等效平衡的模型解讀與應用探析

沈亦強

等效平衡作為研究化學平衡的重要內容，對于整個化學知識體系的構建具有一定的意義。根據反應的溫度、壓強、容積、可逆反應的系數是否相等，可以分為恒溫恒壓、恒溫恒容等系數和恒溫恒容不等系數三個類型，對于不同類型的等效平衡可以采用對應的模型來分析，下面將深入探究三類等效平衡模型。

一、恒溫恒壓變量模型

解讀：恒溫恒壓變量模型，即在恒溫恒壓條件下有氣體參與的可逆反應，對于多個不同體積下構建的化學平衡，經過一定的等效轉化（根據計量系數倒推），可將其轉化到物質的量之比相等的同一組分上，則上述多個平衡狀態是等效的。

應用：在使用該模型時需要分兩步進行，首先將不同狀態的物質均轉化到同一組分上，然后對物質比值進行對比，確定模型。適用該模型的可逆反應，當c相同，n隨比例變化，兩次平衡狀態下的氣體密度相同，同一物質的反應速率相同。

解析 上述條件為恒溫恒容條件且系數不等，轉化后需要使對應組分的物質的量完全一致才能達到等效平衡。對三個容器內的組分進行轉化可知，甲和丙達到的平衡為等效平衡，而乙達到平衡時，可以視為是將甲中的混合氣體取出一半，則氣體的物質的量、體積均變為原來的一半，平衡逆向移動。A選項分析壓強關系，由于條件為恒溫恒容，故容器內的壓強與平衡時混合氣體的體積成正比，分析可知p甲=p丙<2p乙;B選項分析物質的量，根據上述分析，甲容器平衡狀態取出一半氣體體積后平衡逆向移動，故n甲=n丙>2n乙;C選項分析比值k，分析平衡的移動可知，在容器中cSO2與cO2的比值始終相同，恒為2∶ 1;D選項分析能量變化的數值，考慮到甲容器與丙容器達到平衡狀態的過程不相同，故兩者的能量變化不一定相等。所以答案為C。

方法總結：利用恒溫恒容不等系數模型時，首先應嚴格按照組分比例進行轉化，滿足組分完全相同即可按等效平衡進行分析，對于不同情形的投料可按照分步投放設計的方式進行分析。分析壓強問題可以轉化為分析平衡狀態時氣體體積問題，涉及到比例關系的平衡分析，需要充分考慮平衡移動對相關量的影響。

總之，學習等效平衡首先需要理解何為等效平衡，明確對應類型構建的基本條件，然后結合等效模型來分析問題。等效平衡模型可以解決多種類型的問題，但分析過程大致相同，在學習時可以結合具體問題進行總結。實際教學中，教師則應注重等效思想的內容滲透，從概念、條件、使用方法入手深入解讀等效平衡，并對等效平衡的模型系統歸納，使學生對等效平衡有一個整體的認識。等效平衡的教學難點在于平衡的過程分析，在教學中可以采用分段轉化、投料設計等方式使學生逐步理解構建等效平衡的過程，掌握利用模型分析問題的方法，使學生掌握知識的同時提升分析思維。

（收稿日期：2018-12-10）