例析增加反应物对反应物的转化率的影响

江苏 张新中

例析增加反应物对反应物的转化率的影响

江苏 张新中

化学平衡移动中经常考查增加反应物，判断反应物转化率如何变化的试题，学生往往因知识掌握不透或没有掌握方法而出现错误。本文通过实例帮助学生理解掌握该方面知识。

一、增加固体或纯液体

①增加C的量

②将容器的容积缩小一半

③保持容积不变，充入Ar使体系压强增大

④保持压强不变，充入Ar使容器容积增大

A．①② B．①③ C．②③ D．①④

【解析】C是固体，所以增加C的量，平衡不移动，H2O（g）的转化率不变；容器的容积缩小一半，压强增大，平衡逆向移动，H2O（g）的转化率减小；保持容积不变，充入Ar，与反应有关的物质的物质的量浓度均未发生改变，所以平衡不移动，H2O（g）的转化率不变；保持压强不变，充入Ar使容器容积增大，反应体系的分压变小，平衡正向移动，H2O（g）的转化率增大。

【答案】B

【例2】常温下，0．01mol·L－1的H2CO3溶液中加少量水稀释，下列数值减小的是 （ ）

A．Ka1B．H2CO3电离度

C．c（OH－） D．

【解析】电离常数只与温度有关，温度不变，Ka不变，A项错误；加水稀释，向右移动，H2CO3电离度增大，B项错误；稀释后，c（H＋）减小，则根据Kw可知c（OH—）增大，C项错误；由平衡常数Ka2＝可知，c（H＋）减小，则增大，故）减小，D项正确。

【答案】D

【点拨】固体或纯液体的浓度是定值。判断其在反应中是否影响平衡移动，关键是要分析其对其他物质的浓度是否有改变。在有气体参加的反应中，改变固体或纯液体的量，物质的浓度不发生改变，则反应速率不变，平衡不发生移动；在溶液中进行的反应，改变水的量，会导致其他物质的浓度发生改变，则电离平衡或水解平衡等会发生移动，一般来说，越稀越电离或越水解。

二、增加气体

1．有两种反应物

（1）恒温恒容条件下，增加一种反应物

【例3】在一定温度下，将1mol CO和1mol H2O（g）充入一容积不变的密闭容器中，发生反应：CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），达到平衡状态后，得到CO20．6mol；再通入0．3mol水蒸气，达到新的平衡状态后，CO2的物质的量可能是 （ ）

A．0．9mol B．0．8mol C．0．7mol D．0．6mol

【解析】向平衡体系中再充入水蒸气，即增加了反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，CO2大于0．6mol。又原平衡H2O的转化率为60%，再加入0．3mol水后，水的转化率小于60%，0．3mol水最多转化：0．3×60%＝0．18mol，平衡时的CO2小于0．6mol＋0．18mol＝0．78mol。

【答案】C

【点拨】对于有多种物质参加的可逆反应：aA（g）＋bB（g）C（g）＋dD（g），增大A的浓度，B的转化率一定增大，而A的转化率反而减小；减小A的浓度，B的转化率一定减小，A的转化率则增大。

（2）恒温恒容条件下，等倍增加两种反应物

【例4】在一个真空密闭恒容容器Ⅰ中充入2mol SO2和1mol O2，加热到T℃发生如下反应：2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g），反应达到平衡时，SO2的转化率为a。若在相同温度相同体积的容器Ⅱ中，最初投入4mol SO2和2mol O2，反应达到平衡时，SO2的转化率为b，则a和b的正确关系是（ ）

A．a＞b B．a＜b

C．a＝b D．无法比较

【解析】由题意知，两次投料后达平衡时并不等效，直接进行判断比较困难，故可以采取构建等效平衡的方法解决问题，确定中间状态，然后在等效平衡的基础上改变条件，看平衡向哪个方向移动，从而得到最终结果。

设开始时在VL容器中盛有2mol SO2和1mol O2，在同一温度同一容器中，最初投入4mol SO2和2mol O2，则有：

Ⅰ、Ⅱ具有完全相同的状态，当抽出隔板后，外界条件不变，所得状态Ⅲ中SO2的转化率与Ⅰ、Ⅱ相同，仍为a。状态Ⅳ是Ⅲ加压的结果，而增大压强，平衡将向气体体积缩小的方向移动。故SO2的转化率增大，则b＞a。

