例釋化學(xué)等效平衡的判斷與應(yīng)用

文懷毅 湖南省湘潭縣第一中學(xué)

例釋化學(xué)等效平衡的判斷與應(yīng)用

文懷毅 湖南省湘潭縣第一中學(xué)

等效平衡在化學(xué)中是一個(gè)比較特殊的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象，其代表著化學(xué)反應(yīng)中間的一種平衡狀態(tài)。在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中，我們高中生一定要對(duì)等效平衡形成充分了解，不僅要掌握等效平衡的判斷方法，還要對(duì)其實(shí)現(xiàn)靈活運(yùn)用，解決更多的化學(xué)問(wèn)題。所以，下面針對(duì)等效平衡的概念作了簡(jiǎn)單闡述，然后分析了其判斷方法，最后介紹了其具體應(yīng)用，希望可以幫助高中學(xué)生更好地學(xué)習(xí)化學(xué)。

等效平衡 判斷 應(yīng)用

高中化學(xué)在知識(shí)難度上又上升了一個(gè)臺(tái)階，不僅涉及到的內(nèi)容變多了，難度也有所上升，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，遭遇了更大的困難。等效平衡作為高中化學(xué)中的一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)，涉及到多個(gè)與之相關(guān)的變量，這些變量間的相互關(guān)系，就決定了等效平衡的判定。所以，對(duì)于高中學(xué)生而言，必須要掌握等效平衡的基本理念和判定方法，這樣才能在實(shí)際運(yùn)用中找準(zhǔn)切入點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的順利解決。

1 等效平衡的概念

在高中化學(xué)中，有一部分化學(xué)反應(yīng)具有可逆的屬性，即在某些條件下反應(yīng)既可以正向進(jìn)行，也可以反向進(jìn)行，因此這類反應(yīng)往往不能實(shí)現(xiàn)充分反應(yīng)，會(huì)在某一狀態(tài)下停止化學(xué)反應(yīng)，各種參與反應(yīng)的物質(zhì)達(dá)到一種相互平衡的狀態(tài)，此時(shí)既不會(huì)正向反應(yīng)，也不會(huì)反向反應(yīng)。但是若是改變某一個(gè)條件，就會(huì)讓反應(yīng)重新開(kāi)始。在反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，就稱之為等效平衡。根據(jù)高中化學(xué)教材對(duì)等效平衡的相關(guān)介紹，可以得出與等效平衡相關(guān)的幾個(gè)因素分別為溫度、壓強(qiáng)和濃度，這三個(gè)因素在反應(yīng)過(guò)程中隨便改變其一，就可以促使反應(yīng)開(kāi)始變動(dòng)。要建立等效平衡，一般是在兩種狀態(tài)下完成的，一是恒溫恒容，二是恒溫恒壓。

2 等效平衡的判斷

對(duì)于等效平衡的判斷，在不同的狀態(tài)下是不一樣的。在恒溫恒容條件下，對(duì)于同一個(gè)可逆反應(yīng)，參與反應(yīng)物質(zhì)的起始量不論是多少，也不管是分成幾次加入的，只要起始量依照化學(xué)計(jì)量數(shù)換算后，和方程式左右兩邊的量相同，那么則可以判斷其達(dá)到了等效平衡狀態(tài)。在這種情況下，在反應(yīng)混合物中的各個(gè)物質(zhì)的組成比例都應(yīng)該是對(duì)應(yīng)相等的，包括了體積比例、質(zhì)量比例、濃度比例等等，都是對(duì)應(yīng)的相等的。

而在恒溫恒壓條件下，如果反應(yīng)沒(méi)有氣體參與，那么只要反應(yīng)物的物質(zhì)的量在經(jīng)過(guò)換算后能夠在方程式左右兩邊達(dá)到對(duì)應(yīng)相等，那么就可以判定其達(dá)到了等效平衡狀態(tài)。在這種情況下，等效平衡時(shí)參與反應(yīng)的各個(gè)物質(zhì)的質(zhì)量、體積、濃度等等并非一定相等的。

