Question

恒溫下，將16molN₂與bmolH₂的混合氣體通入一個固體容積的密閉容器中，發生如下反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
（1）若反應進行到某時刻t時，n_t（H₂）=15mol，n_t（NH₃）=6mol，則b的值為______．
（2）反應達到平衡時，混合氣體的體積為716.8L（標況下），其中NH₃的含量（體積分數）為25%．計算平衡時：
①原混合氣體與平衡混合氣體的總物質的量之比______（寫出最簡整數比，下同）
②達到平衡時，N₂和H₂的轉化率之比a（N₂）：a（H₂）______
③平衡混合氣體中，n（N₂）：n（H₂）：n（NH₃）______．

Answer 1

（1）根據方程式計算：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol）：16molb 0
轉化（mol）：3mol9mol 6mol
t時刻（mol）：15mol6mol
所以b-9=15，則b=24，
故答案為：24；
（2）反應達平衡時，混合氣體為

716.8L

22.4L/mol

=32mol，其中NH₃的物質的量為32mol×25%=8mol，
①利用差量法計算：
N₂ （g）+3H₂（g）?2NH₃（g），物質的量減少△n
1mol 3mol 2mol 2mol
轉化：4mol 12mol 8mol 8mol
故原混合氣體為：32mol+8mol=40mol，
則原混合氣體與平衡混合氣體的物質的量之比n（始）：n（平）=40mol：32mol=5：4，
答：原混合氣體與平衡混合氣體的總物質的量之比為5：4；
②反應轉化的氮氣物質的量為4mol，轉化率為：

4mol

16mol

×100%=25%，
轉化的氫氣物質的量為12mol，轉化率為：

12mol

24mol

×100%=50%，
達到平衡時，N₂和H₂的轉化率之比a（N₂）：a（H₂）=25%：50%=1：2，
答：達到平衡時，N₂和H₂的轉化率之比a（N₂）：a（H₂）為1：2；
③平衡混合氣的組成為：N₂為16mol-4mol=12 mol，NH₃為8 mol，H₂為32mol-12mol-8mol=12mol，
平衡混合氣體中，n（N₂）：n（H₂）：n（NH₃）=12mol：12mol：8mol=3：3：2，
答：平衡混合氣體中，n（N₂）：n（H₂）：n（NH₃）為3：3：2．