Question

7．在一定溫度和壓強的密閉容器中，將平均分子質量為8.5的N₂和H₂混合，隨后在一定條件下合成氨，當反應達到平衡時測得混合氣體的平均分子質量為10．
（1）反應前N₂和H₂的體積比為1：3；
（2）氮氣的平衡轉化率；
（3）平衡混合氣中氨氣的體積分數(shù)．

Answer 1

分析 （1）平均分子質量為8.5的N₂和H₂混合，設N₂和H₂的物質的量分別為x、y，則$\frac{28x+2y}{x+y}$=8.5；
由（1）可知N₂和H₂的物質的量為1：3，設物質的量為a、3a，達到平衡時測得混合氣體的平均分子質量為10，平衡后物質的量為$\frac{28a+6a}{10}$=3.4a，則
                    N₂+3H₂?2NH₃
開始（mol）：a　 3a　　　　0
變化（mol）：n　3n　　　　2n
平衡（mol）：a-n   a-3n        2n
則a-n+a-3n+2n=3.4a，解得n=0.3a，以此解答（2）、（3）．

解答 解：（1）平均分子質量為8.5的N₂和H₂混合，設N₂和H₂的物質的量分別為x、y，則$\frac{28x+2y}{x+y}$=8.5，解得x：y=1：3，
故答案為：1：3；
由（1）可知N₂和H₂的物質的量為1：3，設物質的量為a、3a，達到平衡時測得混合氣體的平均分子質量為10，平衡后物質的量為$\frac{28a+6a}{10}$=3.4a，則
                    N₂+3H₂?2NH₃
開始（mol）：a　 3a　　　　0
變化（mol）：n　3n　　　　2n
平衡（mol）：a-n   a-3n        2n
則a-n+a-3n+2n=3.4a，解得n=0.3a，
（2）氮氣的平衡轉化率為$\frac{0.3a}{a}$×100%=30%，答：氮氣的平衡轉化率為30%；
（3）平衡混合氣中氨氣的體積分數(shù)為$\frac{2×0.3a}{3.4a}$×100%=17.6%，答：平衡混合氣中氨氣的體積分數(shù)為17.6%．

點評 本題考查化學平衡的計算，為高頻考點，把握反應前后的物質的量關系、化學平衡三段法為解答的關鍵，側重分析與計算能力的考查，注意平均相對分子質量的應用，題目難度不大．