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一、恒比法:合成氨反应中,当加入N2和H2的比为1:3时平衡后N2和H2的比不变仍为1:3。
例:在密闭容器中,N2、H2 起始的物质的量分别为1:3,达到平衡后,NH3的体积分数为16%,则平衡混合气体中N2的体积分数为__________,氢气的转化率为_______。
分析:因为平衡后,N2、H2的物质的量仍为1:3,所以N2所以的体积分数为(1-16%)1/4=21%,那么, H2的体积分数为1-21%-16%=63%。N2、H2、 NH3的物质的量之比为21: 63: 16,根据N2+3H2=2NH3可得氢气的转化率为3×16/(3×16+63)=43.2%。
二、扩比法:将平衡前后的气体比成倍扩大或缩小,以计算出转化的反应的量。
例:合成氨反应中,入口气体中N2,H2,NH3体积比为6:18:1,出口气体N2,H2,NH3体积比为9:27:8,则H2的转化率为_______。
分析:入口气体中N2,H2, 1体积比为6:18:1,将其扩大2倍则为12:36:2,因为出口气体N2,H2,NH3体积比为9:27:8,那么可视为(12-9)mol N2和(36-27)mol H2生成(8-2)NH3,那么H2的转化率为(36-27)/36=25%
三、密度转化法:根据反应物混合气体的密度,计算出混合气体的平均摩尔质量,然后计算出N2、H2的物质的量之比。
例:合成氨工厂测定通入合成塔的气体密度为0.5536克/升,从合成塔出来的气体密度为0.693克/升(均折换为标准状况),则N2的转化率为多少?
分析:通入合成塔的气体密度为0.5536克/升,从合成塔出来的气体密度为0.693克/升则通入合成塔的气体的平均分子量为12.4,从合成塔出来的气体的平均分子量为15.5则通入合成塔的N2、H2的物质的量之比由十字交叉法可求出
N2:28 10.4
12.4
H2:215.6
为2:3
设N2为2mol、H2为3mol,转化率为x,
N2+3H2 2NH3
起始230
转化2x 6x 4x
平衡2-2x 3-6x4x
(28×2+2×3)/(5-4x)=15.5
解得x=0.25
例:在密闭容器中,N2、H2 起始的物质的量分别为1:3,达到平衡后,NH3的体积分数为16%,则平衡混合气体中N2的体积分数为__________,氢气的转化率为_______。
分析:因为平衡后,N2、H2的物质的量仍为1:3,所以N2所以的体积分数为(1-16%)1/4=21%,那么, H2的体积分数为1-21%-16%=63%。N2、H2、 NH3的物质的量之比为21: 63: 16,根据N2+3H2=2NH3可得氢气的转化率为3×16/(3×16+63)=43.2%。
二、扩比法:将平衡前后的气体比成倍扩大或缩小,以计算出转化的反应的量。
例:合成氨反应中,入口气体中N2,H2,NH3体积比为6:18:1,出口气体N2,H2,NH3体积比为9:27:8,则H2的转化率为_______。
分析:入口气体中N2,H2, 1体积比为6:18:1,将其扩大2倍则为12:36:2,因为出口气体N2,H2,NH3体积比为9:27:8,那么可视为(12-9)mol N2和(36-27)mol H2生成(8-2)NH3,那么H2的转化率为(36-27)/36=25%
三、密度转化法:根据反应物混合气体的密度,计算出混合气体的平均摩尔质量,然后计算出N2、H2的物质的量之比。
例:合成氨工厂测定通入合成塔的气体密度为0.5536克/升,从合成塔出来的气体密度为0.693克/升(均折换为标准状况),则N2的转化率为多少?
分析:通入合成塔的气体密度为0.5536克/升,从合成塔出来的气体密度为0.693克/升则通入合成塔的气体的平均分子量为12.4,从合成塔出来的气体的平均分子量为15.5则通入合成塔的N2、H2的物质的量之比由十字交叉法可求出
N2:28 10.4
12.4
H2:215.6
为2:3
设N2为2mol、H2为3mol,转化率为x,
N2+3H2 2NH3
起始230
转化2x 6x 4x
平衡2-2x 3-6x4x
(28×2+2×3)/(5-4x)=15.5
解得x=0.25