平衡移動(dòng)與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系

1、平衡移動(dòng)方向與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系一.溫度和壓強(qiáng)對平衡轉(zhuǎn)化率的影響(一)壓強(qiáng)對反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率的影響1.可逆反應(yīng)達(dá)到平衡后,改變壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率必定增大,反之,平衡逆向移動(dòng),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率必定減小。2.充入與反應(yīng)無關(guān)氣體,如可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)(m+np+q)達(dá)到平衡后，向密閉容器中充入與反應(yīng)無關(guān)氣體,反應(yīng)物A、B的轉(zhuǎn)化率變化有以下兩種情況：(1)恒溫恒容條件下,向平衡體系中充入與反應(yīng)無關(guān)氣體,雖然密閉容器的總壓增大,但容器的容積不變,與反應(yīng)有關(guān)的各物質(zhì)濃度均未發(fā)生變化,平衡不移動(dòng),故反應(yīng)物A、B轉(zhuǎn)化率不變。(2)恒溫恒壓條件下充入與反應(yīng)無關(guān)氣體,因容

2、器的壓強(qiáng)不變,此時(shí)容器容積必然增大,相當(dāng)于對反應(yīng)體系減壓,平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng),從而可判斷出反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率變化情況,如可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)m+n>p+q時(shí),A、B的轉(zhuǎn)化率減小。m+n<p+q時(shí),A、B的轉(zhuǎn)化率增大。m+n=p+q時(shí),A、B的轉(zhuǎn)化率不變。(二)溫度對反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率的影響可逆反應(yīng)達(dá)到平衡后,若正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡正向移動(dòng),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率必定增大,降低溫度,平衡逆向移動(dòng),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率必定減小,若正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng), 反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率必定減小,降低溫度,平衡正向移動(dòng),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率必定增大。無論哪種

3、情況,因反應(yīng)物的初始量未變,改變溫度或壓強(qiáng),導(dǎo)致平衡移動(dòng)就會(huì)有更多的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物或有更多的生成物轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物,其結(jié)果轉(zhuǎn)化率增大或減少,即改變溫度或壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),轉(zhuǎn)化率必定增大;平衡逆向移動(dòng),轉(zhuǎn)化率必定減少。例2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(s)H2O(g) H0,增大壓強(qiáng)時(shí)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),NH3和CO2的轉(zhuǎn)化率均增大,減小壓強(qiáng)時(shí)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),NH3和CO2的轉(zhuǎn)化率均減小,升高溫度，平衡逆向移動(dòng),NH3和CO2的轉(zhuǎn)化率均減小,降低溫度,平衡正向移動(dòng),NH3和CO2的轉(zhuǎn)化率均增大。二.反應(yīng)物濃度對平衡轉(zhuǎn)化率的影響(一)含多種反應(yīng)物的可逆反應(yīng):mA(g)+nB(

4、g)pC(g)+qD(g)達(dá)到平衡后1.只增大某一種反應(yīng)物的濃度,平衡正向移動(dòng),該反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率降低,而其他反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率則增大(量增大的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率降低,而其他反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率則升高),如增大A的濃度,平衡必然正向移動(dòng),B轉(zhuǎn)化得更多,而B的起始濃度不變,所以B的轉(zhuǎn)化率增加,增加A,A的轉(zhuǎn)化量與A的起始量均增加,但因平衡的移動(dòng)只能減弱而不能抵消外界條件的改變量,即A的轉(zhuǎn)化量和起始量相比較,A起始量增加得多些,因此A的轉(zhuǎn)化率反而下降,如N2+3H22NH3平衡時(shí)增加N2的濃度,平衡正向移動(dòng),H2的轉(zhuǎn)化率增大而N2的轉(zhuǎn)化率降低。2.按原比例等倍數(shù)增加反應(yīng)物A、B的濃度。(1)恒溫恒壓時(shí),按原比例等倍數(shù)

5、增加反應(yīng)物A和B的濃度, 平衡肯定正向移動(dòng)，反應(yīng)物A、B的轉(zhuǎn)化率不變(恒溫恒壓時(shí)按比例等倍數(shù)擴(kuò)大反應(yīng)物的濃度均與原平衡等效,故同種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率相等)。(2)恒溫恒容時(shí),按原比例等倍數(shù)增大反應(yīng)物A、B的濃度,平衡肯定正向移動(dòng),反應(yīng)物A、B的轉(zhuǎn)化率變化情況有以下三種情況(先建立在恒溫恒壓條件下的等效平衡,得知同種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率相等,再壓縮體積恢復(fù)原體積,相當(dāng)加壓,根據(jù)平衡移動(dòng)方向來判斷反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率變化)。m+n>p+q時(shí),反應(yīng)物A、B的轉(zhuǎn)化率增大,m+n<p+q時(shí),反應(yīng)物A、B的轉(zhuǎn)化率減小m+n=p+q時(shí),反應(yīng)物A、B的轉(zhuǎn)化率不變。如在密閉容器中發(fā)生反應(yīng):N2+3H22NH3按n(N2

