化学平衡转化率的变化规律及应用
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简析化学平衡中的转化率变化摘要:学生在学习化学平衡时经常会遇到有关化学平衡转化率的变化问题,由于对勒夏特列原理理解不够,加上此类问题的变化情况较多,所以会感到难度较大。
笔者根据自已多年积累的教学经验和体会,对此类问题进行了分析与总结,以供参考。
关键词:平衡;转化率;密闭体系一、转化率的含义平衡转化率=×100%注意:只有反应物才有转化率。
二、平衡转化率的变化问题所谓平衡转化率的变化通常是指某可逆反应达到平衡状态时,若改变条件,可逆反应的平衡状态可能发生了移动,当再次建立新的平衡状态时,比较同一种反应物在两个平衡状态下反应物的转化率问题。
而当某化学平衡状态发生改变时,所改变的外界条件可能很多,但笔者认为主要分为两大类:一是未向密闭体系中加物质,二是向密闭体系中加物质。
故笔者主要从这两方面展开分析:1.未向密闭体系中加物质的情况此种情况较为简单,改变外界条件时,如果化学平衡向正反应方向移动,各反应物转化的物质的量(或物质的量浓度)都将增大,故各反应物的转化率也均增大;如果改变外界条件后,平衡没有移动,则各反应物的转化率不变。
例如:在密闭容器中,可逆反应N2+3H22NH3 △H<0。
在一定条件下建立化学平衡后,如果通过体积缩小使体系压强增大,平衡将向正反应方向移动,则N2和H2的转化率都增大;如果升高温度,平衡向逆反应方向移动,则N2和H2的转化率都减小;如果使用催化剂,平衡不移动,则N2和H2的转化率不会发生改变。
2.向密闭体系中加入物质的情况此类情况较为复杂,也是学生经常出错的地方,可逆反应反应物种类的多少对平衡转化率的影响结果不同,而改变一种反应物和同时改变多种反应物的用量对平衡转化率的影响也会不同。
有两种或两种以上反应物的情况1只增加某一种反应物(固体和纯液体除外)的用量对有多种反应物的可逆反应达到平衡时,只增加某一种反应物(固体和纯液体除外)的用量不管是恒温恒压还是恒温恒容情况下,都能提高其它各反应物的转化率,而其自身转化率降低。
化学平衡转化率化学平衡转化率公式第一篇化学平衡转化率:化学平衡转化率规律总结在化学平衡这一章中,我们经常会遇到化学平衡转化率的题目。
化学平衡转化率是高考的一个重点。
化学平衡的转化率=n(转化)/n(起始)×100%=C(转化)/C(起始)×100%一:温度的影响:若正反应是吸热反应,升高温度,转化率升高,降低温度,转化率降低;若正反应为放热反应,升高温度,转化率降低,降低温度,转化率升高。
将H2(g)Br2(g)充入恒容密闭容器中恒温下发生如下反应H2(g)+Br2(g)≒2HBr(g);△H0,平衡时Br2(g)的转化率为a,若条件相同,绝热下进行上述反应,平衡时Br2(g)的转化率为b,a与b关系是()AabB a答案:A二.压强的影响:对于mA(g)+nB(g)≒pC(g)+qD(g)1、若m+np+q时,压强增大,A、B的转化率升高;压强减小,A、B的转化率降低2、m+n3、m+n=p+q时,压强变化,A、B的转化率不变在一密闭容器中,反应aA(g)≒bB(g)达平衡后,保持温度不变,将容器体积增加一倍,当达到新的平衡时,B的浓度是原来的60%,则()A.平衡向正反应方向移动了B. 物质A的转化率减少了C.物质B的质量分数增加了D. ab答案:AC4.加入惰性气体若恒温恒容时(总压强增大)A、B的转化率不变。
若恒温恒压时(容器的体积增大,相当于减压):①m+np+q时,A、B的转化率降低②m+n③m+n=p+q时,A、B的转化率不变三、浓度的影响对于mA(g)+nB(g)≒pC(g)+qD(g)1、加A,A的转化率降低,B的转化率升高2、按比例增加A、B:① m+np+q时,A、B的转化率升高。
② m+n③m+n=p+q时,A、B的转化率不变。
已知723K时,2SO2(g)+ O2(g)≒2SO3(g)+393.2kJ。
在该温度下,向一有固定容积的密闭容器中通入2molSO2和1molO2,达到平衡时放出热量为Q1;向另一体积相同、固定容积的密闭容器中通入1molSO2和0.5molO2,达到平衡时放出热量为Q2。
化学平衡中转化率求法与规律总结平衡转化率=或:平衡转化率=%100-⨯质的量该反应物的起始起始物量该反应物的平衡物质的量某反应物的起始物质的 平衡转化率=%100)()(⨯或物质的量的浓度质的量该反应物的起始起始物或物质的量浓度量某反应物转化的物质的 【规律】反应物用量得改变对转化率得一般规律(1)若反应物只有一种:a A(g) b B(g) + c C(g),在不改变其她条件时(恒温恒容),增加A 得量平衡向正反应方向移动,但就是A 得转化率与气体物质得计量数有关:(可用等效平衡得方法分析)。
