两种化学平衡体系中各参数的对比分析

江苏 李宗来

两种化学平衡体系中各参数的对比分析

江苏 李宗来

在化学平衡特别是判断两平衡体系是否是等效平衡时一重要标准是：在平衡状态时相同组分的百分含量（体积百分含量、物质的量百分含量、质量百分含量等）是否一致，可见厘清平衡体系中的百分含量等参数的变化举足轻重。本文对比分析两种平衡体系中各参数的变化以期能抛砖引玉。

一、反应前后气体分子总数减小的平衡体系的比较（自身反应所引发的体积变化）

在下列a（恒温恒容）、b（恒温恒压）的容器中各投入2mol的NO2，发生反应，比较两体系达到平衡状态时各参数对比分析如下表：

2NO2N2O4解析p（a）＜p（b）随着反应向着正向的进行a中的压强会逐渐减小，b中活塞下移压强恒定不变

续表

例1 体积相同的甲乙两个容器中，分别都充有等物质的量的SO2和O2，在相同温度下发生反应：2SO3，并达到平衡。在这过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中SO2的转化率为α%，则乙容器的转化率（ ）

A．等于α%B．大于α%

C．小于α%D．无法判断

解析：2SO2＋O22SO3为正反应方向体积总数减小的反应，当甲容器保持体积不变，平衡时甲容器中SO2的转化率为α%，而对于乙来说，由于该反应的正反应方向为气体体积减小的方向，所以，为了保持体系内压强不变，相当于在甲的基础上增大压强，所以平衡继续向正反应方向移动，即乙容器中SO2的转化率大于α%，答案选B。

变式练习 两个体积相同的密闭容器A、B，在A中充入SO2和O2各1mol，在B中充入SO2和O2各2mol，加热到相同温度，有如下反应对此反应，下述不正确的是（ ）

A．反应速率：B＞A

B．SO2的转化率：B＞A

C．平衡时SO2的百分含量：B＞A

D．平衡时容器的压强：B＞A

解析：根据题意知，B与A相比相当于增大压强，A项，根据题意知，B中反应物浓度大于A，反应物浓度越大反应速率越大，所以反应速率B＞A，故A正确；B项，B中反应物物质的量是A的两倍，将B容器体积增大到A的两倍，该反应达到平衡状态时，再将B体积缩小的原来体积，与A相比相当于增大压强，增大压强平衡向正反应方向移动，所以B中SO2的转化率大于A，故B正确；C项，根据B知，B中SO2的转化率大于A，所以平衡时SO2的百分含量B＜A，故C错误；D项，平衡时B中混合物的物质的量大于A，所以气体压强B＞A，故D正确；故答案选C。

二、反应前后气体分子总数增大的平衡体系的比较（充入无关气体所引发的体积变化）

在下列a（恒温恒容）、b（恒温恒压）的容器中各投入N2O4，发生反应，达到平衡时体积都为V，比较两体系中都充入氦气，重新达到平衡状态时各参数的变化分析如下表：

_______N2O42NO2解析p（a）＞p（b）随着无关气体的充入：a中的气体分子总数增加压强逐渐增大；b中活塞上移压强恒定与外界大气压保持一致始终不变

续表

例2 有两只密闭容器A和B，A能保持恒压，B能保持恒容。起始时向容积相等的A、B中加等量的SO3，使之发生反应，并达到平衡。则：（填“＞”“＝”或“＜”；“左”或“右”；“增大”“减小”或“不变”）

（1）达到平衡时所需要的时间：t（A）________t（B），SO3的转化率：α（A）________α（B）。

（2）起始时两容器中的反应速率：v（A）________v（B），反应过程中的反应速率：v（A）________v（B）。

（3）达到平衡时，在两容器中分别通入等量的氩气。A中的化学平衡向_________移动，B中的化学反应速率________。

（4）达到平衡后，向两容器中分别通入等量的原反应气体，再次达到平衡时，A容器中SO3的百分含量________，B容器中SO2的百分含量__________。

解析：（1）由于A可保持恒压，B可保持恒容，A中压强高于B中，因此A中的SO2转化率比B容器中高。

（2）起始反应物浓度相等，故反应速率相等；反应过程中，随着反应的进行，A的压强不变，体积会变小，反应物浓度相对B要大，故A反应速率大于B。

（3）如果加入等量氩气，则A中的反应物及生成物所占有的分压减小，因此A容器中平衡左移，B中反应物与生成物所占分压不变，因此反应平衡不变。

（4）因为恒压，A容器中SO3的含量不变；因为恒容B压强增大，平衡右移，B中SO2的物质的量的分数减小，百分含量减小。

答案：（1）＜ ＞ （2）＝ ＞ （3）左 不变 （4）不变 减小

（作者单位：江苏省响水中学）