6、):n(H2)=1:3的比例充入N2和H2,反應(yīng)達(dá)到平衡后,若其它條件不變,再按n(N2):n(H2)=1:3的比例充入N2和H2,反應(yīng)重新達(dá)到平衡后，N2和H2的平衡轉(zhuǎn)化率都增大,即反應(yīng)達(dá)到平衡后按物質(zhì)的量的比例增大反應(yīng)物濃度,達(dá)到新的化學(xué)平衡時(shí),各反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率均增大,又如4NH3+5O24NO+6H2O反應(yīng)達(dá)到平衡后按比例增大反應(yīng)物濃度,達(dá)到新的化學(xué)平衡時(shí),各反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率均減小。例1.相同體積的四個(gè)密閉容器中,進(jìn)行同樣的四個(gè)可逆反應(yīng):2A(g)+B(g)3C(g)+2D(g)起始時(shí)各容器中所裝A、B的物質(zhì)的量分別是：項(xiàng)目甲容器乙容器丙容器丁容器A2mol1mol2mol1molB1mo

7、l1mol2mol2mol在相同的溫度下建立平衡時(shí),有關(guān)A、B轉(zhuǎn)化率的說法正確的是( )A.A的轉(zhuǎn)化率為:甲< 丙<乙<丁 B.A的轉(zhuǎn)化率為:甲<乙< 丙<丁C.B的轉(zhuǎn)化率為:甲>乙>丙>丁 D.B的轉(zhuǎn)化率為:丁>乙>丙>甲 【解析】甲乙相比:n(B)相同n(A)甲n(A)乙,所以A的轉(zhuǎn)化率:甲乙;B的轉(zhuǎn)化率:甲乙乙丁相比:n(A)相同n(B)丁n(B)乙,所以A的轉(zhuǎn)化率:乙丁;B的轉(zhuǎn)化率:乙丁甲丙相比:n(A)相同n(B)丙n(B)甲,所以A的轉(zhuǎn)化率:丙甲;B的轉(zhuǎn)化率:丙甲丙丁相比:n(B)相同n(A)丙n(A)丁,所以

8、A的轉(zhuǎn)化率:丙丁;B的轉(zhuǎn)化率:丙丁乙丙相比:丙容器比乙容器物質(zhì)的量大,相當(dāng)于丙中的壓強(qiáng)大于乙中的壓強(qiáng),因該反應(yīng)是一個(gè)氣體體積增大的反應(yīng),所以乙中A和B的轉(zhuǎn)化率大于丙中A和B的轉(zhuǎn)化率,A的轉(zhuǎn)化率：丁>乙>丙>甲;B的轉(zhuǎn)化率:甲>乙>丙>丁,故正確選項(xiàng)為A、C。例2.完全相同的兩個(gè)容器甲和乙,已知甲中裝有SO2 ,O2各1克,乙中裝有SO2 O2各2克,在同一溫度下反應(yīng),2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)達(dá)平衡時(shí),甲中SO2的轉(zhuǎn)化率為a%,乙中SO2的轉(zhuǎn)化率為b%,則（ ）A a% > b%     

9、 B a%< b%       C a%= b%      D 無法判定 【解析】欲得到初始量SO2和O2均為2 g平衡體系，可采取2個(gè)步驟：一是把2g SO2、2g O2加入體積為原容積兩倍的容器中（用下圖中的C表示），建立的平衡的平衡體系中與初始量SO2和O2均為1 g平衡體系中的SO2的轉(zhuǎn)化率相等：二是把建立的平衡體系體積壓縮為下圖中的B，可得答合題意的平衡體系，而加壓時(shí)，平衡右移，SO2轉(zhuǎn)化率增大，即SO2轉(zhuǎn)化率由 增大為b。加壓ASO2、O2各1 gSO2、O2各2 gSO2、O

