Question

高一化学计算题

温度不变，在体积10L的密闭容器中充入1mol N2和3molH2,在一定的条件下反应，6min后达到化学平衡状态，测得平衡时混合气体的压强比反应前混合气体的压强减少了1/10，计算：
⑴平衡时混合气体中各组的物质的量
⑵6min内用H2表示的化学反应速率
一题答案是 N2 8mol H2 2.4mol NH3 0.4mol
二题答案是 0.01mol/(L.min)

Answer 1

三行计算：
N2 +3H2==2NH3
起始1mol 3mol 0
变化 x 3x 2x
平衡 1-x 3-3x 3x
由体积比可得：【（1-x）+（3-3x）+（2x）】/【1+3】=9/10
解得x=0.2
所以平衡时N2量=0.8mol H2量=2.4mol NH3量=0.4mol
v（H2）=0.6mol/（10L*6min)=0.01mol/(L*min)

Answer 2

反应方程式为N2+3H2=2NH3
则设平衡时有a mol的N2反应，则平衡时剩余的N2为（1-a）mol，H2为3（1-a）mol，NH3为2a mol，所以反应前的总物质的量为（1+3）mol，平衡后为（1-a）+3（1-a）+2a=4-2a mol，

根据理想气体状态方程PV=nRT，由于温度，容器的体积不变，压强减少对应着物质的量的减少，题目中压强减少1/10，即物质的量减少1/10,所以（1+3）=（1-1/10）(4-2a)，解得a=0.2mol，
所以：
（1）N2为0.8mol，H2为2.4mol，NH3为0.4mol；
（2）根据化学反应速率定义(（3/10）-(2.4/10))/6=0.01mol/(L.min)

Answer 3

“三步走”战略
N2 + 3H2 = 2NH3
原始 1mol 3mol 0
转化 0.2mol 0.6mol 0.4mol
平衡 0.8mol 2.4mol 0.4mol

压强减少了1/10，说明物质量减少1/10，可得上式中氨气转化了（1+3）/10=0.4mol
根据平衡条件转化的物质的量等于化学式中计量数的比，可得其他物质转化的量，
平衡的物质的量=原始--转化 可得第一问N2 0.8mol H2 2.4mol NH3 0.4mol

V（H2）=（0.6mol/10L）/6min=0.01mol

Answer 4

一定温度和体积时，气体的压强之比就等于物质的量之比。该反应达平衡时压强减少1/10，即物质的量减少1/10即减少了0.4mol。根据差量法每一份氮气参与反应体积减少两份，因此可以算出实际消耗氮气0.2mol，氢气0.6mol，生成氨气0.4mol，所以平衡时气体混合物中各物质的物质的量分别为：N2 0.8mol H2 2.4mol NH3 0.4mol。速率v=浓度改变量/时间=0.6mol/(10L*6min)=0.01mol/(lL.min)