【2017年整理】恒温恒容时反应物用量的改变对平衡转化率的影响

【2017年整理】恒温恒容时反应物用量的改变对平衡转化率的影响 恒温恒容时反应物用量的改变对平衡转化率的影响 一、反应物只有一种 此类反应为:aA(g)bB(g)+cC(g) 恒温恒容条件下，上述可逆反应达到化学平衡状态后，增加A的量，即增大了反应物的浓度(根据勒沙特列原理，平衡向正反应方向移动，但反应物A的转化率的变化与气体物质的计量数有关: (1)若a=b，c，则A的转化率不变; (2)若a,b，c，则A的转化率增大; (3)若a,b十c，则A的转化率减小( 分析讨论 如图，M和N为两个等温等压容器(其中隔板固定，活塞可自由移动( 我们将mmolA充入M容器中，让其在一定温度下发生化学反应并建立化学平衡状态M，设此时A的转化率为x,( 1 同温下，我们再将nmolA充入上述已达平衡状态的M容器中(由于提高了A的浓度，故化学平衡向正反应方向移动，并在恒温恒容下第二次建立化学平衡状态M，设此时A的2转化率为y,( 对于第二次nmolA的充入我们可以做这样的设置: 让nmolA先在容器N中反应，且达到化学平衡状态(我们总可以通过调整N的体积，使其与容器M为同一温度同一压强(则此时容器M和容器N中的两个化学平衡状态为等效平衡(即两容器中对应组分百分含量相等，反应物转化率也相等，且均为x,( 此时我们将隔板抽掉，压缩活塞，使容器M和N合二为一，压缩至原M容器的体积为止(此时，由于减容增压，各物质浓度均增大，正逆化学反应速率均加快，化学平衡发生移动，移动方向取决于化学方程式中气体物质的计量数(根据勒沙特列原理: 若a=b，c，平衡不移动，x=y( 若a,b，c，平衡向右移动，x,y( 若a,b+c，平衡向左移动，x,y( 二、反应物不止一种 此类反应为:aA(g)，bB(g)cC(g)+dD(g) 1(若只增加A的量，平衡正向移动，B的转化率增大，而A的转化率减小( 2(若按原比例同倍数增加反应物A和B的量，则平衡向正反应方向移动，而反应物转化率与化学方程式中气体物质的计量数有关: (1)若a，b=c，d，则A、B转化率均不变; (2)若a，b,c，d，则A、B转化率均增大; (3)若a，b,c，d，则A、B转化率均减小( 分析讨论 办法及过程同前( 小议化学平衡中的转化率 转化率定义式: 转化率 一. 压强对转化率的影响 例1. 一定温度下，在一密闭容器中充入 和 ，一定条件下发生如下反应 ，达到平衡后，此时 的转化率为a%。缩小容器的容积，再次达到平衡时 的转化率将( ) A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法确定 分析:反应达到平衡后，缩小容积，容器内压强增大，平衡正向移动， 的转化率增大。 答案:A 小结:原反应达到平衡后，缩小容积，若平衡正向移动，反应物的转化率增大;若平衡逆向移动，则反应物的转化率减小;若平衡不移动，则反应物的转化率不变。 二. 再次充入反应物引起的转化率变化 情况一:只有一种反应物参加的可逆反应 例2. 一定温度下，在一定容的密闭容器中充入 发生如下反应: 并达到平衡，此时 的转化率为 ，再次充入 ，其转化率将( ) A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法确定 分析:依据平衡的建立与途径无关。向平衡体系中继续充入 ，达到的平衡与以下平衡等效:将继续充入的 在另一容器中建立原平衡的等效平衡和原平衡体系压缩在一起建立的平衡。由此可知，充入 相当于增大原平衡的压强， 的转化率增大。 答案:A 小结:只有一种反应物参加的可逆反应，增大反应物浓度达到新平衡，相当于增大原体系的压强，转化率的变化根据压强对平衡移动的影响来判断。 