再充入氣體時(shí)平衡移動(dòng)的方向與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系探討

1、第6頁(yè)共5頁(yè)再充入氣體時(shí)平衡移動(dòng)的方向與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系探討可逆反應(yīng)2NO2- N2O4, 2HI=l2（g）+H2, NH4HS=NH3+H2s等分別達(dá)到平衡后， 恒 溫再充入某些氣體反應(yīng)物時(shí)，平衡移動(dòng)的方向應(yīng)該怎樣進(jìn)行判斷呢？是應(yīng)該用壓強(qiáng)分析，還是用濃度來(lái)解析呢 ？達(dá)到新平衡時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率比起舊平衡體系又有什么變化呢？這往往是中學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)平衡中常常遇到的棘手問(wèn)題。本文將就再充入氣體時(shí)平衡移動(dòng)的方向與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系進(jìn)行剖析。1平衡移動(dòng)的方向的判斷依據(jù)1.1 定性判斷依據(jù)：勒夏特列原理：如果改變影響平衡的一個(gè)條件，平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。1.1.1 平衡后再充入氣體時(shí)，反應(yīng)體系內(nèi)各

2、種氣體按相同倍數(shù)增加（減少）時(shí)，改變 平衡的條件是壓強(qiáng)，即可用壓強(qiáng)來(lái)判斷平衡移動(dòng)的方向和新、舊平衡時(shí)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的 相對(duì)大小。1.1.2 平衡后再充入氣體時(shí)，反應(yīng)體系各種氣體不是按相同倍數(shù)增加（減少）時(shí)，此 時(shí)改變平衡的條件主要 是濃度。1.2 定量判斷依據(jù)：濃度平衡常數(shù) Kc與平衡破壞時(shí)生成物濃度乘積與反應(yīng)物濃度乘積之比Qc的相對(duì)大小對(duì)于一定條件下白可逆反應(yīng)mA(g)+ nB(g);pC(g)+ qD(g)達(dá)到平衡后:Kc = C(C)p C(D)q (1)式C(A)m C(B)n1.2.1 恒溫恒容時(shí)再充入 A、B兩種氣體（按任意比），使A、B兩種氣體的物質(zhì)的量 濃度分別增加x mol?L

3、-1, y mol?L-1時(shí)，則Qc =C（C）p C（D）q 式C（A）+xm C（B）+ynQc < Kc ,，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。1.2.2 恒溫恒容時(shí)，按平衡時(shí)各種氣體的體積比再充入A、B、C、D四種氣體至物質(zhì)的量的濃度為原來(lái)平衡時(shí)的K倍（或恒溫壓縮容積）時(shí)：=Kc Kf(P+q)-m+n)K K>1)式Qc = KC(C)p KCD)q KQA) m KC(B)n討論：（1）當(dāng)p+q< m+n時(shí) 平衡向正方應(yīng)方向移動(dòng)，吸、%按相同比例增加（2）當(dāng)p+q = m+n時(shí) 平衡不移動(dòng)， 奶、如不變（3）當(dāng)p+q> m+n時(shí) 平衡向逆方應(yīng)方向移動(dòng)，姐、比按相同比例減

4、少 2新、舊平衡時(shí)轉(zhuǎn)化率大小的比較2.1 再充入氣體時(shí)，各氣體組分按相同的倍數(shù)增加（減少）時(shí)，直接用壓強(qiáng)分析其轉(zhuǎn)化 率的相對(duì)大小。見 1.2.2的討論。C時(shí)，可2.2 再充入氣體時(shí)，各氣體組分不是按向相同倍數(shù)增加并最終達(dá)到新平衡狀態(tài)B來(lái)進(jìn)行分析比較，如建立一個(gè)與舊平衡體系互為等效平衡的較大容積的中間平衡體系 下圖：AC 0A = o<b,ob 與 etc 決仄E了 0A 與 0C 的大小。討論：（1）若B- C平衡向正方應(yīng)方向移動(dòng)，則00>購(gòu)（2）若B C平衡不移動(dòng)，則oc= oa（3）若B一 C平衡向逆方應(yīng)方向移動(dòng)，則0C< OA3實(shí)例分析及結(jié)論3.1恒溫恒容時(shí)，單分子氣體