①若a = b + c :A 得转化率不变;②若a > b + c : A 得转化率增大;③若a < b + c A 得转化率减小。
(2)若反应物不只一种:a A(g) + b B(g) c C(g) + d D(g),①在不改变其她条件时,只增加A 得量,平衡向正反应方向移动,但就是A 得转化率减小,而B 得转化率增大。
②若按原比例同倍数地增加A 与B,平衡向正反应方向移动,但就是反应物得转化率与气体物质得计量数有关:如a +b = c + d ,A 、B 得转化率都不变;如a + b >c + d ,A 、B 得转化率都增大;如a + b < c + d ,A 、B 得转化率都减小。
3、充入“惰性气体”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,学生感到困惑得就是充入“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。
因平衡体系得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得方向移动。
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得转化率变化。
4、NO 2、N 2O 4平衡问题2NO 2(g) N 2O 4(g)(1)恒温、恒容得条件下,若分别向容器中通入一定量得NO 2气体或N 2O 4气体,重新达到平衡后:可视为加压,平衡都向右移动,达到新平衡时NO 2得转化率都增大,N 2O 4 得转化率将减小。
化学平衡移动中反应物转化率的变化转化率指指定反应物起始浓度减去指定反应物平衡浓度之差除以指定反应物起始浓度再乘以百分之百。
转化率小于百分之百。
化学平衡移动中反应物又是怎样的?(下列所列情况只改变一个反应条件)
1.温度变化:若温度变化导致平衡正向移动,则反应物转化率增大;若温度变化导致平衡逆向移动,则反应物转化率降低。
2.压强变化:若压强变化导致平衡正向移动,则反应物转化率增大;若压强变化导致平衡逆向移动,则反应物转化率降低。
3.催化剂:不引起平衡移动,转化率不变。
4.浓度变化:
①多个反应物的反应,增加一种反应物浓度,平衡正向移动,其它反应物转化率提高,增加浓度的反应物转化率降低。
②只有一种反应物的反应,增加反应物浓度,平衡正向移动。
转化率变化要视具体反应而定。
如碘化氢分解生成碘蒸气反应,增加Hl浓度其转化率不变;二氧化氮生成四氧化二氮反应,增大NO2浓度其转化率增大;四氧化二氮生成二氧化氮反应,增大N2O4浓度其转化率降低。
③多个反应物的反应达平衡后按初始加入量成倍加入,则转化率随反应中气体物计量数而定。
化学平衡中转化率求法和规律总结 平衡转化率=%100-⨯该反应物的起始浓度该反应物的平衡浓度某反应物的起始浓度 或:平衡转化率=%100-⨯质的量该反应物的起始起始物量该反应物的平衡物质的量某反应物的起始物质的 平衡转化率=%100)()(⨯或物质的量的浓度质的量该反应物的起始起始物或物质的量浓度量某反应物转化的物质的 【规律】反应物用量的改变对转化率的一般规律(1)若反应物只有一种:a A(g) b B(g) + c C(g),在不改变其他条件时(恒温恒容),增加A 的量平衡向正反应方向移动,但是A 的转化率与气体物质的计量数有关:(可用等效平衡的方法分析)。
①若a = b + c :A 的转化率不变;②若a > b + c : A 的转化率增大; ③若a < b + c A 的转化率减小。
(2)若反应物不只一种:a A(g) + b B(g) c C(g) + d D(g),①在不改变其他条件时,只增加A 的量,平衡向正反应方向移动,但是A 的转化率减小,而B 的转化率增大。
②若按原比例同倍数地增加A 和B ,平衡向正反应方向移动,但是反应物的转化率与气体物质的计量数有关:如a +b = c + d ,A 、B 的转化率都不变;如a + b >c + d ,A 、B 的转化率都增大;如a + b < c + d ,A 、B 的转化率都减小。
3、充入“惰性气体”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。
化学平衡中转化率变化的判断技巧()100%()⨯某反应物反应的物质的量或者物质的量浓度平衡转化率=该反应物初始的物质的量或者物质的量浓度解转化率变化的题目时,审题过程要特别关注以下四点:一要关注化学反应是否可逆,二要关注容器是否可变,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 对于可逆反应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。
