建立模型理解化學平衡移動中的轉化率變化問題

2023-01-03 14:54:05 字數 2397 閱讀 5026

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摘要:建立模型分析加入反應物使化學平衡移動後反應物轉化率的變化特點,使抽象問題形象化,具體化,使學生更易理解和掌握。

關鍵詞:模型; 化學平衡; 轉化率; 變化

化學平衡理論是高中化學選修四《化學反應原理》中的基礎理論之一,也是高考的必考內容。由於其抽象、難懂也成為學生學習的難點。有關化學平衡移動中的轉化率大小變化的判斷是高考的熱點問題,也因為情況複雜,學生一般很難正確的,全面的理解。

模型是把化學知識或問題高度濃縮,並使之以形象、直觀的形式呈現。利用模型能提高學生的學習效率,有效地降級學生學習化學問題的難度。在化學平衡移動中轉化率變化的判斷上建立模型進行分析,既可以使抽象問題形象化,也有效的降低了學生學習過程中的難度,達到了事半功倍的效果。

下面,我們就化學平衡移動中的轉化率變化問題建立模型加以分析。

一、反應物的加入量對化學平衡移動中轉化率的影響

這類情況較為複雜,學生在學習過程中往往機械的認為,增加一種反應物,另一種反應物的轉化率一定增大,自身的轉化率則一定減小。其實,這種認識是不全面的。比如反應物只有一種或有多種反應物同等倍數的增加等這種特殊情況下,轉化率變化的判斷,以上規律存在明顯的不足。

對於這種情況,可建立模型加以分析:

1.如果反應物只有一種,如aa(g)bb(g)+cc(g),增加a的量,a的濃度增大,平衡向正方向移動,此種情況等效於加壓,a的轉化率與氣態物質的化學計量數有關。

模型分析:

建立如上圖所示模型:甲、乙、丙是三個完全相同的容器。向甲、乙中各充入1mola,一段時間後達到平衡,則甲和乙中平衡是完全相同的,a的轉化率也完全相同。

現將乙完全壓入甲中,相當於給丙中起始充入了2mola。

(1)如果a=b+c,對於丙的2mola建立的平衡來說,可以看作分別是由甲、乙中的1mola建立的平衡所共同構成。那麼對於甲來講,相當於增加了乙,壓強增大,因為a=b+c,所以甲部分的平衡不移動,其對應的a的轉化率也不變;同理,乙部分對應的a的轉化率也不變。總體而言,丙中a的轉化率等於甲(或乙)。

丙和甲相比相當於在甲平衡後增加了a。

因此當a=b+c增加a,a的轉化率不變。

(2)如果a>b+c, 對於丙的2mola建立的平衡來說,可以看作分別是由甲、乙中的1mola建立的平衡共同構成。那麼對於甲來講,相當於增加了乙,壓強增大,由於a>b+c,平衡向體積減小的方向移動,即向正方向移動,甲部分對應的a的轉化率增大;同理,乙部分對應的a的轉化率也增大,總體而言,丙中a的轉化率要大於甲(或乙)。丙和甲相比相當於在甲平衡後增加了a。

因此,當a>b+c時,增加a,a的轉化率增大。

(3)同理,當a<b+c,再加入a後,相當於加壓,平衡向逆反應方向移動,a的轉化率減小。

2.如果反應物不止一種,如:aa(g)+ bb(g)cc(g)+dd(g)

(1)若只增加a的量,平衡向正反應方向移動,根據勒夏特列原理,a的轉化率減小,b的轉化率增大。若只減少a的量,平衡向逆反應反向移動,則b的轉化率減小。

(2)若反應物a、b的量同倍數的增加,平衡向正反應方向移動,此種情況也等效於加壓,反應物的轉化率與氣態物質的化學計量數有關:

模型分析:

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建立如上圖所示模型:甲、乙、丙是三個完全相同的容器。向甲、乙中各充入amola 、bmolb,一段時間後達到平衡,則甲、乙中的平衡是完全相同的。

甲、乙中a的轉化率相等,b的轉化率也相等。現將乙完全壓入甲中,相當於給丙中起始充入2amola、2amolb。丙和甲相比相當於在甲平衡後同等倍數的增加了a和b。

①如果 a+b=c+d時,對於丙的2amola、2bmolb建立的平衡來說,可以看作分別是由甲、乙中的amola、bmolb建立的平衡共同構成。那麼對於甲來講,相當於增加了乙,壓強增大,因為a+b=c+d,甲部分的平衡不移動,其對應的a和b的轉化率不變;同理,乙部分對應的a和b的轉化率也不變。總體而言,丙中a和b的轉化率等於甲。

因此當a+b=c+d時,同等倍數的增加a和b,a和b的轉化率都不變。

②如果a+b>c+d時,對於丙的2amola、2bmolb建立的平衡來說,可以看作分別是由甲、乙中的amola、bmolb建立的平衡共同構成。那麼對於甲來講,相當於增加了乙,壓強增大,因為a+b>c+d,甲部分的平衡向正反向移動,其對應的a和b的轉化率都增大;同理,乙部分對應的a和b的轉化率也都增大。總體而言,丙中a和b的轉化率大於甲。

因此當a+b>c+d時,同等倍數的增加a和b,a和b的轉化率增大。[**:學|科|網]

③同理,當a+b<c+d時,若反應物a、b的物質的量同倍數增加,平衡向逆反應方向移動,a、b的轉化率都減小。

二、溫度和壓強對化學平衡移動中轉化率的影響

溫度或壓強改變後,如果能使平衡向正方向移動,則反應物的轉化率一定增大;若能使平衡向逆反應方向移動,則轉化率一定減小。這類問題比較簡單,就不做分析。

由此可見,在化學平衡中,加入反應物,分析反應物轉化率大小變化的問題中,建立模型,利用模型分析可以使複雜問題簡單化,有助於學生對此類問題的理解與掌握。

化學平衡移動原理總結

化學平衡系列問題 化學平衡移動影響條件 一 在反應速率 v 時間 t 圖象中,在保持平衡的某時刻t1改變某一條件前後,v正 v逆的變化有兩種 v正 v逆同時突變 溫度 壓強 催化劑的影響 v正 v逆之一漸變 一種成分濃度的改變 對於可逆反應 ma g nb g pc g qd g 正反應放熱 總結 ...

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