等效平衡的一般原理

等效平衡是化學平衡知識的巔峰，也是中學化學知識的難點；是普通學生難以逾越的一道障礙，也是資深化學教師的“看家本領”。第一次講解等效平衡的知識，往往有很大比例的學生聽不懂，一般情況下，要經(jīng)過反復的講解與答疑，才能保證大多數(shù)學生能聽懂。根據(jù)經(jīng)驗，在高二學生剛學習完化學平衡知識時，不宜涉及等效平衡，將化學平衡知識掌握扎實之后，有了一定的基礎，學習等效平衡知識才會容易一些。在高三第一輪復習階段講解，似乎效果更好。但是，幾乎所有的教輔資料，在高二剛學習化學平衡知識時，編輯了大量的等效平衡的知識、例題和練習。大多數(shù)學校的教師采用以下兩種方法處理：第一種方法是，將這塊知識跳過去，放在高三第一輪復習階段講解；第二種辦法是，在高二和化學平衡知識一起講解。

筆者對所帶的2008屆高三畢業(yè)生，采用的是在高三第一輪復習階段講解等效平衡知識。按照知識系統(tǒng)，作為一個專題進行講解，全班學生聽得津津有味，認真做著筆記。講完之后，再詢問全班，聽懂的學生所占的比例約為三分之二，達到預期效果。剩下沒有聽懂的學生，課后通過詢問同學，多次請教老師，最后絕大多數(shù)學生都掌握等效平衡知識。

下面是筆者在教學實踐中整理的關于等效平衡的一般原理，力爭以完整而系統(tǒng)的知識體系呈現(xiàn)和傳授給學生，并列舉了大量的例子，便于學生理解和掌握。

一、什么是等效平衡

在一定條件下，對一可逆反應，只要起始時加入物質的物質的量不同，而達到化學平衡時，同種物質的含量相同，這兩個平衡叫做等效平衡。具體分析如下：

1.一定條件指一定的溫度、壓強、體積以及反應前后氣體總體積是否變化。

關于等效平衡的條件有以下幾種情況：

（1）定溫、定容條件，ΔV≠0或ΔV=0。

（2）定溫、定壓條件，ΔV≠0或ΔV=0。

ΔV≠0是指反應前后氣體總體積發(fā)生變化的反應。ΔV=0是指反應前后氣體總體積不發(fā)生變化的反應。

2.含量相同指質量分數(shù)相同、物質的量分數(shù)相同、體積分數(shù)相同。百分含量是將質量分數(shù)、物質的量分數(shù)、體積分數(shù)換算為百分數(shù)。

3.等效指效果相同，起始時加入物質的物質的量不同，而達到化學平衡時，同種物質的含量相同。具體有下面三種情況：①兩平衡中同種物質百分含量相同、物質的量相同、物質的量濃度相同。②兩平衡中同種物質百分含量相同、物質的量濃度相同，物質的量與反應物同比例。③兩平衡中同種物質百分含量相同，物質的量、物質的量濃度分別與反應物同比例。

4.等效平衡研究的對象：有氣體參加的可逆反應。

二、等效平衡舉例

1.定溫、定容、ΔV≠0的條件下

分析：將②中2molSO3按計量系數(shù)折算成反應物SO₂和O2，SO₂為2mol，O2為1mol，和①中2molSO₂、1molO2完全相同，相當于①和②的起始用量相同，兩個反應達到平衡后必定是等效平衡。或將①中2molSO₂、1molO2按計量系數(shù)折算為生成物SO3，也是2mol，相當于①和②的起始用量也相同，兩個反應達到平衡后必定是等效平衡。

規(guī)律：定溫、定容條件下，若反應前后氣體總體積發(fā)生變化的反應，即ΔV≠0。根據(jù)化學方程式計量系數(shù)折算為同一邊物質，兩個平衡中相同物質物質的量都相等，則兩平衡等效。

2.定溫、定容、ΔV=0的條件下

分析：將②中2molHI按計量系數(shù)折算成反應物H2和I2，分別為1mol，物質的量之比為1∶1，與①中H2和I2物質的量之比1∶1相等，也是等效平衡。

規(guī)律：定溫、定容條件下，反應前后氣體總體積不發(fā)生變化的反應，即ΔV=0。根據(jù)化學方程式計量系數(shù)折算為同一邊物質，兩個平衡中起始物質物質的量之比相等，則兩平衡等效。

