再充入气体时平衡移动的方向与转化率的关系

1、再充入气体时平衡移动的方向与转化率的关系探讨 可逆反响2NO2N2O4, 2HII2(g)+H2, NH4HSNH3+H2S 等分别到达平衡后，恒温再充入某些气体反响物时，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?到达新平衡时反响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，反响体系内各种气体按相同倍数增加减

2、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、旧平衡时反响物转化率的相对大小。1.1.2平衡后再充入气体时，反响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响物浓度乘积之比Qc的相对大小 C(A)mC(B)n Kc = C(C)p C(D)q 对于一定条件下的可逆反响 mA(g)+ nB(g) pC(g)+ qD(g) 到达平衡后： 1式 C(A)+xmC(B)+yn Qc = C(C)p C(D)q 1.2.1 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

3、分别增加x molL-1, y molL-1时，那么 2式Qc 1(3)式讨论：1当p+q m+n 时 平衡向逆方应方向移动，A、B按相同比例减少2 新、旧平衡时转化率大小的比拟 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。 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到达新平衡状态C时，可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B来进行分析比拟，如下列图：1L 旧平衡1L 旧平衡1L 旧平衡1L 新平衡压缩 A C B (图-1)AB,B与C决定了A与C的大小。讨论：(1)假设BC 平衡向正方应方

4、向移动，那么CA (2)假设BC 平衡不移动，那么CA(3)假设BC 平衡向逆方应方向移动，那么CA3 实例分析及结论 3.1 恒温恒容时，单分子气体反响物再充入该气体反响物或多种分子气体反响物按原始比再充入各种气体反响物：平衡向正反响方向移动；新、旧平衡时反响物转化率相对大小a=按照增大体系压强分析，依3式有：当p+q1 ;当p+qm+n 时 a=1;当p+q m+n 时a1。 例1 恒温恒容，向容器内充入3molNO2气体，反响2NO2N2O4已到达平衡后，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NO2新 NO2旧(填、=) C(NO2)+X2 Qc =

5、C(N2O4) 0)得平衡向正方应方向移动。按图1模式建立下列图：再充入3molNO21L3molNO2已达平衡1L6molNO2已达平衡1L3molNO2已达平衡1L3molNO2已达平衡加压(图-2)过程平衡向正方应方向移动 ,NO2新NO2旧同理：恒温恒容时，向容器内充入一定量的PCl5(g)，反响PCl5(g) PCl3(g)Cl2(g)已到达平衡后，再充入一定量的PCl5(g)，平衡向正反响方向移动,PCl5新PCl5旧 ; 恒温恒容时，向容器内充入一定量的HI(g)，反响2HI(g) I2(g)H2(g)已到达平衡后，再充入一定量的HI(g)，平衡向正反响方向移动,HI新HI旧.

6、例2 恒温恒容时，向容器中按1：3的体积比充入N2、H2，反响N23H22NH3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，平衡朝什么方向移动? a=如何变化？【分析】由2式知：Qc13.2 恒温恒压时，单分子气体反响物再充入该气体反响物或多分子气体反响物按原始比再充入气体反响物：平衡向正反响方向移动；新、旧平衡时反响物转化率相对大小a=1，即新、旧平衡互为等效平衡。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)，平衡向着正反响方向移动。显然有H2新H2旧，新、旧平

7、衡互为等效平衡。3.3 多种分子气体反响物的反响中无论恒温恒容还是恒温恒压，只充入一种气体反响物或者局部组分气体反响物时，平衡一定向着正反响方向移动；到达新平衡时再充入气体的转化率比旧平衡降低， 而其他气体反响物的转化率升高。例4 恒温恒容时，反响2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)到达平衡后再充入一定量的O2，平衡向正反响方向移动；O2新SO2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响物的转化率可由3式判断。例5 某温度下，固定容积的容器中合成氨的反响到达平衡后，测得N2、H2、NH3的物质的量之比为3：9：5，假设再

8、按n(N2) ：n(H2) ：n(NH3)= 3：9：5充入N2、H2、NH3，试问平衡将如何移动？新、旧平衡时反响物转化率之比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充入气体，即为加压，平衡向正反响方向移动；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,再充入各种气体反响物的物质的量之比不等于起始充入各种气体反响物的物质的量之比时，平衡一定向正反响方向移动，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，反响N23H22N

9、H3已达平衡后，如果再按2：3的体积比充入N2和H2，到达新平衡时，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变化的？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(图-3)【分析】由2式知：Qc H2、A, N2的转化率：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响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有关。例7 恒温向容积为1L的容器内充入1mol Cl2和1mol PCl3发生反响：PCl3(g)Cl2(g) PCl5(g) 已达平衡。再向容器内充入Cl2，PCl3，PCl5各1mol，(PCl5新) (PCl5旧) = a平衡将朝什么方向移动？新旧平衡体系中： , a如何变化？ 1-X X2Kc =【分析】设平衡时PCl3浓度为X molL-1，那么 当充