Question

【題目】在 2 L的密閉容器中, 充入 1 mol N2 和 3 mol H2, 在一定的條件下反應, 2 分鐘后達到平衡狀態, 相同溫度下, 測得平衡時混合氣體的壓強比反應前混合氣體的壓強減小了 1/10, 求:

(1) 平衡時混合氣體中三種氣體的物質的量比為多少______？

(2) N2 的轉化率為多少 _____？

(3) 該溫度下的平衡常數為多少_____ ？

Answer 1

【答案】2:6:1 20% 0.06（或5.8×10-2）(L/mol )2

【解析】

令參加反應的氮氣的物質的量為nmol，根據三段式解題法，表示出反應混合物各組分物質的量的變化量、平衡時各組分的物質的量。

（1）根據壓強之比等于物質的量之比，列方程求出n的值，進而計算平衡時混合氣體中三種氣體的物質的量比；

（2）根據轉化率的定義計算；

（3）根據K=計算。

根據三段式解題法，表示出反應混合物各組分物質的量的變化量、平衡時各組分的物質的量。

令參加反應的氮氣的物質的量為nmol，則：

　　　　　 　N2　　 +3H2　　2NH3　　　　　　　　 ，

開始（mol）： 1　 　 3　　　　　 　0

變化（mol）： n　　 3n　　　　 　2n

平衡（mol）： 1-n 3-3n 2n

壓強之比等于物質的量之比，所以（1-n+3-3n+2n）mol=（1+3）mol×（1- ），解得n=0.2，

（1）平衡時n（N2）=（1-n）mol=（1-0.2）mol=0.8mol；平衡時n（H2）=（3-3n）mol=（3-3×0.2）mol=2.4mol；平衡時n（NH3）=2n=0.2mol×2=0.4mol；所以，平衡時混合氣體中N2、H2、NH3三種氣體的物質的量比為0.8mol：2.4mol：0.4mol=2：6：1；

（2）N2 的轉化率為×100%=20%；

（3）該溫度下達平衡時混合氣體中N2、H2、NH3三種氣體的物質的量濃度分別為0.4mol/L、1.2mol/L、0.2mol/L，平衡常數K==(L/mol )2。