Question

4．工业合成氨的反应为N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）．设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60molN₂（g）和1.60mol H₂（g），2min在某温度下达到平衡，此时NH₃的物质的量分数（NH₃的物质的量与反应体系中总的物质的量之比）为$\frac{4}{7}$．请计算（写出计算过程）：
（1）2min内N₂的平均速率；
（2）该条件下此反应的平衡常数K．

Answer 1

分析 2.0L的密闭容器中充入0.60molN₂（g）和1.60mol H₂（g），2min在某温度下达到平衡，此时NH₃的物质的量分数（NH₃的物质的量与反应体系中总的物质的量之比）为$\frac{4}{7}$，设转化的N₂为xmol，则
                                   N₂+3H₂?2NH₃
起始物质的量（mol）  0.60    1.60       0
变化物质的量（mol）   x      3x          2x  
平衡物质的量（mol） 0.60-x  1.60-3x   2x   
可知$\frac{2x}{（0.6-x）+（1.60-3x）+2x}$=$\frac{4}{7}$，解得x=0.40mol，
结合v=$\frac{△c}{△t}$、K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比计算．

解答 解：2.0L的密闭容器中充入0.60molN₂（g）和1.60mol H₂（g），2min在某温度下达到平衡，此时NH₃的物质的量分数（NH₃的物质的量与反应体系中总的物质的量之比）为$\frac{4}{7}$，设转化的N₂为xmol，则
                                   N₂+3H₂?2NH₃
起始物质的量（mol）  0.60    1.60       0
变化物质的量（mol）   x      3x          2x  
平衡物质的量（mol） 0.60-x  1.60-3x   2x   
可知$\frac{2x}{（0.6-x）+（1.60-3x）+2x}$=$\frac{4}{7}$，解得x=0.40mol，
（1）2min内N₂的平均速率为$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{2min}$=0.1mol/（L．min），
答：2min内N₂的平均速率为0.1mol/（L．min）；
（2）此温度下该反应的平衡常数K=$\frac{（\frac{0.8mol}{2L}）^{2}}{（\frac{0.2mol}{2L}）×（\frac{0.4mol}{2L}）^{3}}$=200.00（mol/L）^-2，
答：该条件下此反应的平衡常数K为200.00（mol/L）^-2．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握化学平衡三段法、速率及K的计算为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，注意物质的量分数的应用，题目难度不大．