Question

9．在一定溫度、壓強和催化劑條件下，把N₂和H₂按1：3（體積比）混合，當反應達到平衡時，混合氣體中NH₃占25%（體積比）．
（1）N₂的轉化率為40%；
（2）反應前后體積之比為5：4；
（3）平衡混合氣的平均相對分子質量10.625．

Answer 1

分析 依據化學平衡三段式列式計算，恒溫恒壓氣體體積之比等于氣體物質的量之比，設起始量氮氣和氫氣為1，3，氮氣反應的物質的量為x
             N₂+3H₂?2NH₃
起始量（mol） 1    3    0
變化量（mol） x    3x   2x
平衡量（mol） 1-x 3-3x  2x
混合氣體中NH₃占25%，則$\frac{2x}{4-2x}$=25%
x=0.4
（1）轉化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%
（2）恒溫恒壓氣體體積之比等于氣體物質的量之比；
（3）反應前后氣體質量不變，平衡時混合氣體的相對分子質量=$\frac{總質量}{總物質的量}$．

解答 解：恒溫恒壓氣體體積之比等于氣體物質的量之比，設起始量氮氣和氫氣為1，3，氮氣反應的物質的量為x，
             N₂+3H₂?2NH₃
起始量（mol）  1  3   0
變化量（mol）  x  3x  2x
平衡量（mol） 1-x 3-3x 2x
混合氣體中NH₃占25%，則$\frac{2x}{4-2x}$=25%
x=0.4
（1）N₂的轉化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{0.4mol}{1mol}$×100%=40%，
故答案為：40%；
（2）恒溫恒壓氣體體積之比等于氣體物質的量之比，反應前后體積之比=（1+3）：（1-x+3-3x+2x）=4：（4-2×0.4）=5：4，
故答案為：5：4；
（3）反應前后氣體質量不變，平衡時混合氣體的相對分子質量=$\frac{總質量}{總物質的量}$=$\frac{1mol×28g/mol+3mol×2g/mol}{（4-2×0.4）mol}$=10.625，
故答案為：10.625．

點評 本題考查了化學平衡三段式計算分析應用，主要是轉化率，混合氣體的相對分子質量計算應用，氣體體積之比等于氣體物質的量之比，題目難度中等．