例釋化學等效平衡的判斷與應用

文懷毅 湖南省湘潭縣第一中學

例釋化學等效平衡的判斷與應用

文懷毅 湖南省湘潭縣第一中學

等效平衡在化學中是一個比較特殊的化學反應現象，其代表著化學反應中間的一種平衡狀態。在高中化學學習中，我們高中生一定要對等效平衡形成充分了解，不僅要掌握等效平衡的判斷方法，還要對其實現靈活運用，解決更多的化學問題。所以，下面針對等效平衡的概念作了簡單闡述，然后分析了其判斷方法，最后介紹了其具體應用，希望可以幫助高中學生更好地學習化學。

等效平衡 判斷 應用

高中化學在知識難度上又上升了一個臺階，不僅涉及到的內容變多了，難度也有所上升，因此學生在學習過程中，遭遇了更大的困難。等效平衡作為高中化學中的一個重要知識點，涉及到多個與之相關的變量，這些變量間的相互關系，就決定了等效平衡的判定。所以，對于高中學生而言，必須要掌握等效平衡的基本理念和判定方法，這樣才能在實際運用中找準切入點，從而實現問題的順利解決。

1 等效平衡的概念

在高中化學中，有一部分化學反應具有可逆的屬性，即在某些條件下反應既可以正向進行，也可以反向進行，因此這類反應往往不能實現充分反應，會在某一狀態下停止化學反應，各種參與反應的物質達到一種相互平衡的狀態，此時既不會正向反應，也不會反向反應。但是若是改變某一個條件，就會讓反應重新開始。在反應達到平衡狀態時，就稱之為等效平衡。根據高中化學教材對等效平衡的相關介紹，可以得出與等效平衡相關的幾個因素分別為溫度、壓強和濃度，這三個因素在反應過程中隨便改變其一，就可以促使反應開始變動。要建立等效平衡，一般是在兩種狀態下完成的，一是恒溫恒容，二是恒溫恒壓。

2 等效平衡的判斷

對于等效平衡的判斷，在不同的狀態下是不一樣的。在恒溫恒容條件下，對于同一個可逆反應，參與反應物質的起始量不論是多少，也不管是分成幾次加入的，只要起始量依照化學計量數換算后，和方程式左右兩邊的量相同，那么則可以判斷其達到了等效平衡狀態。在這種情況下，在反應混合物中的各個物質的組成比例都應該是對應相等的，包括了體積比例、質量比例、濃度比例等等，都是對應的相等的。

而在恒溫恒壓條件下，如果反應沒有氣體參與，那么只要反應物的物質的量在經過換算后能夠在方程式左右兩邊達到對應相等，那么就可以判定其達到了等效平衡狀態。在這種情況下，等效平衡時參與反應的各個物質的質量、體積、濃度等等并非一定相等的。

另外，還與一種特殊情況，就是在恒溫恒容的狀態下，如果可逆反應在反應前后的分子數不發生變化，那么在達成等效平衡狀態時，其壓強也是不變的，所以物質的量的比例達到對應相等，那么就可以判定等效平衡。

3 等效平衡的應用

3.1 恒溫恒壓的應用

在實際運用中，可以分為不同的狀態來運用，恒溫恒壓便是其中之一。在相關問題中，由于反應條件的限制，會導致問題解答出現困難。而此時通過等效平衡恒溫恒壓的應用，可以避開一些未知的因素，從而解答出問題。

例：有一個密閉容器，通入1mol的氣體Y和3mol的氣體X，從而會產生化學反應：3X+Y=aZ。在反應穩定后，氣體Z的摩爾數百分比為n%。在溫度和容器體積均不發生變化的情況下，假設X=1．2mol，Y=0．4mol，Z=0．6mol，試求出 a 的值。

解析：反應已經穩定，那么可以假設氣體Z在混合物中所占據的百分比為w，。根據反應物的摩爾數，其參與反應的氣體一共有4mol，在溫度、壓力不變的情況下，可以認定生成氣體也是4mol，所以a=4。但是，由于反應并沒有達到完全的程度，所以氣體X和Y會有剩余，因此等效平衡要得到保持，物質摩爾數就要和初始狀態保持一致，此時a=1。

3.2 恒溫恒容的應用

恒溫恒容是等效平衡的另一種狀態，在實際運用中，不少問題就會涉及這一狀態，因此可以對其靈活運用，以實現高效解題。

例：對于反應X+B=2Z，將其置于固定容積的器具當中進行反應，如果X和B的起始摩爾數都是1mol，化學反應在某個條件下達到平衡的狀態，Z的體積分數剛好是a%。此時如果再繼續向容器中注入1mol的氣體Z，在條件不變的狀態下再次達到平衡，此時將Z的體積分數定為b%，則a%和b%的大小關系如何？

解析：對于該例題，通過題目中給出的條件進行分析可以發現，在反應起始前后的狀態下，容積體積并沒有發生任何變化，氣體體積也并未產生任何變化，所以溫度和壓力在此種情況下都是恒定的。比如加入的1molZ氣體可以完全反應，那么就會生產0．5mol的氣體X和0．5mol的氣體B，和之前的反應相比，只是投入量減半了，其他條件并沒有發生變化。所以，體積分數上在反應中肯定是不變的，保持一致，因此可以得出結論：a%和b%相等。

等效平衡主要涉及到兩個不同的狀態，在實際運用中也是依靠這兩個狀態來解答題目，通過這兩種狀態下的某些特別性質來分析反應中的某些條件，找出解答問題的關鍵。

[1]王維秀.解決化學平衡中等效平衡問題的金鑰匙——“一邊倒”法[J].亞太教育，2015，15:142

[2]王一帆.高中化學中對化學平衡原理的巧用研究[J].化工管理，2016，09:29+50