转化率应用规律探析

某个指定反应物的转化率是可逆反应到达平衡时已转化的反应物的量占指定反应物的起始量的百分比，即：α=×100%。

将转化率问题归类如下：

一、对同一可逆反应，投料比等于所态反应物的化学计量数之比，则各反应物的转化率相同。例：N2（g）＋3H2（g）2NH3（g），若开始时N2和H2分别为1mol、3mol，不管在什么条件下建立平衡，因为参与反应的N2和H2之比亦为它们的计量系数比，故它们的转化率均相同。

二、对同一可逆反应，投料物质的量相同时，各反应物转化率之比等于化学计量数之比。例：N2（g）＋3H2（g）2NH3（g），若开始时N2和H2均为3mol，建立平衡时，参加反应的N2和H2之比为它们的计量数之比，故二者的转化率亦为其化学计量数之比。

三、对同一可逆反应，如只从反应物开始建立平衡或只从生成物开始建立平衡，且二者互为等效平衡，则其反应物的转化率与生成物的转化率之和为1

例1．某温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应： 2A（g）+ B（g）  2C（g），若开始时只充入2mol C气体，达到平衡时，混合气体的压强比起始时增大了20%；若开始时只充入2mol A和1mol B的混合气体，达到平衡时A的转化率为         (    )

A．20%            B.  40%            C.  60%               D.  80% 

 解析：由题给信息可用差量法求出生成物C的转化率：

2C（g） 2A（g）+ B（g）    △n

2             2         1          1

0.8                               2×20%

则C的转化率为: ×100%=40%,若开始时只充入2mol A和1mol B的混合气体建立平衡与原平衡为等效平衡,故其转化率为:1-40%=60%.

四、温度、压强对转化率的影响

1、改变温度平衡正向移动时，反应物的转化率都增大。反之改变温度平衡逆向移动时，反应物的转化率都减小。

例2、将H2（g）和Br2(g)充入恒容密闭容器中，恒温下发生反应H2（g）+Br2(g) 2HBr(g),△H＜0,平衡时Br2(g)的转化率为a：若初始条件相同，绝热下进行上述反应，平衡时Br2(g)的转化率为b。则a与b的关系是（    ）

A．a＞b      B  a=b    C   a＜b     D    无法确定

解析：该反应为放热反应，在绝热下建立平衡，相当于在第一次平衡的基础上加热，即平衡向逆反应方向移动，故a＞b,即选项A符合题意。

2、改变压强平衡向正反应方向移动时，反应物的转化率都增大，反之改变压强平衡向逆反应方向移动时，反应物的转化率都减小。例：2NH3（g）＋CO2（g）CO(NH2)2（s）＋H2O（g）增大压强时平衡向正反应方向移动， NH3和CO2的转化率均增大，减小 压强时平衡向逆反应方向移动，NH3和CO2的转化率均减小。

3、起始条件相同，在不同条件下建立平衡，对转化率的影响

对反应前后气体分子数不相等的可逆反应：转化率：恒温恒压时＞恒温恒容时＞有隔热装置

对反应前后气体分子数不变的可逆反应：转化率：恒温恒压时=恒温恒容时＞有隔热装置

例3、在如图所示的三个容积相同的三个容器①、②、③进行如下的反应：3A（g）＋B（g）2C（g），△H＜0

（1）若起始温度相同，分别向三个容器中充入3mol A和1mol B，则达到平衡时各容器中A的转化率由大到小的顺序为        （填容器编号）

（2）若在上述三个容器中分别进行如下的反应：H2(g)+I2（g）===2HI(g), △H＜0，若起始温度相同，分别向三个容器中充入1mol H2和1mol I2（g），则达到平衡时各容器中HI物质的百分含量由大到小的顺序为        （填容器编号）

  解析：（1）起始温度相同，分别向三个容器中充入3mol A和1mol B，选取②做参照物，在③中发生反应3A（g）＋B（g）2C（g），其正向是气体体积减小的反应，故保持压强不变时则容器的体积缩小，相当于在②的基础上加压，则平衡向正向移动，故A的转化率：③＞②，在①中外有隔热套该反应放出的热不能与外界进行热交换，相当于在②的基础上给容器加热，平衡向逆反应方向移动，A的转化率降低。则有A的转化率：③＞②＞①；

（2）同理可以分析得出HI的百分含量由大到小的顺序是：③=②＞①。

4、充入“惰性气体”对转化率的影响

在恒温恒容时，向已达平衡的密闭容器中充入“惰性气体”，各组分的浓度不变，反应速率不变，故平衡不移动，各反应物的转化率不变；在恒温恒压时，，向已达平衡的密闭容器中充入“惰性气体”，相当于给原反应气体减压，平衡向气体体积减小的反应方向进行。平衡移动的方向与反应前后气体分子数的大小有关。

