平衡移动与转化率的关系

1、平衡移动方向与转化率的关系一.温度和压强对平衡转化率的影响(一)压强对反应物平衡转化率的影响1.可逆反应达到平衡后,改变压强,平衡正向移动,反应物的转化率必定增大,反之,平衡逆向移动,反应物的转化率必定减小。2.充入与反应无关气体,如可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)(m+np+q)达到平衡后，向密闭容器中充入与反应无关气体,反应物A、B的转化率变化有以下两种情况：(1)恒温恒容条件下,向平衡体系中充入与反应无关气体,虽然密闭容器的总压增大,但容器的容积不变,与反应有关的各物质浓度均未发生变化,平衡不移动,故反应物A、B转化率不变。(2)恒温恒压条件下充入与反应无关气体,因容

2、器的压强不变,此时容器容积必然增大,相当于对反应体系减压,平衡向气体体积增大的方向移动,从而可判断出反应物的转化率变化情况,如可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)m+n>p+q时,A、B的转化率减小。m+n<p+q时,A、B的转化率增大。m+n=p+q时,A、B的转化率不变。(二)温度对反应物平衡转化率的影响可逆反应达到平衡后,若正反应是吸热反应,升高温度,平衡正向移动,反应物的转化率必定增大,降低温度,平衡逆向移动,反应物的转化率必定减小,若正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动, 反应物的转化率必定减小,降低温度,平衡正向移动,反应物的转化率必定增大。无论哪种

3、情况,因反应物的初始量未变,改变温度或压强,导致平衡移动就会有更多的反应物转化为生成物或有更多的生成物转化为反应物,其结果转化率增大或减少,即改变温度或压强,平衡正向移动,转化率必定增大;平衡逆向移动,转化率必定减少。例2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(s)H2O(g) H0,增大压强时平衡向正反应方向移动,NH3和CO2的转化率均增大,减小压强时平衡向逆反应方向移动,NH3和CO2的转化率均减小,升高温度，平衡逆向移动,NH3和CO2的转化率均减小,降低温度,平衡正向移动,NH3和CO2的转化率均增大。二.反应物浓度对平衡转化率的影响(一)含多种反应物的可逆反应:mA(g)+nB(

4、g)pC(g)+qD(g)达到平衡后1.只增大某一种反应物的浓度,平衡正向移动,该反应物的转化率降低,而其他反应物的转化率则增大(量增大的反应物转化率降低,而其他反应物转化率则升高),如增大A的浓度,平衡必然正向移动,B转化得更多,而B的起始浓度不变,所以B的转化率增加,增加A,A的转化量与A的起始量均增加,但因平衡的移动只能减弱而不能抵消外界条件的改变量,即A的转化量和起始量相比较,A起始量增加得多些,因此A的转化率反而下降,如N2+3H22NH3平衡时增加N2的浓度,平衡正向移动,H2的转化率增大而N2的转化率降低。2.按原比例等倍数增加反应物A、B的浓度。(1)恒温恒压时,按原比例等倍数

5、增加反应物A和B的浓度, 平衡肯定正向移动，反应物A、B的转化率不变(恒温恒压时按比例等倍数扩大反应物的浓度均与原平衡等效,故同种物质的转化率相等)。(2)恒温恒容时,按原比例等倍数增大反应物A、B的浓度,平衡肯定正向移动,反应物A、B的转化率变化情况有以下三种情况(先建立在恒温恒压条件下的等效平衡,得知同种物质的转化率相等,再压缩体积恢复原体积,相当加压,根据平衡移动方向来判断反应物的转化率变化)。m+n>p+q时,反应物A、B的转化率增大,m+n<p+q时,反应物A、B的转化率减小m+n=p+q时,反应物A、B的转化率不变。如在密闭容器中发生反应:N2+3H22NH3按n(N2

6、):n(H2)=1:3的比例充入N2和H2,反应达到平衡后,若其它条件不变,再按n(N2):n(H2)=1:3的比例充入N2和H2,反应重新达到平衡后，N2和H2的平衡转化率都增大,即反应达到平衡后按物质的量的比例增大反应物浓度,达到新的化学平衡时,各反应物的转化率均增大,又如4NH3+5O24NO+6H2O反应达到平衡后按比例增大反应物浓度,达到新的化学平衡时,各反应物的转化率均减小。例1.相同体积的四个密闭容器中,进行同样的四个可逆反应:2A(g)+B(g)3C(g)+2D(g)起始时各容器中所装A、B的物质的量分别是：项目甲容器乙容器丙容器丁容器A2mol1mol2mol1molB1mo

