Question

（1）已知：2H₂（g）+O₂（ g ）═2H₂O（l）；△H=-571.6kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O （g）；△H=-483.6kJ/mol
CH₄ （g）+2O₂（g）═2H₂O（l）+CO₂（g）；△H=-890kJ/mol
标准状况下，取甲烷和氢气的混合气体11.2L完全燃烧后恢复到常温，则放出的热量为203.32kJ，试求混合气体中甲烷和氢气体积比为

 

．
（2）将N₂和H₂按一定比例混合，在相同状况下其密度是H₂的3.6倍，取0.5mol该混合气体通入密闭容器内，使之发生反应并在一定条件下达到平衡．已知反应达到平衡后容器内压强是相同条件下反应前压强的0.76倍，试求：
①反应前混合气体中N₂和 H₂的体积比为

 

．
②达到平衡时混合气体中的氨的体积分数为

 

．（保留三位有效数字）
③平衡时N₂的转化率为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,有关反应热的计算

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）甲烷和氢气的混合气体11.2L（标准状况下），则其物质的量为0.5mol，设甲烷为xmol，氢气为ymol，根据物质的量之比等于热量比，结合热化学方程式计算；
（2）①N₂和 H₂按一定比例混合，在相同状况下其密度是H₂的3.6倍，则平均相对分子质量为3.6×2=7.2，
设氮气为xmol，氢气为ymol，则

28x+2y

x+y

=7.2，解得x：y=1：4，
②由①可知，0.5mol该混合气体，物质的量分别为0.1mol、0.4mol，则
      3H₂+N₂?2NH₃，
开始  0.4  0.1  0
转化   3n   n   2n
平衡0.4-3n 0.1-n  2n
达到平衡后容器内压强是相同条件下反应前压强的0.76倍，则

0.5-2n

0.5

=0.76，
解得n=0.06mol，以此计算平衡时混合气体中的氨的体积分数及氮气的转化率．

解答： 解：（1）甲烷和氢气的混合气体11.2L（标准状况下），则其物质的量为0.5mol，设甲烷为xmol，氢气为ymol，
已知：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O （l）；△H=-571.6kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O （g）；△H=-483.6kJ/mol
CH₄ （g）+2O₂（g）=2H₂O （l）+CO₂（g）；△H=-890kJ/mol
则xmol甲烷燃烧放出的热量为890xkJ，ymol氢气燃烧放出热量为

y

2

×571.6kJ，
所以890xkJ+×571.6kJ=203.32kJ，
x+y=0.5mol
解得：

x

y

=

1

4

，故答案为：1：4；
（2）①N₂和 H₂按一定比例混合，在相同状况下其密度是H₂的3.6倍，则平均相对分子质量为3.6×2=7.2，
设氮气为xmol，氢气为ymol，则

28x+2y

x+y

=7.2，解得x：y=1：4，
相同条件下物质的量之比等于体积之比，所以体积为1：4，
故答案为：1：4；
②由①可知，0.5mol该混合气体，物质的量分别为0.1mol、0.4mol，则
      3H₂+N₂?2NH₃，
开始  0.4  0.1  0
转化   3n   n   2n
平衡0.4-3n 0.1-n  2n
达到平衡后容器内压强是相同条件下反应前压强的0.76倍，则

0.5-2n

0.5

=0.76，
解得n=0.06mol，
所以达到平衡时混合气体中的氨的体积分数为

2×0.06

0.4-0.06×3+0.1-0.06+2×0.06

=31.6%，故答案为：31.6%；
③氮气的转化率为

0.06mol

0.1mol

×100%=60%，故答案为：60%．

点评：本题考查热化学方程式进行的有关反应热的计算以及化学平衡的计算，明确化学平衡三段法计算的格式及平均相对分子质量、转化率的计算即可解答，侧重计算能力的考查，题目难度中等．