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影响转化率的因素

2014-10-17姚建辉

理科考试研究·高中 2014年8期
关键词:产率平衡常数反应物

姚建辉

转化率是已转化的某反应物的量与转化前该反应物的量之比,一般以百分数表示.在体积不变的情况下,转化率又等于某反应物浓度的改变量与起始浓度之比.平衡转化率是可逆反应达到平衡状态时的转化率,因此是一定条件下的最大转化率,在不特殊说明的情况下,转化率即平衡转化率,可用下式计算:α=c始-c平c始×100%.

平衡常数K与转化率是两个既有联系又有区别的概念,它们的大小都能反映出一个可逆反应能进行的程度,平衡常数越大,转化率也越大,二者具有一致性,但转化率的值能更直观地表明反应的最大限度.平衡常数与转化率的区别在于平衡常数针对某反应而言,K值的大小与反应物的起始浓度无关,而转化率则是针对某一反应物而言,其大小受起始浓度影响.平衡常数是反应的特征常数,而转化率的大小受平衡常数制约.

一、温度对转化率的影响

在其他条件不变的情况下,温度升高会使化学平衡向吸热方向移动,温度降低则向放热方向移动.换言之,ΔH<0,正反应放热,升高温度平衡向逆反应方向移动,反应物的转化率降低,反之,ΔH>0,正反应吸热,升高温度,平衡向正向移动,反应物的转化率增大.

温度对转化率的影响是高考化学的重要考点.

例1(2013年大纲全国卷-7)反应X(g)+Y(g)2Z(g);ΔH<0,达到平衡时,下列说法正确的是().

A.减小容器体积,平衡向右移动

B.加入催化剂,Z的产率增大

C.增大c(X),X的转化率增大

D.降低温度,Y的转化率增大

解析由化学方程式可知,反应前后气体体积不变,减小容器体积,等同于增大压强,平衡不移动,A项错.催化剂只改变反应速率,不改变平衡状态,所以也不会影响Z的产率,B项错.增大c(X),Y的转化率增大,X的转化率减小,C项也不对.因ΔH<0,正反应为放热反应,降低温度,平衡正向移动,Y的转化率增大,D项正确,应选D.

二、浓度(压强)对转化率的影响

浓度对转化率的影响较复杂,增大某反应物的浓度时平衡虽正向移动,但因转化率是浓度的比值,其值却不一定增大,这与反应类型有关.

1.反应物只有一种

①2AB+C,此类型的特点是反应物只有一种,反应前后分子数相等.现以2HIH2+I2为例,实验表明,在温度不变的前提下,改变c(HI)始,重新达到平衡后转化率不变,此结论也可从理论上证明.

设一定温度下平衡常数为K,c(HI)始=a,转化率为α,

2HIH2+I2

起始浓度 a 0 0

平衡浓度a(1-α) 0.5aα0.5aα

(0.5aα)2[a(1-α)]2=K,解得α=K0.5+K.

上式表明,在一定温度下,HI的转化率是一个常数,其大小只与平衡常数K有关,而与HI的起始浓度或压强无关.

转化率是已转化的某反应物的量与转化前该反应物的量之比,一般以百分数表示.在体积不变的情况下,转化率又等于某反应物浓度的改变量与起始浓度之比.平衡转化率是可逆反应达到平衡状态时的转化率,因此是一定条件下的最大转化率,在不特殊说明的情况下,转化率即平衡转化率,可用下式计算:α=c始-c平c始×100%.

平衡常数K与转化率是两个既有联系又有区别的概念,它们的大小都能反映出一个可逆反应能进行的程度,平衡常数越大,转化率也越大,二者具有一致性,但转化率的值能更直观地表明反应的最大限度.平衡常数与转化率的区别在于平衡常数针对某反应而言,K值的大小与反应物的起始浓度无关,而转化率则是针对某一反应物而言,其大小受起始浓度影响.平衡常数是反应的特征常数,而转化率的大小受平衡常数制约.

一、温度对转化率的影响

在其他条件不变的情况下,温度升高会使化学平衡向吸热方向移动,温度降低则向放热方向移动.换言之,ΔH<0,正反应放热,升高温度平衡向逆反应方向移动,反应物的转化率降低,反之,ΔH>0,正反应吸热,升高温度,平衡向正向移动,反应物的转化率增大.

温度对转化率的影响是高考化学的重要考点.

例1(2013年大纲全国卷-7)反应X(g)+Y(g)2Z(g);ΔH<0,达到平衡时,下列说法正确的是().

