1、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应 2NO2N 2O4, 2HII 2(g)+H2, NH4HSNH 3+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，反应体系内各种气体按相同倍
2、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平衡后再充入气体时，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 molL-1, y molL-1时，则（2）式Qc 1）(3)式讨论：（1
3、）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较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达到新平衡状态 C时，C(A)mC(B)n Kc = C(C)p C(D)q C(A)+xmC(B)+yn Qc =C(C)p C(D)q KC(A) mKC(B)n Qc =KC(C)p KC(D)q =KcK(p+q)-m+n)2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来进行分析比较，如下图：A
4、 CB(图-1) A B, B与 C决定了 A与 C的大小。讨论：(1)若 BC 平衡向正方应方向移动，则 C A(2)若 BC 平衡不移动，则 C A(3)若 BC 平衡向逆方应方向移动，则 C1 ;当 p+qm+n 时 a=1;当 p+q m+n 时 a、=)【分析】再充入 NO2气体时，仅 NO2物质的量的浓度升高，平衡向着正反应（降低 NO2浓度）方向移动；或者依据 (X0)得平衡向正方应方向移动。按图1 模式建立下图：(图-2)过程平衡向正方应方向移动 ,（NO 2新）（NO 2旧）同理：恒温恒容时，向容器内充入一定量的 PCl5(g)，反应 PCl5(g) PCl 3(g)Cl 2
5、(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,（PCl 5新）12（ H， 新 ）（ ， 旧 ）3.2 恒温恒压时，单分子气体反应物再充入该气体反应物或多分子气体反应物按原始比再充入气体反应物：平衡向正反应方向移动；新、旧平衡时反应物转化率相对大小 a=1，即新、旧平衡互为等效平衡。（ 反 应 物 ， 新 ）（ 反 应 物 ， 旧 ）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(N 2O4)降低， v(正) v (逆) ，平衡向着正反应方向移动。显然有 （H 2新）（H 2旧） ，新、旧平衡互为
6、等效平衡。3.3 多种分子气体反应物的反应中无论恒温恒容还是恒温恒压，只充入一种气体反应物或者部分组分气体反应物时，平衡一定向着正反应方向移动；达到新平衡时再充入气体的转化率比旧平衡降低， 而其他气体反应物的转化率升高。例 4 恒温恒容时，反应 2SO2(g) + O2(g) 2SO 3(g)达到平衡后再充入一定量的 O2，平衡向正反应方向移动；（O 2新）（SO 2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应物的转化率可由（3）式判断。例 5 某温度下，固定容积的容器中合成氨的反应达到平衡后，测得 N2、H 2、NH 3的物质
7、的量之比为 3：9：5，若再按 n(N2) ：n(H 2) ：n(NH 3)= 3：9：5 充入 N2、H 2、NH 3，试问平衡将如何移动？新、旧平衡时反应物转化率之比 a= 如何变化？（ 反 应 物 ， 新 ）（ 反 应 物 ， 旧 ）【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，平衡向正反应方向移动；且 a= 1 。2（ H， 新 ）（ ， 旧 ）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。43.6 恒温恒容时,再充入各种气体反应物的物质的量之比不等于起始充入各种气体反应物的物质的量之比时，
8、平衡一定向正反应方向移动，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、H 2，反应 N23H 22NH 3已达平衡后，如果再按 2：3 的体积比充入 N2和 H2，达到新平衡时，平衡朝什么方向移动? N 2、H 2的转化率比起原平衡转化率是如何变化的？【分析】由（2）式知：Qc （H 2、A）,N2的转化率：（N 2、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应物转化率的大小不仅与再充
9、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发生反应：PCl3(g)Cl 2(g) PCl 5(g) 已达平衡。再向容器内充入 Cl2，PCl 3，PCl 5各 1mol，平衡将朝什么方向移动？新旧平衡体系中： , a 如何变化？【分析】设平衡时 PCl3浓度为 X molL-1，则当充 Cl2，PCl 3，PCl 5各 1mol时(PCl 5新) (PCl 5旧) = a1-X X2Kc =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1molN2B(图-3)5当 时，平衡不移动，a 不变。时，平衡向正反应方向移动，a 增大。时，平衡向逆反应方向移动，a 减小。所以，平衡移动的方向与原平衡 (PCl 5)有关。2-X (1+X)2Qc =2-X (1+X)2= 1-X X2X= 13 +1 6X 13 +1 6X 13 +1 6