例4、在一定温度下，有1mol A2气体和3mol B2气体发生下列反应：

A2（g）＋3B2（g）2AB3（g），△H＜0

若在上述定压密闭容器中，反应已达到平衡时，再加入0.5mol氩气（氩气不与该体系中的任何物质发生化学反应），则A2的转化率会起什么变化?正反应速度与原平衡相比，有无变化，简答理由。

解析：该反应达到平衡时，再通入0.5mol氩气，压强不变时，容器的体积要增大，原反应气体的压强减小，平衡向逆反应方向移动，A2的转化率减小，减小压强正逆反应速率都减小，故正反应速率比原平衡时减小。

五、浓度对转化率的影响

1、减小生成物浓度平衡向正反应方向移动，反应物的转化率增大。例：N2（g）＋3H2（g）2NH3（g），△H＜0，平衡后使NH3液化，平衡向正反应方向移动，N2、、H2的转化率都增大。

2、反应物浓度对转化率的影响

     （1）反应物只有一种，如：aA(g)   bB(g)  +  cC(g) 

若增加A的量：

    恒温恒压时，平衡不移动，A的转化率不变。

                   若a= b + c ,  平衡不移动，A的转化率不变；

    恒温恒容时，   若a＞b + c, 平衡向正反应方向移动，A的转化率增大；

                   若a＜b + c, 平衡向逆反应方向移动，A的转化率减小。

     例5、在体积不变的密闭容器中投入1mol PCl5，在200 0C发生如下反应：PCl5（g）

 PCl3（g）+Cl2（g），平衡时PCl5转化率为M % ，PCl5 的含量为n1 mol。若最初投入2mol PCl5，平衡时PCl5的转化率为N %，PCl5的含量为n2 mol，则M %      N %、n1        n2

解析：本题采用虚拟法：见右图示

平衡Ⅱ是两个平衡Ⅰ简单的叠加，则平衡Ⅰ与平衡Ⅱ的PCl5转化率相等， PCl5 的含量关系是2n1 = n2，将平衡Ⅱ的体积2V L压缩到平衡Ⅲ的体积V L，平衡向气体体积缩小的方向移动即逆方向移动，PCl5转化率减少，PCl5 的含量增多。答案为：M % ＞ N %、2n1＜n2。

     （2）反应物有多种，对aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g）达平衡后再充入气体时有以下几种情况：

   ①定温、定容时，若只增加A的量，平衡向正反应方向移动，A的转化率减小 ，而B的转化率增大。

②若按照原平衡投料物比例同倍数增加A、B的量定温、

定压时：平衡不移动，A、B的转化率都不变。

定温、定容时：

       若m+n=p+q,平衡不移动，A、B的转化率都不变

       若m+n＞p+q，平衡向正反应方向移动，A、B的转化率都增大

       若m+n＜p+q，平衡向逆反应方向移动，A、B的转化率都减小

    　例7、完全相同的两个容器A 和B，已知A 装有SO2和O2各1 g，B中装有SO2和O2各2 g，在同温下反应达到平衡，设A 中SO2的转化率为α％，B中SO2的转化率为b％，则A 、B两个容器中SO2的转化率关系（   ）

　　A ．α％> b％  B．α％ =b％   C．α％   解析：欲得到初始量SO2和O2均为2 g平衡体系，可采取2个步骤：一是把2g SO2、2g O2加入体积为原容积两倍的容器中（用下图中的C表示），建立的平衡的平衡体系中与初始量SO2和O2均为1 g平衡体系中的SO2的转化率相等：二是把建立的平衡体系体积压缩为下图中的B，可得答合题意的平衡体系，而加压时，平衡右移，SO2转化率增大，即SO2转化率由α％ 增大为b％，答案为C

③定温、定容时，与原平衡不成比例增加反应物的浓度，平衡均向正反应方向移动，转化率的变化根据具体情况分析。

例8、恒温恒容时，向容器中按1：3的体积比充入N2、H2，反应N2＋3H22NH3已达平衡后，如果再按2：3的体积比充入N2和H2，达到新平衡时，①平衡向什么方向移动? ② N2、H2的转化率比起原平衡转化率是如何变化的？

解析：①问由上述规律可知：平衡向正反应方向移动

②问可由上图建立平衡，C态比A态，H2、N2的转化率都提高了；D态比C态，H2的转化率进一步提高，但N2的转化率却降低了。所以，H2的转化率：达到新平衡后比原平衡提高了，  N2的转化率：A与B态相同，C态比A态时N2的转化率高，但D态却比C态低，所以不能定性判断A态与D态的相对大小。

由此可以看出，平衡后再充入气体时，若按照原平衡投料物比例同倍数增加反应物的量，改变平衡的条件是压强，即可用压强来判断平衡移动的方向和新、旧平衡时反应物转化率的相对大小。平衡后再充入气体时，与原平衡不成比例增加反应物的浓度，此时改变平衡的条件主要是浓度，即用浓度的变化来判断平衡移动的方向和反应物转化率的变化。