改變影響化學(xué)平衡的一個條件(如壓強、濃度、溫度等),平衡就向減弱這種改變的方向移動,那么化學(xué)平衡動了,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率如何改變,下面就二者關(guān)系進(jìn)行討論。
一、壓強
增大壓強,若該反應(yīng)正反應(yīng)方向為氣體體積減小的方向,則平衡正向移動,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大;反之,平衡逆向移動,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率減小。
例1:在容積相同的A、B兩個容器中,分別充入2mol SO和1mol O,使它們在相同溫度下發(fā)生反應(yīng):2SO(g)+O(g)?葑2SO并達(dá)到平衡。在反應(yīng)過程中,若A容器的體積不變,B容器的壓強不變,A中SO的轉(zhuǎn)化率為a%,B容器中SO的轉(zhuǎn)化率為b%,則a與b的關(guān)系為( )。
A.a>b B.a=b C.a< b D.無法確定
分析:這是一個相同反應(yīng)在不同條件的平衡。隨著反應(yīng)的向右進(jìn)行,混合氣體的分子總數(shù)會有所減小,A容器體積不變,其壓強逐漸減??;B容器的壓強保持不變,其容積逐漸縮小,當(dāng)兩種條件分別達(dá)到化學(xué)平衡后,A容器中壓強小于B容器的壓強,根據(jù)反應(yīng)方程式2SO+O?葑2SO可知該反應(yīng)逆方向為氣體體積減小的方向,A中減壓平衡向逆方向移動。故A容器中SO的轉(zhuǎn)換率小于B容器的轉(zhuǎn)換率。答案:C。
二、溫度
升溫,若該反應(yīng)正向為吸熱反應(yīng),則平衡正向移動,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大;反之,平衡逆向移動,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率減小。
例2:對于反應(yīng):2X+Y?葑2Z(正反應(yīng)為放熱反應(yīng)),若升高溫度則能是( )。
A.反應(yīng)速率不變,Z的產(chǎn)量減小
B.反應(yīng)速率增大,Z的產(chǎn)量減少
C.反應(yīng)速率增大,Y的轉(zhuǎn)化率降低
D.反應(yīng)速率減小,Z的產(chǎn)量增大
分析:升高溫度,反應(yīng)速率增大,平衡向吸熱方向移動,Z的產(chǎn)量減少,Y的轉(zhuǎn)化率降低。答案:B、C。
三、濃度
若增加反應(yīng)物濃度,平衡正向移動,但反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不一定都上升,有以下幾種情況:
1.恒溫恒容
(1)多種反應(yīng)物參加的反應(yīng):aA(g)+bB(g)?葑cC(g)+dD(g)。
①增加A的濃度,平衡向正方向移動,B的轉(zhuǎn)化率必然增大,A的轉(zhuǎn)化率反而減小。若只減小A的量,平衡向逆反應(yīng)方向移動,則B的轉(zhuǎn)換率減小。
分析:A濃度增加,平衡必然正向移動,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;增加的A,A轉(zhuǎn)化的量與起始的量都增加,但由于平衡的移動只是減弱而不能抵消所變的條件,即A起始的量增加得更快,因此A的轉(zhuǎn)化率反而下降。
②若按原比例同倍數(shù)的增加反應(yīng)物A和B的量,則平衡向正反應(yīng)方向移動,而反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率與氣體反應(yīng)物的系數(shù)有關(guān)。
若a+b=c+d,A、B的轉(zhuǎn)化率都不變;若a+b<c+d,A、B的轉(zhuǎn)化率都減??;若a+b>c+d,A、B的轉(zhuǎn)化率都增大。
(2)若反應(yīng)物只有一種,aA(g)?葑cC(g)+dD(g)。
增加A的量,A的濃度增大,平衡正向移動,等效于加壓,A的轉(zhuǎn)換率與氣體反應(yīng)物的系數(shù)有關(guān)。
若a=c+d,A的轉(zhuǎn)化率不變;若a<c+d,A的轉(zhuǎn)化率減小;若a>c+d,A的轉(zhuǎn)化率增大。
如2HI(g)?葑H2(g)+I(g),增加HI的濃度,平衡右移,HI的轉(zhuǎn)化率不變。
如2NH(g)?葑N(g)+3H(g),增加NH3的濃度,平衡右移,NH的轉(zhuǎn)化率降低。
如2NO(g)?葑NO(g),增加NO的濃度,平衡右移,NO的轉(zhuǎn)化率升高。
2.恒溫恒壓
(1)多種反應(yīng)物參加的反應(yīng):aA(g)+bB(g)?葑cC(g)+dD(g)。
情況復(fù)雜,這里不討論。
(2)可逆的分解反應(yīng)。
對任意可逆的分解反應(yīng),增加反應(yīng)物的濃度,其轉(zhuǎn)化率不變。
例3:容積相同的四個密閉容器中,進(jìn)行同樣的可逆反應(yīng):2A(g)+B(g)?葑3C(g)+2D(g)。起始時甲、乙、丙、丁四個容器所裝A和B的量分別為:甲:A 2mol,B 1mol;乙:A 1mol,B 1mol;丙:A 2mol,B 2mol;丁:A 1mol,B 2mol。在相同溫度下建立平衡時,A或B的轉(zhuǎn)化率大小關(guān)系為( )。
A. A的轉(zhuǎn)化率為甲<丙<乙<丁
B. A的轉(zhuǎn)化率為甲<乙<?。急?/p>
C. B的轉(zhuǎn)化率為甲>乙>丙>丁
D. B的轉(zhuǎn)化率為甲<丙<乙<丁
分析:
甲 乙丙丁
A (mol) 2 1 21
B (mol) 1 12 2
甲乙相比:n(B)相同,n(A)> n(A),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:丁>乙,B的轉(zhuǎn)化率:丁<乙。
甲丙相比:A的轉(zhuǎn)化率:丙>甲,B的轉(zhuǎn)化率:丙<甲。
乙丙相比:丙的壓強大,相當(dāng)于對乙的加壓過程,平衡左移,A 、B的轉(zhuǎn)化率均比乙小。
丙丁相比:A的轉(zhuǎn)化率:?。颈?,B的轉(zhuǎn)化率:?。急?/p>
答案:A、C。