淺析化學平衡轉化率規(guī)律

吳玫諜 衷明華

(韓山師范學院化學系，廣東 潮州 521041)

化學平衡中轉化率體現(xiàn)了可逆反應進行的程度，解答該類題目時，注意題目所給條件，深刻地理解平衡移動的原理，掌握一定的思維方法和解題技巧，轉化率問題就迎刃而解了。

一、轉化率的計算

若要求某一時刻的轉化率只要把平衡時的反應物濃度(或物質的量)改為某一時刻的反應物的濃度(或物質的量)即可。

三步法是計算轉化率的常用方法，它是根據(jù)題意和恰當?shù)募僭O列出起始量，轉化量，平衡量。但要注意的是，計算的時候，單位要統(tǒng)一，如統(tǒng)一用mol，mol/l，L等。

例1：在合成氨過程中，把1molN2和3molH2混合后，通過合成塔，若合成塔排出的混合氣體中，NH3有0.4mol，則平衡時N2的轉化率是多少？(氣體體積均在同溫同壓下測定)

解析：根據(jù)題意，

由各計量數(shù)之比：N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g)

初始量(mol) 1 3 0

轉化量(mol) 0.2 0.6 0.4

平衡量(mol) 0.8 2.4 0.4

由以上的三步法可知，平衡時NH3為0.4mol，根據(jù)計量數(shù)，根據(jù)反應中的消耗量必等于計量數(shù)之比，所以N2，H2的轉化量為0.2，0.6，平衡時為1-0.2=0.8，3-0.6=2.4?？傻肗2平衡的轉化率為0.2/1×100%=20%

二、轉化率的變化

判斷平衡條件改變時引起反應物轉化率的如何的變化，這對于學生來說比較抽象，解答這類題目，要注意題目所給條件，結合化學平衡移動來判斷轉化率的變化。下面就從濃度，溫度，壓強的變化和改變投料比來研究轉化率的變化規(guī)律。

1、濃度的影響

當反應達到平衡時，增大某一反應物濃度可使其他反應物的轉化率增大而本身的轉化率降低；減小某一反應物濃度可使其他反應物的轉化率降低而本身的轉化率增大。

例2：一定溫度下，密閉容器中進行下列反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，若N2起始濃度為1mol/L，H2濃度為3mol/L，達到平衡時，再加入2mol N2，則下列說法正確的是( )。

A、N2的轉化率增大

B、N2的轉化率減小

C、N2的量增加

D、H2的轉化率減小

解析：在此反應體系中，新加入的N2可使得另一種反應物H2的轉化率增大，而N2本身的轉化率減小，所以B對A、D錯，在密閉容器加入N2，由于是可逆反應，所以在體系中N2的量增加。

答案：BC。

2、溫度的影響

若正反應是吸熱反應，升高溫度，反應物的轉化率升高，降低溫度，反應物的轉化率降低；若正反應為放熱反應，升高溫度，反應物的轉化率降低，降低溫度，反應物的轉化率升高。

3、壓強的影響

(1)若m+n>p+q時，加壓平衡向氣體體積縮小的方向移動，即逆向移動，A、B的轉化率增大；壓強降低，A、B的轉化率減?。?/p>

(2)若m+n

(3)若m+n=p+q時，壓強變化，平衡不移動，所以A B的轉化率均不變。

當可逆反應達到化學平衡，只是溫度或壓強的變化，引起平衡向正反應方向移動時，反應物的轉化率一定升高；反之若引起平衡向逆反應方向移動，則轉化率降低。特別注意的是惰性氣體加入反應體系時，可看做通過壓強的改變來影響轉化率。

恒溫恒容時：充入惰性氣體，反應物和生成物的濃度不變，化學平衡不移動，各物質的轉化率不變；

恒溫恒壓時：充入不參加反應的氣體，容器的體積增大，相當于減壓，平衡向體積縮小的方向移動，需要根據(jù)化學平衡移動的結果判斷轉化率的變化。

例3：在一定溫度下，在一體即可變的密閉容器中加入1mol N2和3mol H2，建立如下平衡，N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g)，當往密閉容器中加入4mol 氬氣，則N2的轉化率將( )。

