等效平衡的應用

摘 要：化學平衡是高中化學教學中的難點和重點，特別是向平衡體系中再加入參與反應的物質，又達到新的平衡。分析從原平衡到新平衡，各物質的百分數（體積分數和質量分數）和轉化率、濃度、壓強的變化時，對學生來說是個很難的問題，如果利用等效平衡原理建立等效平衡過程進行分析，問題就會變得很簡單。

關鍵詞：等效平衡；百分數；轉化率

一、 等效平衡的概念

在同一溫度下，對同一個可逆反應，起始時加入方法不同，只加反應物、只加生產物或反應物和生成物同時加入，達到平衡時，每種物質的百分數（體積分數和質量分數）相等。則這幾種不同的加入達到的平衡互為等效平衡。

在H2+I22HI中，前兩個只加入1mol H2和1mol I2與只加2mol HI在相同條件下最終達到平衡時，兩個平衡互為完全等效：不僅百分數相同 H2 都為10.5%，I2都為10.5%，HI都為79%，而且物質的量也相同：H2都為

0.21mol，I2都為0.21mol，HI都為1.58mol；前面兩種和后面一種達到平衡時互為等比等效：各物質對應百分數相同H2都為10.5%，I2都為10.5%，HI都為79%，但是物質的量不相同，各物質對應成比例增大一倍。

等比等效平衡：平衡只有百分數相同，物質的量成比例

完全等效平衡：百分數和物質的量都相同

二、 等效平衡的應用

（一） 判斷不同的加入方法（等比例，不等量）達到平衡時物質百分比、反應物的轉化率、物質的濃度、反應速率的大小關系。

例1 甲、乙兩容器的體積相同，在相同溫度下，甲中加入SO2、O2各1g達到平衡時，SO2的體積分數為a%，轉化率為b%，SO3的濃度為c，V（SO2）=d mol/（L·s）；乙中加入SO2、O2各2g達到平衡時，SO2的體積分數為e%，轉化率為f%，SO3的濃度為g，V（SO2）=h mol/（L·s）。

比較a與e、b與f、c與g、d與h的大小關系。

分析方法：建立等效模型

首先把乙看成2個甲，共3個甲，使體積、溫度、物量完全相同，達平衡時3個完全等效，物質百分比、反應物的轉化率、物質的濃度、反應速率完全相同，然后再把2個甲壓縮成1個乙，在壓縮過程中平衡正向（2SO2+O22SO3向系數和小）移動，則SO2的體積分數為減小，轉化率為增大，SO3的濃度增大（體積縮小，不管從哪一邊移，所有有濃度改變的物質，其濃度都是增大），縮小體積速率都是增大的。所以：a>e、bc、h>d。

例2 在甲、乙保持恒溫恒壓條件下，甲中加入SO2、O2各1g達到平衡時，SO2的體積分數為a%，轉化率為b%，SO3的濃度為c，V（SO2）=d mol/（L·s）；乙中加入SO2、O2各

2g達到平衡時，SO2的體積分數為e%，轉化率為f%，SO3的濃度為g，V（SO2）=h mol/（L·s）。

比較a與e、b與f、c與g、d與h的大小關系。

分析方法：建立等效模型

首先把乙看成2個甲，共3個甲，使體積、溫度、物量完全相同，達平衡時3個完全等效，物質百分比、反應物的轉化率、物質的濃度、反應速率完全相同，然后再把2個甲合并成1個乙，在合并過程中要保持壓強不變，各物質的濃度不發生改變，則正逆反應速率不變，則平衡不移動，則SO2的體積分數不變，轉化率不變，SO3的濃度不變。所以：a=e、b=f、g=c、h=d。

（二） 加入一定量的物質達到平衡，在以第一次等比例的量加入一定量的物質，又達到新的平衡，比較兩次平衡物質百分比、反應物的轉化率、物質的濃度、反應速率的大小關系。

例1 在恒溫恒容條件下，加入1mol NO2發生反應2NO2 N2O4達到平衡時NO2的體積分數為a%，轉化率為b%，N2O4的濃度為c，V（NO2）=d mol/（L·s）；由向體系中加入1mol NO2達到新的平衡時NO2的體積分數為e%，轉化率為f%，N2O4的濃度為g，V（NO2）=h mol/（L·s）。比較a與e、b與f、c與g、d與h的大小關系。

分析方法：把后加1mol的 NO2先在外面反應達到平衡，與第一次達到平衡互為完全等效，則兩個平衡轉化率，百分比，濃度，壓強都相同，因為要保持恒溫恒容，所以把在外面達到的平衡擠壓到第一個平衡中（相當于在第一個平衡的基礎上增大了壓強，NO2，N2O4濃度都擴大兩倍）平衡向系數和小的一端移動，正移，則a>e 、bg、h>d

例2 在恒溫恒壓條件下，加入1mol NO2發生反應2NO2 N2O4達到平衡時NO2的體積分數為a%，轉化率為b%，N2O4的濃度為c，V（NO2）=d mol/（L·s）；由向體系中加入1mol NO2達到新的平衡時平衡時NO2的體積分數為e%，轉化率為f%，N2O4的濃度為g，V（NO2）=h mol/（L·s）。比較a與e、b與f、c與g、d與h的大小關系。

分析方法：把后加1mol的NO2先在外面反應達到平衡，與第一次達到平衡互為完全等效，則兩個平衡轉化率，百分比，濃度，壓強都相同，因為要保持恒溫恒壓，所以把在外面達到的平衡合并到第一個平衡中（體積變為第一次平衡的兩倍，NO2，N2O4物質的量都擴大兩倍，但濃度沒有發生改變）平衡不移動則a=e、b=f、c=g、h=d。

參考文獻：

[1]丁成云.一道高考題的啟示——等效平衡問題再探微[J].中學化學教學參考，2004（Z2）.

[2]王文閣.談等效平衡的專題教學[J].中學化學教學參考，2008（4）.

[3]陳雷.化學平衡中的等效平衡規律[J].化學教學，2003（12）.

作者簡介：李瑞利，云南省曲靖市民族中學。