平衡正向移动，反应物转化率一定变大吗？

化学反应平衡是高考考查的重点。在关于平衡移动和平衡转化率的变化关系的日常教学中，我们发现很多同学容易犯想当然的错误，认为化学平衡正向移动，反应物转化率一定变大。那么事实是否如此呢？

对此，我们需要分情况进行考虑。对于由压强和温度引起的平衡正向移动，由于反应物的初始量不变而转化量变大，因此平衡正向移动，反应物平衡转化率变大。但是对于反应物浓度增加而引起的平衡正向移动，反应物平衡转化率的变化情况则比较复杂。对于后一种情况，我们以高考中常考的两种题型来加以讨论。

只增加一种反应物浓度

如果一个化学反应中反应物有两种或两种以上时，只增加一种反应物浓度，则平衡正向移动，可以提高另一种反应物平衡转化率，但被增加的这种反应物，其平衡转化率反而下降。为什么会出现这种情况呢？下面以恒温恒容的密闭容器中二氧化硫和氧气反应为例。

始态1：c0（SO2）=a mol/L，c0（O2）=b mol/L，反应一段时间达到平衡，记作“平衡态1”，此时，SO2和O2的平衡转化率分别为α（SO2）和α（O2）。

2SO2（g）  +  O2（g） 2SO3（g）

始态1：    c0（SO2）            c0（O2）                   0

平衡态1：     [SO2]           [O2]         [SO3]

始态2：    2c0（SO2）          c0（O2）                 0

向另一个相同的容器通入2c0（SO2）和c0（O2），反应一段时间后达到平衡状态，记作“平衡态2”。和“平衡态1”相比，“平衡态2”肯定正向移动。对O2而言，由于初始量不变，转化量增大，因此α（O2）变大。对SO2而言，初始量增多，转化量也变大，那么SO2的平衡转化率会如何变化呢？此时，我们用分割的思想来加以研究：

我们把SO2分为两等份分别加入容器中，第一份a mol/L 的SO2的转化率就是“平衡态1”中SO2的平衡转化率。第二份a mol/L的SO2加入容器中时，此时O2的浓度为“平衡态1”时氧气的浓度，记作 [O2]，而 [O2]一定小于b mol/L，因此第二份a mol/L的SO2的平衡转化率肯定小于第一份 a mol/L的SO2的平衡转化率，因此“始态2”中2c0（SO2） 的平衡转化率是介于第一份a mol/L SO2的平衡转化率和第二份a mol/L SO2的平衡转化率之间，所以α2（SO2）比α1（SO2） 小。

综上，对于这种只增加一种反应物浓度的情况，我们可以归纳为：只增加一种反应物浓度，可以提高另一种反应物平衡转化率，但被增加的这种反应物平衡转化率反而降低。

【例1】（2021年北京卷）：已知C3H8脱H2制烯烃的反应为C3H8=C3H6+H2。固定C3H8浓度不变，提高CO2浓度，测定出口处C3H6、H2、CO浓度。实验结果如图1所示。

