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?
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 10
(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%0.2mol 1mol
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.0.2mol×2 2L 2min
答:2分钟内,以NH3 表示的平均反应速率为0.1 mol/L•min.