某工厂测得进入合成塔中N2和H2的混合气体密度为0。5536G/L,从合成塔中出来的混合气体在相同条件下密度为0。693G/L。求该合成氨厂N2的转化率
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1。反应前气体的平均摩尔质量=0。5536*22。4 =12。4g/mol2。反应后气体的平均摩尔质量=0。693*22。4=15。5g/mol 。设,有1mol气体反应,按质量守恒,反应后气体的质量还是12。4g,则反应后气体的物质的量=12。4g/15。5g/mol=0。8mol 。物质的量减少了0。2mol,3。反应前n(N2)=x 28x+2(1-x)=12。4 ,x=0。4 mol 。4反应过程N2的物质的量的减少量为y N2 +3H2 =2NH3 Δn -1 -3 +2 -2 y 0。2mol y=0。1mol α(N2)=0。1mol/0。4mol =0。25 =25%
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先由两种混合气体的密度,分别计算出反应前后两种混合气体的平均式量,由氢氨混合气的平均式量求出反应气体中氢气、氮气的体积比,再按合成氨化学反应中有关起始,转化、平衡物质的量的关系及平衡时混合气体的平均式量,求出氮气的转化率。解:设反应前混合气体中氮气的物质的量分数为x,氢气物质的量分数为(1-x),依题意得:28x+2(1-x)=0。5536*22。4解得:x=0。4 ∴ (nN2)/(nN2)=0。4/0。6=2/3设起始有氮气2mol,氢气为3mol,氮气转化的物质的量为y, N2 + 3H2 →← 2NH3起始物质的量 2mol 3mol 0mol转化物质的量 ymol 3ymol 2ymol平衡物质的量 2-ymol 3-3ymol 2ymoln总=(2-y)mol+(3-3y)mol+2ymol=(5-2y)mol根据反应前后气体质量守恒可知(M-)=(28*2+2*3)/5-2y=0。693*22。4解得 y= 0。5 molN2的转化率为(0。5mol/2mol)*100%=25%答:N2的转化率为25%。。