可逆反应生成物物质的量分数变化问题研究

河北省秦皇岛市第一中学(066006）李俊生 吴科元 申树芳

可逆反应中随着反应物物质的量浓度的变化，生成物的物质的量分数或体积分数如何变化一直是教学的难点，也是学生学习的疑点。如何解决这一难点，成为学生普遍关心的问题。

1随着反应物物质的量浓度的变化生成物的物质的量分数的变化规律

不同的可逆反应其平衡常数形式不同，即使同一可逆反应，因其表达形式不同，其平衡常数的形式也不同。为了使问题简化，本文采用CO+H2OH2+CO2为研究对象，考虑到该反应800 ℃时的平衡常数K=1，以此为切入点展开如下研究，见表1。

2理论研究

上述研究的结论只是有限数据,并且是CO+H2O

H2+CO2的平衡常数为具体数值的情况，随着反应物物质的量浓度的变化，生成物的物质的量分数的变化具有明显的规律,如图1所示。

实际上的平衡常数K也可能取不同的数值，而生成物的物质的量分数有最大值又是表1结论的关键，因此对生成物的物质的量分数最大值进行严谨的数学分析是必要的，对此分析如下。设在恒温体积为1 L的容器中,CO和H2O中某一个为1 mol/L，另一个为M mol/L，平衡常数K=n，反应达平衡时CO或H2O反应的物质的量浓度为x mol/L，据此有：

(5)结论

通过上面的证明可以看出，当M=1时，x(H2)=0.25；当M≠1，x(H2)=(n-n)/(2n-2)且都为最大值，因此随着反应物物质的量浓度的增加，生成物的物质的量分数先增加达到最大值，而后又下降对于给出的反应结论是必然的。

3随着反应物物质的量浓度的变化生成物的物质的量分数变化教学思考

前面的讨论说明，在恒温恒容的条件下，增加一种反应物的浓度生成物的物质的量分数的变化是比较复杂的，但也是有一定规律的，教学中要注意以下几点：

(1)生成物的物质的量分数减少可能是可逆反应正向移动的结果；

(2)可逆反应正向移动的结果，可以引起生成物的物质的量分数的增加也可能是减少；

(3)不能认为生成物的物质的量分数的减少就一定是可逆反应逆向移动的结果；

(4)增加一种反应物的浓度生成物的物质的量分数的变化，在最大值之前向右移动引起的生成物物质的量增加是主要的，在最大值之后体系增加的物质的量是主要的；

(5)生成物的物质的量分数的变化只能说可逆反应的平衡发生了移动，但是移动的方向如果根据生成物的物质的量分数的变化判断要十分慎重。

收稿日期：2014-01-19