Question

（1）往2L密闭容器中充入1molN₂和3molH₂，在一定条件下发生合成氨反应，2min时达到平衡。测得平衡混合气体中NH₃的体积分数为25%，则：

①0~2min内，v(NH₃)=_________。

②H₂在平衡混合气中的体积分数=_________。

③平衡时容器的压强与起始时的压强之比为_________。

（2）某温度时，在一个5L的恒容容器中，X、Y、Z均为气体，三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据填空：

①该反应的化学方程式为_____________。

②2min反应达平衡容器内混合气体的平均相对分子质量比起始时____________（填“大”，“小”或“相等”下同），混合气体密度比起始时____________。

③上述反应在第2min时，X的转化率为_________

④将amolX与bmolY的混合气体发生上述反应，反应到某时刻各物质的量恰好满足：n(X)=n(Y)=n(Z)，则原混合气体中a：b=__________。

Answer

0.2mol·L-1·min-1 56.25% 4∶5 3X+Y2Z 大 相等 30% 5∶3

【解析】

(1)运用三段式法，根据反应速率表达式及阿伏伽德罗定律分析解答；(2)根据图示反应过程中各组分的物质的量变化书写方程式，根据转化率表达式进行相关计算。

(1)发生3H2+N2⇌2NH3，设参加反应的氮气的物质的量为xmol，则

测得平衡混合气中NH3的体积分数为25%，则，解得x=0.4mol；

① 0～2min内，v(NH3)= ，故答案为：0.2mol•L-1•min-1；

② H2在平衡时的体积分数为，故答案为：56.25%；

③ 平衡时容器内的压强与起始时压强之比为，故答案为：4：5；

(2)① 根据图示分析，X和Y是反应物，X、Y、Z的变化量之比是(1.0-0.7)mol：(1.0-0.9)mol：0.2mol=3：1：2，该反应的化学方程式为：3X+Y⇌2Z，故答案为：3X+Y⇌2Z；

② 混合气体的平均相摩尔质量 ，从开始到平衡气体的总质量不变，但n逐渐减小，所以2min反应达平衡容器内混合气体的平均相对分子质量比起始时大；混合气体密度，从开始到平衡，质量是守恒的，体积是不变的，所以密度始终不变，故答案为：大；相等；③ 2min时X的转化率=故答案为：30%；

④ 设反应到某时刻时，Y反应了xmol，则

则a-3x=b-x=2x，解得a=5x，b=3x，则a：b=5:3，故答案为：5∶3。