Question

5．在2L的密闭容器中，充入1mol N₂和3molH₂，在一定条件下反应，2分钟后达到平衡状态，相同温度下，测得平衡时混和气体的压强比反应前混和气体的压强减小了$\frac{1}{10}$，填写下列空白：
（1）平衡时混合气体中N₂、H₂和NH₃的物质的量之比：2：6：1
（2）2分钟内，NH₃的平均反应速率为：0.1mol/（L﹒min）
（3）反应前和平衡时混合气体的平均摩尔质量之比为：9：10．

Answer 1

分析 根据三段式解题法，表示出反应混合物各组分物质的量的变化量、平衡时各组分的物质的量．
令参加反应的氮气的物质的量为nmol，则：
　　　　　 　N₂+3H₂?2NH₃，
开始（mol）：1　 　 3　　　　0
变化（mol）：n　　 3n　　　　2n
平衡（mol）：1-n   3-3n            2n
压强之比等于物质的量之比，所以（1-n+3-3n+2n）mol=（1+3）mol×（1-$\frac{1}{10}$），解得n=0.2，以此解答该题．

解答 解：令参加反应的氮气的物质的量为nmol，则：
　　　　　 　N₂+3H₂?2NH₃，
开始（mol）：1　 　 3　　　　0
变化（mol）：n　　 3n　　　　2n
平衡（mol）：1-n   3-3n            2n
压强之比等于物质的量之比，所以（1-n+3-3n+2n）mol=（1+3）mol×（1-$\frac{1}{10}$），解得n=0.2，
（1）平衡时n（N₂）=（1-n）mol=（1-0.2）mol=0.8mol
平衡时n（H₂）=（3-3n）mol=（3-3×0.2）mol=2.4mol
平衡时n（NH₃）=2n=0.2mol×2=0.4mol，
则平衡时混合气体中N₂、H₂和NH₃的物质的量之比0.8：2.4：0.4=2：6：1，
故答案为：2：6：1；
 （2）2分钟内，NH₃的平均反应速率为$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{2min}$=0.1mol/（L﹒min），
故答案为：0.1mol/（L﹒min）；
（3）气体的质量不变，则反应前后的气体的摩尔质量之比与物质的量成反比，为（1+3-0.4）：（1+3）=9：10，故答案为：9：10．

点评 本题考查化学平衡的有关计算，为高考常见题型，侧重考查学生的分析能力和计算能力，题目涉及主要是反应速率，转化率等概念的理解应用，难度不大，注意基础知识的掌握与三段式解题法的运用．