江蘇 李宗來

兩種化學(xué)平衡體系中各參數(shù)的對(duì)比分析

江蘇 李宗來

在化學(xué)平衡特別是判斷兩平衡體系是否是等效平衡時(shí)一重要標(biāo)準(zhǔn)是：在平衡狀態(tài)時(shí)相同組分的百分含量（體積百分含量、物質(zhì)的量百分含量、質(zhì)量百分含量等）是否一致，可見厘清平衡體系中的百分含量等參數(shù)的變化舉足輕重。本文對(duì)比分析兩種平衡體系中各參數(shù)的變化以期能拋磚引玉。

一、反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)減小的平衡體系的比較（自身反應(yīng)所引發(fā)的體積變化）

在下列a（恒溫恒容）、b（恒溫恒壓）的容器中各投入2mol的NO2，發(fā)生反應(yīng)，比較兩體系達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)各參數(shù)對(duì)比分析如下表：

2NO2N2O4解析p（a）＜p（b）隨著反應(yīng)向著正向的進(jìn)行a中的壓強(qiáng)會(huì)逐漸減小，b中活塞下移壓強(qiáng)恒定不變

續(xù)表

例1 體積相同的甲乙兩個(gè)容器中，分別都充有等物質(zhì)的量的SO2和O2，在相同溫度下發(fā)生反應(yīng)：2SO3，并達(dá)到平衡。在這過程中，甲容器保持體積不變，乙容器保持壓強(qiáng)不變，若甲容器中SO2的轉(zhuǎn)化率為α%，則乙容器的轉(zhuǎn)化率（ ）

A．等于α%B．大于α%

C．小于α%D．無法判斷

解析：2SO2＋O22SO3為正反應(yīng)方向體積總數(shù)減小的反應(yīng)，當(dāng)甲容器保持體積不變，平衡時(shí)甲容器中SO2的轉(zhuǎn)化率為α%，而對(duì)于乙來說，由于該反應(yīng)的正反應(yīng)方向?yàn)闅怏w體積減小的方向，所以，為了保持體系內(nèi)壓強(qiáng)不變，相當(dāng)于在甲的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，所以平衡繼續(xù)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，即乙容器中SO2的轉(zhuǎn)化率大于α%，答案選B。

變式練習(xí) 兩個(gè)體積相同的密閉容器A、B，在A中充入SO2和O2各1mol，在B中充入SO2和O2各2mol，加熱到相同溫度，有如下反應(yīng)對(duì)此反應(yīng)，下述不正確的是（ ）

A．反應(yīng)速率：B＞A

B．SO2的轉(zhuǎn)化率：B＞A

C．平衡時(shí)SO2的百分含量：B＞A

D．平衡時(shí)容器的壓強(qiáng)：B＞A

解析：根據(jù)題意知，B與A相比相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，A項(xiàng)，根據(jù)題意知，B中反應(yīng)物濃度大于A，反應(yīng)物濃度越大反應(yīng)速率越大，所以反應(yīng)速率B＞A，故A正確；B項(xiàng)，B中反應(yīng)物物質(zhì)的量是A的兩倍，將B容器體積增大到A的兩倍，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，再將B體積縮小的原來體積，與A相比相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以B中SO2的轉(zhuǎn)化率大于A，故B正確；C項(xiàng)，根據(jù)B知，B中SO2的轉(zhuǎn)化率大于A，所以平衡時(shí)SO2的百分含量B＜A，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，平衡時(shí)B中混合物的物質(zhì)的量大于A，所以氣體壓強(qiáng)B＞A，故D正確；故答案選C。

二、反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)增大的平衡體系的比較（充入無關(guān)氣體所引發(fā)的體積變化）

在下列a（恒溫恒容）、b（恒溫恒壓）的容器中各投入N2O4，發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)體積都為V，比較兩體系中都充入氦氣，重新達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)各參數(shù)的變化分析如下表：

_______N2O42NO2解析p（a）＞p（b）隨著無關(guān)氣體的充入：a中的氣體分子總數(shù)增加壓強(qiáng)逐漸增大；b中活塞上移壓強(qiáng)恒定與外界大氣壓保持一致始終不變

續(xù)表

例2 有兩只密閉容器A和B，A能保持恒壓，B能保持恒容。起始時(shí)向容積相等的A、B中加等量的SO3，使之發(fā)生反應(yīng)，并達(dá)到平衡。則：（填“＞”“＝”或“＜”；“左”或“右”；“增大”“減小”或“不變”）

（1）達(dá)到平衡時(shí)所需要的時(shí)間：t（A）________t（B），SO3的轉(zhuǎn)化率：α（A）________α（B）。

（2）起始時(shí)兩容器中的反應(yīng)速率：v（A）________v（B），反應(yīng)過程中的反應(yīng)速率：v（A）________v（B）。

（3）達(dá)到平衡時(shí)，在兩容器中分別通入等量的氬氣。A中的化學(xué)平衡向_________移動(dòng)，B中的化學(xué)反應(yīng)速率________。

（4）達(dá)到平衡后，向兩容器中分別通入等量的原反應(yīng)氣體，再次達(dá)到平衡時(shí)，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可保持恒壓，B可保持恒容，A中壓強(qiáng)高于B中，因此A中的SO2轉(zhuǎn)化率比B容器中高。

（2）起始反應(yīng)物濃度相等，故反應(yīng)速率相等；反應(yīng)過程中，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，A的壓強(qiáng)不變，體積會(huì)變小，反應(yīng)物濃度相對(duì)B要大，故A反應(yīng)速率大于B。

（3）如果加入等量氬氣，則A中的反應(yīng)物及生成物所占有的分壓減小，因此A容器中平衡左移，B中反應(yīng)物與生成物所占分壓不變，因此反應(yīng)平衡不變。

（4）因?yàn)楹銐海珹容器中SO3的含量不變；因?yàn)楹闳軧壓強(qiáng)增大，平衡右移，B中SO2的物質(zhì)的量的分?jǐn)?shù)減小，百分含量減小。

答案：（1）＜ ＞ （2）＝ ＞ （3）左 不變 （4）不變 減小

（作者單位：江蘇省響水中學(xué)）