淺析等效平衡的規(guī)律及其應(yīng)用

等效平衡是化學(xué)平衡中的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，掌握等效平衡的規(guī)律和解題步驟，是突破該難點(diǎn)的基礎(chǔ)和途徑。所以等效平衡也是一種思維分析方式和解題方法。本文探討了等效平衡的概念、類型及判斷方法與應(yīng)用等相關(guān)內(nèi)容。

等效平衡是與化學(xué)平衡的移動緊密相連的，主要比較兩個(gè)不同的平衡狀態(tài)方法。將其中一個(gè)平衡看作由另外一個(gè)平衡或另外一個(gè)平衡的等效平衡通過加料或擴(kuò)大、縮小容器的體積轉(zhuǎn)化過來的，在轉(zhuǎn)化過程中根據(jù)平衡移動比較兩個(gè)平衡的差別。

一、等效平衡概念

在一定條件（恒溫恒容或恒溫恒壓）下，同一可逆反應(yīng)體系，不管是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，在達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，任何相同組分的含量（體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)等）均相同，這樣的化學(xué)平衡互稱等效平衡（包括“相同的平衡狀態(tài)”）。

二、等效平衡的規(guī)律及類型：

（一）、定溫定容條件下，對于一般可逆反應(yīng)mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g）

1、規(guī)律一：若m+n=p+q，只要轉(zhuǎn)化為同起始狀況后，各種物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度相等或成相同倍數(shù)時(shí)，便是等效平衡。這里的“等效”指n%（物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）相同，但C（濃度）、v（反應(yīng)速率）、n總（總物質(zhì)的量）不一定相同。

2、規(guī)律二：若m+n≠p+q ，只有轉(zhuǎn)化為同一起始狀況后，各物質(zhì)的量濃度相等才是等效平衡，即使所有物質(zhì)的濃度都成相同倍數(shù)，也不是等效平衡。這里的“等效”不僅指n%（物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）相同，而且C（濃度）、v（反應(yīng)速率）、n總（總物質(zhì)的量）都相同，“等效”可以認(rèn)為是“等同”。

（二）、在定溫定壓下，對于一般可逆反應(yīng)

mA（g）+nB（g）p C（g）+qD（g）

3、規(guī)律三：在不同條件下達(dá)到平衡時(shí)，只要轉(zhuǎn)化為同一起始狀況后，各物質(zhì)的量濃度相等或成相同倍數(shù)時(shí)，便是等效平衡。而無須考慮m+n與p+q的關(guān)系。這里的“等效”指n%（物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）C（濃度）、v（反應(yīng)速率）相同，但n總（總物質(zhì)的量）不一定相同。

三、等效平衡解題思路、方法

對于一個(gè)有關(guān)等效平衡的問題的解法，一般要按以下步驟進(jìn)行分析，得出結(jié)論。

1、向同一起始狀況的轉(zhuǎn)化。

（1）進(jìn)行等效轉(zhuǎn)化—— 一邊倒法，即按照反應(yīng)方程式的計(jì)量數(shù)之比轉(zhuǎn)化到同一邊的量，與題干所給起始投料情況比較。

（2）判斷起始濃度是否相當(dāng)。

2、分析判斷：

仔細(xì)讀題審題，根據(jù)題目信息，準(zhǔn)確判斷哪些情況達(dá)到平衡時(shí)，與原條件形成的平衡是等效的。其具體方法為：

（1）、分析各平衡屬于哪種類型，是定溫定容還是定溫定壓。

（2）、根據(jù)轉(zhuǎn)化為同一起始狀況后，各物質(zhì)的量之間的關(guān)系判斷哪些條件下形成的平衡是等效的。

3：應(yīng)用等效平衡規(guī)律，根據(jù)分析判斷結(jié)果解決具體問題。

四、等效平衡應(yīng)用舉例

1.判斷反應(yīng)起始加料用量

例1：在一個(gè)固定容積的密閉容器中加入2molA和1molB，發(fā)生如下的反應(yīng)：2A（g）+B（g） 3C（g）+D（g），達(dá)到平衡時(shí)，C的濃度為wmol/L。若維持容器的容積和溫度不變，按下列情況配比為開始濃度，達(dá)到平衡后C的濃度仍為wmol/L的是（ ）

