Question

2．恒温下，将a mol N₂与b mol H₂的混合气体通入一个固定容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
（1）若反应进行到5min时，n_t（N₂）=13mol，n_t（NH₃）=6mol，计算a=16
（2）用H₂的浓度变化表示5min内的平均反应速率为0.9mol/（L•min）；
（3）反应进行到10min时达平衡，混合气体的体积为716.8L（标况下），其中NH₃的含量（体积分数）为25%．计算平衡时NH₃的物质的量n（NH₃）=8mol．
（4）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比（写出最简整数比），n（始）：n（平）=5：4．

Answer 1

分析 （1）恒温下，将a mol N₂与b mol H₂的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，若反应进行到某时刻t时，n_t（N₂）=13mol，n_t（NH₃）=6mol，则：
             N₂（g）+3H₂（g）??2ΝΗ₃（g）
起始量（mol）：a       b           0
变化量（mol）：3       9           6
t时刻（mol）：13       b-9         6
氮气起始物质的量=t时氮气物质的量+消耗氮气物质的量；
（2）反应速率v=$\frac{△c}{△t}$；
（3）根据n=$\frac{V}{{V}_{m}}$计算平衡时混合气体总物质的量，氨气物质的量=混合气体总物质的量×氨气体积分数；
（4）由（2）可知平衡时氨气物质的量，表示出平衡时各物质的物质的量，根据平衡时混合气体总物质的量计算b，恒温恒容下，压强之比等于物质的量之比．

解答 解：（1）恒温下，将a mol N₂与b mol H₂的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，若反应进行到某时刻t时，n_t（N₂）=13mol，n_t（NH₃）=6mol，则：
                        N₂（g）+3H₂（g）??2ΝΗ₃（g）
起始量（mol）：a              b               0
变化量（mol）：3             9              6
t时刻（mol）：13              b-9            6
则a=3+13=16，
故答案为：16；
（2）用H₂的浓度变化表示5min内的平均反应速率=$\frac{\frac{9mol}{2L}}{5min}$=0.9mol/（L•min），
故答案为：0.9mol/（L•min）；
（3）平衡时混合气体物质的量为$\frac{716.8L}{22.4L/mol}$=32mol，氨气物质的量为32mol×25%=8mol，
故答案为：8mol；
（4）氨气物质的量为32mol×25%=8mol，则：
         N₂（g）+3H₂（g）??2ΝΗ₃（g）
起始量（mol）：16      b          0
变化量（mol）：4       12        8
平衡时（mol）：12      b-12      8
则12+b-12+8=32，解得b=24，
恒温恒容下，压强之比等于物质的量之比，则P（始）：P（平）=（16+24）mol：32mol=5：4，
故答案为：5：4．

点评 本题考查化学反应速率、化学平衡的计算，题目难度不大，注意三段式解题法在化学平衡计算中应用，掌握基础是解题关键．