分解并突破“等效平衡”

王利娟??

摘要：等效平衡，一直是困擾高中學生的一個難點，本文從定義，規律，解題技巧，注意事項等四個方面分解并突破等效平衡，希望對高中學生的學習有一定的幫助。

關鍵詞：等效平衡；定義；規律；解題技巧

一、 等效平衡定義

在一定條件（定溫、定容或定溫、定壓）下，對同一可逆反應，只有起始加入物質的物質的量不同，而達到化學平衡時，同種物質的百分含量（質量分數、體積分數、物質的量分數等）相同，這樣的平衡稱為等效平衡。

理解定義：首先是“等效”二字，舉生活中的例子：感冒了，需要吃藥，吃“感康”和吃“白加黑”對治愈感冒是“等效”的。類比等效平衡定義：在一定條件（定溫、定容或定溫、定壓）下，對同一可逆反應，充入了“一定量的反應物”和“充入了一定量的產物”，達到了相同的平衡，這兩種情況下的平衡是“等效”的。

二、 等效平衡規律

1. 在定溫、定容條件下，對于反應前后氣態物質系數不等的可逆反應，只改變初始時加入物質的量，如通過可逆反應的計量數之比換算成同一邊的物質的量與原平衡相同，則兩平衡等效、且實為同一平等。

2. 在定溫、定容條件下，對于反應前后氣態物質系數不變的可逆反應，只要反應物（或生成物）的物質的量的比值與原平衡相同，則兩平衡等效。

3. 在定溫、定壓下，改變起始時加入物質的量，只要按化學計量數換算成同一邊的物質的物質的量之比與原平衡相同，則達平衡后與原平衡等效。

理解規律：感冒了，吃“感康”和吃“白加黑”對治愈感冒是“等效”的。但是咳嗽了，就得換藥。這叫分情況對待。類比等效平衡的規律，不同情況下（反應條件、反應類型）規律不同。

三、 解題技巧

1. 利用定義判斷題目

有關速率和平衡的題目，哪些可以用等效平衡規律去解決？前提是這個題目是等效平衡的題目。那怎樣判斷一個題目是不是等效平衡的題目呢？用定義！比如下面這個題目：

在一定溫度下，把1 molSO2和0.5 molO2通入一個一定容積的密閉容器里發生如下反應：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），當此反應進行到一定程度時反應處于化學平衡狀態。現在維持該容器溫度不變，充入一定量的SO3氣體，保證達到平衡時，反應混合物中三種氣體的質量分數仍跟上述平衡時的完全相同。則充入SO3的物質的量為。

這個題目題干的描述正好跟等效平衡的定義相吻合：在一定條件下（相同溫度和體積），對同一可逆反應（2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）），只有起始加入物質的量不同（分別充入反應物和產物），而達到化學平衡時，同種物質的百分含量相同（三種氣體的質量分數仍跟上述平衡時的完全相同）。那這就是個等效平衡的題目。

2. 利用規律解決題目

判斷出了一個題目類型是等效平衡，就可以利用規律做題了。做題時關鍵看清“條件”和“反應類型”，然后套規律。規律記為：

“恒溫恒容ΔV≠0化歸原值”（又叫全等平衡）

“恒溫恒容ΔV=0化歸原比”

“恒溫恒壓化歸原比”

比如上面那個例題：條件：恒溫恒容；反應類型：ΔV≠0；規律：化歸原值。則：SO3的物質的量為1 mol。

【典型例題】

例1在一定溫度下，把2 mol氣體A和2 mol氣體B通入一定容積的密閉容器中，發生如下反應，2A（g）+2B（g）3C（g），當此反應進行到一定程度時反應混合物就處于化學平衡狀態。現在該容器中維持溫度體積不變，令x、y、z分別代表初始時加入的A、B、C的物質的量（mol），如果x、y、z取不同的數值，它們必須滿足一定的相互關系，才能保證達到平衡狀態時，反應混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡完全相同。請填空：

（1） 若x=0，y=0，則z=。

（2） 若x=0.5，則y=，z=。

（3）x、y、z的取值必須滿足的一般條件是，。（請用兩個方程式表示，其中一個只含x和z，另一個只含y和z）。

解析：通過化學方程式：2A（g）+2B（g）3C（g）可以看出，這是一個化學反應前后氣體分子數不等的可逆反應，在定溫、定容條件下建立的同一化學平衡狀態。對充入量的要求是“化歸原值”。