情况二:两种或两种以上反应物参加的可逆反应 例3. 一定温度下，在一定容的密闭容器中充入 和 发生反应 并达到平衡， 的转化率为 。向平衡混合物中充入 ，达到新平衡后， 的转化率将( ) A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法确定 分析:充入 (可用极限思想解释)平衡向正反应方向移动， 的转化率增大，而 的转化率却减小。 答案:B 小结:两种或两种以上反应物参加的可逆反应达到平衡后，增大一种反应物的浓度，浓度增大的物质转化率减小，其他物质的转化率增大。 例4. 一定温度下，在一定容的密闭容器中充入 、 发生反应: 并达到平衡。若向平衡混合气体中再次充入 、 ，达到平衡时 、 的转化率将: ， 。(填“增大”、“减小”、“不变”或“不能确定”) 分析:同例2。 、 的转化率均增大。 例5. 一定温度下，在一定容密闭容器中充入 、 发生反应: 并达到平衡。若向平衡混合气体中再次充入 、 ，达到平衡时 、 的转化率将: ， 。(填“增大”、“减小”、“不变”或“不能确定”) 分析:再次充入 、 时，可以把 、 分解为 、 和 两部分，首先向原平衡混合气体中充入 、 ，达到平衡时 、 的转化率均增大(原理同例4)，然后继续向该混合气体中充入 达到最后平衡(原理同例3)，该过程 的转化率减小， 的转化率继续增大，整个过程中， 的转化率先增大后减小，所以无法确定，而 的转化率始终增大。 小结:两种或两种以上反应物参加的可逆反应，若按起始比例充入反应物，相当于增大原平衡体系的压强;若不按起始比例充入，可把充入的反应物分解为两部分，一部分等于起始比例，另一部分是单一物质，结合例4与例3的原理综合考虑得出正确答案。 中国矿业大学2010,2011学年第 1 学期 《材料基础》试卷(A)卷 考试时间:120 分钟 考试方式:半开卷 学院 班级 姓名 学号 题 号 一 二 三 四 五 六 总分 得 分 阅卷人 一、填空题(每空0.5分，共20分) 1(实际液态金属结构存在着 起伏、 起伏和成分起伏。 合金的液相线温度T和固相线温度T之差越大，其浇注过程的充型能力越 ，2(LS 凝固过程越倾向于 凝固方式，缩松形成倾向越 。 V1R,公式3(中，V和A可理解为铸件的体积和表面积，R表示铸件的 。铸件11A1 凝固时间随R 而延长。 4(流体的流动分为 和 两种类型，其流动状态由雷诺数决定，当雷诺数Re>2320时，流体以 方式流动。 5(Jakson因子α可以作为固-液界面微观结构的判据，凡α?2的晶体，其生在界面为 ，凡α>5的晶体，其生在界面为 。 6(铸件的宏观组织通常由 、 和 组成。其中 是航空发动机叶片生产所期望获得的组织。 7(合金在凝固过程中发生的 现象称为偏析。根据偏析范围的不同，可将偏析分为 和 两大类。 8(焊接传热的形式中， 是主要的传热形式。 9(焊接性中的结合性是指焊接时产生 的敏感性。 - 4 - 10(通常在焊条药皮中加入7%,8%CaF，是为了降低焊缝金属的 含量。 2 11(熔渣的 就是熔渣中的碱性氧化物与酸性氧化物浓度的比值。 12(多晶体塑性变形时，除了晶内的滑移和孪生，还包括晶界的 和 。 13(物体在变形时，如果只在一个平面内产生变形，则这个平面称为 。 14(如果物体在同一个方向上既没有应力也没有应变，则为 。 15(相变超塑性要求材料具有相变或 。 16(塑性变形的物体体积保持 ，其表达式可写成 。 17(按照成形的特点，一般将塑性成形分为 和 两大类。 18(作用在金属物体每个质点上的力称为 力。 19(在应力张量中，物体的塑性变形时由 引起的，物体的体积变化是由 引起的。 ,,，1320(在应力应变顺序对应关系中，当,时，，则属于 变形。 ,,0,222 21(应力莫尔圆上平面之间的夹角是实际物理平面之间夹角的 倍。 22(金属塑性加工就是在外力作用下使金属产生 的加工方法。 23(塑性反映了材料产生塑性变形的能力，可以用 来表示。 24(在完全产生回复和再结晶温度以下进行的塑性变形称为 。 二、判断题(在括号内打“?”或“×”，每小题0.5分，共10分) 1(纯金属、共晶合金和金属间化合物成分的合金，在相同过热度的情况下，比具有宽凝固温度区间的流动性好。 ( ) 2(合金的充型能力就越强，其流动性越好。 ( ) 3(对于溶质平衡分配系数K<1，K越大，最终凝固组织的成分偏析越严重。 ( ) 00 4(成分为C的合金，按照平衡相图，当温度由液态降低至T而开始析出单相固溶体α0L 相时，其液相的成分为C，其固相成分为C/K。 ( ) 000 5(成分偏析及析出性气孔的形成过程，均与成分再分配有关。 ( ) 6(在熔渣中含FeO相同的情况下，碱性渣比酸性渣对钢液的氧化性大。因此，焊接钢时，碱性焊条的焊缝含氧量比酸性焊条的高。 ( ) - 5 - 7(焊前预热、焊后后热的根本作用在于，通过减小冷却速度而降低淬硬组织形成倾向，从而达到消除冷裂的目的。 8(在焊接熔池中，非自发形核占主要作用，自发形核几乎不可能。 ( ) 9(在焊接中增大热输入可降低延迟裂纹的产生倾向。 ( ) 10(在焊接结构中，应力腐蚀裂纹产生的条件是腐蚀介质和拉应力。 ( ) 11(在轧制板带时，如果需要板带宽展，则应选择小直径轧辊。 ( ) 12(对于金属的塑性变形能力来说，滑移面的作用大于滑移方向的作用。 ( ) 13(任意滑移线场中，对所有α(β)线的亨盖应力方程的常数ζ(η)都不相同。 ( ) 14(当坯料受三向压应力作用，而且时，在最小压应力方向上的变形0,,,,,,,1233一定是伸长变形，在最大压应力方向上的变形一定是压缩变形。 ( ) ,1 15(最小阻力定律中的阻力就是摩擦力。 ( ) 16(物体要产生塑性变形，一般地，则其内部个各点的应力状态不同。 ( ) 17(π平面上的任意一点所对应的应力张量中，其σ为零。 ( ) m 18(塑性变形时，对一个应力张量，必然存在一个应变状态与其对应。 ( ) 19(平面应力状态的应力张量的第三个不变量总是等于零。 ( ) 20(根据多晶体塑性变形时相互协调性的特点，相邻近晶粒一定会产生塑性变形。( ) 三、简答题(30分) 1(解释下列名词:?充型能力 ?内生生长 ?短渣 (每个2分，共6分) 2(单相固溶体生长形貌随成分过冷大小变化的规律。(6分) 3(画出初始成分为C的单相合金在单向凝固后固相中溶质分布曲线。(a平衡凝固;b固0 相无扩散，液相均匀混合;c固相无扩散，液相只有扩散而无对流;d固相无扩散，液相有对流)。(6分) ,,,，，,04(试证明塑性变形体积不变条件为。(6分) xyz 5(屈服表面的几何意义,(6分) 四、综合题(40分) - 6 - 1(简述“型壁晶粒脱落、游离及增殖”机制，讨论以下对获得铸件内部等轴晶的影响规 律。 ?“型壁晶粒脱落、游离及增殖”机制; (4分) ?分配系数K的影响;(4分) 0 ?浇铸过程液流冲刷作用的影响;(4分) ?浇铸温度T的影响。(3分) R 1000，， ,,,,,010102(应力张量为MPa ij,, ,,01020,，， ?画出应力平面图(3分)，作出其应力莫尔圆(1分)，标出x面、y面、z面。 (3分) ?求主应力。(3分) ?求切应力、八面体应力。(5分) ?求应力偏张量的三个不变量。(3分) ?假设物体由自由状态简单加载到该应力状态，求。(3分) ,:,:,123 20?设材料MPa，分别用屈雷斯加、密塞斯屈服准则判断物体处于于什么k, 3 状态(4分) - 7 - - 8 -