巧用模型解決復雜的等效平衡問題

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當兩個影響化學平衡的條件同時變化時，化學平衡的移動方向常因變化不一致導致大家難以分析。根據勒夏特列原理建立問題解決模型——并盒法，可以輕松地解決這種等效平衡問題。

一、問題的界定與研究

當探究兩個變量對化學平衡移動的影響時，如果影響是同向的，則可用勒夏特列原理疊加解決。如果影響是異向的，就難以判斷移動的方向及其他變量的變化。不過作者根據多年的經驗研究總結出的“并盒法”，可以巧妙解決這一問題。

二、思維建模

1.一定溫度下，將分批加入反應物或生成物的反應看成先獨立達到等效平衡，然后再合并。

2.對于同一個可逆反應，若有兩種不同的狀態，其充入的反應物或生成物或反應物和生成物同時按照化學方程式“一邊倒全部”轉化為同一方向的物質時，對應物質的濃度等量相等或比例相同，形成等效平衡。這兩種不同狀態為相同的“極端狀態”。

3.將兩種有相同“極端狀態”的容器在一定條件下合并，研究平衡移動的方向。首先考慮該種方式合并是否導致各物質濃度的變化。如果濃度不變，則合并結果與原平衡等效。如果濃度增大，則相當于增壓，平衡將向壓強減小的方向移動，其他變量隨之變化(對于氣體Δn=0的反應合并后各物質濃度增大，但平衡不移動)。

以上的建模稱之為“并盒法”。

三、應用示例

1.恒溫、恒容下再次充入反應物或生成物(Δn≠0)。

例1將amolPCl5充入一恒容的密閉容器中，發生反應PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)，在恒溫下達到化學平衡狀態時，PCl5的轉化率為α1。保持溫度不變，再次向該容器中充入amolPCl5(g)，達到化學平衡狀態時，PCl5的轉化率為α2。則α1和α2的大小關系是___。

分析：先向恒溫、恒容的兩個容器中各充入amolPCl5發生反應，獨立達到平衡時，形成等效平衡，此時PCl5的轉化率相同。再在恒溫、恒容條件下，合二為一，相當于將容器壓縮為原來的一半，則加壓平衡逆向移動，PCl5的轉化率減少(如圖1)。故α1＞α2。

圖1

2.恒溫、恒壓下再次充入反應物或生成物(Δn≠0)。

例2將amolPCl5充入一恒溫、恒壓的密閉容器中，發生反應PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)，達到化學平衡狀態時，PCl5的轉化率為α1。保持條件不變，再次向該容器中充入amolPCl5(g)，達到化學平衡狀態時，PCl5的轉化率為α2。則α1和α2的大小關系是___。

分析：在增加PCl5物質的量的同時擴大了體積，變量的變化不清楚，無法用勒夏特列原理解決，可以用“并盒法”解決，得出α1=α2。

3.恒溫、恒容下再次充入反應物或生成物(Δn=0)。

例3將amolHI充入一恒容的密閉容器中，發生反應2HI(gH2(g)+I2(g)，在恒溫下達到化學平衡狀態時，HI的轉化率為α1。保持溫度不變，再次向該容器中充入amolHI，達到化學平衡狀態時，HI的轉化率為α2。則α1和α2的大小關系是___。

分析：在恒溫、恒容條件下，合二為一，相當于將容器壓縮為原來的一半，但因為Δn=0，所以平衡不移動，故α1=α2。若將“恒溫、恒容”改為“恒溫、恒壓”，答案還是α1=α2。