高中化學中的等效平衡問題探究

摘 要：等效平衡問題是高中化學平衡問題中的難點，本文從全等平衡和等效平衡的區別與聯系出發，探究在不同條件下的等效平衡問題的規律和解題方法。

關鍵詞：等效平衡 全等平衡 條件 規律和方法

中圖分類號：G633.8文獻標識碼：A文章編號：1673-9795（2012）10（c）-0036-01

等效平衡問題是高中化學平衡問題中的難點，近年來，在高考中時有出現，等效平衡問題包括的知識面廣規律性強，考查方式靈活，試題變化多樣，解題技巧性強，一直是學生們感到頭痛的問題，本文就中學化學“等效平衡”問題規律和解題方法進行全面探究。

1 全等平衡和等效平衡

（1）等同平衡（完全等效）：在一定條件下可逆反應達到平衡狀態后，對應各物質的物質的量相同的平衡是全等平衡。理論依據：化學平衡的建立與途徑無關，即條件相同時，平衡無論從正向建立，還是從逆向建立，或從雙向建立，達到的平衡是等同的。判斷方法：“一邊倒后”對應的物質的物質的量相同，即是全等平衡。

（2）等效平衡：“等效平衡”的含義是什么？指相同效果的平衡狀態。相同效果指的是什么？指達到平衡時，反應混合物中各組成成分的含量（體積分數、物質的量分數等）相等。

由此可見，全等平衡與等效平衡的區別在于，一者是完全相同的平衡，一者只是平衡混合物中同種物質的含量（體積分數或物質的量分數）相同的平衡。由此可知，全等一定等效，但等效不一定全等。

2 在恒溫恒容條件下

規律和解決方法1：對于反應前后氣體分子數改變的反應，要實現等效，必須是等同，即“一邊倒后”對應物質的物質的量相同。

例：在恒定溫度下，把2 molSO2和1 molO2通入容積固定的密閉容器中，發生如下反應，，反應達到平衡狀態后，保持恒溫恒容條件不變，令a、b、c分別代表初始時加入的的物質的量（mol），當a、b、c取不同的數值，它們必須滿足一定的相互關系，才能保證達到平衡狀態時，反應混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡完全相同?；卮鹣吕龁栴}：

（1）若a=0，b=0，則c=__________________。

（2）若a=0.5，則b=____________________，c=_______________________。

（3）a、b、c的取值必須滿足的一般條件是__________，____________。（請用兩個方程式表示，其中一個只含a和c，另一個只含b和c）。

分析：這是一個恒溫恒容條件下，反應反應前后氣體分子數不同的題目，所以要實現等效（三種氣體的百分含量仍跟上述平衡完全相同），必須是等同，即“一邊倒后”對應物質的物質的量相同。故

（1）c=2。（2）b=0.25，c=1.5。（3）。

規律和解決方法2：對于反應前后氣體體積不變的可逆反應，“一邊倒”后相同起始物質的物質的量之比相等即可等效

例：可逆反應A（g）+B（g）2C（g）在固定容積的容器中進行，如果向容器中充入1 molA和1 molB，在某溫度下達到平衡時，C的體積分數為m%；若向容器中充入1 molC，在同樣的溫度下達到平衡時，C的體積分數為n%，則m和n的關系正確的是（ ）。

A.m>n B.m

分析：這是一道參加反應物全是氣體，但反應前后氣體體積不變的反應，所以要實現新平衡后要等效，需“一邊倒后”對應物質等比就可以了。對應物質的物質的量的比例與原平衡相同即可，假設1 molC物質完全反應，可以生成0.5 molA和0.5 molB，投入量是第一種投料方式的一半，所以壓強也是一半。但因為這個反應物前的系數和與生成物前的系數和相等，所以加壓或減壓，平衡均不移動，即兩個平衡等效，故兩種情況下C的體積分數一樣，不過第二中情況下C的濃度是第一個平衡狀態的一半。故選C。由此可見，平衡混合物中各組分體積分數對應相等的等效平衡中，各物質的濃度不一定對應相等。

3 在恒溫恒壓條件下

規律和解決方法：在恒溫恒壓時，無論怎樣的可逆反應（反應前后體積變或不變），“等比即等效”，即“一邊倒后”，對應各物質的物質的量比與原平衡相同即可實現等效?？梢娫诤銣睾銐合?，對反應前后體積變或不變的反應，都有等比即等效。

例：如果定溫定壓條件下，2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）

途徑1起始 2 mol 1 mol 0

途徑2起始 4 mol 2 mol 0

若反應為：H2（g）+I2（g）2HI（g）

途徑1 2 mol 1 mol 0

途徑2 4 mol 2 mol 0

以上兩題途徑2都相當于把兩個1并在一起，所以它們等效的。

例：在恒容密閉容器中通入3 molA氣體和1 molB氣體，發生反應3A（g）+B（g）xC（g），達平衡后C在平衡混合氣中的物質的量分數為n%，若保持原來的溫度和體積不變，按1.2 molA、0.4 molB、0.6 molC為起始物質，達到平衡后，C在平衡混合氣中的物質的量分數仍為n%，則x值是（ ）。

A.1 B.2 C.3 D.4

分析：此題是在恒溫恒容條件下，要求的是C的體積分數仍為w，即是等效要求。而C前的系數不知，所以有兩種可能。若x值是4，則為反應前后氣體分子數不變的可逆反應，要等效只需“一邊到后”對應物質的物質的量比與原平衡相同即可。所以，D選項正確。若x值不是4，則為反應前后氣體分子數改變的可逆反應，要等效就要等同，即“一邊到后”，對應物質的物質的量與原初始態對應相同即可，則x值是1，所以選項A也正確。綜上所述本題選AD。

4 解決等效平衡問題的思路與方法

綜上所述，等效平衡是一種思維分析方式和解題方法。同學們在解決這類問題時，首先要弄清題目要求，是要求平衡時物質的量對應相同，即完全等同平衡，還是平衡混合物中同種物質的含量（體積分數或物質的量分數）相同，即等效平衡。其次，要弄清是在那種條件下，是恒溫恒容，還是恒溫恒壓，再要分清方程式前的系數特征和反應條件。然后按照相應規律，采用“一邊倒”的方法處理即可解決千變萬化的題目，化解難點。由此可見，只要掌握規律，認識本質，用運正確的方法，等效平衡問題其實也是容易解決的。