为9，则$\frac{1×28+4×2}{5-2x}$=9，解得x=0.5，
（1）氨气体积分数=$\frac{氨气物质的量}{混合气体总物质的量}$×100%；
（2）恒温恒容下，压强之比等于其物质的量之比．

解答 解：一定条件下1molN₂和4mol H₂通入到V升的容器中发生反应，10min后反应达到平衡，设转化的氮气为xmol，则：
             N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）：1      4       0
变化量（mol）：x      3x      2x
平衡量（mol）：1-x    4-3x    2x
平衡容器内混合气体平均相对分子质量为9，则$\frac{1×28+4×2}{5-2x}$=9，解得x=0.5，
（1）平衡时，氨气体积分数=$\frac{2×0.5mol}{5mol-2×0.5mol}$×100%=25%，
答：平衡时氨气体积分数为25%；
（2）恒温恒容下，压强之比等于其物质的量之比，故P：P_平=5：（5-2×0.5）=5：4，则P_平=0.8P，
答：平衡时体系内压强为0.8P．

点评 本题考查化学平衡的计算，比较基础，注意掌握三段式在化学平衡计算中应用．