關於化學可逆反應的問題,解題思路是什麼?

時間 2021-05-07 00:57:38

1樓:木木

這題在知乎上有幾乎一模一樣的問題,而且也是大部分答主自己都沒搞明白(跟很多老師和學生一樣)。好在現在有大佬把大面積錯誤糾正過來了。

其實這問題的關鍵點就乙個,你的「平衡移動」到底是對比哪乙個狀態說的?是對比之前的平衡態,還是對比加了物質之後的那一瞬間?是這個導致描述上的差異。

2樓:9527

兩個基本前提,需忽略固體對體積的影響,需視為理想氣體(高中的話,自動忽略這兩句話)

平衡會移動嗎,溫度定了平衡常數就定了,所以平衡是不會移動的,應該是反應向哪個方向移動,而不是平衡向哪個方向移動。體積不變的情況下,加大反應物的濃度,反應顯然是向右移動的,用老子的話來說就是反者道之動(後來德中國人總結了個拗口的勒沙特列原理?)。

道之動與轉化率沒有直接關係。

3樓:

這道題反應物瞬時濃度增大,反應正向移動!平衡移動方向說的是瞬時反應方向,而不是比較兩次平衡時的轉化率。

這裡必須批評舊版人教版選修四這段關於平衡移動概念的描述,寫得不明不白,極易讓人產生誤解:

至於在改變反應條件時平衡狀態的變化趨勢,可以用正逆反應的消長來表述。如果有利於增大產物的比率,可以說是平衡向右移動;反之亦然。

就這句「如果有利於增大產物的比率」表述不清,容易讓人誤解成「新平衡產物比率相比於原平衡增大」,但是這個定義正確的理解是:「如果改變反應條件後正反應速率大於逆反應速率,下一時刻產物的比率相比於該時刻(反應條件改變後)增大,則可以說成平衡向右移動」。這種理解與其它教材的定義是相符的。

回到題目:在恆容容器中進行反應 C(g)}+2\ce" eeimg="1"/>,先將 1mol A 和 2mol B 加入容器中,達到平衡後,在容器中再加入 1 mol A 和 2 mol B,問平衡如何移動?

很顯然,加入 1 mol A 和 2 mol B,瞬時增加了反應物 B 的濃度(注意,由於 A 是固體濃度始終不變,或者說它並不是影響平衡移動的因素),因此平衡正移/平衡向右移動。

拓展:新平衡中 B 的百分含量相比舊平衡如何?

若要比較百分含量,可以構造殊途同歸的等效平衡。由於新投入了 B,B 的百分含量會先因為投料而增加又因為平衡正移而減少,不易與原平衡的百分含量比較。因此我們構造乙個「加壓」的等效反應,設原平衡時 B、C、D 的含量分別為 2-x mol、x mol、2x mol,那麼投料 2 mol B 與投料 2-x mol B、x mol C、2x mol D 的結果相同,即等效於「加壓」。

「加壓」後 B 的百分含量不變,這個假想的等效反應平衡逆移,百分含量降低。因此,新平衡中 B 的百分含量相比舊平衡降低。

由於縮小容器體積將導致反應物和產物的濃度等比例改變,因此可以得出:等比例改變反應物和產物的濃度視為「改變壓強」,這才是其本質

「改變壓強」其實已經「改變了多種平衡因素」(同時改變了多種物質的濃度),但是我們把這種特殊的改變視為只改變了一種平衡影響因素。

總之,「改變壓強」必須要做限制性理解:

改變容器體積,從而改變總壓,才是「改變壓強」。

等比例改變氣體反應物和氣體產物的濃度,視為「改變壓強」。

向恆容容器中加入某種氣體改變了總壓,不是「加壓」。也不屬於改變了多種平衡因素的情況。

舊人教版、蘇教版都沒有直接引入濃度商 的概念,但是新人教版選擇性必修一已經引入了這個概念,並將其作為基礎概念:

對於可逆反應

}p\ce+q\ce" eeimg="1"/>

可以定義濃度商 ,這裡產物的濃度在分子上,反應物的濃度在分母上。如果是溶液反應或多相反應也可以如此書寫,但是特別地,純固體和純液體的濃度不寫入濃度商中。

反應平衡時,有濃度商等於平衡常數 。平衡常數一般只與溫度有關,對於放熱反應,溫度增加平衡常數變小。

如果濃度商小於平衡常數 ,反應會向著濃度商公升高的方向進行,因此濃度商的分子增加分母減小,即產物增加反應物減少,即平衡正移。

如果濃度商大於平衡常數 K" eeimg="1"/>,反應會向著濃度商降低的方向進行,因此濃度商的分子減小分母增加,即產物減少反應物增加,即平衡逆移。

由此我們可以總結幾種常見改變條件的結果:

改變濃度

如果僅增加反應物濃度或減少產物濃度,濃度商變小,因此平衡正移。

如果僅減少反應物濃度或增加產物濃度,濃度商變大,因此平衡逆移。

「改變壓強」(本質是等比例改變所有物種濃度)