【答案】B

【点拨】对于有多种物质参加的可逆反应：aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g），若同时等倍增大A、B的浓度，则要视反应前后物质的计量数而定。

①若a＋b＝c＋d，增加A、B的浓度，A、B的转化率不变。

②若a＋b＞c＋d，增加A、B的浓度，A、B的转化率变大。

③若a＋b＜c＋d，增加A、B的浓度，A、B的转化率变小。

（3）恒温恒容条件下，不等倍增加两种反应物

【例5】将1．20mol CO和0．60mol H2O（g）通入容积为2L的反应室，在一定条件下发生反应：CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g） ΔH＝－41．4kJ·mol－1。下列措施中能使CO转化率增大的是 （ ）

A．升高温度

B．充入He（g），使体系压强增大

C．将H2O（g）从体系中分离

D．再充入1．20mol CO和0．80mol H2O（g）

【解析】升高温度，平衡逆向移动，CO转化率减小，A项错误；充入He（g），体系压强增大，但浓度不变，平衡不移动，CO转化率不变，B项错误；将H2O（g）从体系中分离，平衡逆向移动，CO转化率减小，C项错误；若再充入1．20mol CO和0．60mol H2O（g），则与原平衡等效，CO转化率与原平衡相同，现多加了0．20mol H2O（g），平衡正向移动，CO转化率增大，D项正确。

【答案】D

【点拨】对于不等倍增加反应物的情况，一般有两种方法：①先根据等效平衡原理，将题干中要求的物质用完，计算出与原反应等倍投入的另一种物质的量，若另一种物质过量，则所求物质的转化率增大；若另一种物质不足，则所求物质的转化率减小。②根据平衡常数用“三行式”计算出转化率，再与原平衡相比较。

（4）恒温恒压条件下，等倍增加两种反应物

【例6】一定温度时，在一个容器体积可变的密闭容器内，发生合成氨反应：N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）。若充入1mol N2和3mol H2，反应达到平衡时NH3的转化率为x；若向容器中再加入2mol N2、6mol H2，反应达到平衡时，NH3的转化率为y，则x与y的大小关系为 （ ）

A．x＝y B．x＞y

C．x＜y D．无法确定

【解析】恒温恒压条件下，第二次投料量是第一次的3倍，投料量成正比，故两平衡等效，平衡转化率相等。

【答案】A

【点拨】恒温恒压条件下，等倍增加两种反应物，则构成等效平衡，反应物转化率与原平衡相同。

2．只有一种反应物

【例7】一定温度下，将amol PCl5通入一个容积不变的密闭容器中，发生反应：PCl5（g）PCl3（g）＋Cl2（g）反应达平衡时，测得混合气体的压强为p1，此时再向容器中通入amol PCl5，同样温度下再度达到平衡时，测得压强为p2。下列判断正确的是 （ ）

A．2p1＞p2B．PCl5的分解率增大

C．2p1＜p2D．Cl2的体积分数增大

【解析】设开始时在VL容器中盛有amol PCl5，达到平衡时PCl5的分解率为α。在同一温度同一容器中，最初投入2amol PCl5，则有：

Ⅰ、Ⅱ具有完全相同的状态，平衡时为等效平衡。当抽出隔板后，外界条件不变，所得状态Ⅲ中PCl5的分解率、Cl2的体积分数与ⅠⅡ相同。状态Ⅳ是Ⅲ加压的结果，而增大压强，平衡将向气体体积缩小的方向移动，即向逆反应方向移动，故PCl5的分解率和Cl2的体积分数都减小，压强也减小，因此p2＜2p1。

【答案】A

特点 示例 又加入平衡移动方向压强变大对平衡的影响移动结果ⅠΔn＞0 PCl5（g）PCl3（g）＋Cl2（g）PCl5正方向 逆方向 α（PCl5）减小φ（PCl5）增大ⅡΔn＝0 2HI（g）H2（g）＋I2（g） HI 不移动 α（HI）不变，φ（HI）不变ⅢΔn＜0 2NO2（g）N2O4（g） NO2 正方向 α（NO2）增大φ（NO2）减小，，

（作者单位：江苏省邗江中学）