巧用等效平衡思想解決化學平衡考題

沈光月

摘 要：普通高中課程標準提出，化學要有利于學生形成嚴謹求實的科學態(tài)度，選修4《化學反應原理》要求學生探索化學反應的規(guī)律及其應用，描述化學平衡建立的過程，探究并解釋溫度、濃度和壓強對化學平衡的影響，認識化學反應中能量轉化的基本規(guī)律?；瘜W平衡的綜合考題漸成氣候。

關鍵詞：巧用；等效平衡；解決；化學平衡考題

中圖分類號：G632 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2015）02-088-01

一、等效平衡

1、概念：在一定條件（恒溫恒容或恒溫恒壓）下，同一可逆反應體系，不管是從正反應開始，還是從逆反應開始，在達到化學平衡狀態(tài)時，任何相同組分的含量（體積分數、物質的量分數等）均相同，這樣的化學平衡互稱等效平衡（包括等同平衡）。

概念的理解：

（1）外界條件相同：恒溫恒容或恒溫恒壓

（2）“等效平衡”與“等同平衡”不同

等同平衡即“一模一樣的平衡狀態(tài)” 是指在達到平衡狀態(tài)時，任何組分的物質的量分數（或體積分數）對應相等，并且各組分的物質的量、濃度、反應速率等也相同。

等效平衡僅要求達到平衡狀態(tài)各組分的物質的量分數（或體積分數）對應相等，反應速率、壓強等可以不同。

（3）平衡狀態(tài)只與始態(tài)有關，而與途徑無關。（如：①無論反應從正反應方向開始，還是從逆反應方向開始②投料是一次還是分成幾次③反應容器經過擴大或縮小的過程，）只要起始濃度相當，就達到等效（或相同）的平衡狀態(tài)。

2、分析方法

按照化學方程式的化學計量數關系，把起始物轉化為化學方程式同一邊的物質（即“一邊倒”），通過對比兩種情況下對應組分的起始量是相等或成正比，來判斷化學平衡是否等效。

3、等效平衡的類型 mA（g）+nB（g） pC（g）+qD（g）

恒溫恒容

不相等：m+n≠p+q

相等：m+n=p+q 一邊倒后對應物質的物質的量相等 兩次平衡時各組分物質的量分數、物質的量、濃度、反應速率等均相同

相等：m+n=p+q 一邊倒后對應物質的物質的量之比成正比 兩次平衡時各組分物質的量分數相同，物質的量、濃度同比例變化 ，不一定相等

恒溫恒壓

不相等或相等

一邊倒后對應物質的物質的量之比成正比 兩次平衡時各組分物質的量分數、濃度、反應速率相同，物質的量同比例變化

4.解題思維技巧

（1）等價轉化思維：等價轉化是一種數學思維，運用到化學平衡中，可以簡化分析過程，化學平衡狀態(tài)的建立與反應途徑無關，無論可逆反應是從正反應方向開始，還是從逆反應方向開始，或從正逆反應方向同時開始，只要起始投入的物質的量相當（相同或成正比），則均可達到等效平衡狀態(tài)。這里的“相當”即“等價轉化一邊倒”。

（2）放大縮小思維：適用于起始投入的物質的量存在一定倍數關系的反應。它指的是將反應容器的體積擴大一定的倍數，讓起始反應物的濃度相同，則在一定的條件下，可建立相同的平衡狀態(tài)。然后在此基礎上，進行壓縮，使其還原為原來的濃度。分析在壓縮過程中，平衡如何移動，再根據勒夏特列原理，分析相關量的變化情況。

（3）大于零思維：對于可逆反應，不論什么情況下，一定是反應物與生成物共存的狀態(tài)，即任何物質的物質的量均大于零。

二、典例題型

例1、某溫度下，向某密閉容器中加入1 mol N2和3 mol H2，使之反應合成NH3，平衡后測得NH3的體積分數為m。若溫度不變，只改變起始加入量，使之反應平衡后NH3的體積分數仍為m。假設N2、H2、NH3的加入量（單位：mol）用x、y、z表示，應滿足：

（1）恒溫、恒容

②若x = 0.75，y = _________，則z =_________；

③x、y、z應滿足的一般條件是_______________________________。

解析：本題屬于等效平衡類型的常見題型，常利用等價轉化一邊倒法；

狀態(tài)③由于恒溫恒容下，該反應為反應前后氣體計量數之和不相等，一邊倒后對應物質的物質的量須相等 ∴ x+z/2=1 y+3z/2=3

（2）在恒溫恒壓時，一邊倒后對應物質的物質的量之比成正比∴① z可取任意值 ②同（1）中②同 ③恒溫恒壓，故有： （x+z/2）/（y+3z/2）=1/3