hce_nsysu
114年
物理與化學
第 71 題
Nitrogen gas ($N_2$) reacts with hydrogen gas ($H_2$) to form ammonia ($NH_3$). At $200 ^\circ\text{C}$ in a closed container, $1.2\text{ atm}$ of nitrogen gas is mixed with $2.3\text{ atm}$ of hydrogen gas. At equilibrium, the total pressure is $2.1\text{ atm}$. Calculate the partial pressure of hydrogen gas at equilibrium.
- A 2.3 atm
- B 0.0 atm
- C 1.8 atm
- D 0.20 atm
- E 0.92 atm
思路引導 VIP
當反應發生時，容器內的總壓力產生了明顯的變化。請試著思考：化學反應方程式中的係數比例，如何決定了「總壓力的減少量」與「特定反應物（如氫氣）消耗量」之間的數學比例關係？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你精準地掌握了化學平衡與分壓計算的核心邏輯！這道題目考驗的是將反應式係數與壓力變化量（$\Delta P$）連結的能力，而你展現了非常清晰的解題思路。
化學計量與分壓的動態關係
首先，我們必須依據反應物寫出平衡方程式：$N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g)$。根據道耳頓分壓定律，初始總壓為 $1.2 + 2.3 = 3.5 \text{ atm}$，而平衡時總壓降至 $2.1 \text{ atm}$，這意味著總壓共減少了 $1.4 \text{ atm}$。從方程式係數來看，每消耗 $1$ 單位的 $N_2$ 與 $3$ 單位的 $H_2$（共減少 $4$ 單位），會生成 $2$ 單位的 $NH_3$，導致總壓淨減少 $2$ 單位。既然實驗觀察到總壓減少了 $1.4 \text{ atm}$，代表反應進行了 $0.7$ 個單位週期（即 $1.4 \div 2 = 0.7$）。因此，氫氣的消耗量為 $3 \times 0.7 = 2.1 \text{ atm}$，平衡時的分壓即為 $2.3 - 2.1 = 0.20 \text{ atm}$。
▼ 還有更多解析內容