化學平衡移動中反應物轉化率分析論文

時間:2022-01-31 10:59:00

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化學平衡移動中反應物轉化率分析論文

一、溫度改變,對反應物轉化率的影響

轉化率:在一定條件下,可逆反應達化學平衡狀態時,某一反應物消耗量占該反應物起始量的質量分數,叫該反應物的轉化率。

任何反應都伴隨著能量的變化,通常表現為放熱或吸熱,所以溫度對化學平衡移動也有影響。

改變溫度,若平衡向正方向移動,反應物轉化率增大;若平衡向逆方向移動,反應物的轉化率減小。

1.對于焓增加反應,即吸熱反應(△H>0),升高溫度,平衡向右移動;降低溫度,平衡向左移動;

2.對于焓減小反應,即放熱反應(△H<0),升高溫度,平衡向左移動;降低溫度,平衡向右移動;

(在改變溫度情況下,平衡右移,反應物轉化率提高,生成物轉化率降低;左移則反之。)

這是因為在升溫時,吸熱反應比放熱反應速率增加得快,降溫時吸熱反應比放熱反應速率減小的多的緣故。

二、壓強改變,對反應物轉化率的影響

改變壓強,若平衡向正方向移動,反應物的轉化率增大;若平衡向逆方向移動,反應物的轉化率減小。

例:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

此反應前后氣體的體積(即物質的量)有改變,若減小容積,即加壓,平衡向正方向移動,反應物N2和H2的轉化率增大;若增大容積,即減壓,平衡向逆方向移動,反應物N2和H2的轉化率減小;若在恒溫恒容下充入惰性氣體,即壓強增大,但對于N2,H2和NH3來說濃度沒有改變,所以速率不變,平衡不移動,反應物的轉化率也不變化。

例:H2(g)+I2(g)2HI(g)

此反應前后氣體的體積(即物質的量)沒有改變,無論是增大容積(減壓)還是減小容積(增壓),I2,H2和HI的濃度變化相同,速率變化也相同,平衡不移動,反應物I2,H2的轉化率不變;若在恒溫恒容下充入惰性氣體,即壓強增大,但對于I2,H2和HI來說濃度沒有改變,所以速率不變,平衡不移動,反應物的轉化率也不變化。

在其他條件不變的情況下,增大反應物的濃度或減小生成物的濃度,都可以使化學平衡向正反應方向移動;增大生成物濃度或減小反應物濃度,平衡向逆反應方向移動。

三、加入反應物,對反應物轉化率的影響

在恒溫恒容下:

1.若只有一種反應物時,加入反應物,相當加壓;減小反應物,相當減壓,平衡的移動依據勒夏特列原理分析即可。

例:aA(g)bB(g)+dD(g)

在恒容下,加入A,開始平衡向正方向移動,但達到的新平衡點與原平衡點比較:

若a=b+d,新平衡與原平衡等效,A的轉化率不變。

若a>b+d,新平衡向正方向移動,A的轉化率增大。

若a<b+d,新平衡向逆方向移動,A的轉化率減小。2.若反應物有多種時

例:mA(g)+Nb(g)pC(g)+qD(g)

(1)若增大A的量,平衡向正方向移動,B的轉化率增大,A的轉化率減小;若增大B的量,平衡向正方向移動,A的轉化率增大,B的轉化率減小。

(2)若按原比例同倍數增加A和B的量,相當在加壓,

若m+n=p+q時,新平衡與原平衡等效,A和B的轉化率不變。

若m+n>p+q時,新平衡向正方向移動,A和B的轉化率增大。

若m+n<p+q時,新平衡向逆方向移動,A和B的轉化率減小。

(3)若A和B的量不按原比例加入,分析何者增大倍數較大,則相當單獨加入了這一物質,同a分析即可。

例:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

原充入量1mol4mol達平衡后

又加入1mol1mol

增加倍數1倍1/4倍

經分析相當只加入了N2,則H2的轉化率上升,N2的轉化率降低。

通過不同條件下對反應物轉化率的討論,我們清楚平衡向正方向移動,反應物的轉化率不一定升高。

四、化學平衡移動的應用

1.判斷物質:由于壓強的改變,根據平衡移動的方向,可以判斷反應物或者生成物的狀態。

2.判斷系數:由于壓強的改變,根據平衡移動的方向,可以判斷方程式中反應物和生成物之間的計量系數的大小關系。

3.判斷反應熱:由溫度的改變,根據平衡移動的方向,可以判斷正反應或逆反應是放熱還是吸熱。

4.判斷轉化率:根據條件改變對化學平衡的影響,可以判斷達到新的平衡時某反應物轉化率的提高或降低。

研究化學平衡的目的并不是為了保持平衡狀態不變,而是為了利用外部的條件的改變,使化學平衡向有利的方向移動。

關于化學平衡移動原理的應用范圍和局限性,學生應明確:

1.平衡移動原理對所有的動態平衡都適用,為以后將要學習的電離平衡、水解平衡作鋪墊;

2.平衡移動原理能用來判斷平衡移動的方向,但不能用來判斷建立新平衡所需要的時間,所以學生在應用原理時應注意原理的適用范圍。

參考文獻:

[1]魏光,林銀鐘,陳鴻博.論現代化學定義及其原則宗旨[J].化學通報,1997(7).

[2]經懷德.化學平衡中的哲學原理[J].合肥師范學院學報,2008(6).

Abstract:Thechangeinpercentconversionofreactantsinshiftofchemicalequilibriumisthedifficultpointinseniorhighschoolchemistryequilibriumteaching.Ifchangingoneconditionofinfluencingequilibrium(suchasthickness,pressureortemperature),equilibriumwillshifttoadirection,whichcanlowerthiskindofchange.

Keywords:chemistryequilibrium;reactants;change摘要:化學平衡移動中反應物的轉化率的變化一直是高中化學平衡部分教學的難點。如果改變影響平衡的一個條件(如濃度、壓強或溫度等),平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。

關鍵詞:化學平衡;反應物;變化