化学平衡移动时混合气体平均摩尔质量变化情况的分析

化学平衡移动时混合气体平均摩尔质量变化情况的分析

有气体参加的可逆反应处于化学平衡状态时,各组分的百分含量保持不变,气体的平均摩尔质量也相应保持不变.当化学平衡移动时,各组分的百分含量发生改变,混合气体的平均摩尔质量是否改变,以及

如总质量m和混合气

体的总物质的量n的变化共同决定的.下面我们通过不同类型的可逆反应中,混合气体总质量和总物质的量的变化来研究混合气体平均摩尔质量随化学平衡移动的变化情况. 一、反应物、生成物均为气体的可逆反应

此类可逆反应所建立的化学平衡的特点是,不增加或减少混合物中各组分的量时,混合气体的总质量守恒.由混合气体的平均摩尔质

例1 一定条件下,可逆反应: N2(气)+3H2(气)2NH3(气)+Q(Q>0) 建立平衡,对此平衡体系: (1)增大压强;(2)减小压强; (3)升高温度;(4)降低温度.

混合气体的平均摩尔质量是如何变化的?

解:此平衡体系的特点为m守恒,n不守恒.

例2 一定条件下,可逆反应:

2HI(气)H2(气)+I2(气)-Q(Q>0) 建立化学平衡,对此平衡体系: (1)增大压强;(2)减小压强; (3)升高温度;(4)降低温度. 混合气体的平均摩尔质量如何变化?

解:此反应所建立的化学平衡体系的特点是m守恒,n也守恒.

持不变.

二、反应物、生成物不全为气体的可逆反应(其中有固体或纯液体参加或生成)

此类可逆反应所建立的化学平衡的特点是,由于有固态或纯液态物质的参加或生成,化学平衡发生移动时,混合气体的总质量m要随之改变,混合气体的总物质的量n也随之改变.混合气体的平均摩尔质量M的变化情况比较复杂,现以具体实例讨论之.

例3 一定条件下,以一定比例混合的氨气和二氧化碳气体,建立如下平衡:

2NH3(气)+CO2(气)CO(NH2)2(固)+H2O(气)

反应开始至达化学平衡过程中,混合气体的平均摩尔质量是如何变化的,以及平均摩尔质量的变化与起始时反应物氨气和二氧化碳气体的物质的量之比有何关系?

解:设起始时,NH3、CO2混合气体的总质量为mg,总物质的量

又设达平衡时,转化的NH3为2x(mol),由反应: 2NH3(气)+CO2(气)1CO(NH2)2(固)+H2O(气)

可得:转化的CO2为xmol.生成的CO(NH2)2为xmol,水蒸气为xmol.所以剩余气体物质的总质量为m-60x(g),剩余气体物质的总物质的量为n-2x(mol).由此可得平衡时混合气体的平均摩尔质量

解得:

之比)为14∶13.

(1)当起始时

NH3

CO2

的物质的量之比为

(2)当起始时,NH3和

CO2

的物质的量之比小于

14∶13

时(

体积比(物质的量14∶13

时(此

尔质量增大. 尔质量减小. 尔质量不变.

(3)当起始时,NH3和CO2的物质的量之比大于

14∶13时(

由以上推理可知,该可逆反应正向进行至达平衡时,混合气体的平均摩尔质量可能增大,可能减小,也可能不变.其变化情况取决于起始时混合气体的平均摩尔质量,进一步说是取决于起始时氨气和二氧化碳的物质的量之比.

综合以上两种类型的可逆反应所建立的化学平衡在平衡发生移动时混合气体平均摩尔质量变化情况,我们可以得出这样的结论:

说,取决于反应物的物质的量之比.

的平均摩尔质量.进一步


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