Question

某温度下，可逆反应2NO₂   N₂O₄达平衡时，测得混合气体的密度是相同条件下氢气的36倍，求：
（1）此混合气体中NO₂与N₂O₄的物质的量之比．
（2）若反应温度与容器容积不变，开始输进的是N₂O₄气，从逆向反应达平衡时，求N₂O₄的转化率．

Answer

（1）相同条件下，密度之比等于相对分子质量之比，由于混合气体的密度是相同条件下氢气的36倍，可知混合气体的平均相对分子质量为72，再根据十字交叉法计算NO2与N2O4的物质的量之比；
（2）为等效平衡，平衡时各组分的物质的量与原平衡相同，决定平衡时各组分的物质的量，利用三段式计算出开始应加入N2O4的物质的量，参加反应的N2O4的物质的量，再根据转化率的定义计算．
【解析】
（1）混合气体的密度是相同条件下氢气的36倍，所以混合气体的平均相对分子质量为36×2=72，
利用十字交叉法计算NO2与N2O4的物质的量之比：

所以n（NO2）：n（N2O4）=20：26=10：13，
答：混合气体中NO2与N2O4的物质的量之比为10：13；
（2）与原平衡完全等效，平衡时各组分的物质的量与原平衡相同．
平衡时混合气体中NO2与N2O4的物质的量之比为10：13，令NO2与N2O4的物质的量分别为10mol、13mol．
              N2O4  2NO2 
开始（mol）：13+5=18         0
变化（mol）：5             10-0=10
平衡（mol）：13            10
所以N2O4的转化率为×100%=27.8%，
答：N2O4的转化率为27.8%．