5、反應(yīng)物再充入該氣體反應(yīng)物或多種分子氣體反應(yīng)物按原始 比再充入各種氣體反應(yīng)物：平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；新、舊平衡時(shí)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率相對(duì)大（反應(yīng)物、新）小a=按照增大體系壓強(qiáng)分析，依（3）式有:二（反應(yīng)物，舊） 當(dāng) p+q< m+n 時(shí) a>1 ;當(dāng) p+q = m+n 時(shí) a=1;當(dāng) p+q> m+n 時(shí) a<1。例1恒溫恒容，向容器內(nèi)充入3molNO2氣體，反應(yīng)2NO2-N2O4已達(dá)到平衡后，再充 入NO2氣體，平衡向什么方向移動(dòng)？新、舊平衡時(shí)NO2的轉(zhuǎn)化率的相對(duì)大小 a （NO2新）/（NO?舊）（填 <、>、=）【分析】再充入NO2氣體時(shí)，僅 NO2物質(zhì)的量的

6、濃度升高，平衡向著正反應(yīng)（降低NO2濃度）方向移動(dòng)；或者依據(jù) Qc = fZC（N2O4）- <Kc （X>0）得平衡向正方應(yīng)方向QC（N6）+X2Kc移動(dòng)。按圖一1模式建立下圖：n 一出過(guò)程平衡向正方應(yīng)方向移動(dòng)，a （NO2新）>a （NO2舊）同理：恒溫恒容時(shí)，向容器內(nèi)充入一定量的PCl5（g）,反應(yīng)PCl5（g） =PCl3（g） + Cl2（g）已達(dá)到平衡后，再充入一定量的 PCl5（g）,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),a （PCl5新）<a（PCl5舊）；恒溫 恒容時(shí)，向容器內(nèi)充入一定量的 HI（g）,反應(yīng)2HI（g） =l2（g） + H2（g）已達(dá)到平衡后，再充入

7、一定量的HI（g）,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng) ,a （HI新）=a （HI舊）.例2 恒溫恒容時(shí)，向容器中按 1: 3的體積比充入 N2、H2,反應(yīng)N2+3H2=2NH3已達(dá)平衡后，如果再按1: 3的體積比充入N2和H2 （按原始體積比充入各組分氣體）時(shí)，（.2平衡朝什么方向移動(dòng) ？a=一二如何變化？:（H2,舊）【分析】由（2）式知：Qc<Kc,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)一（ H 2 新）依圖-1可知：a=一->1：（H2,舊）3.2 恒溫恒壓時(shí)，單分子氣體反應(yīng)物再充入該氣體反應(yīng)物或多分子氣體反應(yīng)物按原始比再 充入氣體反應(yīng)物：平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；新、舊平衡時(shí)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率相對(duì)大小二（反應(yīng)物

8、，新）a= 1,可研、口十例az/等判十例。二（反應(yīng)物，舊）例3 將例1中的條件改為恒溫恒壓時(shí)（其他條件不變），【分析】恒溫恒壓充入 NO2氣體時(shí)，C（NO2）升高，C（N2O4）降低，v（正）> v（逆），平衡向 著正反應(yīng)方向移動(dòng)。顯然有a （H2新）=a （H2舊），新、舊平衡互為等效平衡。3.3 多種分子氣體反應(yīng)物的反應(yīng)中無(wú)論恒溫恒容還是恒溫恒壓，只充入一種氣體反應(yīng)物或者部分組分氣體反應(yīng)物時(shí)，平衡一定向著正反應(yīng)方向移動(dòng)；達(dá)到新平衡時(shí)再充入氣體的轉(zhuǎn)化率比舊平衡降低，而其他氣體反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率升高。例4 恒溫恒容時(shí)，反應(yīng)2SO2（g） + 02（g） =2SO3（g）達(dá)到平衡后再充入一定

