Question

请教一个问题。

在一定的温度和压强下，进行合成氨反应。怎样严格推导出当N2和H2的物质的量之比为1：3时，平衡混合物中NH3的体积分数最大？
我想证明的问题是，若某恒压容器中，充入N2 xmol，H2 ymol，要想平衡时混合物中NH3的体积分数最大，x/y是多少？为什么？
请各位注意，是恒压，不是恒容。

Answer 1

混合物种的N与H比是1:3，也就是他们的mol比是1:3，所以PV=nRT,公式中推导：V=nRT/P而且T/P是定值，R是常数，所以可以变形为：V&n,所以体积分数取决于mol数，也就是当质量比最大是，体积数也就最大了。

Answer 2

可以设体积为xL ，起始 N2为 amol ，H2 为 3a mol，平衡时NH3 为2b mol
平衡常数
K = (2b/x)^2/[(a-b)/x] [(3a-3b)/x]^3
设当N2增大时或减小时，求解NH3的体积分数如何变化，这不能打公式太麻烦了，就给你说到这里吧。注意X为定值，而平衡时候的H2值，NH3值都会随N2变化而变化。关键是证明无论增大减小，NH3体积分数都是减小的。

追问

我想证明的问题是，若某恒压容器中，充入N2 xmol，H2 ymol，要想平衡时混合物中NH3的体积分数最大，x/y是多少？为什么？
请各位注意，是恒压，不是恒容。