（1） 若x=0，y=0，這說明反應是從逆反應開始，通過化學方程式2A（g）+2B（g）3C（g）可以看出，反應從3 mol C開始，通過反應的化學計量數之比換算成2 mol A和2 mol B的物質的量，恰好跟反應從2 mol A和1 mol B的混合物開始是等效的，故z=3。

（2） 由于x=0.5<2，這表示反應從正、逆反應同時開始，通過化學方程式2A（g）+2B（g）3C（g）可以看出，要使0.5 mol A反應需要同時加入0.5 mol B才能進行，通過反應的化學計量數之比換算成C的物質的量與0.75 mol C是等效的，這時若再加入2.25 mol C就與起始時加入3 mol C是等效的，通過轉換可知也與起始時加入2 mol A和2 mol B是等效的。故y=0.5，z=2.25。

（3） 題中要求2 mol A和2 mol B要與a mol A、b mol B和c mol C建立等效平衡。由化學方程式2A（g）+2B（g）3C（g）可知，應有x+2/3z=2，y+2/3z=2。

例2在一個固定容積的密閉容器中，保持一定的溫度進行以下反應：A2（g）+B2（g）=2AB（g）已知加入1 mol A2和2 mol B2時，達到平衡后生成x mol AB，在相同條件下，按下列情況充入各物質要保持平衡時各組分的體積分數不變，填寫下列空白。

（1） n（A2）=2 mol，n（B2）=4 mol，n（AB）=0 mol，則達平衡時AB的物質的量為：。endprint

（2） n（A2）= mol，n（B2）=mol，n（AB）=1 mol，平衡時AB的物質的量為0.5x mol。

（3） n（A2）=a mol，n（B2）=b mol（b≥2a），n（AB）=mol，平衡時AB的物質的量為 mol。

解析：在定溫、定容下，建立起化學平衡狀態，從化學方程式可以看出，這是一個化學反應前后氣體分子數相等的可逆反應，化歸原比，則達到平衡后與原平衡等效。

（1） 因為標準項中n（A2）（起始）：n（B2）（起始）：n（AB平衡）=1∶2∶x，將n（A2起始）=2 mol，n（B2起始）=4 mol，代入上式得n（AB平衡）=2x。

（2） 參照標準項可知，n（AB平衡）=0.5x mol，需要n（A2起始）=0.5 mol，n（B2起始）=1 mol，n（AB起始）=0 mol。而現在的起始狀態，已有1 mol AB，通過轉換以后，就相當于起始時有0.5 mol A2和0.5 mol B2的混合物，為使n（A2起始）∶n（B2起始）=1∶2，則需要再加入0.5 mol B2就可以達到了。故起始時A2和B2的物質的量應為0 mol和0.5 mol。

（3） 設起始時AB的物質的量為m mol，平衡時物質的量為n mol通過轉換成A2和B2后，則A2和B2的總量分別為（a+0.5m）mol和（b+0.5m）mol，此時（a+0.5m）/（b+0.5m）=1/2，解得m=2（b-2a），AB的含量為：x（b-a）

例3將例1條件改成“恒溫恒壓”，其他數據不變，

解析：恒溫恒壓條件下，化歸原比就可以了。

答案：（1）z=任意值；（2）y=0.25z=1.5；（3）x=2yz為任意值。

做題時需要注意的兩個點：

（1） 平衡等效，各組分的物質的量不一定相同

①化歸原值類型的等效平衡，平衡時各組分的物質的量相等。

②化歸原比類型的等效平衡，平衡時各組分的物質的量不相等，但各組分的物質的量分數相等。

（2） 平衡等效，轉化率不一定相同

①若是從不同方向建立的等效平衡，物質的轉化率一定不同。

②若是從一個方向建立的等效平衡，物質的轉化率相同。

通過以上的分析，等效平衡這個難點就算不上難點了，關鍵點就是：判斷題目，明確類型，套取規律。最后需要說明的是：1. 用等效平衡內容解題只是一種解題方法，或者是一個題目的其中一種解決方法，不是唯一一種方法；2. 等效平衡不是高考必考內容。endprint