7、l1mol2mol2mol在相同的温度下建立平衡时,有关A、B转化率的说法正确的是( )A.A的转化率为:甲< 丙<乙<丁 B.A的转化率为:甲<乙< 丙<丁C.B的转化率为:甲>乙>丙>丁 D.B的转化率为:丁>乙>丙>甲 【解析】甲乙相比:n(B)相同n(A)甲n(A)乙,所以A的转化率:甲乙;B的转化率:甲乙乙丁相比:n(A)相同n(B)丁n(B)乙,所以A的转化率:乙丁;B的转化率:乙丁甲丙相比:n(A)相同n(B)丙n(B)甲,所以A的转化率:丙甲;B的转化率:丙甲丙丁相比:n(B)相同n(A)丙n(A)丁,所以

8、A的转化率:丙丁;B的转化率:丙丁乙丙相比:丙容器比乙容器物质的量大,相当于丙中的压强大于乙中的压强,因该反应是一个气体体积增大的反应,所以乙中A和B的转化率大于丙中A和B的转化率,A的转化率：丁>乙>丙>甲;B的转化率:甲>乙>丙>丁,故正确选项为A、C。例2.完全相同的两个容器甲和乙,已知甲中装有SO2 ,O2各1克,乙中装有SO2 O2各2克,在同一温度下反应,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达平衡时,甲中SO2的转化率为a%,乙中SO2的转化率为b%,则（ ）A a% > b%     

9、 B a%< b%       C a%= b%      D 无法判定 【解析】欲得到初始量SO2和O2均为2 g平衡体系，可采取2个步骤：一是把2g SO2、2g O2加入体积为原容积两倍的容器中（用下图中的C表示），建立的平衡的平衡体系中与初始量SO2和O2均为1 g平衡体系中的SO2的转化率相等：二是把建立的平衡体系体积压缩为下图中的B，可得答合题意的平衡体系，而加压时，平衡右移，SO2转化率增大，即SO2转化率由 增大为b。加压ASO2、O2各1 gSO2、O2各2 gSO2、O

10、2各1 gSO2、O2各1 gBC 从图中可以看出和属等效平衡,变到需加压,平衡向正反应方向移动,故a%< b%。不论是在恒温恒容时还是在恒温恒压时,含多种反应物的可逆反应达到平衡时,不按比例增加或减少各种反应物的用量,解题思路:一般先让增加量或减少量满足原平衡的比例,建立等效平衡,然后把多出来或少的看成是单独再增加或减少的物质,利用问题1的办法来解决.例3恒温恒容时,向容器中按1：3的体积比充入N2、H2，反应N23H22NH3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,(1)平衡向什么方向移动? (2) N2、H2的转化率比起原平衡转化率是如何变化的？解析:(1)

11、问由上述规律可知：平衡向正反应方向移动D加压lL 3mol H2, 1 mol N2 已达平衡lL 6mol H2, 3 mol N2 已达平衡2L 6mol H2,2 mol N2 已达平衡lL 6mol H2, 2 mol N2 已达平衡AC再充入3mol H2, 2mol N2再充入1mol N2B(2)问可由上图建立平衡，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：达到新平衡后比原平衡提高了， N2的转化率：A与B态相同，C态比A态时N2的转化率高，但D态却比C态低，所以不能定性判断A态与D态的相对大小。例4.

12、(03年全国)某温度下,在容器可变的容器中,反应2A(g)+B(g)2C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol,保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量作如下调整,可使平衡右移的是（ ）A.均减半 B.均加倍 C.均增加1mol D.均减小1mol【解析】本题考查了上述规律中“定温定压”条件下的等效平衡问题,选项A、B中均减半、均加倍时,各物质的物质的量的比值不变,三者比例为2:1:2,与题中比例一致,故为等效平衡,平衡不移动。选项C均增加1mol时，可把B物质分成两次增加,即先增加0.5mol,第一次加入1molA、0.5molB、1molC,则A、

13、B、C按物质的量5: 2.5:54:2:4，故与已知条件等效,此时平衡不移动,再在此基础上再增加0.5molB,提高反应物B的浓度,则平衡右移。选项D中均减少1mol时,可把B物质分成两次减少，即先减少0.5mol,将A减小1mol，B减小0.5mol,C减小1mol,则A、B、C按物质的量3: 1.5:34:2:4,故与已知条件等效，此时平衡不移动,再在此基础上再减少0.5molB,降低反应物B的浓度,平衡向左移动,故本题应选C。由此可以看出，平衡后再充入气体时，若按照原平衡投料物比例同倍数增加反应物的量，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

