有关化学平衡的题目,高手进!
4个回答
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1:3时a
b转化率最高,就是平衡右移动最多!!!(反应限度最大)
我们通常说,在平衡反应中的反应物投料比,等于方程式系数比的时候,产量最大(转化率最高)也就是xa
+
yb
==
zc
+
td
(x,y,z,t均为系数,中间等号应为可逆反应符号,为了好分析,abcd均为气体)当反应物a、b总量一定的时候,a:b=x:y时,产量最大。这一结论在化工生产中意义非常重大。
推导过程证明如下:
假设反应物总量为s
mol,
第一次投料a、b分别为ax
mol,by
mol,
满足ax+by
=
s
a≠b,a:b=ax:by≠x:y
第二次投料a、b分别为cx
mol,cy
mol,
满足cx+cy
=
s
a:b=cx:cy=
x:y
当然,都在恒温恒容的反应容器内。
第一次:
xa
+
yb
==
zc
+
td
反应前:
ax
by
0
0
平衡时:
ax-mx
by-my
mz
mt
(假定生成m
mol)
根据平衡方程有:(k为平衡常数)
(mz)^z·(mt)^t
=
k·(ax-mx)^x·(by-my)^y
......(1)
第二次:
xa
+
yb
==
zc
+
td
反应前:
cx
cy
0
0
平衡时:
cx-nx
cy-ny
nz
nt
(假定生成n
mol)
根据平衡方程有:
(nz)^z·(nt)^t
=
k·(cx-nx)^x·(cy-ny)^y
......(2)
(1)与(2)相比得到:
(m/n)^(z+t)
=
[(a-m)^x·(b-m)^y]/[(c-n)^(x+y)]
根据均值不等式:xyz≤[(x+y+z)/3]^3
上式变为
(m/n)^(z+t)
=
[(a-m)^x·(b-m)^y]/[(c-n)^(x+y)]
<
{[(ax-mx)+(by-my)]/(x+y)]^(x+y)}/{(c-n)^(x+y)}
因为ax+by
=
s
而c
=
s/(x+y)
上式化为
(m/n)^(z+t)
<
[(c-m)/(c-n)]^(x+y)
.............(3)
分析(3)式,若m>n,则左端大于1,右端小于1,不等式不成立
若m=n,则左右两端都等于1,不等式不成立
若m<n,则左端小于1,右端大于1,不等式成立
综合讨论,必有m<n成立
也就是只有当投料比等于系反应数比时,产量最高。
化工生产中,大多数时候总是使投料比接近系数比。但是有些时候考虑成本因素或单个物质的转化率,会改进投料比。比如说,假如上边的反应物a非常便宜,b非常昂贵,那么会考虑多加a,使a:b
>
x:y,提高b的转化率,降低成本。
b转化率最高,就是平衡右移动最多!!!(反应限度最大)
我们通常说,在平衡反应中的反应物投料比,等于方程式系数比的时候,产量最大(转化率最高)也就是xa
+
yb
==
zc
+
td
(x,y,z,t均为系数,中间等号应为可逆反应符号,为了好分析,abcd均为气体)当反应物a、b总量一定的时候,a:b=x:y时,产量最大。这一结论在化工生产中意义非常重大。
推导过程证明如下:
假设反应物总量为s
mol,
第一次投料a、b分别为ax
mol,by
mol,
满足ax+by
=
s
a≠b,a:b=ax:by≠x:y
第二次投料a、b分别为cx
mol,cy
mol,
满足cx+cy
=
s
a:b=cx:cy=
x:y
当然,都在恒温恒容的反应容器内。
第一次:
xa
+
yb
==
zc
+
td
反应前:
ax
by
0
0
平衡时:
ax-mx
by-my
mz
mt
(假定生成m
mol)
根据平衡方程有:(k为平衡常数)
(mz)^z·(mt)^t
=
k·(ax-mx)^x·(by-my)^y
......(1)
第二次:
xa
+
yb
==
zc
+
td
反应前:
cx
cy
0
0
平衡时:
cx-nx
cy-ny
nz
nt
(假定生成n
mol)
根据平衡方程有:
(nz)^z·(nt)^t
=
k·(cx-nx)^x·(cy-ny)^y
......(2)
(1)与(2)相比得到:
(m/n)^(z+t)
=
[(a-m)^x·(b-m)^y]/[(c-n)^(x+y)]
根据均值不等式:xyz≤[(x+y+z)/3]^3
上式变为
(m/n)^(z+t)
=
[(a-m)^x·(b-m)^y]/[(c-n)^(x+y)]
<
{[(ax-mx)+(by-my)]/(x+y)]^(x+y)}/{(c-n)^(x+y)}
