尹傳輝 李康 陳誠(chéng)
化學(xué)反應(yīng)平衡是高考考查的重點(diǎn)。在關(guān)于平衡移動(dòng)和平衡轉(zhuǎn)化率的變化關(guān)系的日常教學(xué)中,我們發(fā)現(xiàn)很多同學(xué)容易犯想當(dāng)然的錯(cuò)誤,認(rèn)為化學(xué)平衡正向移動(dòng),反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率一定變大。那么事實(shí)是否如此呢?
對(duì)此,我們需要分情況進(jìn)行考慮。對(duì)于由壓強(qiáng)和溫度引起的平衡正向移動(dòng),由于反應(yīng)物的初始量不變而轉(zhuǎn)化量變大,因此平衡正向移動(dòng),反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率變大。但是對(duì)于反應(yīng)物濃度增加而引起的平衡正向移動(dòng),反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率的變化情況則比較復(fù)雜。對(duì)于后一種情況,我們以高考中常考的兩種題型來(lái)加以討論。
只增加一種反應(yīng)物濃度
如果一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物有兩種或兩種以上時(shí),只增加一種反應(yīng)物濃度,則平衡正向移動(dòng),可以提高另一種反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率,但被增加的這種反應(yīng)物,其平衡轉(zhuǎn)化率反而下降。為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況呢?下面以恒溫恒容的密閉容器中二氧化硫和氧氣反應(yīng)為例。
始態(tài)1:c0(SO2)=a mol/L,c0(O2)=b mol/L,反應(yīng)一段時(shí)間達(dá)到平衡,記作“平衡態(tài)1”,此時(shí),SO2和O2的平衡轉(zhuǎn)化率分別為α(SO2)和α(O2)。
2SO2(g)? +? O2(g) 2SO3(g)
始態(tài)1:? ? c0(SO2)? ? ? ? ? ? c0(O2)? ? ? ? ? ? ? ? ? ?0
平衡態(tài)1:? ? ?[SO2]? ? ? ? ? ?[O2]? ? ? ? ?[SO3]
始態(tài)2:? ? 2c0(SO2)? ? ? ? ? c0(O2)? ? ? ? ? ? ? ? ?0
向另一個(gè)相同的容器通入2c0(SO2)和c0(O2),反應(yīng)一段時(shí)間后達(dá)到平衡狀態(tài),記作“平衡態(tài)2”。和“平衡態(tài)1”相比,“平衡態(tài)2”肯定正向移動(dòng)。對(duì)O2而言,由于初始量不變,轉(zhuǎn)化量增大,因此α(O2)變大。對(duì)SO2而言,初始量增多,轉(zhuǎn)化量也變大,那么SO2的平衡轉(zhuǎn)化率會(huì)如何變化呢?此時(shí),我們用分割的思想來(lái)加以研究:
我們把SO2分為兩等份分別加入容器中,第一份a mol/L 的SO2的轉(zhuǎn)化率就是“平衡態(tài)1”中SO2的平衡轉(zhuǎn)化率。……