分解并突破“等效平衡”

王利娟��

摘要：等效平衡，一直是困扰高中学生的一个难点，本文从定义，规律，解题技巧，注意事项等四个方面分解并突破等效平衡，希望对高中学生的学习有一定的帮助。

关键词：等效平衡；定义；规律；解题技巧

一、 等效平衡定义

在一定条件（定温、定容或定温、定压）下，对同一可逆反应，只有起始加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量（质量分数、体积分数、物质的量分数等）相同，这样的平衡称为等效平衡。

理解定义：首先是“等效”二字，举生活中的例子：感冒了，需要吃药，吃“感康”和吃“白加黑”对治愈感冒是“等效”的。类比等效平衡定义：在一定条件（定温、定容或定温、定压）下，对同一可逆反应，充入了“一定量的反应物”和“充入了一定量的产物”，达到了相同的平衡，这两种情况下的平衡是“等效”的。

二、 等效平衡规律

1. 在定温、定容条件下，对于反应前后气态物质系数不等的可逆反应，只改变初始时加入物质的量，如通过可逆反应的计量数之比换算成同一边的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效、且实为同一平等。

2. 在定温、定容条件下，对于反应前后气态物质系数不变的可逆反应，只要反应物（或生成物）的物质的量的比值与原平衡相同，则两平衡等效。

3. 在定温、定压下，改变起始时加入物质的量，只要按化学计量数换算成同一边的物质的物质的量之比与原平衡相同，则达平衡后与原平衡等效。

理解规律：感冒了，吃“感康”和吃“白加黑”对治愈感冒是“等效”的。但是咳嗽了，就得换药。这叫分情况对待。类比等效平衡的规律，不同情况下（反应条件、反应类型）规律不同。

三、 解题技巧

1. 利用定义判断题目

有关速率和平衡的题目，哪些可以用等效平衡规律去解决？前提是这个题目是等效平衡的题目。那怎样判断一个题目是不是等效平衡的题目呢？用定义！比如下面这个题目：

在一定温度下，把1 molSO2和0.5 molO2通入一个一定容积的密闭容器里发生如下反应：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），当此反应进行到一定程度时反应处于化学平衡状态。现在维持该容器温度不变，充入一定量的SO3气体，保证达到平衡时，反应混合物中三种氣体的质量分数仍跟上述平衡时的完全相同。则充入SO3的物质的量为。

这个题目题干的描述正好跟等效平衡的定义相吻合：在一定条件下（相同温度和体积），对同一可逆反应（2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）），只有起始加入物质的量不同（分别充入反应物和产物），而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同（三种气体的质量分数仍跟上述平衡时的完全相同）。那这就是个等效平衡的题目。

2. 利用规律解决题目

判断出了一个题目类型是等效平衡，就可以利用规律做题了。做题时关键看清“条件”和“反应类型”，然后套规律。规律记为：

“恒温恒容ΔV≠0化归原值”（又叫全等平衡）

“恒温恒容ΔV=0化归原比”

“恒温恒压化归原比”

比如上面那个例题：条件：恒温恒容；反应类型：ΔV≠0；规律：化归原值。则：SO3的物质的量为1 mol。

【典型例题】

例1在一定温度下，把2 mol气体A和2 mol气体B通入一定容积的密闭容器中，发生如下反应，2A（g）+2B（g）3C（g），当此反应进行到一定程度时反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中维持温度体积不变，令x、y、z分别代表初始时加入的A、B、C的物质的量（mol），如果x、y、z取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡状态时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡完全相同。请填空：

（1） 若x=0，y=0，则z=。

（2） 若x=0.5，则y=，z=。

（3）x、y、z的取值必须满足的一般条件是，。（请用两个方程式表示，其中一个只含x和z，另一个只含y和z）。

解析：通过化学方程式：2A（g）+2B（g）3C（g）可以看出，这是一个化学反应前后气体分子数不等的可逆反应，在定温、定容条件下建立的同一化学平衡状态。对充入量的要求是“化归原值”。

