摘要：采用隔板研究方法并结合数学论证，研究高中化学《化学反应速率 化学平衡》一章 中关于“转化率”和“平均相对分子质量”两大难点问题。 主题词：转化率、平均相对分子质量、平衡、隔板、数学论证
在《化学反应速率和化学平衡》一章中，关于转化率和平均相对分子质量的问题一直是本章的最大难点，本文就这一问题做具体的研究。 问题研究1：增加反应物的量，转化率发生如何变化？变大、变小还是不变？ 研究的体系：恒温恒容条件下 研究的方法：隔板容器（两个容器，中间有一隔板，可将隔板抽掉） 问题一：在氨气生成氮气和氢气2NH3=N2+3H2的平衡体系中，增加氨气的量，氨气的转化率将发生怎样的改变？ 解：将原平衡体系放入一个容器中，将增加的氨气放入另一容器中，在同条件下进行反应，那么两个容器是同条件下的等效平衡，转化率必然相等。 当把隔板抽掉，将另一部分气体压入，相当于对体系是加压，平衡向生成氨气的方向移动（左移），转化率降低。 问题二：在氮气和氢气生成氨气N2+3H2=2NH3 的平衡体系中，增加氮气和氢气的量，氮气和氢气的转化率将发生怎样的改变？ 解：同上述处理办法，平衡向生成氨气的方向移动（右移），氮气和氢气的转化率增大。 问题三：在碘化氢和碘单质（气体）、氢气2HI=H2+I2 的平衡体系中，增加碘化氢的量，碘化氢的转化率怎样变？ 解：同上述处理办法，平衡不发生移动，转化率不变。 最后结论：在恒温恒容条件下，增加反应物的量，反应物的转化率可能增大、减小或不变。 需要说明的问题：我们所说的转化率是指物质的总的转化率,而不是原物质的转化率。 问题研究2：改变平衡体系的条件（温度或压强）使化学平衡发生移动后，平均相对分子质量的变化情况。 研究的体系：反应物或生成物的量的非直接改变 研究的方法：数学推倒 问题一：可逆反应2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)达平衡后，增大压强，其平均相对分子质量怎样变化？一定减小吗？ 说明：该问题被很多人认为是平均相对分子质量减小，处理方法如下： 采用极端假设法：假设平衡被破坏，完全转化到左端：可求出平均相对分子质量为：17×2/3+44×1/3 = 26；若完全转化到右端：为水的式量：18。现在是由26向18的转化趋势，所以不管其他情况如何变化，平均相对分子质量一定减小。 错误的原因：极端假设法在这里不全面，因为NH3与CO2是按照2:1反应，但平均相对分子质量与剩下的NH3、CO2以及转化的H2O有关。 正解：设未增加压强以前NH3是amol、CO2是bmol、H2O是cmol， 混合气体的平均相对分子质量是：[17a+44b+18c]/[a+b+c] 设反应的CO2是mmol,根据反应方程式：达到平衡以后CO2：是（b-m）mol,NH3：是（a-2m）mol,H2O是：（m+c）mol, 平衡时混合气体的平均相对分子质量是: [44(b-m)+17(a-2m)+18（m+c）]/[a+b+c-2m]=[17a+44b+18c-60m]/[a+b+c-2m] 所以平均相对分子质量之差（X）= [17a+44b+18c]/[a+b+c]-[17a+44b+18c-60m]/[a+b+c-2m] 设17a+44b+18c=X a+b+c=Y 上式变为X/Y—（X—60m）/（Y—2m） （1）若X/Y—（X—60m）/（Y—2m）=0 则有X=30Y 将X、Y的等量关系代入可得： 13a+12c=14b 满足此条件则平均相对分子质量不变。 （2）若X/Y—（X—60m）/（Y—2m）＜0 同样可推出13a+12c＜14b 满足此条件则平均相对分子质量减小。 （3）若X/Y—（X—60m）/（Y—2m）＞0 同样可推出13a+12c＞14b 满足此条件则平均相对分子质量增大。 最后结论：在平衡移动的过程中，如果气体物质的物质的量和物质的质量发生了改变，则平均相对分子质量应有如下几种情况： a、 物质的量减少、物质的质量增加，则平均相对分子质量一定增大； b、 物质的量增加、物质的质量减少，则平均相对分子质量一定减小； c、 物质的量减少、物质的质量减少，则平均相对分子质量可能增加、不变或减小； d、 物质的量增加、物质的质量增加，则平均相对分子质量可能增加、不变或减小； e、 若其中有一个量不发生改变，则可直接对平均相对分子质量进行判断。 问题二:可逆反应C(s)+H20(g) = CO(g)+H2(g)达到平衡时，测得气体的总质量为mg，混合气体的总物质的量为nmol。当改变条件使平衡向左移动达到新的平衡时，混合气体总物质的量的变化值为x,且m>12x,n>x.回答下列问题 (1)达到新的平衡时，混合气体的平均式量为 (2)达到新的平衡时，混合气体的平均式量变化值为 (3)若混合气体的平均式量呈下列变化趋势，请确定m和n的关系： a、 混合气体的平均式量增大，则有 b、 混合气体的平均式量不变，则有 C、混合气体的平均式量减小，则有 问题三：反应：2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)已达平衡。若增大压强，平衡移动，但混合气体的平均相对分子质量不变。下列说法正确的是（ ） A、原混合气体的平均相对分子质量为30 B、原混合气体的平均相对分子质量为28 C、起始时，NH3与CO2的体积比为13:14 D、起始时，NH3与CO2的体积比为14:15 请结合问题一对问题二和问题三做答。问题二答案：（m-12x）/（n-x）、x(12n-m)/n(n-x)、 m＞12n、m＝12n、m＜12n 问题三答案：A
20、可逆反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)达到平衡时，测得气体总质量为mg，混合气体的总物质的量为n mol，当改变条件使平衡向左移动达到新的平衡时，混合气体物质的量的变化值Δn=x，且m>12x，n>x，回答下列问题：[来源:Zxxk.Com]
（1）达到新的平衡时，混合气体的平均式量为 _______。
（2）达到新的平衡时，混合气体平均式量的变化值为 _______。
（3）若混合气体的平均式量呈下列变化趋势，请确定m和n的关系：[来源:学科网]
①若混合气体的平均式量增大，则有 ______。[来源:学科网]
②若混合气体的平均式量不变，则有 ______。
③若混合气体的平均式量减小，则有 ______。
20、解：（1）平衡向左移动，气体的总质量减小（有固体碳生成），气体的总物质的量也减小（减少为Δn=x）[来源:学*科*网Z*X*X*K]
（2）气体平均式量的改变量为
（3）平衡向左移动，相当于减少分子量为12的分子的个数，向右移，相当于增加分子量为12的分子个数，故平均式量增大还是减少，取决于原平衡时的平均式量，故以原平衡的平均式量为12进行讨论。
当，向左移动达新平衡时，平均式量增大。[来源:Z§xx§k.Com]
当，无论向哪个方向移动，平均式量不变。
当，向左移动，平均式量减小
答案：（1）
合气 （2）
合气 （3）①m>12 ②m=12 ③m<12
【点此下载】