【例1】.在557℃时,密闭容器中进行下列反应CO+H 2OCO 2+H 2。
若CO 起始浓度为2mol/L (1),水蒸气浓度为3mol/L (2),达到平衡时,测得CO 2的浓度为1.2mol/L 。
求CO 及H 2O 的转化率。
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。
CO + H 2O (g)CO 2 + H 2起始浓度 mol/L 2 3 0 0 转化浓度 mol/L 1.2 1.2 1.2 1.2 平衡浓度 mol/L 0.8 1.8 1.2 1.2 所以,CO 的转化率=1.2100%2⨯=60% ; H 2O (气)的转化率=1.2100%3⨯=40% 【例2】.若将例1中的划线部分(2)改成水蒸气浓度为6mol/L ,而其他条件不变,达到平衡时,测得CO 2的浓度为1.5mol/L 。
同样按上述方法求算,可得CO 转化率为75%,H 2O 的转化率为25%。
【例3】.若将例1中的划线部分(1)改成CO 起始浓度为1mol/L ,而其他条件不变,达到平衡时,测得CO 2的浓度为0.75mol/L 。
同样按上述方法求算,可得CO 转化率为75% ,H 2O 的转化率为25%。
以上三小题转化率可归纳为:CO 0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它反应物转化率增大,自身转化率下降;2、若容器体积不变,使其它反应物的浓度减小,则自身的转化率也下降。
化学平衡移动方向与反应物转化率的关系大家在学习化学平衡时,经常把平衡正向移动与反应物转化率的提高等同起来,其实平衡正向移动与反应物转化率的提高并无必然联系,需要根据具体情况进行分析:
一、温度
改变温度,若引起平衡向正反应方向移动,则反应物的转化率一定增大;反之,若引起平衡向逆反应方向移动,则反应物的转化率一定减小。
二、压强
改变压强,若引起平衡向正反应方向移动,则反应物的转化率一定增大;反之,若引起平衡向逆反应方向移动,则反应物的转化率一定减小。
三、反应物的用量
一、恒温恒压下
1、若反应物只有一种,如aA(g)bB(g)+cC(g),增加A的量,平衡向正反应方向移动,此种情况等效于起始浓度相同,因此A的转化率也不变。
2、若反应物不只一种,如aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)。
(1)若只增加A的量,情况较复杂,视具体题目而定,这里不讨论。
(2)若反应物A、B的物质的量同倍数的增加,平衡向正反应方向移动,此种情况等效于起始浓度相同,因此转化率不变。
二、恒温恒容下
1、若反应物只有一种,如aA(g)bB(g)+cC(g),增加A的量,A的浓度增大,平衡正向移动;考虑转化率时,此种情况等效于加压,A的转化率与气态物质的化学计量数有关:。
化学均衡中转变率求法和规律总结均衡转变率=某反响物的开端浓度- 该反响物的均衡浓度100%该反响物的开端浓度或 :均衡转变率=某反响物的开端物质的量 -该反响物的均衡物质的量100%该反响物的开端开端物质的量某反响物转变的物质的量或物质的量浓度)均衡转变率=(100%该反响物的开端开端物质的量 (或物质的量的浓度 )【规律】反响物用量的改变对转变率的一般规律( 1)若反响物只有一种: aA(g)bB(g) + cC(g) ,在不改变其余条件时(恒温恒容),增添 A 的量平衡向正反响方向挪动,可是 A 的转变率与气体物质的计量数相关:(可用等效均衡的方法剖析 )。
①若 a = b + c:A 的转变率不变;②若 a > b + c : A 的转变率增大;③若 a < b + c A 的转变率减小。
( 2)若反响物不仅一种: aA(g) + bB(g)cC(g) + dD(g) ,①在不改变其余条件时,只增添 A 的量,均衡向正反响方向挪动,可是 A 的转变率减小,而 B 的转化率增大。
②若按原比率同倍数地增添 A 和 B,均衡向正反响方向挪动,可是反响物的转变率与气体物质的计量数相关:如a+b = c + d,A 、B 的转变率都不变;如 a + b> c + d,A 、 B 的转变率都增大;如 a + b < c + d, A 、B 的转变率都减小。
3、充入“惰性气体”增大压强判断各反响物转变率变化关于可逆反响aA(g) + bB(g)?cC(g)+ dD(g) ,( a+ b ≠c+ d,)在压强变化致使均衡挪动时,学生感觉疑惑的是充入“惰性气体”化学均衡朝哪个方向挪动?转变率如何变化?可概括为以下双方面:( 1)恒温恒容条件下充入“惰性气体”,化学均衡不挪动。