9、量的。2,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；a （O2新）<a （O2舊）,a （SQ新）>a （SQ舊）。3.4 恒溫恒容時(shí)，按平衡狀態(tài)比充入各種氣體物質(zhì)時(shí)，其本質(zhì)實(shí)際上就是增加體系壓強(qiáng)，平衡移動(dòng)的方向及反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率可由（3）式判斷。例5某溫度下，固定容積的容器中合成氨的反應(yīng)達(dá)到平衡后，測(cè)得N2、H2、NH3的物質(zhì)的量之比為3:9:5,若再按 n（N2）:n（H2）:n（NH 3）= 3: 9: 5 充入N2、H2、NH3,:（反應(yīng)物、新）二（反應(yīng)物，舊）試問(wèn)平衡將如何移動(dòng)？新、舊平衡時(shí)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率之比a=如何變化？【分析】平衡的移動(dòng)由1.1.1可知，按平衡時(shí)各氣體組分體積（物質(zhì)的量）之比

10、充入氣體,r 一 一“ ， 一、一- 一：,（ H2,新）： （H2,舊）即為加壓，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；且 a=>1 。3.5 恒溫恒壓時(shí)，按平衡狀態(tài)比充入各種氣體物質(zhì)時(shí)，平衡不移動(dòng)，新、舊平衡互為等效平衡。3.6 恒溫恒容時(shí)，再充入各種氣體反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比不等于起始充入各種氣體反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比時(shí)，平衡一定向正反應(yīng)方向移動(dòng)，新平衡轉(zhuǎn)化率可按例6中圖-3方式分析。例6恒溫恒容時(shí)，向容器中按 1: 3的體積比充入N2、H2,反應(yīng)Nz+3H2=2NH3已達(dá) 平衡后，如果再按 2: 3的體積比充入 N2和H2,達(dá)到新平衡時(shí)，平衡朝什么方向移動(dòng) ？N2、H2的轉(zhuǎn)化率比起原平衡轉(zhuǎn)化率是如何

11、變化的？【分析】由（2）式知：Qc<Kc,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)依圖-3建立平衡再充入 3mol H 2, 2mol N 2lL 6mol H 2, 3 mol N 2已達(dá)平衡lL 3mol H 2, 1 mol N 2已達(dá)平衡再充入21mol NBC（圖-3）C態(tài)比A態(tài)，H2、N2的轉(zhuǎn)化率都提高了；D態(tài)比C態(tài)，H2的轉(zhuǎn)化率進(jìn)一步提高，但N2的轉(zhuǎn)化率卻降低了。所以，H2 的轉(zhuǎn)化率：a （H2, D） > a （H2. A）,N2的轉(zhuǎn)化率：a （N2、D）此時(shí)無(wú)法定性判斷 A態(tài)與D態(tài)的相對(duì)大小。如果要判斷N2的轉(zhuǎn)化率的變化，需運(yùn)用 Kc進(jìn)行定量計(jì)算。3.7 恒溫恒容，充入的各種氣體的體積比與原平衡時(shí)各種氣體的體積比不同時(shí)： 平衡移動(dòng)的方向及反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的大小不僅與再充入各種氣體的物質(zhì)的量之比有關(guān)，還 與原平衡體系中各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（3 ）有關(guān)。例7 恒溫向容積為1L的容器內(nèi)充入1mol Cl 2和1mol PCl 3發(fā)生反應(yīng)：PCl3（g） + Cl2（g） =PCl5（g）已達(dá)平衡。再向容器內(nèi)充入Cl2, PCl3, PCl5各 1mol,平衡將朝什么方向移動(dòng)？新舊平衡體系中：3 （PCl5新）a = a如何變化?3 （PCl 5舊）【分析】設(shè)平衡時(shí) PCl3濃度為