Question

（8分）将等物质的量的N₂、H₂混合于2L的固定体积的密闭容器中，在一定条件下反应合成氨，经5min后达到平衡，其中C(N₂)：C(H₂) = 3︰1；若将混合气体中氨气分离，恰好能与250mL 2mol/L的稀硫酸溶液反应生成正盐；

求：（1）NH₃的化学反应速率是多少？

（2）原容器中N₂的物质的量是多少？

（3）5min后容器中H₂的物质的量浓度是多少？

（4）N₂的转化率是多少？

（要求书写计算过程）

Answer

（1）0.1mol/(L·min) （2）2 mol

（3）0.25 mol/L （4）25%

【解析】/

试题分析：N2、H2在一定条件下发生反应，形成氨气，反应的方程式是：N2+3H22NH3，反应产生的氨气与稀硫酸溶液反应生成正盐，n(H2SO4)= 2mol/L×0. 25L =0. 5mol，则反应产生的氨气的物质的量是n(NH3)=2 n(H2SO4)= 1mol，（1）NH3的化学反应速率是V(NH3)= 1mol÷2L÷5min=0.1 mol/(L·min)。（2）假设在反应开始时N2气体的物质的量是x，根据反应方程式可知：每消耗1mol N2、3molH2，会产生2mol NH3，现在反应产生1mol NH3，则消耗0. 5mol N2、1.5mol molH2，平衡时N2的物质的量是(x-0. 5)，H2的物质的量是(x-1. 5)，由于C(N2)：C(H2) = 3︰1；所以(x-0. 5)：(x-1. 5)=3:1.解得x=2mol。（3）5min后容器中H2的物质的量是n(H2)=2mol-1. 5mol=0. 5mol，则其浓度是c(H2)= 0. 5mol÷2L=0.25 mol/L。（4）N2的转化率是φ=(0. 5mol÷2mol)×100％=25%。

考点：考查化学反应速率、物质的平衡转化率及物质的量、物质的量浓度的计算的知识。