请以严格理论证明:增大反应物A的浓度,A的转化率反而降低不允许使用勒夏特列原理,也不允许使用极限思维

发布时间:2021-02-17 11:15:39

请以严格理论证明:增大反应物A的浓度,A的转化率反而降低不允许使用勒夏特列原理,也不允许使用极限思维和反证法,请以严格的理论和定量计算证明:对可逆反应aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g),增大反应物A的浓度,A的转化率反而降低.

网友回答

这个严格证明的确比较繁琐,但仍属初等数学问题,思路不难就是需要点变量假设和代换技巧.
1设反应物A的初始浓度(或压强)为aA,B的浓度为bB,这里的浓度中用的A,B为任意浓度值(只是为了书写方便,不要与物质AB本身混淆即可),CD初始浓度为零.反应平衡后,A浓度降低ax,则平衡浓度如下:
aA(g) + bB(g) = cC(g) + dD(g)
aA bB 0 0
a(A-x) b(B-x) cx dx
则平衡常数K=(cx)^c (dx)^d/[a(A-x)]^a [b(B-x)]^b
2 增加反应物A浓度的情况.设A的浓度增量为aΔA,反应平衡时A浓度的降低量(消耗量)较1的情况增大,降低量(消耗量)的增量设为aΔx.则平衡浓度如下:
aA(g) + bB(g) = cC(g) + dD(g)
a(A+ΔA) bB 0 0
a(A+ΔA -x-Δx) b(B-x-Δx) c(x+Δx) d(x+Δx)
则平衡常数K=[ c(x+Δx)]^c [d(x+Δx)]^d/[a(A-x+ΔA-Δx]^a [b(B-x-Δx)]^b
显然有K= (cx)^c (dx)^d/[a(A-x)]^a [b(B-x)]^b=
[ c(x+Δx)]^c [d(x+Δx)]^d/[a(A-x+ΔA-Δx]^a [b(B-x-Δx)]^b,化简得:
(1+Δx/x)^(c+d)= [1+(ΔA-Δx)/(A-x)]^a [1-Δx/(B-x)]^b,或
[1+(ΔA-Δx)/(A-x)]^a=[(1+Δx/x)^(c+d)]/ [1-Δx/(B-x)]^b
根据前面的设定,ΔA,Δx都是正值,必有
(1+Δx/x)^(c+d-a) >[1-Δx/(B-x)]^b (前者必大于1,后者必小于1),从而有
[1+(ΔA-Δx)/(A-x)]^a= [(1+Δx/x)^(c+d)]/ [1-Δx/(B-x)]^b >(1+Δx/x)^a,即
[1+(ΔA-Δx)/(A-x)]^a >(1+Δx/x)^a,故有
1+(ΔA-Δx)/(A-x) >1+Δx/x,从而
ΔA/A >Δx/x,即xΔA-AΔx >0 (1)3 1中A的转化率t1=x/A,2中转化率t2=(x+Δx)/( A+ΔA)
t1-t2=(xΔA-AΔx)/A(A+ΔA),由(1)知
t1>t2原命题得证.
======以下答案可供参考======
供参考答案1:
100分。压力好大。我是这么理解的。当A的量增加时,在同一容器中。反应物B的浓度就相对减少了。如果要加快A的反应速率需要同样增加B。可是B的量没有增加。反而B还相对浓度变小了。所以为了达到新的平衡,就抑制了B的反应。同样也就抑制了A咯
供参考答案2:
还是用个简单例子吧!
在1L的密闭容器中,将1mol CO和1mol H2O混合加热到800ºC,达到下列平衡:
CO+H2O(g)<=>CO2+H2 K=1.0,我们先求CO和H2O的转化率:
始 1 1 0 0 变 x x x x终 1-x 1-x x x 由K=1可解出x=0.5,即CO和H2O的转化率都是50%,
当再加入0.1molCO时:
CO+H2O(g)<=>CO2+H2
始 1.1 1 0 0
变 y y y y终 1.1-y 1-y y y 由K=1可解出y=0.5238,
即CO和H2O的转化率分别是:47.62%和52.38%
所以可得结论。
供参考答案3:
根据化学平衡定理,在平衡状态时
K = ([B]^b * [C}^c)/[A]^a = Q
因为是气体,所以同时
KP = (PB^b * PC^c)/PA^a = QP
当注入A,A的浓度和容器中A的压强均增大,分母增大而分子不变,所以Q(QP)变小,当Q(QP)小于K(KP)时,化学反应平衡向右移动,也就是向生成物方向移动。
就是产生更多的生成物,转换率增加。 (假
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