因均衡系统的各组分浓度均未发生变化,故各反应物转变率不变。
(2)恒温恒压条件下充入“惰性气体”,化学均衡向气体体积增大的方向挪动。
因为此时容器容积必定增大,相当于对反响系统减压,既而可判断指定物质的转变率变化。
化学平衡中转化率变化的判断技巧()100%()⨯某反应物反应的物质的量或者物质的量浓度平衡转化率=该反应物初始的物质的量或者物质的量浓度解转化率变化的题目时,审题过程要特别关注以下四点:一要关注化学反应是否可逆,二要关注容器是否可变,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 对于可逆反应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。
【例1】.在557℃时,密闭容器中进行下列反应CO+H 2OCO 2+H 2。
若CO 起始浓度为2mol/L (1),水蒸气浓度为3mol/L (2),达到平衡时,测得CO 2的浓度为1.2mol/L 。
求CO 及H 2O 的转化率。
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。
CO + H 2O (g)CO 2 + H 2起始浓度 mol/L 2 3 0 0 转化浓度 mol/L 1.2 1.2 1.2 1.2 平衡浓度 mol/L 0.8 1.8 1.2 1.2 所以,CO 的转化率=1.2100%2⨯=60% ; H 2O (气)的转化率=1.2100%3⨯=40% 【例2】.若将例1中的划线部分(2)改成水蒸气浓度为6mol/L ,而其他条件不变,达到平衡时,测得CO 2的浓度为1.5mol/L 。
同样按上述方法求算,可得CO 转化率为75%,H 2O 的转化率为25%。
【例3】.若将例1中的划线部分(1)改成CO 起始浓度为1mol/L ,而其他条件不变,达到平衡时,测得CO 2的浓度为0.75mol/L 。
同样按上述方法求算,可得CO 转化率为75% ,H 2O 的转化率为25%。
以上三小题转化率可归纳为:CO 0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它反应物转化率增大,自身转化率下降;2、若容器体积不变,使其它反应物的浓度减小,则自身的转化率也下降。
有关转化率的几个重要规律1、一般规律:可逆反应a A(g)+b B(g)p C(g)+q D(g)达平衡后:(1)若只增大c(A),平衡右移,达新平衡时,B转化率增大,A转化率反而减小。
即:两种或两种以上的反应物达到平衡时,增加其中一种反应物浓度,其它反应物转化率提高,而自身转化率降低(2)恒温恒压时,若按原反应物比例同倍数增大A和B的量,达新平衡时①当a+b>p+q时,A、B的转化率都不变②当a+b<p+q时,A、B的转化率都不变③当a+b==p+q时,A、B的转化率都不变(此时为T、P一定时的“量比等效”)(3)恒温恒容时,若按原反应物比例同倍数增大A和B的量,达新平衡时:①当a+b>p+q时,A、B的转化率都增大②当a+b<p+q时,A、B的转化率都减小③当a+b==p+q时,A、B的转化率都不变(此时为T、V一定△n==0时的“量比等效”)2、特殊:反应物只有一种时,可逆反应a A(g)p B(g)+q C(g)达到平衡后,增加反应物A的量,平衡右移,(1)压强和温度保持不变时①当a>p+q时,A、B的转化率都不变②当a<p+q时,A、B的转化率都不变③当a==p+q时,A、B的转化率都不变(此时为T、P一定时的“量比等效”)(2)体积和温度保持不变①当a>p+q时,A的转化率增大②当a<p+q时,A的转化率减小③当a==p+q时,A的转化率不变(此时为T、V一定△n=0时的“量比等效”)3、压强、温度的变化,引起平衡向正反应方向移动时,反应物的转化率一定升高,反之降低例1、在一密闭容器中充入1molNO2,建立如下平衡:2NO2N2O4,测得NO2的转化率为a%,在其它条件不变下,再充入1molNO2,待新平衡建立时,又测得NO2的转化率为b%,则a与b的关系为()A.a>b B.a<b C.a=b D.无法确定例2、一容积恒定的密闭容器中盛有1mol PCl5,加热到200℃时发生反应:PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g),反应达到平衡时,PCl5所占体积百分数为M%,若在同一温度下和同一容器中,最初投入的是2mol PCl5,反应达到平衡时,PCl5所占体积百分数为N%,则M和N的正确关系是()A.M>N B.M<N C.M=N D.