Question

（1）已知：2H₂（g）+O₂（ g ）═2H₂O（l）；△H=-571.6kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O （g）；△H=-483.6kJ/mol
CH₄ （g）+2O₂（g）═2H₂O（l）+CO₂（g）；△H=-890kJ/mol
標準狀況下，取甲烷和氫氣的混合氣體11.2L完全燃燒后恢復到常溫，則放出的熱量為203.32kJ，試求混合氣體中甲烷和氫氣體積比為

 

．
（2）將N₂和H₂按一定比例混合，在相同狀況下其密度是H₂的3.6倍，取0.5mol該混合氣體通入密閉容器內，使之發(fā)生反應并在一定條件下達到平衡．已知反應達到平衡后容器內壓強是相同條件下反應前壓強的0.76倍，試求：
①反應前混合氣體中N₂和 H₂的體積比為

 

．
②達到平衡時混合氣體中的氨的體積分數為

 

．（保留三位有效數字）
③平衡時N₂的轉化率為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,有關反應熱的計算

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題

分析：（1）甲烷和氫氣的混合氣體11.2L（標準狀況下），則其物質的量為0.5mol，設甲烷為xmol，氫氣為ymol，根據物質的量之比等于熱量比，結合熱化學方程式計算；
（2）①N₂和 H₂按一定比例混合，在相同狀況下其密度是H₂的3.6倍，則平均相對分子質量為3.6×2=7.2，
設氮氣為xmol，氫氣為ymol，則

28x+2y

x+y

=7.2，解得x：y=1：4，
②由①可知，0.5mol該混合氣體，物質的量分別為0.1mol、0.4mol，則
      3H₂+N₂?2NH₃，
開始  0.4  0.1  0
轉化   3n   n   2n
平衡0.4-3n 0.1-n  2n
達到平衡后容器內壓強是相同條件下反應前壓強的0.76倍，則

0.5-2n

0.5

=0.76，
解得n=0.06mol，以此計算平衡時混合氣體中的氨的體積分數及氮氣的轉化率．

解答： 解：（1）甲烷和氫氣的混合氣體11.2L（標準狀況下），則其物質的量為0.5mol，設甲烷為xmol，氫氣為ymol，
已知：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O （l）；△H=-571.6kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O （g）；△H=-483.6kJ/mol
CH₄ （g）+2O₂（g）=2H₂O （l）+CO₂（g）；△H=-890kJ/mol
則xmol甲烷燃燒放出的熱量為890xkJ，ymol氫氣燃燒放出熱量為

y

2

×571.6kJ，
所以890xkJ+×571.6kJ=203.32kJ，
x+y=0.5mol
解得：

x

y

=

1

4

，故答案為：1：4；
（2）①N₂和 H₂按一定比例混合，在相同狀況下其密度是H₂的3.6倍，則平均相對分子質量為3.6×2=7.2，
設氮氣為xmol，氫氣為ymol，則

28x+2y

x+y

=7.2，解得x：y=1：4，
相同條件下物質的量之比等于體積之比，所以體積為1：4，
故答案為：1：4；
②由①可知，0.5mol該混合氣體，物質的量分別為0.1mol、0.4mol，則
      3H₂+N₂?2NH₃，
開始  0.4  0.1  0
轉化   3n   n   2n
平衡0.4-3n 0.1-n  2n
達到平衡后容器內壓強是相同條件下反應前壓強的0.76倍，則

0.5-2n

0.5

=0.76，
解得n=0.06mol，
所以達到平衡時混合氣體中的氨的體積分數為

2×0.06

0.4-0.06×3+0.1-0.06+2×0.06

=31.6%，故答案為：31.6%；
③氮氣的轉化率為

0.06mol

0.1mol

×100%=60%，故答案為：60%．

點評：本題考查熱化學方程式進行的有關反應熱的計算以及化學平衡的計算，明確化學平衡三段法計算的格式及平均相對分子質量、轉化率的計算即可解答，側重計算能力的考查，題目難度中等．