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标题 透视化学平衡中的转化率
范文 蒋玉美
一、计算公式
转化率是指物质在反应中已转化的量与该物质总量的比值。所研究的对象为反应物,可求取某一物质在某一化学反应中的最大转化率,能够表示在一定的浓度、温度下所反应的限度。采用符号α表示:
转化率(α)=反应物的转化浓度(或物质的量)反应物的起始浓度(或物质的量)×100%
二、反应物的转化率与浓度变化的关系
1、对于分解反应:
aA(g)bB(g)+cC(g)
要视反应前后物质的计量数而定。
设开始时在V L容器中盛有1 mol A,达到平衡时A的转化率为α 。在同一温度同一容器中,最初投入2 mol A,根据化学平衡原理,构造如图1所示途径:
(Ⅰ)、(Ⅱ)具有完全相同的状态,当抽出隔板后,外界条件不变,所得状态(Ⅲ)中A的转化率与(Ⅰ)、(Ⅱ)相同,仍为α。状态(Ⅳ)是(Ⅲ)加压的结果,而增大压强,平衡将向气体体积缩小的方向移动。故有:
①若a=b+c,增加A的浓度,A的转化率不变。
②若a>b+c,增加A的浓度,A的转化率变大。
③若a2.对于有多种物质参加的可逆反应:
aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)
(1)增大A的浓度,B的转化率一定增大,而A的转化率反而减小;减小A的浓度,B的转化率一定减小,A的转化率则增大。
(2)若同时等倍增大A、B的浓度,则要视反应前后物质的计量数而定。
①若a+b=c+d,增加A、B的浓度,A、B的转化率不变。
②若a+b>c+d,增加A、B的浓度,A、B的转化率变大。
③若a+b三、反应物的转化率与平衡移动的关系
若改变一个条件后,反应物的转化率变化,则可能是改变了温度、压强或浓度;若转化率不发生变化,则可能是使用了催化剂或反应前后气体体积不变的反应改变了压强,也可能是反应前后气体体积不变的分解反应改变了反应物的浓度。
四、典例分析
1.转化率大小的比较
例1已知在四个封闭容器中,容积均相等,均进行相同的可逆反应,反应化学方程式
为:
2A(g)+B(g)3C(g)+2D(g)
甲A:2 mol B:1mol
乙A:1mol B:1mol
丙A:2mol B:2mol
丁A:1mol B:2mol
在同样温度下,建立平衡,下列哪一选项可正确表示A或B转化率的关系( )。
A.A的转化率从小到大顺序:甲、乙、丙、丁
B.A的转化率从小到大顺序:甲、丙、乙、丁
C.B的转化率从小到大顺序:甲、丙、乙、丁
D.B的转化率从小到大顺序:丁、乙、丙、甲
解析本题所给可逆反应为气体体积增大的反应。甲与乙相比,相当于甲在乙的基础上增加A的量,故A的转化率减小,B的转化率增大。乙与丁相比,相当于丁在乙的基础上增加B的量,故A的转化率增大,B的转化率减小。乙与丙相比,相当于丙在乙的基础上增加等量的A和B,则相当于对原容器加压,不利于正向反应,故A、B的转化率都比乙低。因此A的转化率从小到大顺序:甲、丙、乙、丁,B的转化率从小到大顺序:丁、丙、乙、甲。答案为B。
2.根据转化率的变化确定化学方程式
例2在一定条件下,按照不同的比例将物质X与物质Y放入到封闭容器中,其反应达到平衡后,对X、Y转化率α进行测量,得到α与起始时物质X、物质Y的物质量之比n(X)n(Y)的关系如图2所示,下列正确表示X和Y反应的化学方程式为 ( )。
2A.2X+3YZ B.3X+2YZ
C.X+3Y2Z D.3X+Y2Z
解析当n(X)n(Y)=3时,α(X)=α(Y),而α(X)=Δn(X)n(X),α(Y)=Δn(Y)n(Y),故有Δn(X)n(X)=Δn(Y)n(Y),所以Δn(X)Δn(Y)=n(X)n(Y),则X与Y的系数比为3,因此答案为D。
3.根据转化率的变化推断影响平衡移动的因素
例3现有可逆反应:
mA(g)+nB(g)xC(g);
ΔH=a kJ·mol-1
该反应在不同温度和压强(p1、p2)条件下,反应物A的转化率的变化情况如图3所示。下列判断正确的是()。
A.a<0,m+nx C.a>0,m+n0,m+n>x
解析根据“先拐先平”原则可知第一个图中p1>p2,由图像知,压强越大,A的转化率越高,则加压平衡向正反应方向移动,故m+n>x;由第二个图知,升高温度,A的转化率下降,故正反应为放热反应,因此a<0。所以答案为B。
4.转化率的有关计算
例4在适宜条件下,将2 mol N2、8 mol H2进行反应
N2+3H22NH3
当达到某一温度后,处于平衡状态。此时对平衡混合气体中氢气的相对密度加以测量,得到数值为4.19。则N2的转化率为多少?
解析设N2的转化率为α。
由题意得,平衡时混合气体的平均相对分子质量为4.19×2=8.38
N2 + 3H2 2NH3
始/mol 2 8 0
变/mol 2α 6α 2α
平/mol 2-2α 8-6α 2α
则有:2×28+8×22-2α+8-6α+2α=8.38,α=0.352=35.2%
(收稿日期:2014-12-10)



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更新时间:2025/1/4 22:28:08