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2. 转化率计算

化学平衡及其移动 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 指可逆反应达到平衡时,某反应物已转化的量占其初始投入量的百分比。

从哪来 建立在“1. 化学反应速率”的基础上,通过速率相等($v_{正}=v_{逆}$)判定平衡状态,进而计算转化程度。

为什么 化学反应往往受限于反应物比例或平衡常数,不可能100%转化。转化率量化了“投入”与“产出”的效率,是评估反应限度和经济价值的核心指标,直接关联勒夏特列原理的应用。

讲法
适合:逻辑抽象、擅长数学推导的学生 采用“三段式”代数法。强调守恒思想:设初始浓度为 $a$,变化量为 $x$,则平衡浓度为 $a-x$。转化率 $\alpha = \frac{x}{a} \times 100\%$。重点讲解如何通过化学计量数比例关系,将不同物质的变化量 $x$ 统一关联,避免单位混淆。
讲法
适合:形象思维、喜欢直观类比的学生 采用“工厂产能”类比。初始投入是“原材料库存”,平衡时的剩余量是“库存积压”,转化量是“成品产出”。转化率就是“去库存率”。强调:无论反应多快(速率),最终能卖出去多少(转化率)取决于市场饱和点(平衡常数)和进货比例。
讲法
适合:基础薄弱、容易混淆概念的学生 采用“对比辨析法”。将“转化率”与“产率”、“速率”严格区分。 1. 速率看“快慢”(时间维度); 2. 转化率看“多少”(程度维度); 3. 产率看“实际/理论”(实验维度)。 强调转化率只针对单一反应物计算,且必须基于平衡状态,未达平衡不能算转化率(只能算瞬时转化量)。
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练一道
基础题
在 2L 密闭容器中,充入 2mol $N_2$ 和 6mol $H_2$,发生反应 $N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$。达到平衡时,测得 $NH_3$ 为 2mol。求 $N_2$ 的转化率。
变式
同上述条件,若平衡时 $H_2$ 的转化率为 50%,求此时 $N_2$ 的转化率。
试试手自己判
检测题
在恒容密闭容器中,反应 $2A(g) \rightleftharpoons B(g) + C(g)$ 达到平衡。若初始投入 4mol A,平衡时测得 A 的浓度为 0.5 mol/L,容器体积为 2L。求 A 的转化率。
看答案和判分标准
答案:1. 初始 $n(A) = 4$ mol。 2. 平衡 $n(A) = 0.5 \text{ mol/L} \times 2 \text{ L} = 1$ mol。 3. 消耗 $n(A) = 4 - 1 = 3$ mol。 4. $\alpha(A) = \frac{3}{4} \times 100\% = 75\%$。
判对标准:
- 正确计算出平衡时 A 的物质的量(1 mol)得 2 分;
- 正确计算出 A 的消耗量(3 mol)得 2 分;
- 正确应用公式得出 75% 得 1 分。
- 若学生直接用浓度比 $\frac{0.5}{2}$ 或 $\frac{1.5}{2}$ 等错误逻辑,不得分。
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