解析：在恒溫恒容的條件下，通入惰性氣體，相當于減壓，在此反應中，平衡將氣體體積大的方向移動，即平衡逆向移動，所以N2的轉化率減小。

答案：減小。

3、改變投料比對轉化率的影響

(1)可逆反應達到平衡后，按等比例加入各種反應物，這里等比例指的是與原平衡起始用量的等比例，而不是化學計量數(shù)的等比例。這里的分析分成兩種情況：

恒溫恒壓：由于恒溫恒壓時等比例擴大或縮小反應物的用量都和原平衡等效，所以轉化率不變。各反應物和生成物的體積分數(shù)不變，濃度不變，但是各反應物和生成物和原平衡相比，等比例增加。

例4：在一容積可變的密閉容器中，通入1molX和3molY，在一定條件下發(fā)生如下反應：X(g)+3Y(g) 2Z(g)，當反應達到平衡后，Y的轉化率為a%，再往容器加入2molZ，保持在恒溫恒壓條件下進行反應，反應重新達到平衡，Y的轉化率為b%，則a與b的關系是( )。

A、a=b B、a>b

C、a

解析：由題意可知，反應是在恒溫恒壓的條件下進行的，當反應達到平衡后，將反應物一邊倒之后，按原平衡的起始用量等比例添加反應物，

1 3 0(原平衡起始物質的量/mol)

1 2(反應物起始物質的量/mol)

與原平衡等效，達到新的平衡時，轉化率不變，各反應物和生成物的體積分數(shù)不變，濃度不變，所以a=b。

答案：A。

恒溫恒容：增大反應物的量，可看成反應的疊加，由于體積恒定不變，相當于增大體系的壓強，則平衡向氣體總系數(shù)小的方向移動。

例5：一定溫度下，反應2NO2(g)N2O4(g)達到平衡后，再向密閉容器加入一定量的NO2，反應到達新的平衡，則在新的平衡體系中，N2O4的物質的量__(填“增加”還是“減少”)，氣體的顏色__(填“變深”還是“變淺”)，NO2的轉化率__(填“變大”還是“減少”)。

解析：題目所給條件為恒溫密閉容器，由于反應物只有一種，即反應物無論添加多少量，都可認為等比例增加反應物的用量。所以可認為后來加入的反應物與原反應進行疊加，疊加后氣體的總體積增加，NO2、N2O4的量都增加，體系氣體顏色加深，為了使體積不變，相當于加壓效果，從而得到平衡向氣體總數(shù)小的方向移動，即平衡向右移動，所以NO2的轉化率變大。

答案：增加、變深、變大。

(2)可逆反應達到平衡后，不按比例加入各種反應物。

這類反應一般在恒溫恒壓的條件下討論。當原平衡形成后，將各種反應物一邊倒，當加入不按比例分配的反應物時，先讓反應物的量滿足原平衡后的各物質的比例，形成等效平衡，再把多出來的物質利用改變濃度對轉化率的影響規(guī)律進行討論。

例6：一定溫度下，在一體積可變的容器內(nèi)，存在反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)達到平衡后，SO2、O2、SO3的物質的量分別為2mol、1mol、2mol，保持溫度和壓強不變，再向體系加入4mol SO2和4mol O2，則SO2的轉化率( )，O2的轉化率( )。

A增大 增大 B減少 增大

C增大 減少 D減少 減少

解析：本題通過一邊倒得到原平衡的起始量。

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

4 2 0(平衡起始物質的量/mol)

8 6(增加反應物起始物質的量/mol)

按照原來平衡的比例，添加4mol SO2和4mol O2后，先把8mol SO2和4mol O2看成先加入8mol SO2和4mol O2，形成等效平衡，則O2剩2mol，即可看做在等效平衡中再加入2mol O2，所以按照增大某一反應物濃度可使其他反應物的轉化率增大而本身的轉化率降低，可得，SO2的轉化率增大，O2的轉化率減低。

答案：C。

由以上的兩個例子可以看出，反應物轉化率的變化可能是化學平衡正向移動的結果，也可能是反向移動的結果。

三、結語

化學平衡轉化率規(guī)律幫助學生將抽象的化學平衡移動內(nèi)容具體化，歸納化，讓學生更好破解化學平衡轉換率問題。結合規(guī)律，可充分調(diào)動學生思維判斷能力，培養(yǎng)學生嚴謹求實，積極實踐的科學作風，理論分析和解決問題。作為教師的我們應該重視每一個知識點的規(guī)律，加深對它的理解，才能更有效地減輕學生的負擔，讓我們的課堂教學才更有利于學生的全面發(fā)展。