3.定溫、定壓、ΔV=0或ΔV≠0的條件下

分析：將②中1molSO3按計量系數(shù)折算成反應物SO₂和O2，分別為1mol和0.5mol，物質的量之比為2∶1，與①中SO₂和O2物質的量之比2∶1相等，①和②達到平衡之后就是等效平衡。

規(guī)律：定溫、定壓條件下，反應前后氣體總體積變化或不發(fā)生變化的反應，即ΔV=0或ΔV≠0，根據(jù)化學方程式計量系數(shù)折算為同一邊物質，兩個平衡中起始物質物質的量之比相等，則兩平衡等效。

三、如何判斷兩個平衡是等效平衡

1.定溫、定容條件下，反應前后氣體總體積發(fā)生變化的反應，即ΔV≠0。根據(jù)化學方程式計量系數(shù)折算為同一邊物質，兩個平衡中相同物質物質的量相等，則兩平衡等效。

2SO₂（g）+O2（g）2SO3（g）

①②③④⑤均為等效平衡，⑥與①②③④⑤不是等效平衡。

若⑦和①也是等效平衡，則a、b、c關系：a+c=2，b+0.5c=1，a=2b。

兩個平衡等效的特征：兩平衡混合物種中同一物質濃度相同、物質的量相同、百分含量相同。

2.定溫、定容條件下，反應前后氣體總體積不發(fā)生變化的反應，即ΔV=0。根據(jù)化學方程式計量系數(shù)折算為同一邊物質，兩個平衡中起始物質物質的量之比相等，則兩平衡等效。

④和①②③⑤不是等效平衡，①②③⑤都是等效平衡。

若⑥和①是等效平衡，則a、b、c的關系：（a+0.5c）∶(b+0.5c）=1∶1。

兩個平衡等效的特征：兩平衡混合物中同一物質的百分含量相同，物質的量濃度之比、物質的量之比與反應物同比例。

3.定溫、定壓條件下，ΔV=0或ΔV≠0。根據(jù)化學方程式計量系數(shù)折算為同一邊物質，兩個平衡中起始物質物質的量之比相等，則兩平衡等效。

2SO₂（g）+O2（g）2SO3（g）

④和①②③⑤不是等效平衡，①②③⑤都是等效平衡。

若⑥和①是等效平衡，則a、b、c的關系：（a+c）∶(b+0.5c）=2∶1。

兩個平衡等效的特征：兩平衡混合物中同一物質的百分含量相同、物質的量濃度相等，物質的量之比與反應物同比例。

四、兩等效平衡在不同條件下同一物質百分含量、物質的量濃度、物質的量的關系

五、等效平衡的分類

（1）按反應條件不同，分為：①同溫、同容條件下的等效平衡。②同溫、同壓條件下的等效平衡。

（2）按化學反應體積變化不同，分為：①反應前后氣體總體積發(fā)生變化的反應達到的平衡。②反應前后氣體總體積不發(fā)生變化的反應達到的平衡。

（3）按同一物質百分含量、物質的量濃度、物質的量的關系，可分為：

①百分含量相等、物質的量濃度相等、物質的量相等的等效平衡。②百分含量相等、物質的量濃度相等，物質的量之比與反應物同比例的等效平衡。③百分含量相等，物質的量濃度之比、物質的量之比與反應物同比例的等效平衡。

六、等效平衡與轉化率的關系

若兩平衡等效，折算之后，同一物質的轉化率相等。

七、等效平衡和化學平衡常數(shù)之間的關系

等效平衡是用來判斷同一個化學反應在起始反應物的量不同、從正反應開始或從逆反應開始，達到平衡時同種物質的含量是否相同，即達到平衡時的效果是否相同。而化學平衡常數(shù)是衡量一個可逆反應，達到平衡時各混合物之間關系的定量關系，化學平衡常數(shù)不能解決等效平衡的問題。

八、解決等效平衡問題的關鍵

1.記住三種條件：（1）定溫、定容、ΔV≠0的條件。（2）定溫、定容、ΔV=0的條件。（3）定溫、定壓、ΔV≠0或ΔV=0的條件。

2.折算。根據(jù)化學方程式計量系數(shù)，折算為同一邊物質之后，再進行比較。折算的方法非常關鍵，不折算就不能處理等效平衡的問題。

總之，等效平衡的問題較為抽象，要多想多練，不能放棄，歷次高考中都有出現(xiàn)。

(責任編輯 羅 艷）