怎样学好等效平衡

怎样学好等效平衡

杨志华

化学平衡理论是高中化学的三大理论之一，其中等效平衡类内容是化学平衡理论的重点和难点，突破该点知识对于完整准确地理解、掌握化学平衡理论有着十分重要的意义。本文将对化学平衡的特点、等效平衡类试题的解法等内容进行探讨。

化学平衡状态是指在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率＝逆反应速率，这时各种物质的浓度不再发生变化，反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变的状态。那么，如何准确地把握平衡时的特点呢？应从以下五个方面理解：

1．动：指此时反应并未停止，正在进行之中。

2．等：V正＝V逆。

3．定：指达到平衡状态时，各种物质的物质的量、质量、物质的量浓度、质量分数、物质的量的百分含量等都保持不变。

4．变：化学平衡是在一定条件下达到的，当外界条件改变时，平衡就可能发生移动。

5．同：当外界条件一定时，一个可逆反应不论是从反应物开始，还是从生成物开始，或者是从反应物和生成物都有的时候开始；也不论物料是一次加，还是分几次加；也不论是未达平衡时加，还是达到平衡时添加，只要加入的物质的量满足一定的关系，就能达到同一个化学平衡状态，即各物质的百分含量相同。

那么，加入的各物质之间满足怎样的关系，才能与原平衡等效呢？

对于aA（g）＋bB（g）⇌cC（g）＋dD（g）来说，分为以下两种情况讨论：

1．假设a＋b≠c＋d

（1）当温度、容器的容积不变时，平衡时各物质的浓度与起始物质的多少有关，这时与原平衡等效的条件是：把现给物质的物质的量折算为题目原来所给物质的物质的量，如果与原来所给物质的物质的量相等，就与原平衡等效。

（2）当温度、压强不变时，开始时加的物质多，体积就大，各物质的浓度不变。与原平衡等效的条件是：把现给物质的物质的量折算为题目原来所给物质的物质的量，如果与原来所给物质的物质的量之比相等，就与原平衡等效。

2．假设a＋b＝c＋d，不论是等温等容，还是等温等压，与原平衡等效的条件是：折算后与原来所给物质的物质的量之比相等。

现结合以上基础知识及解题方法，对以下的题目加以分析。

例1，在密闭容器中，对于反应2SO2（g）＋O2（g）⇌2SO3（g），SO2和O2起始时分别为20mol和10mol，达到平衡时，SO2的转化率为80%。若以SO3开始进行反应，在相同的条件下，欲使平衡时各成分的质量分数与前面的平衡相同，则加入的SO3的物质的量及SO3的转化率为（）。

A、10mol和50%B、20mol和20%

C、20mol和40%D、30mol和80%

解析：此反应所给条件为温度和体积不变，该反应为方程式两边气体体积改变的反应，因此与原平衡等效的条件为：加入的物质必须与20molSO2和10molO2相当。20molSO2＋10molO2→20molSO3。

2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g）

起始量：20100

变化量：16816

平衡量：4216

所以，开始加入20molSO3，平衡时SO3剩余16mol，SO3的转化率为20%，故选B。

例2，容积为2L的固定容器中充入2mol氨气，在一定条件下发生下列反应：

2NH3⇌N2＋3H2，达平衡时容器内N2浓度为0.5mol/L，若维持温度和体积不变，按下列物质的量加入起始物质，达平衡时容器内CN2不能维持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题思路，加入的量只要与2molNH3相当，就满足题意。

2NH3⇌N2＋3H2

原条件：200

途径1：013

途径2：10.51.5

途径3：0.10.952.85

从以上分析可知，三种途径的加料方式与题给条件相当，故选C。

例3，某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A（g）＋B（g）⇌2C（g）达到平衡时，A、B、C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡向右移动的是（）。

A、均减半B、均加倍

C、均增加1molD、均减小1mol

解析：本题温度和压强不变，只要A、B的物质的量之比为2∶1，就与上述平衡等效。平衡时增加或减少的A、B的量只要满足上述比例，C不论增加多少都可以，就与原平衡等效，平衡就不移动。因此平衡时同比例的增大或减小各物质的量，A、B的比例并不变，平衡不移动，不选A、B答案；C答案如果A增加1mol，B增加0.5mol，平衡就不移动，现B增加1mol，相当于多加了0.5molB，因此平衡右移；D答案与C相似，相当于平衡不移动时多减少了0.5molB，平衡向左移动。故选C。

例4，在一密闭容器中充入2molA和1molB发生反应：2A（g）＋B（g）⇌xC（g），达到平衡后，C的体积分数为w%；若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量A、0.6mol，B、0.3mol，C、1.4mol充入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为w%，则x值为（）。

A、只能为2B、只能为3

C、可能为2，也可能为3。D、无法确定

解析：此题气体C的系数为未知数，分以下两种情况讨论。

（1）设x＝3时，两边气体分子总数相等，0.6molA＋0.3molB＋1.4molC→2molA＋1molB，后一种加料方式A、B的物质的量之比与题给条件一致，故C的体积分数为w%，x＝3为一个正确答案。

（2）当两边气体分子总数不相等，等效平衡的条件就是与原来所给物质的物质的量相等。

2A（g）＋B（g）⇌xC（g）

途径1：0.60.31.4

途径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也为一个正确答案，本题选C。

综上所述，掌握等效平衡类试题的特点及解题方法，就能够快速、准确的解答，同时能完整的理解化学平衡的特点，对做与该点知识相关的题目有很大的帮助，可以做到胸有成竹，游刃有余。

训练题1，在一个固定容积的密闭容器里，加入m摩A、n摩B，发生下列反应：mA（g）＋nB（g）⇌pC（g），平衡时C的浓度为wmol/L，若维持容器的体积和温度不变，起始时放入amolA、bmolB、cmolC，要求平衡后C的浓度为wmol/L，则a、b、c必须满足的关系为（）。

A、a∶b∶c＝m∶n∶pB、mc/p＋a＝mnc/p＋b＝n

C、a∶b＝m∶nD、a＝m/3b＝n/3c＝２p/3

2．在一定条件下，xA＋yB⇌zC达到平衡。

（1）已知C是气体，且x＋y＝z，在温度一定的条件下加压时，如果平衡发生移动，则平衡必须向方向移动。

（2）加热后，C的质量分数减少，则正反应是热反应。

（3）若A、B、C均为气体，反应在恒温恒压下进行。A、B、C的起始浓度分别为amol/L、bmol/L、cmol/L，无论反应是从正反应开始，还是从逆反应开始，若要建立相同的平衡状态，a、b、c应满足的条件是。

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