化学平衡中转化率变化的判断技巧,本文主要内容关键词为:化学平衡论文,技巧论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
化学平衡移动的内容抽象、思维能力要求高,而判断转化率的变化对学生来说又是一个难点,他们往往把握不准而丢分。因此在解题中要引导学生在审题过程中进行4个关注:一要关注容器容积是否可变,二要关注化学反应是否可逆,三要关注各物质的状态是否都为气体,四要关注反应两边气体体积是否相等。
下面就化学平衡移动导致转化率的变化用具体实例进行分析讨论。
一、增大或减少某反应物浓度判断转化率的变化
1.反应物为多种物质的可逆反应
如:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)
若增大某一反应物浓度可使另一反应物转化率增大,而自身转化率下降,学生对转化率的这种变化很难接受,故可以设计以下例题帮助学生理解概念。
例1 在557℃时,密闭容器中进行下列反应:
分析 在掌握起始浓度、转化率、平衡浓度之间的关系和正确理解转化率概念的基础上,抓住转化浓度,利用常规解题方法。
通过以上三题的计算可得出以下结论:
(1)增大某一反应物浓度可使其他反应物转化率增大,自身转化率下降;
(2)若容器体积不变,使其他反应物的浓度减小,则自身的转化率也下降;
(3)若容器体积不变,对于反应:
aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)达到平衡后,按原比例同倍数的增加反应物A和B的量,相当于缩小体积增大压强。
若a+b<c+d,A、B的转化率均减小;
若a+b>c+d,A、B的转化率均增大;
若a+b=c+d,A、B的转化率均不变。
由此可反映出反应物转化率的变化可能是化学平衡向正向移动的结果,也可能是化学平衡向逆向移动的结果。
2.反应物为一种物质的可逆反应
如:aA(g)cC(g)+dD(g)
恒容充入反应物A
对以上3种情况可分别举例,可让学生加深对概念的理解。
A.都增大
B.都减小
C.前者增大后者减小
D.前者减小后者增大
例6 是气体体积不变的可逆反应,反应达到平衡后,再向固定密闭容器中加入HI,使c(HI)的浓度增大,HI平衡转化率不变。对于气体体积不变的可逆反应,反应达到平衡后增加反应物,达到新的化学平衡时反应物的转化率不变。
由以上三个例题可以总结为:恒温恒容的容器,当增大某物质的量时,可将浓度问题转换为压强问题,增大压强,平衡向气体体积缩小的方向移动,最后再判断转化率变化。
二、增大压强判断各反应物转化率变化
对于可逆反应:
aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)
(a+b≠c+d)
在压强变化导致平衡移动时,学生感到困惑的是充入“惰性气体”化学平衡朝哪个方向移动?转化率如何变化?可归纳为以下两方面:
1.恒温恒容条件下充入“惰性气体”,化学平衡不移动。因平衡体系的各组分浓度均未发生变化,故各反应物转化率不变。
2.恒温恒压条件下充入“惰性气体”,化学平衡向气体体积增大的方向移动。因为此时容器容积必然增大,相当于对反应体系减压,继而可判断指定物质的转化率变化。
三、有固体参加的可逆反应的转化率问题
例7 在一个固定体积的密闭容器中,向容器中充入2 mol A和2 mol B,发生如下反应:
2A(g)+B(g)3C(g)+D(s)反应达到平衡时C的物质的量为1.2 mol。
(1)若使容器温度升高,平衡时混合气体的平均相对分子质量减小,则正反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)若维持容器体积和温度不变,按下列方法加入起始物质,达到平衡时A的转化率减小的是________(用序号填空)
①4 mol A+2 mol B
②4 mol A+4 mol B
③4 mol A+2 mol B+2 mol D
解析(1)由于该可逆反应ΔV=0,反应前后气体物质的量不变,平均相对分子质量减小,只能是气体总质量减小,平衡向右移动,正反应为吸热。答案:吸热。
(2)方法:先按等效平衡的比例充入,然后把少加的气体加上,多加的气体减掉,这时再判断转化率问题,但特别注意固体的量,若固体剩余时,转化率不改变。
24(g)+B(g)3C(g)+D(s)A的转化率
起始 2 mol 2 mol 00 40%
① 4 mol 2 mol
先充入2 mol 2 mol 40%
再加入2 mol <40%
同理②4 mol 4 mol 40%
③ 4 mol 2 mol 2 mol <40%
对③分析时先同①,只是在①的基础上多加2 mol D,由于D为固体,加进去转化率不变。
答案:①、③
变式训练
1.在一容积可变的密闭容器中,通入1 mol X和3 mol Y,在一定条件下发生如下反应:
X(g)+3Y(g)2Z(g)
到达平衡后,Y的转化率为a%,然后再向容器中通入2 mol Z,保持在恒温恒压下反应,当达到新的平衡时,Y的转化率为b%。则a与b的关系是( )。
A.a=bB.a>b
C.a<bD.不能确定
对此反应,下述不正确的是( )。
A.反应速率B>A
B.的转化率B>A
C.平衡时各组分含量B=A
D.平衡时容器的压强B>A
3.一定量混合气体在密闭容器中发生反应:
xA(g)+yB(g)nC(g)
达到平衡后,测得A气体的浓度为0.5 mol/L。保持温度不变将容器的容积扩大1倍,再达平衡时,测得A气体的浓度为0.3 mol/L,则下列叙述中正确的是( )。
A.x+y<n
B.该化学平衡向右移动
C.B的转化率增大
D.C的体积分数减小
5.在容积为1 L的密闭容器中,加入5 molA物质,在一定条件下同时发生下列两个反应:
(1)2A(g)2B(g)+C(g)
(2)A(g)C(g)+D(g)
当达到平衡时,测得c(A)=2.5 mol/L,c(C)=2.0 mol/L。则下列说法中正确的是( )。
A.达到平衡时A的总转化率为40%
B.达到平衡时c(B)为1.0 mol/L
C.达到平衡时c(B)=2c(D)
D.达到平衡时c(D)=2c(B)
6.往一真空密闭容器中通入一定量的气体A,在一定条件下,发生如下反应:
2A(g)B(g)+xC(g)
反应达平衡时,测得容器内压强增大了P%,若此时A的转化率为a%,下列关系正确的是( )。
A.若x=1,则P>a
B.若x=2,则P<a
C.若x=3,则P=a
D.若x=4,则P≥a
参考答案:
1.A 2.C 3.D 4.A 5.B 6.BC
总之,判断转化率的变化关键是正确判断平衡移动的方向,当增大物质的浓度难以判断平衡移动的方向时,可转化为压强问题进行讨论;当增大压强难以判断平衡移动的方向时,可转化为浓度问题进行讨论。教师在教学中不断培养学生解决化学平衡问题的技巧和方法,则学生的思维将得以拓展,化学平衡移动原理就能运用自如。