已知：

C3H8（g）+5O2（g）=3O2（g）+4H2O（g） ∆H=-2043.9kJ·mol-1

C3H6（g）+O2（g）=3CO2（g）+3H2O（g） ∆H=-1926.1kJ·mol-1

H2（g） +O2（g） = H2O（g） ∆H= -241.8kJ·mol-1

下列说法不正确的是（ ）

A. C3H8（g） = C3H6（g） + H2（g） ∆H= +124kJ·mol-1

B. C3H6、H2的浓度随CO2浓度变化趋势的差异是因为发生了CO2+H2 CO+H2O

C. 相同条件下，提高C3H8对CO2的比例，可以提高C3H8的转化率

D. 如果生成物只有C3H6、H2O、CO、H2，那么入口各气体的浓度c0和出口各气体的浓度符合：3c0（C3H8）+c0（CO2）= 3c（C3H6）+c（CO）+3c（C3H8）+c（CO2）

【解析】选项A，依据盖斯定律分析依据题干信息①C3H8（g）+5O2（g）=3O2（g）+4H2O（g） ∆H=-2043.9kJ·mol-1，②C3H6（g）+9/2 O2（g）=3CO2（g）+3H2O（g） ∆H=-1926.1kJ·mol-1，③H2（g）+ O2（g）=H2O（g） ∆H=-241.8kJ·mol-1知，由①-②-③ 可得到目标反应C3H8（g）=C3H6（g）+H2（g），∆H=+124kJ·mol-1，A正确;选项B，由C3H8（g）=C3H6（g）+H2（g）可知C3H6、H2的浓度变化趋势应该是一致的，依图像观察氢气的变化不明显，反而是CO与C3H6的变化趋势是一致的，因此可以推断高温下能够发生反应CO2+H2 CO+H2O，这样才能使C3H6、H2的浓度随CO2浓度变化趋势出现这样的差异，B正确;选项C，增大C3H8对CO2的比例，可以看作是增大C3H8的浓度，只增加一种反应物浓度，可以提高另一种反应物转化率，但被增加的这种反应物转化率反而降低，据此很容易就能判断出C3H8的转化率会降低，所以C错误;依据碳原子守恒即可做出判断，如果生成物只有C3H6、H2O、CO、H2，那么很显然得出浓度关系符合：3c0（C3H8）+c0（CO2）= 3c（C3H6）+c（CO）+3c（C3H8）+c（CO2），D正确。

CO2催化加氢制取甲醇的研究，对于环境、能源问题都具有重要的意义。反应如下：

反应ⅰ：CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g） ∆H1= -58 kJ·mol-1

反应ⅱ：CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g） ∆H2= +42 kJ·mol-1

下列说法不正确的是（ ）

A.增大氢气浓度能提高二氧化碳的转化率

B.增大压强，有利于向生成甲醇的方向进行，反应ⅰ的平衡常数增大

C.升高温度，生成甲醇的速率加快，反应ⅱ的限度同时增加

D.选用理想的催化剂可以提高甲醇在最终产物中的比率

同等幅度增加反应物浓度

如果同等幅度增加所有反应物的浓度，平衡会怎样移动？平衡转化率又该如何变化呢？我们还以2SO2（g）+ O2（g） 2SO3（g）为例：

2SO2（g）  +  O2（g） 2SO3（g）

始态1：    c0（SO2）      c0（O2）             0

平衡态1：     [SO2]          [O2]           [SO3]

始态2：    2c0（SO2）     2c0（O2）          0

假设“始态1”的平衡转化率与“始态2”的平衡转化率相等，即α1=α2，则“平衡态2”时各物质的浓度为：2[SO2] 、2[O2] 、2[SO3]，当然这个“平衡态2”是我们假设的平衡态，假设是否成立，我们需要通过计算加以判断：

该反应的平衡常数K1=。假设的“平衡态2”的Q2==K1，因为温度没变，所以假设不成立，而假设不成立的结果是导致平衡正向移动，所以有α2（SO2）>α1（SO2），α2（O2）>α1（O2）。

而同样同等幅度增加反应物浓度，以H2（g） + I2（g） 2HI（g）例，这个反应的反应物平衡转化率变化情况又不一样：

H2（g）  +  I2（g） 2HI（g）

始态1：      c0（H2）      c0（I2）            0

平衡态1：       [H2]         [I2]             [HI]

始态2：     2c0（H2）    2c0（I2）           0

假设“始态1”和“始态2”的反应物平衡转化率相等，则“平衡态2”时各物质浓度为：2[H2] 、2[I2] 、2[HI]，同样的假设是否成立呢？我们来计算一下，该反应的平衡常数K1=，假设的“平衡态2”的Q2==K1，说明假设成立，所以有α2（H2）=α1（H2），α2（I2）=α1（I2）。

还是同等幅度的增加反应物浓度，对于反应A（g） + B（g） 3C（g），反应物平衡转化率会如何变化呢？

A（g）  +  B（g）   3C（g）

始态1：       c0（A）     c0（B）              0

平衡态1：         [A]        [B]              [C]

始态2：       2c0（A）   2c0（B）            0

平衡态2：        2[A]      2[B]            2[C]

假设反应物平衡转化率不变，则有上述“平衡态2”。针对这种情况，假设是否成立，也要通过计算来判断。该反应的平衡常数K1=，假设的“平衡态2”的Q2==2K1，假设不成立，不成立导致的结果是使平衡逆向移动，所以有α2（A）<α1（A），α2（B）<α1（B）。

综上，同样的同等幅度增加反应物的浓度，反应都正向进行，但有的反应的反应物平衡转化率增加，有些反应的反应物平衡转化率降低，而有些反应的反应物平衡转化率不变。针对这种情况，我们以任意的一个反应mA（g）+ nB（g）pC（g）+qD（g）为例来研究一下同等幅度增加反应物浓度，反应物平衡转化率的变化规律。