若加壓使濃度變為 倍,則濃度商 變為 。

若反應是氣體分子數減少的反應, ,那麼 ,濃度商變小,因此平衡正移。

若反應是氣體分子數增加的反應, m+n" eeimg="1"/>,那麼 1" eeimg="1"/>,濃度商變大,因此平衡逆移。

附:溶液反應中對溶液稀釋,數學處理與之類似,可以類推得出:若反應是溶質分子數增加(減少)的反應,稀釋後平衡正移(逆移)。

改變溫度

對於放熱反應,溫度 增加,平衡常數 變小,使得 K" eeimg="1"/>,平衡逆移。

對於放熱反應,溫度 減小,平衡常數 變大,使得 ,平衡正移。

對於吸熱反應,溫度 增加,平衡常數 變大,使得 ,平衡正移。

對於吸熱反應,溫度 減小,平衡常數 變小,使得 K" eeimg="1"/>,平衡逆移。

以上總結起來就是所謂勒夏特列原理了。

根據以上解說可知,在恆壓反應中投入其中一種反應物不一定平衡正移,因為其它反應物的濃度會減少。詳細解說暫略。

回到題目,對於反應 C(g)}+2\ce" eeimg="1"/>,可以寫出濃度商 ,因為 A 是固體,不寫入濃度商。

先加入 1 mol A 和 2 mol B,平衡後加入 1 mol A 和 2 mol B, 增加使得濃度商減少, ,平衡正移

4樓:昨夜星辰

平衡右移,最終B的平衡轉化率小於第一次平衡時的轉化率。平衡右移為何轉化率下降?看圖,因為改變投料後平衡從新的位置發生移動。

5樓:瓜子

這題,可逆反應,增加反應物濃度,顯然是向正反應方向移動的。

為什麼會有逆反應方向移動的說法呢?因為混淆了壓力和分壓(或者說活度)。

很簡單的模擬一下,想想看如果向平衡的恆容反應體系輸入惰性的氮氣,反應會向那個方向移動呢?

6樓:蕎麥麵

DC的答案是對的,想象中的答案是對的。核心在於想象中答案中的這一句話,我幫你摘出來:

正常的理解是平衡狀態A受到外界影響變成了非平衡狀態A',A'回到平衡狀態時,發生逆反應是逆向移動,發生正反應是正向的移動。

這句話理解了,所有的答案就都能看懂了。想象中的答案公式太多嚇死人,你只要理解了這句話,不看那些破公式也能辨明是非,哈哈。

7樓:化磚渣

這種多因素共同作用的平衡移動一般不能定性判斷,只要用平衡常數計算判斷,而且數學過程大多繁瑣

說起來高中化學整天就愛糾結這些過時或者無意義概念,什麼等效平衡、對角線規則、電解質非電解質,跟物理整天翻來覆去打點計時器內接法外接法一樣無聊

8樓:

「等效平衡」屬於偏難繁舊的考點,全國卷已經很久沒有出現了。

在不學平衡常數的年代勉強還有點意義,現在則已經落伍了。

如果成績在80分以上,拿來當個智力遊戲玩玩也可以。80分以下的可以直接放棄這塊內容,對高考不會有什麼影響的。

9樓:

看了一圈回答真的只有 @DCleanMeow 的答案是對的。這個問題確實很像二氧化氮的問題,之前解釋過:

2NO2=N2O4達到化學平衡後再衝入N2O4,平衡向哪移動,等溫等容。此問題現在到底有沒有定論?

那次和七八個人爭論平衡移動的定義,發現他們自己定義了乙個「平衡位置」的概念,然後自己發明了一套「勒夏特列原理」。

那我只能再罵一次,一些民科不學無術、不懂裝懂、脫離教材、自創理論、以訛傳訛、誤人子弟。平衡移動的定義其實書上寫的還算清楚,這個「平衡位置」是誤用了所謂的「等效平衡」的思考模式。

人教版化學教材2023年7月印刷選修四 p28

另外,勒夏特列原理的各種表述中都有「改變平衡的條件之一」,體系的溫度、壓強、化學勢等是相互影響的,相互牽制的,而勒夏特列原理是只看其一。不信的話再讀一遍教科書上的表述。或者直接看勒夏特列的表述:

如何解釋勒夏特列原理的正確性?

上面的回答中還提到多相體系不一定滿足現在通行的勒夏特列原理的表述,尤其是現在流行的「阻撓而不是遏止,減弱而不是復原」這個「口訣/精髓」(勒夏特列最初的表述其實沒有這一條)。比如:

CaO(s) +CO2(g)}" eeimg="1"/>

這個反應二氧化碳的分壓/濃度等於平衡常數,所以只要溫度不變,壓強怎麼變都可以回到原來的值,就時沒有「阻撓而不是遏止」一說。

還好題目的反應兩邊都有氣體,看起來是滿足現在流行的勒夏特列原理的, @DCleanMeow 的分析是對的,這問題正常的分析請參考他的回答。

}&2C(g)+&D(g) \\ &2-2 x&&2x&x&sum=2+x\\&4-2y&&2y&y &sum=4+y\end" eeimg="1"/>

根據前面的定義,以x為參照,y如果大於x,平衡正向移動,小於x你想移動。前一種情況中

後一種情況

因為pV=nRT,所以兩個體系總壓力的關係是p'/p=(4+y)/(2+x),得到 ,把p'代入後一種情況的表示式中,這樣壓力影響就這樣消除了。另外,之所以平衡常數中有一項p,是因為產物氣體的係數和是3,而反應物是2,「氣壓的影響和那邊氣體的係數之和大有關」就可以用這解釋。

所以 x和p對應的是參照體系,所以最左邊一項是定值,而且很明顯x<1,y<2,想不出影象可以直接用程式畫出來,在這個範圍中,很明顯y>x,正向移動。

而由上面的分析,不難想到

}&2C(g)+&D(g)\\&2a-2y&&2y&y &sum=2a+y\end" eeimg="1"/>

因為0。

, ,很明顯y'在0和1之間,所以y隨著a的增加而增加。當y很大時,增加的幅度會變小。「極限思想」中假設加入無窮多的反應物,反應會因為壓強而「逆向」……算出來和原來比還是增加的了,只是增加的很少,按轉化率算自然是「逆向」的。

當我們考慮B的轉化率y/a時, ,y隨a的增加而增加,由上面的推導,a越大,y越大,y/a越小,「逆向移動」的那些解釋就是這麼來的。

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