Question

將2 mol N₂和6 mol H₂置于裝有催化劑的密閉容器中，當有25%的氮氣轉化為氨氣時反應達到平衡。計算：

(1)平衡時混合物中各組成成分的物質的量。

(2)平衡時氣體的總物質的量。

(3)平衡時混合物中各組分的物質的量的百分含量、體積百分含量和質量百分含量。

(4)平衡混合氣的平均相對分子質量。

(5)容器中反應前后的壓強比(設溫度不變)。

Answer 1

解析：

(1)                 N₂  +  3H₂    2NH₃

起始/mol          2         6                     0

轉化/mol   2×25%  2×25%×3    2×25%×2

平衡時各物質的量：

N₂：2 mol-2 mol×25%=1.5 mol

H₂：6 mol-2 mol×25%×3=4.5 mol

NH₃：2 mol×25%×2=1 mol

(2)平衡時氣體的總體物質的量：1.5 mol+4.5 mol+1 mol=7 mol。

(3)平衡混合物中各組分的物質的量百分含量：

由于同溫、同壓下等物質的量的氣體占有相同的體積，所以平衡混合物中N₂、H₂、NH₃所占的體積分數(shù)也分別為21.6%、64.3%、14.3%。在平衡混合物中，各組分的質量分數(shù)分別為：

N₂：

H₂：

NH₃：

(4)混合氣體的平均相對分子質量：。

(5)在溫度和體積不變的情況下，氣體的壓強比等于它們的物質的量之比。所以容器中反應前與反應后的壓強比為：。

答案：(1)N₂：1.5 mol  H₂：4.5 mol  NH₃：1 mol

(2)7 mol

(3)體積及物質的量分數(shù)均是：N₂：21.4%  H₂：64.3%  NH₃：14.3%  質量分數(shù)：N₂：61.8%  H₂：13.2%  NH₃：25%

(4)9.7 

(5)