浅析化学平衡转化率规律

吴玫谍 衷明华

(韩山师范学院化学系，广东 潮州 521041)

化学平衡中转化率体现了可逆反应进行的程度，解答该类题目时，注意题目所给条件，深刻地理解平衡移动的原理，掌握一定的思维方法和解题技巧，转化率问题就迎刃而解了。

一、转化率的计算

若要求某一时刻的转化率只要把平衡时的反应物浓度(或物质的量)改为某一时刻的反应物的浓度(或物质的量)即可。

三步法是计算转化率的常用方法，它是根据题意和恰当的假设列出起始量，转化量，平衡量。但要注意的是，计算的时候，单位要统一，如统一用mol，mol/l，L等。

例1：在合成氨过程中，把1molN2和3molH2混合后，通过合成塔，若合成塔排出的混合气体中，NH3有0.4mol，则平衡时N2的转化率是多少？(气体体积均在同温同压下测定)

解析：根据题意，

由各计量数之比：N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g)

初始量(mol) 1 3 0

转化量(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，平衡时NH3为0.4mol，根据计量数，根据反应中的消耗量必等于计量数之比，所以N2，H2的转化量为0.2，0.6，平衡时为1-0.2=0.8，3-0.6=2.4。可得N2平衡的转化率为0.2/1×100%=20%

二、转化率的变化

判断平衡条件改变时引起反应物转化率的如何的变化，这对于学生来说比较抽象，解答这类题目，要注意题目所给条件，结合化学平衡移动来判断转化率的变化。下面就从浓度，温度，压强的变化和改变投料比来研究转化率的变化规律。

1、浓度的影响

当反应达到平衡时，增大某一反应物浓度可使其他反应物的转化率增大而本身的转化率降低；减小某一反应物浓度可使其他反应物的转化率降低而本身的转化率增大。

例2：一定温度下，密闭容器中进行下列反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，若N2起始浓度为1mol/L，H2浓度为3mol/L，达到平衡时，再加入2mol N2，则下列说法正确的是( )。

A、N2的转化率增大

B、N2的转化率减小

C、N2的量增加

D、H2的转化率减小

解析：在此反应体系中，新加入的N2可使得另一种反应物H2的转化率增大，而N2本身的转化率减小，所以B对A、D错，在密闭容器加入N2，由于是可逆反应，所以在体系中N2的量增加。

答案：BC。

2、温度的影响

若正反应是吸热反应，升高温度，反应物的转化率升高，降低温度，反应物的转化率降低；若正反应为放热反应，升高温度，反应物的转化率降低，降低温度，反应物的转化率升高。

3、压强的影响

(1)若m+n>p+q时，加压平衡向气体体积缩小的方向移动，即逆向移动，A、B的转化率增大；压强降低，A、B的转化率减小；

(2)若m+n

(3)若m+n=p+q时，压强变化，平衡不移动，所以A B的转化率均不变。

当可逆反应达到化学平衡，只是温度或压强的变化，引起平衡向正反应方向移动时，反应物的转化率一定升高；反之若引起平衡向逆反应方向移动，则转化率降低。特别注意的是惰性气体加入反应体系时，可看做通过压强的改变来影响转化率。

恒温恒容时：充入惰性气体，反应物和生成物的浓度不变，化学平衡不移动，各物质的转化率不变；

恒温恒压时：充入不参加反应的气体，容器的体积增大，相当于减压，平衡向体积缩小的方向移动，需要根据化学平衡移动的结果判断转化率的变化。

例3：在一定温度下，在一体即可变的密闭容器中加入1mol N2和3mol H2，建立如下平衡，N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g)，当往密闭容器中加入4mol 氩气，则N2的转化率将( )。

解析：在恒温恒容的条件下，通入惰性气体，相当于减压，在此反应中，平衡将气体体积大的方向移动，即平衡逆向移动，所以N2的转化率减小。

答案：减小。

3、改变投料比对转化率的影响

(1)可逆反应达到平衡后，按等比例加入各种反应物，这里等比例指的是与原平衡起始用量的等比例，而不是化学计量数的等比例。这里的分析分成两种情况：

恒温恒压：由于恒温恒压时等比例扩大或缩小反应物的用量都和原平衡等效，所以转化率不变。各反应物和生成物的体积分数不变，浓度不变，但是各反应物和生成物和原平衡相比，等比例增加。

例4：在一容积可变的密闭容器中，通入1molX和3molY，在一定条件下发生如下反应：X(g)+3Y(g) 2Z(g)，当反应达到平衡后，Y的转化率为a%，再往容器加入2molZ，保持在恒温恒压条件下进行反应，反应重新达到平衡，Y的转化率为b%，则a与b的关系是( )。

A、a=b B、a>b

C、a

解析：由题意可知，反应是在恒温恒压的条件下进行的，当反应达到平衡后，将反应物一边倒之后，按原平衡的起始用量等比例添加反应物，

1 3 0(原平衡起始物质的量/mol)

1 2(反应物起始物质的量/mol)

与原平衡等效，达到新的平衡时，转化率不变，各反应物和生成物的体积分数不变，浓度不变，所以a=b。

答案：A。

恒温恒容：增大反应物的量，可看成反应的叠加，由于体积恒定不变，相当于增大体系的压强，则平衡向气体总系数小的方向移动。

例5：一定温度下，反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后，再向密闭容器加入一定量的NO2，反应到达新的平衡，则在新的平衡体系中，N2O4的物质的量__(填“增加”还是“减少”)，气体的颜色__(填“变深”还是“变浅”)，NO2的转化率__(填“变大”还是“减少”)。

解析：题目所给条件为恒温密闭容器，由于反应物只有一种，即反应物无论添加多少量，都可认为等比例增加反应物的用量。所以可认为后来加入的反应物与原反应进行叠加，叠加后气体的总体积增加，NO2、N2O4的量都增加，体系气体颜色加深，为了使体积不变，相当于加压效果，从而得到平衡向气体总数小的方向移动，即平衡向右移动，所以NO2的转化率变大。

答案：增加、变深、变大。

(2)可逆反应达到平衡后，不按比例加入各种反应物。

这类反应一般在恒温恒压的条件下讨论。当原平衡形成后，将各种反应物一边倒，当加入不按比例分配的反应物时，先让反应物的量满足原平衡后的各物质的比例，形成等效平衡，再把多出来的物质利用改变浓度对转化率的影响规律进行讨论。

例6：一定温度下，在一体积可变的容器内，存在反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡后，SO2、O2、SO3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，保持温度和压强不变，再向体系加入4mol SO2和4mol O2，则SO2的转化率( )，O2的转化率( )。

A增大 增大 B减少 增大

C增大 减少 D减少 减少

解析：本题通过一边倒得到原平衡的起始量。

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

4 2 0(平衡起始物质的量/mol)

8 6(增加反应物起始物质的量/mol)

按照原来平衡的比例，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，则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应物浓度可使其他反应物的转化率增大而本身的转化率降低，可得，SO2的转化率增大，O2的转化率减低。

答案：C。

由以上的两个例子可以看出，反应物转化率的变化可能是化学平衡正向移动的结果，也可能是反向移动的结果。

三、结语

化学平衡转化率规律帮助学生将抽象的化学平衡移动内容具体化，归纳化，让学生更好破解化学平衡转换率问题。结合规律，可充分调动学生思维判断能力，培养学生严谨求实，积极实践的科学作风，理论分析和解决问题。作为教师的我们应该重视每一个知识点的规律，加深对它的理解，才能更有效地减轻学生的负担，让我们的课堂教学才更有利于学生的全面发展。