Question

在 2L的密闭容器中，充入 1mol N₂ 和 3mol H₂，在一定的条件下反应，2 分钟后达到平衡状态，相同温度下，测得平衡时混合气体的压强比反应前混合气体的压强减小了 1/10，计算：
（1）平衡时混合气体中三种气体的物质的量比为多少？
（2）N₂ 的转化率为多少？
（3）2分钟内，NH₃ 的平均反应速率为多少？

Answer

令参加反应的氮气的物质的量为nmol，根据三段式解题法，表示出反应混合物各组分物质的量的变化量、平衡时各组分的物质的量．
（1）根据压强之比等于物质的量之比，列方程求出n的值，进而计算平衡时混合气体中三种气体的物质的量比．
（2）根据转化率的定义计算．
（3）根据v=计算v（NH3）．
【解析】
根据三段式解题法，表示出反应混合物各组分物质的量的变化量、平衡时各组分的物质的量．
令参加反应的氮气的物质的量为nmol，则：
  N2 +3H2 2NH3 ，
开始（mol）：1   3    0
变化（mol）：n    3n     2n
平衡（mol）：1-n     3-3n              2n
压强之比等于物质的量之比，所以（1-n+3-3n+2n）mol=（1+3）mol×（1-），解得n=0.2，
（1）平衡时n（N2）=（1-n）mol=（1-0.2）mol=0.8mol
平衡时n（H2）=（3-3n）mol=（3-3×0.2）mol=2.4mol
平衡时n（NH3）=2n=0.2mol×2=0.4mol
所以，平衡时混合气体中N2、H2、NH3三种气体的物质的量比为0.8mol：2.4mol：0.4mol=2：6：1．
答：平衡时混合气体中N2、H2、NH3三种气体的物质的量比为2：6：1．
（2）N2 的转化率为×100%=20%
答：N2 的转化率为20%．
（3）2分钟内，以NH3 表示的平均反应速率v（NH3）==0.1 mol/L•min．
答：2分钟内，以NH3 表示的平均反应速率为0.1 mol/L•min．