高中化学
1恒温恒容的密闭容器,2恒温恒压下在容积可变的器皿. 2NO2(g)==(可逆)N2O4(g)达到平衡时,再向容器内通入一定量的NO2(g),重新达到平衡后,NO2的体积分数怎样?为什么这两种情况的结果不一样,都能使用等效平衡吗
①分析恒温恒压:当再通入NO2时,根据PV=CRT,可知温度、压强、浓度均不变,为同一平衡状态,各组分的体积分数、浓度、反应速率均不变;②分析恒温恒容:显然把①的体积减小到原体积即为恒温恒容再通入NO2的情况,平衡一定向消耗NO2的方向移动,那么NO2的体积分数一定要减小。
设平衡时NO2为A, N2O4为B, 则B/(A*A)=K, 平衡常数K只与平衡时温度T和总压力P有关。这样对于恒温恒压反应,平衡时NO2的摩尔分数为A/(A+B) = A/(A+K*A*A) = 1/(1+K*A)。平衡后再加入一些NO2,由可逆化学反应平衡的性质,这些新加入的N02是不会完全转化为N2O4的。
所以在恒温恒压和原来已平衡的基础上再次平衡时,NO2的量A总是将有所增加。而K不变,所以再次平衡后NO2的摩尔分数将减少。由于平衡后各组分均充满整个容器,故显然这里所说的体积分数就是定温定总压下的摩尔分数(也称为分压),故NO2的体积分数减少。
对于恒温恒容反应,也有所谓恒温恒容平衡常数K'。但我们知道对不同总容积而言,K'的大小是不同的。严格来说这时平衡关系是B/(A*A)=PK,而K只与平衡温度有关。由于P=(A+B)*RT/V,所以也可以写为B/(A*A)=(A+B)*K',而K'只与温度和总容积有关。
从而平衡时NO2的摩尔分数为A/(A+B) = 1-K'*A*A。类似上面,平衡后恒温恒容下又加入NO2再次平衡不会完全反应,A总要增加。故由上式,NO2的分体积即体积分数将减少。 值得指出的是对于另外的反应,前面平衡公式中P不一定是一次方,所以等温等容下的这一结论对其他的反应就不一定成立了。
事实上即使对等温等压系统,也不难由前面一个公式看出结论也随不同的反应而会不同。 虽然如上化学经验告诉我们平衡后再加入反应物反应会使再次平衡后剩余反应物的量增加,(虽然体积分数可能减少)。严格推导再次平衡后NO2的量要增加更合适一些,特别是等温等容的情况。
但这要解一元二次方程,就不在此推导了。
下面是网友的解答,仅供参考 其一 答案是减小。 思路如下:把“再向容器中通入NO2”先不要通入,而放在另一容积适当(使之与原容器中有相同的NO2起始浓度)的容器中,这样,就会达到与原平衡完全相同的平衡状态(即NO2的体积分数相同),然后再把它压入原容器,此时,平衡右移,NO2减小;但是气体总物质的量也减小,进一步分析可知,NO2减小2mol的时候,气体总物质的量减小1mol,也就是说,分子减小的快,分母减小的慢。
所以最终结果是NO2的体积分数减小了。 其二 这是一个分子数减少的反应,压力增大平衡向右移动。恒容的容器中加入新的反应物后压力增大,平衡向右移动。这相当于你不加入新的反应物,而压缩原平衡体系的容积。平衡向右移动。这时反应物量减少,体积分数减小。
而生成物的量增多,体积分数增大。 首先一点要确认:往已经平衡的恒容系统中加入新的反应物,这相当于把原平衡系统压缩。由于该反应是分子数减少的反应,压缩可使平衡向右移动。当平衡向右移动时,生成物的分子数增多,而反应物的分子数减少。那么生成物的分子分数增多,反应物的分子分数减少。
分子分数与体积分数成正比(理想气体)。 其次:按照你说的方法。将后来的反应物先达到平衡后,反应物的分子分数与原来的容器相同。再压入原来的容器,这同样也是压力增大。于是平衡向右移动。这时就意味着,先把两个体系按相同的压缩比压缩,使两个体系的容积之和与原来的体系容积相等。
两个体系平衡都向右移动,两个体系的反应物的分子分数都减少。致使反就物的体积分数减少。
答:反应过后,由于压强不变,气体体积减小,设Nc=x,x/(2-x)=40% x=4/7,V1=(2-x)/2 * V=5/7V 压强相等(1)与原平衡等效,物质的...详情>>
答:你好.科学教育在一些学校也是属于化学里面的.科学教育培养具有科学教育、数学、物理、化学、生物、地理、计算机和环境科学等学科基本理论和实践技能、综合能力强、素质高...详情>>
答:化学是自然科学的一种,在分子、原子层次上研究物质的组成、性质、结构与变化规律;创造新物质的科学详情>>