怎樣學(xué)好等效平衡

化學(xué)平衡理論是高中化學(xué)的三大理論之一，其中等效平衡類(lèi)內(nèi)容是化學(xué)平衡理論的重點(diǎn)和難點(diǎn)，突破該點(diǎn)知識(shí)對(duì)于完整準(zhǔn)確地理解、掌握化學(xué)平衡理論有著十分重要的意義。本文將對(duì)化學(xué)平衡的特點(diǎn)、等效平衡類(lèi)試題的解法等內(nèi)容進(jìn)行探討。

化學(xué)平衡狀態(tài)是指在一定條件下，可逆反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)，正反應(yīng)速率＝逆反應(yīng)速率，這時(shí)各種物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，反應(yīng)混合物中各組成成分的百分含量保持不變的狀態(tài)。那么，如何準(zhǔn)確地把握平衡時(shí)的特點(diǎn)呢？應(yīng)從以下五個(gè)方面理解：

1．動(dòng)：指此時(shí)反應(yīng)并未停止，正在進(jìn)行之中。

2．等：V正＝V逆。

3．定：指達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、質(zhì)量、物質(zhì)的量濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量的百分含量等都保持不變。

4．變：化學(xué)平衡是在一定條件下達(dá)到的，當(dāng)外界條件改變時(shí)，平衡就可能發(fā)生移動(dòng)。

5．同：當(dāng)外界條件一定時(shí)，一個(gè)可逆反應(yīng)不論是從反應(yīng)物開(kāi)始，還是從生成物開(kāi)始，或者是從反應(yīng)物和生成物都有的時(shí)候開(kāi)始；也不論物料是一次加，還是分幾次加；也不論是未達(dá)平衡時(shí)加，還是達(dá)到平衡時(shí)添加，只要加入的物質(zhì)的量滿(mǎn)足一定的關(guān)系，就能達(dá)到同一個(gè)化學(xué)平衡狀態(tài)，即各物質(zhì)的百分含量相同。

那么，加入的各物質(zhì)之間滿(mǎn)足怎樣的關(guān)系，才能與原平衡等效呢？

對(duì)于aA（g）＋bB（g）#8652; cC（g）＋dD（g）來(lái)說(shuō)，分為以下兩種情況討論：

1．假設(shè)a＋b≠c＋d

（1）當(dāng)溫度、容器的容積不變時(shí)，平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度與起始物質(zhì)的多少有關(guān)，這時(shí)與原平衡等效的條件是：把現(xiàn)給物質(zhì)的物質(zhì)的量折算為題目原來(lái)所給物質(zhì)的物質(zhì)的量，如果與原來(lái)所給物質(zhì)的物質(zhì)的量相等，就與原平衡等效。

（2）當(dāng)溫度、壓強(qiáng)不變時(shí)，開(kāi)始時(shí)加的物質(zhì)多，體積就大，各物質(zhì)的濃度不變。與原平衡等效的條件是：把現(xiàn)給物質(zhì)的物質(zhì)的量折算為題目原來(lái)所給物質(zhì)的物質(zhì)的量，如果與原來(lái)所給物質(zhì)的物質(zhì)的量之比相等，就與原平衡等效。

2．假設(shè)a＋b＝c＋d，不論是等溫等容，還是等溫等壓，與原平衡等效的條件是：折算后與原來(lái)所給物質(zhì)的物質(zhì)的量之比相等。

現(xiàn)結(jié)合以上基礎(chǔ)知識(shí)及解題方法，對(duì)以下的題目加以分析。

例1，在密閉容器中，對(duì)于反應(yīng)2SO2（g）＋O2（g）#8652; 2SO3（g），SO2和O2起始時(shí)分別為20mol和10mol，達(dá)到平衡時(shí)，SO2的轉(zhuǎn)化率為80%。若以SO3開(kāi)始進(jìn)行反應(yīng)，在相同的條件下，欲使平衡時(shí)各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與前面的平衡相同，則加入的SO3的物質(zhì)的量及SO3的轉(zhuǎn)化率為（）。

A、10mol和50% B、20mol和20%

C、20mol和40% D、30mol和80%

解析：此反應(yīng)所給條件為溫度和體積不變，該反應(yīng)為方程式兩邊氣體體積改變的反應(yīng)，因此與原平衡等效的條件為：加入的物質(zhì)必須與20mol SO2和10mol O2相當(dāng)。20mol SO2＋10mol O2→20mol SO3。

2SO2（g）+O2（g）#8652;2SO3（g）

起始量：20 100

變化量：16 816

平衡量： 4 216

所以，開(kāi)始加入20mol SO3，平衡時(shí)SO3剩余16mol，SO3的轉(zhuǎn)化率為20%，故選B。

例2，容積為2L的固定容器中充入2mol氨氣，在一定條件下發(fā)生下列反應(yīng)：

2NH3#8652;N2＋3H2，達(dá)平衡時(shí)容器內(nèi)N2濃度為0.5mol/L，若維持溫度和體積不變，按下列物質(zhì)的量加入起始物質(zhì)，達(dá)平衡時(shí)容器內(nèi)CN2不能維持0.5mol/L的是（）。