A.减小容器体积,平衡向右移动

B.加入催化剂,Z的产率增大

C.增大c(X),X的转化率增大

D.降低温度,Y的转化率增大

解析由化学方程式可知,反应前后气体体积不变,减小容器体积,等同于增大压强,平衡不移动,A项错.催化剂只改变反应速率,不改变平衡状态,所以也不会影响Z的产率,B项错.增大c(X),Y的转化率增大,X的转化率减小,C项也不对.因ΔH<0,正反应为放热反应,降低温度,平衡正向移动,Y的转化率增大,D项正确,应选D.

二、浓度(压强)对转化率的影响

浓度对转化率的影响较复杂,增大某反应物的浓度时平衡虽正向移动,但因转化率是浓度的比值,其值却不一定增大,这与反应类型有关.

1.反应物只有一种

①2AB+C,此类型的特点是反应物只有一种,反应前后分子数相等.现以2HIH2+I2为例,实验表明,在温度不变的前提下,改变c(HI)始,重新达到平衡后转化率不变,此结论也可从理论上证明.

设一定温度下平衡常数为K,c(HI)始=a,转化率为α,

2HIH2+I2

起始浓度 a 0 0

平衡浓度a(1-α) 0.5aα0.5aα

(0.5aα)2[a(1-α)]2=K,解得α=K0.5+K.

上式表明,在一定温度下,HI的转化率是一个常数,其大小只与平衡常数K有关,而与HI的起始浓度或压强无关.

转化率是已转化的某反应物的量与转化前该反应物的量之比,一般以百分数表示.在体积不变的情况下,转化率又等于某反应物浓度的改变量与起始浓度之比.平衡转化率是可逆反应达到平衡状态时的转化率,因此是一定条件下的最大转化率,在不特殊说明的情况下,转化率即平衡转化率,可用下式计算:α=c始-c平c始×100%.

平衡常数K与转化率是两个既有联系又有区别的概念,它们的大小都能反映出一个可逆反应能进行的程度,平衡常数越大,转化率也越大,二者具有一致性,但转化率的值能更直观地表明反应的最大限度.平衡常数与转化率的区别在于平衡常数针对某反应而言,K值的大小与反应物的起始浓度无关,而转化率则是针对某一反应物而言,其大小受起始浓度影响.平衡常数是反应的特征常数,而转化率的大小受平衡常数制约.

一、温度对转化率的影响

在其他条件不变的情况下,温度升高会使化学平衡向吸热方向移动,温度降低则向放热方向移动.换言之,ΔH<0,正反应放热,升高温度平衡向逆反应方向移动,反应物的转化率降低,反之,ΔH>0,正反应吸热,升高温度,平衡向正向移动,反应物的转化率增大.

温度对转化率的影响是高考化学的重要考点.

例1(2013年大纲全国卷-7)反应X(g)+Y(g)2Z(g);ΔH<0,达到平衡时,下列说法正确的是().

A.减小容器体积,平衡向右移动

B.加入催化剂,Z的产率增大

C.增大c(X),X的转化率增大

D.降低温度,Y的转化率增大

解析由化学方程式可知,反应前后气体体积不变,减小容器体积,等同于增大压强,平衡不移动,A项错.催化剂只改变反应速率,不改变平衡状态,所以也不会影响Z的产率,B项错.增大c(X),Y的转化率增大,X的转化率减小,C项也不对.因ΔH<0,正反应为放热反应,降低温度,平衡正向移动,Y的转化率增大,D项正确,应选D.

二、浓度(压强)对转化率的影响

浓度对转化率的影响较复杂,增大某反应物的浓度时平衡虽正向移动,但因转化率是浓度的比值,其值却不一定增大,这与反应类型有关.

1.反应物只有一种

①2AB+C,此类型的特点是反应物只有一种,反应前后分子数相等.现以2HIH2+I2为例,实验表明,在温度不变的前提下,改变c(HI)始,重新达到平衡后转化率不变,此结论也可从理论上证明.

设一定温度下平衡常数为K,c(HI)始=a,转化率为α,

2HIH2+I2

起始浓度 a 0 0

平衡浓度a(1-α) 0.5aα0.5aα

(0.5aα)2[a(1-α)]2=K,解得α=K0.5+K.

上式表明,在一定温度下,HI的转化率是一个常数,其大小只与平衡常数K有关,而与HI的起始浓度或压强无关.

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