Question

恒温下，将amolN₂与bmH₂的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应:N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)。

(1)若反应进行到某时刻t时，n_t(N₂)=13mol，n_t(NH₃)=6mol，计算a的值__________。

(2)反应达平衡时，混合气体的体积为716.8L(标准状况下)，其中NH₃的含量(体积分数为25%。计算平衡时NH₃的物质的量为_________________。

(3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写最简整数比，下同)，n(始):n(平)=______。

(4)原混合气体中，a:b=______________。

(5)达到平衡时，N₂和H₂的转化率之比，a(N₂):a(H₂)=_____________。

Answer

16 8mol 5∶4 2∶3 1∶2

【解析】分析：（1）计算参加反应的氮气的物质的量，结合氨气的物质的量，利用物质的量之比等于化学计量数之比计算a的值；

（2）计算出混合气体总的物质的量，利用体积分数计算氨气的物质的量；

（3）根据三段式解题，结合氨气的体积分数计算b的值，据此计算；

（4）根据（1）、（3）中求出的a、b的值计算；

（5）分别计算出氮气和氢气的转化率，然后计算二者的比值。

详【解析】
（1）物质的量之比等于化学计量数之比，所以（a-13）mol：6mol=1：2，解得a=16；

（2）反应达平衡时，混合气体的物质的量为716.8L÷22.4L/mol=32mol，其中NH3的物质的量为32mol×25%=8mol；

（3） N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始量（mol）：16 b 0

变化量（mol）：4 12 8

平衡量（mol）：12 （b-12） 8

平衡时，NH3的含量（体积分数）为25%，所以8mol/[12mol+(b−12)mol+8mol]×100%=25%，解得b=24，所以平衡混合气的组成为：氮气12 mol，氢气12 mol，氨气为8 mol，则原混合气体与平衡混合气体的物质的量之比n（始）：n（平）=40mol：32mol=5：4；

（4）由（1）知a=16mol，由（3）b=24mol，所以a：b=16mol：24mol=2：3；

（5）由（3）可知，开始是氢气的物质的量为24mol；平衡时参加反应的氮气的物质的量为4mol，参加反应的氢气的物质的量为12mol，所以达到平衡时，N2和H2的转化率之比α（N2）：α（H2）=4mol/16mol：12mol/24mol=1：2。