A、1molN2和3molH2

B、1molNH3和1.5molH2和0.5molN2

C、2molNH3和1molN2和3molH2

D、0.1molNH3和0.95molN2和2.85molH2

解析：同1題思路，加入的量只要與2molNH3相當(dāng)，就滿(mǎn)足題意。

2NH3 #8652; N2＋3H2

原條件： 2 00

途徑1： 0 13

途徑2： 10.51.5

途徑3： 0.10.95 2.85

從以上分析可知，三種途徑的加料方式與題給條件相當(dāng)，故選C。

例3，某溫度下，在一容積可變的容器中，反應(yīng)2A（g）＋B（g）#8652;2C（g）達(dá)到平衡時(shí)，A、B、C的物質(zhì)的量分別為4mol、2mol和4mol。保持溫度和壓強(qiáng)不變，對(duì)平衡混合物中三者的物質(zhì)的量做如下調(diào)整，可使平衡向右移動(dòng)的是（ ）。

A、均減半 B、均加倍

C、均增加1mol D、均減小1mol

解析：本題溫度和壓強(qiáng)不變，只要A、B的物質(zhì)的量之比為2∶1，就與上述平衡等效。平衡時(shí)增加或減少的A、B的量只要滿(mǎn)足上述比例，C不論增加多少都可以，就與原平衡等效，平衡就不移動(dòng)。因此平衡時(shí)同比例的增大或減小各物質(zhì)的量，A、B的比例并不變，平衡不移動(dòng)，不選A、B答案；C答案如果A增加1mol，B增加0.5mol，平衡就不移動(dòng)，現(xiàn)B增加1mol，相當(dāng)于多加了0.5molB，因此平衡右移；D答案與C相似，相當(dāng)于平衡不移動(dòng)時(shí)多減少了0.5molB，平衡向左移動(dòng)。故選C。

例4，在一密閉容器中充入2molA和1molB發(fā)生反應(yīng)：2A（g）＋B（g）#8652;xC（g），達(dá)到平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)為w%；若維持容器的容積和溫度不變，按起始物質(zhì)的量A、0.6mol，B、0.3mol， C、1.4mol充入容器，達(dá)到平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)仍為w %，則x值為（）。

A、只能為2B、只能為3

C、可能為2，也可能為3。 D、無(wú)法確定

解析：此題氣體C的系數(shù)為未知數(shù)，分以下兩種情況討論。

（1）設(shè)x＝3時(shí)，兩邊氣體分子總數(shù)相等，0.6molA＋0.3molB＋1.4molC→2molA＋1molB，后一種加料方式A、B的物質(zhì)的量之比與題給條件一致，故C的體積分?jǐn)?shù)為w%，x＝3為一個(gè)正確答案。

（2）當(dāng)兩邊氣體分子總數(shù)不相等，等效平衡的條件就是與原來(lái)所給物質(zhì)的物質(zhì)的量相等。

2A（g） ＋ B（g） #8652; xC（g）

途徑1： 0.60.31.4

途徑2：0.6＋2/x×1.40.3＋1/x×1.40

0.6＋2/x×1.4＝20.3＋1/x×1.4＝1

x＝2

所以，x＝2也為一個(gè)正確答案，本題選C。

綜上所述，掌握等效平衡類(lèi)試題的特點(diǎn)及解題方法，就能夠快速、準(zhǔn)確的解答，同時(shí)能完整的理解化學(xué)平衡的特點(diǎn)，對(duì)做與該點(diǎn)知識(shí)相關(guān)的題目有很大的幫助，可以做到胸有成竹，游刃有余。

訓(xùn)練題1，在一個(gè)固定容積的密閉容器里，加入m摩A、n摩B，發(fā)生下列反應(yīng)：mA（g）＋nB（g）#8652; pC（g），平衡時(shí)C的濃度為wmol/L，若維持容器的體積和溫度不變，起始時(shí)放入amolA、bmolB、cmolC，要求平衡后C的濃度為w mol/L，則a、b、c必須滿(mǎn)足的關(guān)系為（）。

A、a∶b∶c＝m∶n∶pB、mc/p＋a＝mnc/p＋b＝n

C、a∶b＝m∶n D、a＝m/3 b＝n/3c＝２p/3

2．在一定條件下，xA＋yB #8652; zC達(dá)到平衡。

（1）已知C是氣體，且x＋y＝z，在溫度一定的條件下加壓時(shí)，如果平衡發(fā)生移動(dòng)，則平衡必須向 方向移動(dòng)。

（2）加熱后，C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少，則正反應(yīng)是 熱反應(yīng)。

（3）若A、B、C均為氣體，反應(yīng)在恒溫恒壓下進(jìn)行。A、B、C的起始濃度分別為amol/L、bmol/L、cmol/L，無(wú)論反應(yīng)是從正反應(yīng)開(kāi)始，還是從逆反應(yīng)開(kāi)始，若要建立相同的平衡狀態(tài)，a、b、c應(yīng)滿(mǎn)足的條件是。

參考答案：1、B；2、（1）左，（2）放熱，（3）a∶b＝x∶y，c任意取值。

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