（1） 若x=0，y=0，这说明反应是从逆反应开始，通过化学方程式2A（g）+2B（g）3C（g）可以看出，反应从3 mol C开始，通过反应的化学计量数之比换算成2 mol A和2 mol B的物质的量，恰好跟反应从2 mol A和1 mol B的混合物开始是等效的，故z=3。

（2） 由于x=0.5<2，这表示反应从正、逆反应同时开始，通过化学方程式2A（g）+2B（g）3C（g）可以看出，要使0.5 mol A反应需要同时加入0.5 mol B才能进行，通过反应的化学计量数之比换算成C的物质的量与0.75 mol C是等效的，这时若再加入2.25 mol C就与起始时加入3 mol C是等效的，通过转换可知也与起始时加入2 mol A和2 mol B是等效的。故y=0.5，z=2.25。

（3） 题中要求2 mol A和2 mol B要与a mol A、b mol B和c mol C建立等效平衡。由化学方程式2A（g）+2B（g）3C（g）可知，应有x+2/3z=2，y+2/3z=2。

例2在一个固定容积的密闭容器中，保持一定的温度进行以下反应：A2（g）+B2（g）=2AB（g）已知加入1 mol A2和2 mol B2时，达到平衡后生成x mol AB，在相同条件下，按下列情况充入各物质要保持平衡时各组分的体积分数不变，填写下列空白。

（1） n（A2）=2 mol，n（B2）=4 mol，n（AB）=0 mol，则达平衡时AB的物质的量为：。endprint

（2） n（A2）= mol，n（B2）=mol，n（AB）=1 mol，平衡时AB的物质的量为0.5x mol。

（3） n（A2）=a mol，n（B2）=b mol（b≥2a），n（AB）=mol，平衡时AB的物质的量为 mol。

解析：在定温、定容下，建立起化学平衡状态，从化学方程式可以看出，这是一个化学反应前后气体分子数相等的可逆反应，化归原比，则达到平衡后与原平衡等效。

（1） 因为标准项中n（A2）（起始）：n（B2）（起始）：n（AB平衡）=1∶2∶x，将n（A2起始）=2 mol，n（B2起始）=4 mol，代入上式得n（AB平衡）=2x。

（2） 参照标准项可知，n（AB平衡）=0.5x mol，需要n（A2起始）=0.5 mol，n（B2起始）=1 mol，n（AB起始）=0 mol。而现在的起始状态，已有1 mol AB，通过转换以后，就相当于起始时有0.5 mol A2和0.5 mol B2的混合物，為使n（A2起始）∶n（B2起始）=1∶2，则需要再加入0.5 mol B2就可以达到了。故起始时A2和B2的物质的量应为0 mol和0.5 mol。

（3） 设起始时AB的物质的量为m mol，平衡时物质的量为n mol通过转换成A2和B2后，则A2和B2的总量分别为（a+0.5m）mol和（b+0.5m）mol，此时（a+0.5m）/（b+0.5m）=1/2，解得m=2（b-2a），AB的含量为：x（b-a）

例3将例1条件改成“恒温恒压”，其他数据不变，

解析：恒温恒压条件下，化归原比就可以了。

答案：（1）z=任意值；（2）y=0.25z=1.5；（3）x=2yz为任意值。

做题时需要注意的两个点：

（1） 平衡等效，各组分的物质的量不一定相同

①化归原值类型的等效平衡，平衡时各组分的物质的量相等。

②化归原比类型的等效平衡，平衡时各组分的物质的量不相等，但各组分的物质的量分数相等。

（2） 平衡等效，转化率不一定相同

①若是从不同方向建立的等效平衡，物质的转化率一定不同。

②若是从一个方向建立的等效平衡，物质的转化率相同。

通过以上的分析，等效平衡这个难点就算不上难点了，关键点就是：判断题目，明确类型，套取规律。最后需要说明的是：1. 用等效平衡内容解题只是一种解题方法，或者是一个题目的其中一种解决方法，不是唯一一种方法；2. 等效平衡不是高考必考内容。endprint