再充入气体时平衡移动的方向与转化率的关系.doc

再充入气体时平衡移动的方向与转化率的关系探讨 可逆反应2NO2≒N2O4, 2HI≒I2(g)+H2, NH4HS≒NH3+H2S 等分别达到平衡后，恒温再充入某些气体反应物时，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?达到新平衡时反应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。 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再充入气体时，反应体系内各种气体按相同倍数增加（减少）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、旧平衡时反应物转化率的相对大小。 1.1.2再充入气体时，反应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应物浓度乘积之比Qc的相对大小 对于一定条件下的可逆反应 mA(g)+ nB(g) ≒ pC(g)+ qD(g) 达到平衡后：………（1）式 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分别增加x mol?L-1, y mol?L-1时，则 ………式 ∵Qc Kc ,∴平衡向正反应方向移动。 1.2.2 恒温恒容时，按平衡时各种气体的体积比再充入A、B、C、D四种气体至物质的量的浓度为原来平衡时的K倍（或恒温压缩容积）时： ………(3)式 讨论：（1）当p+q m+n 时 平衡向正方应方向移动，αA、αB按相同比例增加 （2）当p+q＝m+n 时 平衡不移动，αA、αB不变 （3）当p+q m+n 时 平衡向逆方应方向移动，αA、αB按相同比例减少 2 新、旧平衡时转化率大小的比较 2.1 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 充入气体时，各气体组分不是按向相同倍数增加并最终达到新平衡状态时，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来进行分析比较，如下图： A B (图-1) ∵αA＝αB,∴αB与αC决定了αA与αC的大小。 讨论：(1)若B→C 平衡向正方应方向移动，则αCαA (2)若B→C 平衡不移动，则αC＝αA (3)若B→C 平衡向逆方应方向移动，则αCαA 3 实例分析 3.1 恒温恒容时按照增大体系压强分析，依（3）式有： 当p+q m+n 时 当p+q＝m+n 时 当p+q m+n 时 例1 恒温恒容，向容器内充入3molNO2气体，反应2NO2≒N2O4已达到平衡后，再充入NO2气体， ①平衡向什么方向移动？②新、旧平衡NO2的转化率α（NO2新） α（NO2旧）) 【分析】①再充入NO2气体时，仅NO2物质的量的浓度升高，平衡向着正应（降低NO2浓度）方向移动；或者依据 (X0)平衡向正方应方向移动。 ②按图－1模式建立下图： (图-2) ∵→Ⅲ过程平衡向正方应方向移动 ,∴α（NO2新α（NO2旧 同理：恒温恒容时，向容器内充入一定量的PCl5(g)，反应PCl5(g) ≒PCl3(g)＋Cl2(g)已达到平衡后，再充入一定量的PCl5(g)，平衡向正反应方向移动,α（PCl5新）α（PCl5旧） ; 恒温恒容时，向容器内充入一定量的HI(g)，反应2HI(g) ≒I2(g)＋H2(g)已达到平衡后，再充入一定量的HI(g)，平衡向正反应方向移动,α（HI新）＝α（HI旧）. 例2 恒温恒容时，向容器中按1：3的体积比充入N2、H2，反应N2＋3H2≒2NH3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， ①平衡朝什么方向移动? ② a=如何变化？ 【分析】①由（2）式知：QcKc,平衡向正反应方向移动 ②依图-1可知：a=1 3. 恒温恒时＝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】①恒温恒压充入NO2气体时， NO