因为ax+by
=
s
而c
=
s/(x+y)
上式化为
(m/n)^(z+t)
<
[(c-m)/(c-n)]^(x+y)
.............(3)
分析(3)式,若m>n,则左端大于1,右端小于1,不等式不成立
若m=n,则左右两端都等于1,不等式不成立
若m<n,则左端小于1,右端大于1,不等式成立
综合讨论,必有m<n成立
也就是只有当投料比等于系反应数比时,产量最高。
化工生产中,大多数时候总是使投料比接近系数比。但是有些时候考虑成本因素或单个物质的转化率,会改进投料比。比如说,假如上边的反应物a非常便宜,b非常昂贵,那么会考虑多加a,使a:b
>
x:y,提高b的转化率,降低成本。
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也不一定的啊,别忘了化学平衡中外界三要素温度、体积、压强也是影响其平衡过程的凶手啊,但如果这三要素都是衡定的话,那反应物摩尔比的数值只是影响转化率的问题,而不是使平衡左右移动的问题。即使你投料AB的量不满足1:3,而是在这个基础上增加A或B的值,体系平衡照样像右移动的,只是转换率可能就要降低了。
--------------------------------------------
那你要分清楚平衡右移和转化率之间的概念了,转化率是结果,而平衡右移是过程啦,两者是不一样的啊。
当影响因素发生改变是,才会令一个已经平衡的体系发生变化,或者左移,或者右移,但是它总会随着时间的流逝而达到一个新的平衡过程,但这时候的反应产物的量肯定会发生变化,才会有一个转化率这个概念的出现。
--------------------------------------------建议还是要认识到化学平衡只是一种状态啦,当到达一个稳定状态时,你会认为这个时候的平衡右移动最多,但只要你相应改变一下条件,还是可以让它继续向右移动的,没有最不最多的概念的
--------------------------------------------
那你要分清楚平衡右移和转化率之间的概念了,转化率是结果,而平衡右移是过程啦,两者是不一样的啊。
当影响因素发生改变是,才会令一个已经平衡的体系发生变化,或者左移,或者右移,但是它总会随着时间的流逝而达到一个新的平衡过程,但这时候的反应产物的量肯定会发生变化,才会有一个转化率这个概念的出现。
--------------------------------------------建议还是要认识到化学平衡只是一种状态啦,当到达一个稳定状态时,你会认为这个时候的平衡右移动最多,但只要你相应改变一下条件,还是可以让它继续向右移动的,没有最不最多的概念的
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转化率最高,但平衡右移不是最多。
因为在其他因素不变的情况下,A:B=1:3满足方程系数比,谁都没有过量,他们按照一定规则转化。
如果增加A或B的量,使其不满足1:3的系数比,那么其中一者过量,平衡右移程度显然比上一种情况大。而且转化量也大了,但因为原先增加过A或B的量,所以谁原先增加了,谁的转化率就低了。另一个原先未增加过的量转化率就高了。
因为在其他因素不变的情况下,A:B=1:3满足方程系数比,谁都没有过量,他们按照一定规则转化。
如果增加A或B的量,使其不满足1:3的系数比,那么其中一者过量,平衡右移程度显然比上一种情况大。而且转化量也大了,但因为原先增加过A或B的量,所以谁原先增加了,谁的转化率就低了。另一个原先未增加过的量转化率就高了。
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的确有这么回事,其实很简单
楼上化学小朋友说得很对,前提是反应物A、B总量一定,
如果A,B是1:4,那么当然A的转化率比1:3时高,但B的转化率会下降。
只要举个例子,比如A:B=2:2时用平衡常数计算一下,然后算出转化率与1:3时比较一下就知道了。
如果用字母表示,则有个不等式推导。
数学问题,实在没什么神秘的!
楼上化学小朋友说得很对,前提是反应物A、B总量一定,
如果A,B是1:4,那么当然A的转化率比1:3时高,但B的转化率会下降。
只要举个例子,比如A:B=2:2时用平衡常数计算一下,然后算出转化率与1:3时比较一下就知道了。
如果用字母表示,则有个不等式推导。
数学问题,实在没什么神秘的!
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