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6.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+3H2?2NH3.
(1)若反应进行5min时,测得n(N2)=1.8mol,n(NH3)=0.4mol.
计算:
①a的值; 
②用H2浓度的变化表示的反应速率.
(2)反应达平衡时,混合气体的总物质的量为5.0mol,其中NH3的含量(体积分数)为40%.
计算:上述温度下该反应的化学平衡常数.

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为2L的密闭容器中,反应进行5min时,测得n(N2)=1.8mol,n(NH3)=0.4mol,则:
           N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)
起始(mol):a      b        0
变化(mol):0.2    0.6      0.4
5min(mol):a-0.2  b-0.6   0.4
①5min是氮气为1.8mol,可知a=2;
②根据$\frac{△c}{△t}$计算v(H2);
(2)反应达平衡时,混合气体的总物质的量为5.0mol,其中NH3的含量(体积分数)为40%,则生成氨气为5mol×40%=2mol,则:
            N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)
起始(mol):2       b         0
变化(mol):1       3         2
平衡(mol):1      b-3        2
则1+b-3+2=5,故b=5,再根据K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2})×{c}^{3}({H}_{2})}$计算平衡常数.

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为2L的密闭容器中,反应进行5min时,测得n(N2)=1.8mol,n(NH3)=0.4mol,则:
            N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)
起始(mol):a       b        0
变化(mol):0.2     0.6      0.4
5min(mol):a-0.2   b-0.6    0.4
①5min是氮气为1.8mol,则a-0.2=1.8,故a=2,
答:a的值为2;
②v(H2)=$\frac{\frac{0.6mol}{2L}}{5min}$=0.06mol/(L•min),
答:用H2浓度的变化表示的反应速率为0.06mol/(L•min);
(2)反应达平衡时,混合气体的总物质的量为5.0mol,其中NH3的含量(体积分数)为40%,则生成氨气为5mol×40%=2mol,则:
           N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)
起始(mol):2      b         0
变化(mol):1      3         2
平衡(mol):1      b-3       2
则1+b-3+2=5,故b=5,则平衡常数K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2})×{c}^{3}({H}_{2})}$=$\frac{(\frac{2mol}{2L})^{2}}{\frac{1mol}{2L}×(\frac{2mol}{2L})^{3}}$=2(mol/L)-2,
答:该温度下平衡常数为2(mol/L)-2.

点评 本题考查化学平衡计算、反应速率计算、平衡常数计算,注意三段式在化学平衡计算中应用,注意平衡常数及其单位与化学计量数有关.

练习册系列答案
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17.氯气的制取按照传统的方法,一般采用浓盐酸与MnO2共热来制备氯气,但是这种方法制过程中存在缺陷.某学习小组采用新的方法来制备氯气并进行性质实验.
Ⅰ.实验仪器及药品:
a.实验仪器:玻璃片、表面皿(顶部贴有湿润的蓝色石蕊试纸和干燥的石蕊试纸)、胶头滴管等
b.实验药品:KMnO4晶体、浓HCl、KBr溶液、淀粉溶液、KI溶液、FeSO4溶液、NaOH溶液、酚酞、KSCN溶液、AgNO3溶液、湿润的蓝色石蕊试纸和干燥的石蕊试纸.
Ⅱ.实验方法及图示:
①在玻璃片上分别滴加KBr溶液、FeSO4溶液、NaOH稀溶液、KI溶液、AgNO3溶液.
②在KI溶液中滴加一滴淀粉溶液
③FeSO4溶液中滴加一滴KSCN溶液
④NaOH稀溶液中滴加一滴酚酞溶液
⑤在以上溶液分布的中心放置一块KMnO4晶体,然后滴加2-3滴浓盐酸,迅速盖上表面皿.并观察实验现象.
(1)该反应实验原理:2KMnO4+16HCl═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:5;
(2)实验时反应一段时间后可以观察到KBr溶液由无色变为橙色,其离子反应方程式为Cl2+2Br-=2Cl-+Br2;
(3)滴有KSCN溶液的FeSO4溶液呈红色,其离子反应方程式为Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+、Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3;
(4)滴加淀粉溶液的KI溶液呈蓝色,湿润的蓝色石蕊试纸的变化为先变红后褪色,干燥的石蕊试纸的变化为无变化.

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