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(xué)生的一個(gè)難點(diǎn)，本文從定義，規(guī)律，解題技巧，注意事項(xiàng)等四個(gè)方面分解并突破等效平衡，希望對(duì)高中學(xué)生的學(xué)習(xí)有一定的幫助。

關(guān)鍵詞：等效平衡；定義；規(guī)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(duì)同一可逆反應(yīng)，只有起始加入物質(zhì)的物質(zhì)的量不同，而達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的百分含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)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(duì)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(duì)同一可逆反應(yīng)，充入了“一定量的反應(yīng)物”和“充入了一定量的產(chǎn)物”，達(dá)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(guī)律

1. 在定溫、定容條件下，對(duì)于反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)不等的可逆反應(yīng)，只改變初始時(shí)加入物質(zhì)的量，如通過(guò)可逆反應(yīng)的計(jì)量數(shù)之比換算成同一邊的物質(zhì)的量與原平衡相同，則兩平衡等效、且實(shí)為同一平等。

2. 在定溫、定容條件下，對(duì)于反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)不變的可逆反應(yīng)，只要反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)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(shí)加入物質(zhì)的量，只要按化學(xué)計(jì)量數(shù)換算成同一邊的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，則達(dá)平衡后與原平衡等效。

理解規(guī)律：感冒了，吃“感康”和吃“白加黑”對(duì)治愈感冒是“等效”的。但是咳嗽了，就得換藥。這叫分情況對(duì)待。類比等效平衡的規(guī)律，不同情況下（反應(yīng)條件、反應(yīng)類型）規(guī)律不同。

三、 解題技巧

1. 利用定義判斷題目

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

在一定溫度下，把1 molSO2和0.5 molO2通入一個(gè)一定容積的密閉容器里發(fā)生如下反應(yīng)：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），當(dāng)此反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)。現(xiàn)在維持該容器溫度不變，充入一定量的SO3氣體，保證達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)混合物中三種氣體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍跟上述平衡時(shí)的完全相同。則充入SO3的物質(zhì)的量為。

這個(gè)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(duì)同一可逆反應(yīng)（2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）），只有起始加入物質(zhì)的量不同（分別充入反應(yīng)物和產(chǎn)物），而達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的百分含量相同（三種氣體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍跟上述平衡時(shí)的完全相同）。那這就是個(gè)等效平衡的題目。

2. 利用規(guī)律解決題目

判斷出了一個(gè)題目類型是等效平衡，就可以利用規(guī)律做題了。做題時(shí)關(guān)鍵看清“條件”和“反應(yīng)類型”，然后套規(guī)律。規(guī)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(gè)例題：條件：恒溫恒容；反應(yīng)類型：ΔV≠0；規(guī)律：化歸原值。則：SO3的物質(zhì)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(fā)生如下反應(yīng)，2A（g）+2B（g）3C（g），當(dāng)此反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)反應(yīng)混合物就處于化學(xué)平衡狀態(tài)。現(xiàn)在該容器中維持溫度體積不變，令x、y、z分別代表初始時(shí)加入的A、B、C的物質(zhì)的量（mol），如果x、y、z取不同的數(shù)值，它們必須滿足一定的相互關(guān)系，才能保證達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，反應(yīng)混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡完全相同。請(qǐng)?zhí)羁眨?/p>

（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(qǐng)用兩個(gè)方程式表示，其中一個(gè)只含x和z，另一個(gè)只含y和z）。

解析：通過(guò)化學(xué)方程式：2A（g）+2B（g）3C（g）可以看出，這是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不等的可逆反應(yīng)，在定溫、定容條件下建立的同一化學(xué)平衡狀態(tài)。對(duì)充入量的要求是“化歸原值”。

（1） 若x=0，y=0，這說(shuō)明反應(yīng)是從逆反應(yīng)開(kāi)始，通過(guò)化學(xué)方程式2A（g）+2B（g）3C（g）可以看出，反應(yīng)從3 mol C開(kāi)始，通過(guò)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算成2 mol A和2 mol B的物質(zhì)的量，恰好跟反應(yīng)從2 mol A和1 mol B的混合物開(kāi)始是等效的，故z=3。

（2） 由于x=0.5<2，這表示反應(yīng)從正、逆反應(yīng)同時(shí)開(kāi)始，通過(guò)化學(xué)方程式2A（g）+2B（g）3C（g）可以看出，要使0.5 mol A反應(yīng)需要同時(shí)加入0.5 mol B才能進(jìn)行，通過(guò)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算成C的物質(zhì)的量與0.75 mol C是等效的，這時(shí)若再加入2.25 mol C就與起始時(shí)加入3 mol C是等效的，通過(guò)轉(zhuǎn)換可知也與起始時(shí)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(xué)方程式2A（g）+2B（g）3C（g）可知，應(yīng)有x+2/3z=2，y+2/3z=2。

例2在一個(gè)固定容積的密閉容器中，保持一定的溫度進(jìn)行以下反應(yīng)：A2（g）+B2（g）=2AB（g）已知加入1 mol A2和2 mol B2時(shí)，達(dá)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(zhì)要保持平衡時(shí)各組分的體積分?jǐn)?shù)不變，填寫下列空白。

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

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

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

解析：在定溫、定容下，建立起化學(xué)平衡狀態(tài)，從化學(xué)方程式可以看出，這是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等的可逆反應(yīng)，化歸原比，則達(dá)到平衡后與原平衡等效。

（1） 因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)項(xiàng)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(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)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(xiàn)在的起始狀態(tài)，已有1 mol AB，通過(guò)轉(zhuǎn)換以后，就相當(dāng)于起始時(shí)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(dá)到了。故起始時(shí)A2和B2的物質(zhì)的量應(yīng)為0 mol和0.5 mol。

（3） 設(shè)起始時(shí)AB的物質(zhì)的量為m mol，平衡時(shí)物質(zhì)的量為n mol通過(guò)轉(zhuǎn)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(shí)（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(shù)據(jù)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(shí)需要注意的兩個(gè)點(diǎn)：

（1） 平衡等效，各組分的物質(zhì)的量不一定相同

①化歸原值類型的等效平衡，平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量相等。

②化歸原比類型的等效平衡，平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量不相等，但各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相等。

（2） 平衡等效，轉(zhuǎn)化率不一定相同

①若是從不同方向建立的等效平衡，物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率一定不同。

②若是從一個(gè)方向建立的等效平衡，物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率相同。

通過(guò)以上的分析，等效平衡這個(gè)難點(diǎn)就算不上難點(diǎn)了，關(guān)鍵點(diǎn)就是：判斷題目，明確類型，套取規(guī)律。最后需要說(shuō)明的是：1. 用等效平衡內(nèi)容解題只是一種解題方法，或者是一個(gè)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(nèi)容。endprint