Question

【題目】恒溫下，將amolN2與bmolH2的混合氣體通入一個固定容積的密閉容器中，發生如下反應：N2（g） + 3H2（g） 2NH3（g）

（1）若反應進行到某時刻t時，nt（N2）=13mol，nt（NH3）=6mol，則a=______________．

（2）反應達平衡時，混合氣體的體積為716.8L（標準狀況下），其中NH3的含量（體積分數）為25%，平衡時NH3的物質的量______________．

（3）原混合氣體與平衡混合氣體的總物質的量之比（寫出最簡整數比，下同），n(始)：n(平)=_____________．

（4）達到平衡時，N2和H2的轉化率之比，α（N2）：α（H2）=______________。

Answer 1

【答案】（1）16；（2）8mol；（3）5：4；（4）1：2。

【解析】

試題分析：（1）反應進行到t時，測的N2為13mol，NH3為6mol，由方程式可知，參加反應的氮氣的物質的量為△n(N2)=1/2△n(NH3)=6mol×1/2=3mol，故氮氣的起始物質的量為：n(N2)(始)= 13mol+3mol =16mol，即a=16；（2）反應達平衡時，混合氣體為n(總)=716.8L÷22.4L/mol=32mol，其中NH3的物質的量為32mol×25%=8mol；（3）利用差量法計算：

N2（g）+3H2（g）2NH3（g），物質的量減少△n

1mol 3mol 2mol 2mol

轉化：4mol 12mol 8mol 8mol

故原混合氣體的物質的量為32mol+8mol=40mol，原混合氣體與平衡混合氣體的總物質的量之比40mol:32mol=5:4；（4）由（3）知氮氣反應的物質的量是4mol，氫氣反應的物質的量是12mol，n(N2)(始)=13mol+3mol=16mol，所以開始時氫氣的物質的量是40mol-16mol=24mol，所以達到平衡時，N2和H2的轉化率之比α(N2)：α(H2)=(4mol÷16mol)：(12mol÷24mol)=1：2。