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平衡移动与反应物的转化率间的关系

来源:作者:张安荣 点击:所属专题: 转化率
化学平衡是暂时的,一旦外界条件改变,原有的固定的各种数量关系皆会因平衡的移动而发生改变,平衡移动时反应物的转化率如何变化,这要根据具体反应及引起平衡移动等具体原因而定,不可一概而论。下面对造成平衡移动时反应物的转化率的变化规律分析归纳如下。 一、 由

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化学平衡是暂时的,一旦外界条件改变,原有的固定的各种数量关系皆会因平衡的移动而发生改变,平衡移动时反应物的转化率如何变化,这要根据具体反应及引起平衡移动等具体原因而定,不可一概而论。下面对造成平衡移动时反应物的转化率的变化规律分析归纳如下。

一、由于压强改变而引起平衡正向移动时,反应物的转化率必定增大。反之,平衡逆向移动时,反应物的转化率必定减小。

这里的压强改变方式指容积的变化。若为加压,平衡正向移动,则正反应是一气体体积缩小的反应;若为减压,平衡正向移动,则正反应是一气体体积增大的反应。

若T、V不变条件下,向平衡体系中加入惰性气体,这时体系的总压增大,但平衡不移动,反应物转化率不变。因加入无关气体后,由于体积不变,所以平衡体系中有关物质的浓度没有变,因而不影响原平衡。

例1:在一密闭容器中,反应A(g) 平衡移动与反应物的转化率间的关系B(g)+C(g)达平衡后,保持温度不变,将容器容积压缩到原来的一半,当达到新的平衡时,B和C的浓度均是原来的2.2倍,则错误的为: (     )

A.平衡向逆反应方向移动了 

B.物质A的转化率增加了

C.物质C的质量分数增加了

D. <2

解析:由于体积减小一半,则体系压强为原来的两倍,若平衡不移动,则A、B、C、的的浓度应为原来的两倍,今B和C的浓度均是原来的2.2倍,故平衡应正向移动。而加压平衡向气体体积减小方向移动,所以>2故答案为A、D。

二、 由于温度改变而引起平衡正向移动时,反应物的转化率必定增大。反之,平衡逆向移动时,反应物的转化率必定减小。

当温度升高,平衡正向移动,则正反应是一吸热的反应;若为降温,平衡正向移动,则正反应是一放热的反应;无论哪种情况,由于反应物的初始量未变,将会有更多的反应物转化为生成物。

例2:(99上海)可逆反应:3A(g)+D平衡移动与反应物的转化率间的关系3B(?)+C(?);△H>0,随着温度升高,气体平均相对分子质量有变小趋势,则下列判断正确的是   (      )

A、 B和C可能都是固体

B 、B和C一定都是气体

C、若C 为固体,则B一定是气体 

D、B和C可能都是气体

解析:此题虽然没有直接问A的转化率。当温度升高,气体的相对分子质量变小,而正反应是吸热反应,所以平衡正向移动,由于没有改变A的初始量,则A的转化率必然提高。气体平均相对分子质量=m/n,若B和C都是固体,则气体只有A,其相对分子质量不变;若B和C都是气体,则m不变,而n变大,气体的相对分子质量变小;若C 为固体,则B一定是气体,这时气体的n不变,而m变小,气体的相对分子质量变小,因此B、C均不完善,正确答案为D。

三、由于增大反应物浓度(T、V不变)引起平衡移动时,有以下几种情况:

1、 对于反应物(不考虑固体反应物)不只一种的可逆反应:mA(g)+nB(g)平衡移动与反应物的转化率间的关系pC(g)+qD(g)

⑴、当只增加反应物之一的浓度时,该反应物的转化率降低,而另一反应物的转化率则增大。如:N2+3H2平衡移动与反应物的转化率间的关系2NH3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。

即:浓度增大的反应物的转化率降低、而另一反应物转化率则升高。

⑵、若两反应物的浓度按同比例增大,这时相当于将两个一样的平衡加压,平衡将向气体体积减小的方向移动,若m+n>p+q,则两反应物的转化率均增大,若m+n<p+q,则两反应物的转化率均减小。

2、 对于反应物只有一种的可逆反应(并规定起始时只有反应物):aA(g) 平衡移动与反应物的转化率间的关系bB(g)+cC(g)

⑴、若反应前后气体分子数不变,即a=b+c,增加反应物的浓度时,平衡等效。反应物转化率不变:如2HI(g)平衡移动与反应物的转化率间的关系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。

⑵、若反应后气体分子数减少、即a>b+c,增大反应物浓度,平衡正向移动。反应物转化率变大:如2NO2(g)平衡移动与反应物的转化率间的关系N2O4(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。NO2的转化率增大。

例3:在一定温度下,向容积固定不变的密闭容器中充入a mol NO2发生如下反应2NO2(g)平衡移动与反应物的转化率间的关系N2O4(g),达平衡后再向容器中充入a mol NO2 ,达到新平衡后,与原来的平衡比较错误的是( )

A、相对平均分子质量增大

B、NO2的转化率提高

C、体系的颜色变深

D、NO2的质量分数增大

解析:可将第二次的平衡的建立看作是投入2 a mol NO2在两倍大的容器中同温下进行。这时两个平衡等效,再将第二次的体积加压为与第一次一样,则平衡将正向移动。由于气体总质量不变,而气体总物质的量减少,所以相对平均分子质量增大,所以A、B均对。D不难判断是错的。气体颜色取决于NO2的浓度,由于NO2的浓度的增大比移动后使其浓度减小的大得多,C项也对。故错误的是D。

⑶、若反应后气体分子数增大,即a<b+c,增大反应物浓度,平衡逆向移动。反应物转化率变小:如2NH3平衡移动与反应物的转化率间的关系N2+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,即逆向移动。NH3的转化率减小。

例4:将装有1molNH3的密闭容器加热,部分NH3分解后达到平衡,此混合气体中NH3的体积分数为x%;若在同一容器中最初充入的是2 mol NH3,密封、加热到相同温度,反应达到平衡时,设此时混合气体中NH3的体积分数为y%。则x和y的正确关系是( )

A、x>y

B、x<y

C、x=y 

D、x≥y

解析:可先将后一种看做是两倍体积的容器中于同温下建立平衡,此时两平衡等效,再将后者体积缩小为前者一样大,即加压,平衡向气体体积缩小方向移动,即逆向移动。所以后者氨的转化率变小,故答案为A。外,催化剂对化学平衡的移动无影响,不能使反应物的转化率改变。对于同温同压条件下改变反应物的浓度,若按化学计量数转化为同一半边的物质,若其有关物质的物质的量比例相同,则为等效平衡,转化率不变。其他的情况较复杂,在这里就不谈了。 

(责任编辑:化学自习室)
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