14、小。平衡后再充入气体时，与原平衡不成比例增加反应物的浓度，此时改变平衡的条件主要是浓度，即用浓度的变化来判断平衡移动的方向和反应物转化率的变化。(二)分解反应的反应物浓度对平衡转化率的影响只含一种反应物的可逆反应(分解反应):mA(g)nB(g)+pC(g)达到化学平衡后(1)恒温恒压时,增大反应物A的浓度(增大反应物的用量,等效于起始浓度相同),平衡正向移动,反应物A的转化率不变(因恒温恒压时增大反应物A的浓度均与原平衡等效,故同种物质的转化率相等)。(2)恒温恒容时,增大反应物A的浓度,平衡正向移动,反应物A的转化率变化有如下三种情况(先建立在恒温恒压条件下的等效平衡,得知同种物质的转化率

15、相等,再压缩体积恢复原体积,相当加压,根据平衡移动方向来判断反应物的转化率变化)。若反应前后气体体积不变(m=n+p),增加反应物的浓度时,平衡等效,反应物转化率不变,如2HI(g)H2(g)+I2(g),则无论增大或减小HI的浓度,相当于对体系加压或减压，平衡不移动,HI的转化率都不改变。若反应后气体体积减少(m>n+p),增大反应物浓度,平衡正向移动;增大反应物浓度,相当于对体系加压,反应物转化率变大,如2NO2(g)N2O4(g)反应达到平衡后，再向密闭容器中加入NO2(g),则增大NO2的浓度,相当于对体系加压,平衡向气体体积缩小的方向移动,即正向移动,在此达到平衡,与原平衡相比

16、,NO2的转化率增大,NO2、N2O4的物质的量(物质的量浓度)均增大,颜色变深。若反应后气体体积增大(m<n+p),增大反应物浓度,平衡正向移动,增大反应物浓度,也相当于将原体系加压,平衡向气体体积缩小的方向移动(逆向移动),反应物转化率变小:如2NH3N2+3H2,则增大NH3的浓度,也相当于将原体系加压,平衡向气体体积缩小的方向移动(逆向移动),NH3的转化率减小。N2O4(g)2NO2(g)反应达到平衡后，再向密闭容器中加入N2O4，反应达到平衡时NO2、N2O4的物质的量(物质的量浓度)均增大,颜色变深,N2O4向NO2转化的转化率减小,再如PCl5(g)PCl3(g)+Cl2

17、(g)反应达到平衡后,再向密闭容器中加入PCl5(g),达到平衡后,PCl3的物质的量会增加,但PCl5(g)的转化率减小,PCl5在平衡混合物中的百分含量较原平衡时增加。 例5.一定温度下,将amolPCl5通入一个容积不变的反应器中,达到如下平衡:PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g),测得平衡混合气体压强为p1,此时再向反应器中通入amolPCl5,在温度不变的条件下再度达到平衡,测得压强为p2,请判断PCl5的转化率是增大还是减小？【解析】amolPCl5amolPCl5amolPCl5虚构等效平衡再加入amolPCl5，也再加上一个体积抽去中间隔板相同气体混合平衡定不移动在等效

18、平衡基础上压为一个体积平衡向气体体积减小方向移动故再加入amolPCl5D(PCl5转化率) C(与B与A均等效)A(VL) B(二个体积与A等效)PCl5PCl3+Cl2 平衡C是两个平衡A简单的叠加，则平衡A与平衡C的PCl5转化率相等,将平衡C的体积2V L压缩到平衡D的体积V L，平衡向气体体积缩小的方向移动即逆方向移动，PCl5转化率减少.【归纳总结】恒温恒容的容器,当增大某物质的量时,平衡肯定正向移动，转化率不一定增大，在考虑转化率变化时,可将浓度问题转换为压强问题,增大压强,平衡向气体体积缩小的方向移动,最后再确定转化率变化。三关于转化率的其他问题归类如下：1.对同一可逆反应,投

19、料比等于反应物的化学计量数之比,则各反应物的转化率相同。例：N2(g)3H2(g)2NH3(g),若开始时N2和H2分别为1mol、3mol,不管在什么条件下建立平衡，因为参与反应的N2和H2之比亦为它们的计量系数比,故它们的转化率均相同。2.对同一可逆反应，投料物质的量相同时，各反应物转化率之比等于化学计量数之比。例：N2(g)3H2(g)2NH3(g),若开始时N2和H2均为3mol,建立平衡时,参加反应的N2和H2之比为它们的计量数之比,故二者的转化率亦为其化学计量数之比。3.对同一可逆反应,若只从反应物开始建立平衡或只从生成物开始建立平衡，且二者互为等效平衡，则其反应物的转化率与生成物