Question

7．770K下，將a mol N₂與10mol H₂的混合氣體通入一個固定容積為1L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）．
（1）某時刻t時，n_t（N₂）=1.6mol，n_t（NH₃）=0.8mol，則 a=2．
（2）反應(yīng)達平衡時，混合氣體中NH₃體積分數(shù)為25%．平衡時NH₃的物質(zhì)的量=2.4mol．
（3）770K下，向另外一個固定容積為1L的密閉容器中加入0.5mol N₂、5.5mol H₂、3molNH₃，平衡后混合氣體中NH₃體積分數(shù)也為25%．
（4）在某一溫度，反應(yīng)達到平衡后H₂的濃度c_t范圍為10mol/L＞c_t＞4mol/L．

Answer 1

分析 （1）770K下，將a mol N₂與10mol H₂的混合氣體通入一個固定容積為1L的密閉容器中，時刻t時，n_t（N₂）=1.6mol，n_t（NH₃）=0.8mol，則：
           N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol）：a      10        0
轉(zhuǎn)化（mol）：0.4    1.2       0.8
t時刻（mol）：a-0.4 8.8       0.8
再根據(jù)平衡時氮氣物質(zhì)的量計算a；
（2）設(shè)平衡時氨氣物質(zhì)的量為xmol，平衡常數(shù)平衡時各組分物質(zhì)的量，利用氨氣的體積分數(shù)列方程計算；
（3）改變起始投料量，平衡時氨氣體積分數(shù)不變，與原平衡為等效平衡，恒溫恒容下，按化學(xué)計量數(shù)轉(zhuǎn)化到方程式一邊滿足同種物質(zhì)投料量相等；
（4）氫氣不轉(zhuǎn)化時，濃度為極大值，根據(jù)完全轉(zhuǎn)化確定氫氣濃度極小值．

解答 解：（1）770K下，將a mol N₂與10mol H₂的混合氣體通入一個固定容積為1L的密閉容器中，時刻t時，n_t（N₂）=1.6mol，n_t（NH₃）=0.8mol，則：
           N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol）：a      10       0
轉(zhuǎn)化（mol）：0.4    1.2      0.8
t時刻（mol）：a-0.4 8.8      0.8
則a-0.4=1.6，故a=2，
故答案為：2；
（2）設(shè)平衡時氨氣物質(zhì)的量為xmol，則：
           N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol）：2       10        0
轉(zhuǎn)化（mol）：0.5x    1.5x      x
t時刻（mol）：2-0.5x  10-1.5x   x
達平衡時，混合氣體中NH₃體積分數(shù)為25%，則$\frac{x}{12-x}$=25%，解得x=2.4，
故答案為：2.4；
（3）改變起始投料量，平衡時氨氣體積分數(shù)不變，與原平衡為等效平衡，恒溫恒容下，按化學(xué)計量數(shù)轉(zhuǎn)化到方程式一邊滿足同種物質(zhì)投料量相等，則：
n（N₂）+3mol×$\frac{1}{2}$=2mol，n（H₂）+3mol×$\frac{3}{2}$=10mol，
解得：n（N₂）=0.5mol，n（H₂）=5.5mol，
故答案為：0.5；5.5；
（4）氫氣不轉(zhuǎn)化時，濃度為極大值，則c_t＜10mol/L，氮氣完全轉(zhuǎn)化時，氫氣有剩余，產(chǎn)生氫氣濃度達極小值，故極小值為10mol/L-$\frac{10mol-2mol×3}{1L}$=4mol/L，故10mol/L＞c_t＞4mol/L，
故答案為：10mol/L＞c_t＞4mol/L．

點評 本題考查化學(xué)平衡計算，注意三段式在化學(xué)平衡計算中應(yīng)用，（3）中關(guān)鍵是對等效平衡規(guī)律的理解，（4）之間注意利用極值法進行解答．