再充入气体时平衡移动的方向与转化率的关系探讨

1、第6页共5页再充入气体时平衡移动的方向与转化率的关系探讨可逆反应2NO2- N2O4, 2HI=l2（g）+H2, NH4HS=NH3+H2s等分别达到平衡后， 恒 温再充入某些气体反应物时，平衡移动的方向应该怎样进行判断呢？是应该用压强分析，还是用浓度来解析呢 ？达到新平衡时反应物的转化率比起旧平衡体系又有什么变化呢？这往往是中学生在学习化学平衡中常常遇到的棘手问题。本文将就再充入气体时平衡移动的方向与转化率的关系进行剖析。1平衡移动的方向的判断依据1.1 定性判断依据：勒夏特列原理：如果改变影响平衡的一个条件，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。1.1.1 平衡后再充入气体时，反应体系内各

2、种气体按相同倍数增加（减少）时，改变 平衡的条件是压强，即可用压强来判断平衡移动的方向和新、旧平衡时反应物转化率的 相对大小。1.1.2 平衡后再充入气体时，反应体系各种气体不是按相同倍数增加（减少）时，此 时改变平衡的条件主要 是浓度。1.2 定量判断依据：浓度平衡常数 Kc与平衡破坏时生成物浓度乘积与反应物浓度乘积之比Qc的相对大小对于一定条件下白可逆反应mA(g)+ nB(g);pC(g)+ qD(g)达到平衡后:Kc = C(C)p C(D)q (1)式C(A)m C(B)n1.2.1 恒温恒容时再充入 A、B两种气体（按任意比），使A、B两种气体的物质的量 浓度分别增加x mol?L

3、-1, y mol?L-1时，则Qc =C（C）p C（D）q 式C（A）+xm C（B）+ynQc < Kc ,，平衡向正反应方向移动。1.2.2 恒温恒容时，按平衡时各种气体的体积比再充入A、B、C、D四种气体至物质的量的浓度为原来平衡时的K倍（或恒温压缩容积）时：=Kc Kf(P+q)-m+n)K K>1)式Qc = KC(C)p KCD)q KQA) m KC(B)n讨论：（1）当p+q< m+n时 平衡向正方应方向移动，吸、%按相同比例增加（2）当p+q = m+n时 平衡不移动， 奶、如不变（3）当p+q> m+n时 平衡向逆方应方向移动，姐、比按相同比例减

4、少 2新、旧平衡时转化率大小的比较2.1 再充入气体时，各气体组分按相同的倍数增加（减少）时，直接用压强分析其转化 率的相对大小。见 1.2.2的讨论。C时，可2.2 再充入气体时，各气体组分不是按向相同倍数增加并最终达到新平衡状态B来进行分析比较，如建立一个与旧平衡体系互为等效平衡的较大容积的中间平衡体系 下图：AC 0A = o<b,ob 与 etc 决仄E了 0A 与 0C 的大小。讨论：（1）若B- C平衡向正方应方向移动，则00>购（2）若B C平衡不移动，则oc= oa（3）若B一 C平衡向逆方应方向移动，则0C< OA3实例分析及结论3.1恒温恒容时，单分子气体

5、反应物再充入该气体反应物或多种分子气体反应物按原始 比再充入各种气体反应物：平衡向正反应方向移动；新、旧平衡时反应物转化率相对大（反应物、新）小a=按照增大体系压强分析，依（3）式有:二（反应物，旧） 当 p+q< m+n 时 a>1 ;当 p+q = m+n 时 a=1;当 p+q> m+n 时 a<1。例1恒温恒容，向容器内充入3molNO2气体，反应2NO2-N2O4已达到平衡后，再充 入NO2气体，平衡向什么方向移动？新、旧平衡时NO2的转化率的相对大小 a （NO2新）/（NO?旧）（填 <、>、=）【分析】再充入NO2气体时，仅 NO2物质的量的

6、浓度升高，平衡向着正反应（降低NO2浓度）方向移动；或者依据 Qc = fZC（N2O4）- <Kc （X>0）得平衡向正方应方向QC（N6）+X2Kc移动。按图一1模式建立下图：n 一出过程平衡向正方应方向移动，a （NO2新）>a （NO2旧）同理：恒温恒容时，向容器内充入一定量的PCl5（g）,反应PCl5（g） =PCl3（g） + Cl2（g）已达到平衡后，再充入一定量的 PCl5（g）,平衡向正反应方向移动,a （PCl5新）<a（PCl5旧）；恒温 恒容时，向容器内充入一定量的 HI（g）,反应2HI（g） =l2（g） + H2（g）已达到平衡后，再充入