无法比较例3、体积和温度保持不变,对于下列可逆反应①达到平衡状态:2HI(g)H2(g)+I2(g),若c(HI)增大,HI的转化率②达到平衡状态:2NO2(g)N2O4(g),若c(NO2)增大,NO2的转化率③达到平衡状态:PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g),若c(PCl5)增大,PCl5的转化率4、化学平衡中T、V一定,“等比再充”的问题两个体积相同的密闭容器A、B,在A中充入2mol SO2和3mol O2,在B中充入4molSO2和6molO2,加热到相同温度,有如下反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),反应平衡时,设容器A达到平衡时SO2的转化率为α,容器B 平衡时SO2的转化率为β2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)化学计量系数212起始量(mol)转化量(mol)平衡(mol)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)化学计量系数212起始量(mol)转化量(mol)平衡(mol)常见的比较类型:(1)SO2的转化率:A B,αβ(2)O2的转化率:A B(3)化学反应速率:A B(4)SO2的浓度:c(A)c(B);2c(A)c(B) (5)O2的浓度:c(A)c(B);2c(A)c(B)(6)SO3的浓度:c(A)c(B);2c(A)c(B) (7)压强:P(A)P(B);2P(A)P(B)(8)SO2体积分数:w(A)w(B)(9)O2体积分数:w(A)w(B)(10)SO3体积分数:w(A)w(B)(11)平均相对分子质量:M(A)M(B)(12)能量的变化:Q(A)Q(B);2Q(A)Q(B)。
化学平衡转化率的变化规律及应用
化学平衡中转化率的变化问题是一个重要的知识点,为便于学生准确掌握,将其变化规律总结如下:
一:温度的影响:
若正反应是吸热反应,升高温度,转化率升高,降低温度,转化率降低;若正反应为放热反应,升高温度,转化率降低,降低温度,转化率升高。
二.压强的影响:
对于mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
1、若m+n>p+q时,压强增大,A、B的转化率升高;
压强减小,A、B的转化率降低
2、m+n<p+q时,压强增大,A、B的转化率降低;
压强减小,A、B的转化率升高
3、m+n=p+q时,压强变化,A、B的转化率不变。
4.加入惰性气体
如果容器的体积不变(总压强增大)A、B的转化率不变。
如果容器的压强不变(容器的体积增大):
①m+n>p+q时,A、B的转化率降低。
②m+n<p+q时,A、B的转化率升高。
③m+n=p+q时,A、B的转化率不变。
三、浓度的影响
对于mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
加A ,A的转化率降低,B的转化率升高
按比例增加A、B:
①m+n>p+q时,A、B的转化率升高。
②m+n<p+q时,A、B的转化率降低。
③m+n=p+q时,A、B的转化率不变。
对于mA(g) pC(g)+qD(g)
加入A:①m >p+q时,A的转化率升高。
②m <p+q时,A的转化率降低。
③m =p+q时,A的转化率不变。
例1、相同体积的四个密闭容器中,进行同样的四个可逆反应,
2A(g)+B(g)3C(g)+2D(g)起始时各容器中所装A、B 的物质的量分别是:
在相同的温度下建立平衡时,有关A、B转化率的说法正确的是:(A)A的转化率为:甲< 丙<乙<丁
(B)A的转化率为:甲<乙< 丙<丁
(C)B的转化率为:甲>乙>丙>丁
(D)B的转化率为:丁>乙>丙>甲
解析:根据转化率的变化规律:丁中A的转化率最大,甲中
转化率最小,丙容器比乙容器物质的量大,相当于丙中的压强大于乙中的压强,因该反应是一个气体体积增大的反应,所以乙中A的转化率大于丙中A的转化率,即丁>乙>丙>甲;B的转化率用同样的方法确定为:甲>乙>丙>丁.故正确选项为A、C
例2:完全相同的两个容器A和B,已知A装有SO2和O2各1g,B中装有SO2和O2各2g,在相同温度下达到平衡,设A中SO2的转化率为a% ,B中SO2的转化率为b%,则A、B两个容器中SO2的转化率的关系是:
a%> b% (B)a%= b%(C)a%< b%(D)无法确定
分析:2SO2+O2 2SO3
从图中可以看出Ⅰ和Ⅱ属等效平衡,Ⅱ变到Ⅲ需加压,平衡
向正反应方向移动,所以,a%< b%。