一道題的反思

申延輝

（山東省日照市海曲高中，山東 日照）

【題目】在一定溫度、一定壓強條件下，反應2N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）達到平衡時，N2、H2和NH3的物質的量分別為3mol、2mol和3mol。若保持體系的溫度和壓強不變，對平衡混合物中三者的物質的量作如下調整，可使平衡右移的是 （ ）

A.均減半 B.均加倍

C.均增加1mol D.均減少1mol

【探究分析】本題條件是：一定溫度、一定壓強，在此條件下，根據等效平衡定義，把總初始投料按照方程式計量系數轉化為相應反應物或相應生成物，兩次投料物質的量之比一致即為等效平衡狀態。因此，選項A、B調整后，三者比例仍為3∶2∶3，為等效平衡狀態，平衡不移動。C可設想為兩步操作，先加入1molN2、2/3molH2、1molNH3，此時平衡不移動，再加入 1/3molH2，增加了反應物濃度，平衡移正向移動。D也可兩步操作，先將N2減少1mol、H2減少2/3mol、NH3減少1mol，此時為等效平衡狀態，平衡不動，后將H2減少1/3mol，降低了H2濃度，化學平衡向左移動。故選C。

【思考疑問】但學生受一般“等效平衡”即一邊倒，投料比相同的結論影響，結合一邊倒法，會這樣分析：當反應2N2（g）+3H2（g）?2NH3（g），達到平衡時，N2、H2、NH3的物質的量分別為3mol、2mol和 3mol，（一邊倒）相當于加入 N26mol、H26.5mol；而 C 項，均增加1mol，相當于（一邊倒）加入 N210mol、H212mol，若等效平衡當中加入N28mol、加入H29mol，實際加入H212mol，故應是達到等效平衡時，再加入H23mol，平衡右移，所以平衡右移。但若學生這樣想：加入N210mol、H212mol，加入H212mol若等效平衡，加N2（約）11.1mol，實際加入 N210mol，故相當于投料 N211.1mol、H212mol，平衡后，應再減少N21.1mol，造成平衡左移。這正好矛盾。

仔細想來，等效平衡建立之初，一邊倒，只是終態分析（即結果，為各物質含量相等），不研究過程往哪走。實際要達到等效平衡狀態，可以反應左走（如只加產物），也可以右走（只加反應物）此時Q≠K；要是不走必須Q=K（即各物質都是成比例加入，與平衡時各物質比相同）。

【進一步思考】因此該題不如運用Q=K的關系解答為好。選項N2、H2中三者比例為 3∶2∶3，則改變條件瞬間，若 Q=K，則平衡不會移動，即是“等效平衡”狀態。而C可設想為兩步加入，第一次加入1molN2、1molH2、1molNH3，此時 Q＜K，故平衡右移。而 D 均減少1mol時，Q＞K，故平衡左移。

【拓展】從等效平衡的建立過程、目的可以看出，等效平衡狀態只是研究等效的平衡結果，即物質的含量相同。所以，沒有考慮化學平衡的始態、終態，這也說明化學平衡與路徑無關。因此平衡態是標量，而不是矢量。但是化學平衡移動是與化學過程、化學方向緊密相連的，化學平衡移動是一個與方向有關的問題，有大小、有方向，相當于一個矢量問題，當參照點發生了變化，所以平衡就可能發生移動。因此等效平衡判斷不了平衡移動方向。

【鞏固強化】

1.利用CO和H2在催化劑的作用下合成甲醇，發生的反應如下:CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）。在體積一定的密閉容器中按物質的量之比1∶2充入CO和H2,測得平衡混合物中CH3OH的體積分數在不同壓強下隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是 （ ）

A.該反應的 ΔH＜0，且p1＜p2

B.反應速率：v逆（狀態 A）＞v逆（狀態 B）

C.在C點時，CO轉化率為75%

D.在恒溫恒壓條件下向密閉容器中充入不同量的CH3OH，達平衡時CH3OH的體積分數也不同

A.升高溫度，K減小

B.減小壓強，n（CO2）增加

C.更換高效催化劑，α（CO）增大

D.充入一定量的氮氣，n（H2）不變

3.一定量的 CO2與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中反應：C（s）+CO2（g）?2CO（g），平衡時，體系中氣體體積分數與溫度的關系如圖所示。下列說法正確的是 （ ）

已知：氣體分壓（P分）=氣體總壓（P總）×體積分數。

A.550℃時，若充入惰性氣體，v正、v逆均減小，平衡不移動

B.650℃時，反應達平衡后CO2的轉化率為25.0%

C.T℃時，若充入等體積的CO2和CO，平衡向逆反應方向移動

D.925℃時，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數Kp=24.0P總

利用CO和H2在催化劑的作用下合成甲醇，發生的反應如下：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）。