第十章 · 条件判断实验

加入惰性气体:恒容与恒压,平衡到底怎么走?

N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)

两台实验台使用同一份加料读数。两台均恒温,按理想气体近似;每次显示从初始平衡加料后的瞬间,不显示最终平衡组成。初始时,两台容器均为 1.00 L,含 N2 1.0 mol、H2 3.0 mol、NH3 2.0 mol,Ar 为 0 mol。拖动一次,观察两种约束下的差异。

同一个滑块同时改变左右两台;反应气体的物质的量先按未突变处理。
Ar:0.0 mol

同步化学实验台

左、右两台固定展示不同约束,不能互相切换。

灰色粒子:Ar;彩色粒子:反应气体

实验台 A · 左侧

恒容加入 Ar

V 固定
恒容容器 容器体积 1.00 L(固定) 粒子密度 反应气体不变
平衡不移动
容器体积1.00 L
总压(相对)1.00
反应气体总量6.0 mol
Ar 物质的量0.0 mol
气体物质的量相对分压
N21.0 mol1.00
H23.0 mol3.00
NH32.0 mol2.00
Ar0.0 mol0.00

总压和分压均以初始总压P₀为单位。总压包含 Ar;反应气体各自的分压保持不变。

实验台 B · 右侧

恒压加入 Ar

P 总固定
恒压容器 容器体积 1.00 L 粒子密度 反应气体变稀
向左(逆向)移动
容器体积1.00 L
总压(相对)1.00(维持)
反应气体总量6.0 mol
Ar 物质的量0.0 mol
气体物质的量相对分压
N21.0 mol1.00
H23.0 mol3.00
NH32.0 mol2.00
Ar0.0 mol0.00

总压和分压均以初始总压P₀为单位。总压维持;N2、H2、NH3 的分压都下降。

三步判断法

把“总压变化”与“反应气体分压变化”分开看。

01

先看约束

先确认是恒容还是恒压。约束决定加入 Ar 后容器是否膨胀。

02

再看反应气体分压

只检查 N2、H2、NH3 的分压;总压中还混有 Ar。

03

最后比气体物质的量

左边 4 mol 气体,右边 2 mol 气体。恒压下分压全降,平衡向气体物质的量较多的一侧左移。

提醒:反应商只写反应气体:Qp = pNH32 /(pN2 · pH23)。Ar 不写入反应方程式,也不写入反应商;只看总压是不够的。

即时检查

三题彼此独立,选择后分别提交。

检查一:恒容加入 Ar 后,哪项判断正确?

检查二:恒压加入 Ar 后,哪项判断正确?

检查三:为什么不能只凭总压升高判断平衡移动?