化學(xué)平衡移動(dòng)中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率分析論文

時(shí)間:2022-01-31 10:59:00

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化學(xué)平衡移動(dòng)中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率分析論文

一、溫度改變,對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響

轉(zhuǎn)化率:在一定條件下,可逆反應(yīng)達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí),某一反應(yīng)物消耗量占該反應(yīng)物起始量的質(zhì)量分?jǐn)?shù),叫該反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。

任何反應(yīng)都伴隨著能量的變化,通常表現(xiàn)為放熱或吸熱,所以溫度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)也有影響。

改變溫度,若平衡向正方向移動(dòng),反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大;若平衡向逆方向移動(dòng),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減小。

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

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

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

這是因?yàn)樵谏郎貢r(shí),吸熱反應(yīng)比放熱反應(yīng)速率增加得快,降溫時(shí)吸熱反應(yīng)比放熱反應(yīng)速率減小的多的緣故。

二、壓強(qiáng)改變,對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響

改變壓強(qiáng),若平衡向正方向移動(dòng),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大;若平衡向逆方向移動(dòng),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減小。

例:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

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

例:H2(g)+I2(g)2HI(g)

此反應(yīng)前后氣體的體積(即物質(zhì)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(dòng),反應(yīng)物I2,H2的轉(zhuǎn)化率不變;若在恒溫恒容下充入惰性氣體,即壓強(qiáng)增大,但對(duì)于I2,H2和HI來說濃度沒有改變,所以速率不變,平衡不移動(dòng),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率也不變化。

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

三、加入反應(yīng)物,對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響

在恒溫恒容下:

1.若只有一種反應(yīng)物時(shí),加入反應(yīng)物,相當(dāng)加壓;減小反應(yīng)物,相當(dāng)減壓,平衡的移動(dòng)依據(jù)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(dòng),但達(dá)到的新平衡點(diǎn)與原平衡點(diǎn)比較:

若a=b+d,新平衡與原平衡等效,A的轉(zhuǎn)化率不變。

若a>b+d,新平衡向正方向移動(dòng),A的轉(zhuǎn)化率增大。

若a<b+d,新平衡向逆方向移動(dòng),A的轉(zhuǎn)化率減小。2.若反應(yīng)物有多種時(shí)

例:mA(g)+Nb(g)pC(g)+qD(g)

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

(2)若按原比例同倍數(shù)增加A和B的量,相當(dāng)在加壓,

若m+n=p+q時(shí),新平衡與原平衡等效,A和B的轉(zhuǎn)化率不變。

若m+n>p+q時(shí),新平衡向正方向移動(dòng),A和B的轉(zhuǎn)化率增大。

若m+n<p+q時(shí),新平衡向逆方向移動(dòng),A和B的轉(zhuǎn)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(shù)較大,則相當(dāng)單獨(dú)加入了這一物質(zhì),同a分析即可。

例:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

原充入量1mol4mol達(dá)平衡后

又加入1mol1mol

增加倍數(shù)1倍1/4倍

經(jīng)分析相當(dāng)只加入了N2,則H2的轉(zhuǎn)化率上升,N2的轉(zhuǎn)化率降低。

通過不同條件下對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的討論,我們清楚平衡向正方向移動(dòng),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不一定升高。

四、化學(xué)平衡移動(dòng)的應(yīng)用

1.判斷物質(zhì):由于壓強(qiáng)的改變,根據(jù)平衡移動(dòng)的方向,可以判斷反應(yīng)物或者生成物的狀態(tài)。

2.判斷系數(shù):由于壓強(qiáng)的改變,根據(jù)平衡移動(dòng)的方向,可以判斷方程式中反應(yīng)物和生成物之間的計(jì)量系數(shù)的大小關(guān)系。

3.判斷反應(yīng)熱:由溫度的改變,根據(jù)平衡移動(dòng)的方向,可以判斷正反應(yīng)或逆反應(yīng)是放熱還是吸熱。

4.判斷轉(zhuǎn)化率:根據(jù)條件改變對(duì)化學(xué)平衡的影響,可以判斷達(dá)到新的平衡時(shí)某反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的提高或降低。

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

關(guān)于化學(xué)平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用范圍和局限性,學(xué)生應(yīng)明確:

1.平衡移動(dòng)原理對(duì)所有的動(dòng)態(tài)平衡都適用,為以后將要學(xué)習(xí)的電離平衡、水解平衡作鋪墊;

2.平衡移動(dòng)原理能用來判斷平衡移動(dòng)的方向,但不能用來判斷建立新平衡所需要的時(shí)間,所以學(xué)生在應(yīng)用原理時(shí)應(yīng)注意原理的適用范圍。

參考文獻(xiàn):

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

[2]經(jīng)懷德.化學(xué)平衡中的哲學(xué)原理[J].合肥師范學(xué)院學(xué)報(bào),2008(6).

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

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

關(guān)鍵詞:化學(xué)平衡;反應(yīng)物;變化