10、2各1 gSO2、O2各1 gBC 從圖中可以看出和屬等效平衡,變到需加壓,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),故a%< b%。不論是在恒溫恒容時(shí)還是在恒溫恒壓時(shí),含多種反應(yīng)物的可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),不按比例增加或減少各種反應(yīng)物的用量,解題思路:一般先讓增加量或減少量滿足原平衡的比例,建立等效平衡,然后把多出來或少的看成是單獨(dú)再增加或減少的物質(zhì),利用問題1的辦法來解決.例3恒溫恒容時(shí),向容器中按1：3的體積比充入N2、H2，反應(yīng)N23H22NH3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),(1)平衡向什么方向移動(dòng)? (2) N2、H2的轉(zhuǎn)化率比起原平衡轉(zhuǎn)化率是如何變化的？解析:(1)

11、問由上述規(guī)律可知：平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)D加壓lL 3mol H2, 1 mol N2 已達(dá)平衡lL 6mol H2, 3 mol N2 已達(dá)平衡2L 6mol H2,2 mol N2 已達(dá)平衡lL 6mol H2, 2 mol N2 已達(dá)平衡AC再充入3mol H2, 2mol N2再充入1mol N2B(2)問可由上圖建立平衡，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：達(dá)到新平衡后比原平衡提高了， N2的轉(zhuǎn)化率：A與B態(tài)相同，C態(tài)比A態(tài)時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率高，但D態(tài)卻比C態(tài)低，所以不能定性判斷A態(tài)與D態(tài)的相對大小。例4.

12、(03年全國)某溫度下,在容器可變的容器中,反應(yīng)2A(g)+B(g)2C(g)達(dá)到平衡時(shí)，A、B和C的物質(zhì)的量分別為4mol、2mol和4mol,保持溫度和壓強(qiáng)不變,對平衡混合物中三者的物質(zhì)的量作如下調(diào)整,可使平衡右移的是（ ）A.均減半 B.均加倍 C.均增加1mol D.均減小1mol【解析】本題考查了上述規(guī)律中“定溫定壓”條件下的等效平衡問題,選項(xiàng)A、B中均減半、均加倍時(shí),各物質(zhì)的物質(zhì)的量的比值不變,三者比例為2:1:2,與題中比例一致,故為等效平衡,平衡不移動(dòng)。選項(xiàng)C均增加1mol時(shí)，可把B物質(zhì)分成兩次增加,即先增加0.5mol,第一次加入1molA、0.5molB、1molC,則A、

13、B、C按物質(zhì)的量5: 2.5:54:2:4，故與已知條件等效,此時(shí)平衡不移動(dòng),再在此基礎(chǔ)上再增加0.5molB,提高反應(yīng)物B的濃度,則平衡右移。選項(xiàng)D中均減少1mol時(shí),可把B物質(zhì)分成兩次減少，即先減少0.5mol,將A減小1mol，B減小0.5mol,C減小1mol,則A、B、C按物質(zhì)的量3: 1.5:34:2:4,故與已知條件等效，此時(shí)平衡不移動(dòng),再在此基礎(chǔ)上再減少0.5molB,降低反應(yīng)物B的濃度,平衡向左移動(dòng),故本題應(yīng)選C。由此可以看出，平衡后再充入氣體時(shí)，若按照原平衡投料物比例同倍數(shù)增加反應(yīng)物的量，改變平衡的條件是壓強(qiáng)，即可用壓強(qiáng)來判斷平衡移動(dòng)的方向和新、舊平衡時(shí)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的相對大

14、小。平衡后再充入氣體時(shí)，與原平衡不成比例增加反應(yīng)物的濃度，此時(shí)改變平衡的條件主要是濃度，即用濃度的變化來判斷平衡移動(dòng)的方向和反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的變化。(二)分解反應(yīng)的反應(yīng)物濃度對平衡轉(zhuǎn)化率的影響只含一種反應(yīng)物的可逆反應(yīng)(分解反應(yīng)):mA(g)nB(g)+pC(g)達(dá)到化學(xué)平衡后(1)恒溫恒壓時(shí),增大反應(yīng)物A的濃度(增大反應(yīng)物的用量,等效于起始濃度相同),平衡正向移動(dòng),反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率不變(因恒溫恒壓時(shí)增大反應(yīng)物A的濃度均與原平衡等效,故同種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率相等)。(2)恒溫恒容時(shí),增大反應(yīng)物A的濃度,平衡正向移動(dòng),反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率變化有如下三種情況(先建立在恒溫恒壓條件下的等效平衡,得知同種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率

