Question

4．工業(yè)合成氨的反應(yīng)為N₂（g）+3H₂（g）$?_{催化劑}^{高溫、高壓}$2NH₃（g）．設(shè)在容積為2.0L的密閉容器中充入0.60mol N₂（g）和1.60mol H₂（g），反應(yīng)在2min時，測得NH₃的物質(zhì)的量分數(shù)（NH₃的物質(zhì)的量與反應(yīng)體系中總的物質(zhì)的量之比）為$\frac{4}{7}$．計算：（請用三段式法寫出詳細解題過程）
①該條件下H₂的平衡轉(zhuǎn)化率；
②用NH₃表示0-2min內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速率．

Answer 1

分析 2.0L的密閉容器中充入0.60molN₂（g）和1.60mol H₂（g），2min在某溫度下達到平衡，此時NH₃的物質(zhì)的量分數(shù)（NH₃的物質(zhì)的量與反應(yīng)體系中總的物質(zhì)的量之比）為$\frac{4}{7}$，設(shè)轉(zhuǎn)化的N₂為xmol，則
                                   N₂+3H₂?2NH₃
起始物質(zhì)的量（mol）  0.60    1.60       0
變化物質(zhì)的量（mol）   x      3x          2x  
平衡物質(zhì)的量（mol） 0.60-x  1.60-3x   2x   
可知$\frac{2x}{（0.6-x）+（1.60-3x）+2x}$=$\frac{4}{7}$，解得x=0.40mol，
結(jié)合轉(zhuǎn)化率=$\frac{轉(zhuǎn)化的量}{開始的量}$×100%、v=$\frac{△c}{△t}$計算．

解答 解：?2.0L的密閉容器中充入0.60molN₂（g）和1.60mol H₂（g），2min在某溫度下達到平衡，此時NH₃的物質(zhì)的量分數(shù)（NH₃的物質(zhì)的量與反應(yīng)體系中總的物質(zhì)的量之比）為$\frac{4}{7}$，設(shè)轉(zhuǎn)化的N₂為xmol，則
                                   N₂+3H₂?2NH₃
起始物質(zhì)的量（mol）  0.60    1.60       0
變化物質(zhì)的量（mol）   x      3x          2x  
平衡物質(zhì)的量（mol） 0.60-x  1.60-3x   2x   
可知$\frac{2x}{（0.6-x）+（1.60-3x）+2x}$=$\frac{4}{7}$，解得x=0.40mol，
①該條件下H₂的平衡轉(zhuǎn)化率為$\frac{3×0.4mol}{1.60mol}$×100%=75%，
答：該條件下H₂的平衡轉(zhuǎn)化率為75%；
②用NH₃表示0-2min內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速率v（NH₃）=$\frac{\frac{0.8mol}{2L}}{2min}$=0.2mol•L^-1•min^-1，
答：用NH₃表示0-2min內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速率為0.2mol•L^-1•min^-1．

點評 本題考查化學(xué)平衡的計算，為高頻考點，把握化學(xué)平衡三段法、速率及轉(zhuǎn)化率的計算為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計算能力的考查，注意物質(zhì)的量分數(shù)的應(yīng)用，題目難度不大．