另外，還與一種特殊情況，就是在恒溫恒容的狀態(tài)下，如果可逆反應(yīng)在反應(yīng)前后的分子數(shù)不發(fā)生變化，那么在達(dá)成等效平衡狀態(tài)時(shí)，其壓強(qiáng)也是不變的，所以物質(zhì)的量的比例達(dá)到對(duì)應(yīng)相等，那么就可以判定等效平衡。

3 等效平衡的應(yīng)用

3.1 恒溫恒壓的應(yīng)用

在實(shí)際運(yùn)用中，可以分為不同的狀態(tài)來(lái)運(yùn)用，恒溫恒壓便是其中之一。在相關(guān)問(wèn)題中，由于反應(yīng)條件的限制，會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題解答出現(xiàn)困難。而此時(shí)通過(guò)等效平衡恒溫恒壓的應(yīng)用，可以避開(kāi)一些未知的因素，從而解答出問(wèn)題。

例：有一個(gè)密閉容器，通入1mol的氣體Y和3mol的氣體X，從而會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)：3X+Y=aZ。在反應(yīng)穩(wěn)定后，氣體Z的摩爾數(shù)百分比為n%。在溫度和容器體積均不發(fā)生變化的情況下，假設(shè)X=1．2mol，Y=0．4mol，Z=0．6mol，試求出 a 的值。

解析：反應(yīng)已經(jīng)穩(wěn)定，那么可以假設(shè)氣體Z在混合物中所占據(jù)的百分比為w，。根據(jù)反應(yīng)物的摩爾數(shù)，其參與反應(yīng)的氣體一共有4mol，在溫度、壓力不變的情況下，可以認(rèn)定生成氣體也是4mol，所以a=4。但是，由于反應(yīng)并沒(méi)有達(dá)到完全的程度，所以氣體X和Y會(huì)有剩余，因此等效平衡要得到保持，物質(zhì)摩爾數(shù)就要和初始狀態(tài)保持一致，此時(shí)a=1。

3.2 恒溫恒容的應(yīng)用

恒溫恒容是等效平衡的另一種狀態(tài)，在實(shí)際運(yùn)用中，不少問(wèn)題就會(huì)涉及這一狀態(tài)，因此可以對(duì)其靈活運(yùn)用，以實(shí)現(xiàn)高效解題。

例：對(duì)于反應(yīng)X+B=2Z，將其置于固定容積的器具當(dāng)中進(jìn)行反應(yīng)，如果X和B的起始摩爾數(shù)都是1mol，化學(xué)反應(yīng)在某個(gè)條件下達(dá)到平衡的狀態(tài)，Z的體積分?jǐn)?shù)剛好是a%。此時(shí)如果再繼續(xù)向容器中注入1mol的氣體Z，在條件不變的狀態(tài)下再次達(dá)到平衡，此時(shí)將Z的體積分?jǐn)?shù)定為b%，則a%和b%的大小關(guān)系如何？

解析：對(duì)于該例題，通過(guò)題目中給出的條件進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)起始前后的狀態(tài)下，容積體積并沒(méi)有發(fā)生任何變化，氣體體積也并未產(chǎn)生任何變化，所以溫度和壓力在此種情況下都是恒定的。比如加入的1molZ氣體可以完全反應(yīng)，那么就會(huì)生產(chǎn)0．5mol的氣體X和0．5mol的氣體B，和之前的反應(yīng)相比，只是投入量減半了，其他條件并沒(méi)有發(fā)生變化。所以，體積分?jǐn)?shù)上在反應(yīng)中肯定是不變的，保持一致，因此可以得出結(jié)論：a%和b%相等。

等效平衡主要涉及到兩個(gè)不同的狀態(tài)，在實(shí)際運(yùn)用中也是依靠這兩個(gè)狀態(tài)來(lái)解答題目，通過(guò)這兩種狀態(tài)下的某些特別性質(zhì)來(lái)分析反應(yīng)中的某些條件，找出解答問(wèn)題的關(guān)鍵。

[1]王維秀.解決化學(xué)平衡中等效平衡問(wèn)題的金鑰匙——“一邊倒”法[J].亞太教育，2015，15:142

[2]王一帆.高中化學(xué)中對(duì)化學(xué)平衡原理的巧用研究[J].化工管理，2016，09:29+50