15、相等,再壓縮體積恢復(fù)原體積,相當(dāng)加壓,根據(jù)平衡移動(dòng)方向來判斷反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率變化)。若反應(yīng)前后氣體體積不變(m=n+p),增加反應(yīng)物的濃度時(shí),平衡等效,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率不變,如2HI(g)H2(g)+I2(g),則無論增大或減小HI的濃度,相當(dāng)于對體系加壓或減壓，平衡不移動(dòng),HI的轉(zhuǎn)化率都不改變。若反應(yīng)后氣體體積減少(m>n+p),增大反應(yīng)物濃度,平衡正向移動(dòng);增大反應(yīng)物濃度,相當(dāng)于對體系加壓,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率變大,如2NO2(g)N2O4(g)反應(yīng)達(dá)到平衡后，再向密閉容器中加入NO2(g),則增大NO2的濃度,相當(dāng)于對體系加壓,平衡向氣體體積縮小的方向移動(dòng),即正向移動(dòng),在此達(dá)到平衡,與原平衡相比

16、,NO2的轉(zhuǎn)化率增大,NO2、N2O4的物質(zhì)的量(物質(zhì)的量濃度)均增大,顏色變深。若反應(yīng)后氣體體積增大(m<n+p),增大反應(yīng)物濃度,平衡正向移動(dòng),增大反應(yīng)物濃度,也相當(dāng)于將原體系加壓,平衡向氣體體積縮小的方向移動(dòng)(逆向移動(dòng)),反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率變小:如2NH3N2+3H2,則增大NH3的濃度,也相當(dāng)于將原體系加壓,平衡向氣體體積縮小的方向移動(dòng)(逆向移動(dòng)),NH3的轉(zhuǎn)化率減小。N2O4(g)2NO2(g)反應(yīng)達(dá)到平衡后，再向密閉容器中加入N2O4，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)NO2、N2O4的物質(zhì)的量(物質(zhì)的量濃度)均增大,顏色變深,N2O4向NO2轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化率減小,再如PCl5(g)PCl3(g)+Cl2

17、(g)反應(yīng)達(dá)到平衡后,再向密閉容器中加入PCl5(g),達(dá)到平衡后,PCl3的物質(zhì)的量會(huì)增加,但PCl5(g)的轉(zhuǎn)化率減小,PCl5在平衡混合物中的百分含量較原平衡時(shí)增加。 例5.一定溫度下,將amolPCl5通入一個(gè)容積不變的反應(yīng)器中,達(dá)到如下平衡:PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g),測得平衡混合氣體壓強(qiáng)為p1,此時(shí)再向反應(yīng)器中通入amolPCl5,在溫度不變的條件下再度達(dá)到平衡,測得壓強(qiáng)為p2,請判斷PCl5的轉(zhuǎn)化率是增大還是減?。俊窘馕觥縜molPCl5amolPCl5amolPCl5虛構(gòu)等效平衡再加入amolPCl5，也再加上一個(gè)體積抽去中間隔板相同氣體混合平衡定不移動(dòng)在等效

18、平衡基礎(chǔ)上壓為一個(gè)體積平衡向氣體體積減小方向移動(dòng)故再加入amolPCl5D(PCl5轉(zhuǎn)化率) C(與B與A均等效)A(VL) B(二個(gè)體積與A等效)PCl5PCl3+Cl2 平衡C是兩個(gè)平衡A簡單的疊加，則平衡A與平衡C的PCl5轉(zhuǎn)化率相等,將平衡C的體積2V L壓縮到平衡D的體積V L，平衡向氣體體積縮小的方向移動(dòng)即逆方向移動(dòng)，PCl5轉(zhuǎn)化率減少.【歸納總結(jié)】恒溫恒容的容器,當(dāng)增大某物質(zhì)的量時(shí),平衡肯定正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率不一定增大，在考慮轉(zhuǎn)化率變化時(shí),可將濃度問題轉(zhuǎn)換為壓強(qiáng)問題,增大壓強(qiáng),平衡向氣體體積縮小的方向移動(dòng),最后再確定轉(zhuǎn)化率變化。三關(guān)于轉(zhuǎn)化率的其他問題歸類如下：1.對同一可逆反應(yīng),投

19、料比等于反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,則各反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率相同。例：N2(g)3H2(g)2NH3(g),若開始時(shí)N2和H2分別為1mol、3mol,不管在什么條件下建立平衡，因?yàn)閰⑴c反應(yīng)的N2和H2之比亦為它們的計(jì)量系數(shù)比,故它們的轉(zhuǎn)化率均相同。2.對同一可逆反應(yīng)，投料物質(zhì)的量相同時(shí)，各反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。例：N2(g)3H2(g)2NH3(g),若開始時(shí)N2和H2均為3mol,建立平衡時(shí),參加反應(yīng)的N2和H2之比為它們的計(jì)量數(shù)之比,故二者的轉(zhuǎn)化率亦為其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。3.對同一可逆反應(yīng),若只從反應(yīng)物開始建立平衡或只從生成物開始建立平衡，且二者互為等效平衡，則其反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率與生成物