A、4molA+2molB B、2molA+1molB+3molC+1molD

C、3molC+1molD D、1molA+0.5molB+1.5molC+

0.5molD

解析：這是一道關(guān)于等同平衡的題，是定溫定容條件下m+n≠p+q的可逆反應(yīng) ，只有轉(zhuǎn)化為同一起始狀況后，各物質(zhì)的量濃度相等才是等效平衡。將“3molC+ 1molD”轉(zhuǎn)化為“2molA+1molB”將1.5molC+0.5molD”轉(zhuǎn)化為“1molA+ 0.5molB”。則B組起始狀態(tài)相當(dāng)于4molA+2molB”，C組起始狀態(tài)相當(dāng)于“2molA+1molB”。顯然，A、B組的起始量與“2molA+1molB”的起始量不同，均不能達(dá)到與其相同的平衡狀態(tài)，而C、D組的起始量與“2molA+ 1molB”的起始量相同，能達(dá)到與其相同的平衡狀態(tài)。故正確答案為C、D。

2.判斷新平衡后物質(zhì)的量

例2：將2molSO2和2molSO3氣體混合于固定容積的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：2SO2+O2 2SO3，平衡時(shí)SO3為n mol，相同溫度下，分別按下列配比在相同容積的密閉容器中放入起始物質(zhì)，平衡時(shí)，SO3的物質(zhì)的量大于n mol的是（ ）

A：2mol SO2和1mol O2 B：4mol SO2和1mol O2

C：2mol SO2， 1mol O2 ，2mol SO3 D：3mol SO2， 1mol O2和1 mol SO3

分析：本題是定溫定容的等效平衡問題，且為m+n≠p+q的類型，只要轉(zhuǎn)化為同一起始狀況后，各物質(zhì)的物質(zhì)的量相等，便是等效平衡。此時(shí)平衡后各物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡相同。起始的量比原條件大，則平衡時(shí)也比原條件的大。

2 SO2 + O2 2SO3

原條件（mol）2 0 2

相當(dāng)于（mol）4 1 0

A條件（mol）2 1 0

B條件（mol）4 1 0

C條件（mol）2 1 2

相當(dāng)于（mol）4 2 0

D條件（mol）3 1 1

相當(dāng)于（mol）4 1.5 0

由以上的分析可以得出本題的正確選項(xiàng)為（C、D）

3.判斷平衡轉(zhuǎn)化率

例3：（1998年全國）體積相同的甲、乙兩個(gè)容器分別都充有等物質(zhì)的量的SO2和O2，在相同的溫度下發(fā)生反應(yīng)：2SO2+O22SO3 并達(dá)到平衡，在這個(gè)過程中，甲容器保持體積不變，乙容器保持壓強(qiáng)不變，若甲容器中SO2的轉(zhuǎn)化率為P%，則乙容器中SO2的轉(zhuǎn)化率為（ ）

A：等于P% B：大于P% C：小于P% D：無法判斷

分析：本題中的甲容器為定溫定容的變化，乙容器為定溫定壓的變化，可把甲容器的起止體積定為V1，乙容器的平衡體積定為V2，而本反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng)，則一定有V1>V2，因此，若乙容器體積為V2時(shí)，乙容器中SO2和O2的物質(zhì)的量濃度一定大于甲容器中SO2和O2的物質(zhì)的量濃度，乙中反應(yīng)體系壓強(qiáng)大于甲中反應(yīng)體系壓強(qiáng)，促進(jìn)反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行增大了轉(zhuǎn)化率。本題的正確答案為（B）。

4.判斷平衡后體積分?jǐn)?shù)

例4：在等溫、等容條件下，有如下氣體反應(yīng)：2A （g）+2B （g） C （g）+3D（g）。現(xiàn)分別從兩條途徑建立平衡，途徑1：A、B的起始濃度均為2mol/L；途徑2：C、D的起始濃度分別為2mol/L、6mol/L。下列敘述正確的是（ ）

A：1、2兩途徑最終達(dá)平衡時(shí)，混合氣體中各組分的體積分?jǐn)?shù)分別相同。

B：1、2兩途徑最終達(dá)平衡時(shí)，混合氣體中各組分的體積分?jǐn)?shù)分別不相同。

C：達(dá)平衡時(shí)，1途徑的反應(yīng)速率V（A）等于2途徑的反應(yīng)速率V（A）。

D：達(dá)平衡時(shí)，1途徑混合氣體的密度為2途徑混合氣體的密度的1/2。

分析：本題中，若將途徑2轉(zhuǎn)化為與途徑1相同的起始狀況，則為A、B的起始濃度均為4mol/L，是途徑1：A、B的起始濃度兩倍，又因?yàn)楸绢}中m+n=p+q，根據(jù)等效平衡的理論可知，選項(xiàng)（A、D）

有關(guān)化學(xué)平衡中的問題，解決的方法有很多，思考時(shí)的思路也不盡相同，但利用平衡中的等效性解決問題，可以更好地培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力，而且較容易理解，便于學(xué)生接受和應(yīng)用

（作者單位：固鎮(zhèn)縣第一中學(xué)）