7、一定量的HI（g）,平衡向正反应方向移动 ,a （HI新）=a （HI旧）.例2 恒温恒容时，向容器中按 1: 3的体积比充入 N2、H2,反应N2+3H2=2NH3已达平衡后，如果再按1: 3的体积比充入N2和H2 （按原始体积比充入各组分气体）时，（.2平衡朝什么方向移动 ？a=一二如何变化？:（H2,旧）【分析】由（2）式知：Qc<Kc,平衡向正反应方向移动一（ H 2 新）依图-1可知：a=一->1：（H2,旧）3.2 恒温恒压时，单分子气体反应物再充入该气体反应物或多分子气体反应物按原始比再 充入气体反应物：平衡向正反应方向移动；新、旧平衡时反应物转化率相对大小二（反应物

8、，新）a= 1,可研、口十例az/等判十例。二（反应物，旧）例3 将例1中的条件改为恒温恒压时（其他条件不变），【分析】恒温恒压充入 NO2气体时，C（NO2）升高，C（N2O4）降低，v（正）> v（逆），平衡向 着正反应方向移动。显然有a （H2新）=a （H2旧），新、旧平衡互为等效平衡。3.3 多种分子气体反应物的反应中无论恒温恒容还是恒温恒压，只充入一种气体反应物或者部分组分气体反应物时，平衡一定向着正反应方向移动；达到新平衡时再充入气体的转化率比旧平衡降低，而其他气体反应物的转化率升高。例4 恒温恒容时，反应2SO2（g） + 02（g） =2SO3（g）达到平衡后再充入一定

9、量的。2,平衡向正反应方向移动；a （O2新）<a （O2旧）,a （SQ新）>a （SQ旧）。3.4 恒温恒容时，按平衡状态比充入各种气体物质时，其本质实际上就是增加体系压强，平衡移动的方向及反应物的转化率可由（3）式判断。例5某温度下，固定容积的容器中合成氨的反应达到平衡后，测得N2、H2、NH3的物质的量之比为3:9:5,若再按 n（N2）:n（H2）:n（NH 3）= 3: 9: 5 充入N2、H2、NH3,:（反应物、新）二（反应物，旧）试问平衡将如何移动？新、旧平衡时反应物转化率之比a=如何变化？【分析】平衡的移动由1.1.1可知，按平衡时各气体组分体积（物质的量）之比

10、充入气体,r 一 一“ ， 一、一- 一：,（ H2,新）： （H2,旧）即为加压，平衡向正反应方向移动；且 a=>1 。3.5 恒温恒压时，按平衡状态比充入各种气体物质时，平衡不移动，新、旧平衡互为等效平衡。3.6 恒温恒容时，再充入各种气体反应物的物质的量之比不等于起始充入各种气体反应物的物质的量之比时，平衡一定向正反应方向移动，新平衡转化率可按例6中图-3方式分析。例6恒温恒容时，向容器中按 1: 3的体积比充入N2、H2,反应Nz+3H2=2NH3已达 平衡后，如果再按 2: 3的体积比充入 N2和H2,达到新平衡时，平衡朝什么方向移动 ？N2、H2的转化率比起原平衡转化率是如何

11、变化的？【分析】由（2）式知：Qc<Kc,平衡向正反应方向移动依图-3建立平衡再充入 3mol H 2, 2mol N 2lL 6mol H 2, 3 mol N 2已达平衡lL 3mol H 2, 1 mol N 2已达平衡再充入21mol NBC（图-3）C态比A态，H2、N2的转化率都提高了；D态比C态，H2的转化率进一步提高，但N2的转化率却降低了。所以，H2 的转化率：a （H2, D） > a （H2. A）,N2的转化率：a （N2、D）此时无法定性判断 A态与D态的相对大小。如果要判断N2的转化率的变化，需运用 Kc进行定量计算。3.7 恒温恒容，充入的各种气体的体积比与原平衡时各种气体的体积比不同时： 平衡移动的方向及反应物转化率的大小不仅与再充入各种气体的物质的量之比有关，还 与原平衡体系中各物质的质量分数（3 ）有关。例7 恒温向容积为1L的容器内充入1mol Cl 2和1mol PCl 3发生反应：PCl3（g） + Cl2（g） =PCl5（g）已达平衡。再向容器内充入Cl2, PCl3, PCl5各 1mol,平衡将朝什么方向移动？新旧平衡体系中：3 （PCl5新）a = a如何变化?3 （PCl 5旧）【分析】设平衡时 PCl3浓度为