浅谈高中化学平衡问题的求解

◎ 邱晓良

一、有关化学平衡定义问题的求解

在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，同一可逆反应体系，不论是从正反应开始，还是从逆反应开始，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的含量(体积分数、物质的量分数等)均相同。

化学平衡的标志：1.正反应速率等于逆反应速率，且不为零；2.反应混合物中各种成分的体积分数、物质的量分数、质量分数不再发生变化；3.反应物的转化率以及生成物的产生率不再发生变化；4.反应物反应时破坏的化学键与逆反应得到的反应物形成的化学键种类和数量相同(同理生成物)。

例1.对于可逆反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)，下列叙述无错误的是( )。

A.若单位时间内生成xmol NO的同时消耗xmol NH3，则反应达到平衡状态

B.达到化学平衡时4v(O2)正=5v(NO)逆

C.达到化学平衡时，若增加容器体积则正反应的反应速率减小，逆反应速率增大

D.化学反应速率关系是2v(NH3)正=3v(H2O)正

解析：此可逆反应无论是否达到平衡，生成xmol NO 的同时必然消耗xmol NH3，A 错误；当4v(O2)正=5v(NO)逆，即时，表明正反应消耗的O2与逆反应消耗的NO 之比为5∶4，反应达到平衡，B正确。达到平衡时，若增大容器体积即等效为减小体系的压强，正逆反应速率都会减小，C 错误；D 项所陈述的都是正反应的速率，与化学平衡的定义不一致。所以选A。

二、有关恒温恒容下等效平衡问题的求解

1.在恒温恒容下，对于化学反应前后气体体积发生变化的可逆反应(Δv≠0)，只改变起始加入的物质的量，如果通过可逆反应的化学计量数之比换算成化学方程式的同一边物质的量与原平衡相同，则可逆反应达到等效平衡。

例2.在一定温度下，可逆反应2A(g)+B(g)2C(g)，起始时加入2 mol A和1 mol B反应达到平衡，保持平衡时的温度，下面的各种情况能达到等效平衡的是( )。

A.加入1 mol A、1 molC开始反应

B.加入3 mol C起始反应

C.加入1 mol A、1 mol B、1 mol C起始反应

D.加入1 mol B、2 mol C作为起始反应物

解析：开始阶段，无论怎样改变A、B、C的物质的量，从正反应方向开始还是从逆反应方向开始，它们所建立起来的化学平衡状态的效果是完全相同的，即它们之间存在等效平衡关系。题目中是2 mol A和1 mol B起始反应，那我们可以将选项中的加入量根据化学反应系数将反应物按化学反应系数全部转化生成物，或者生成物全转化为反应物。A选项，将1 mol C全转化为反应物，可以得到1 mol A 和1 mol B，加上本来就有的1 mol A，也就是起始反应物等效为2molA和1 mol B，与题目要求的一致。所以A正确。B选项，3 mol C全转化为反应物那就是3 mol A、1.5 mol B，与题意不符合；C选项，等效为2 mol A和1.5 mol B作为起始物，与题意不符合；D选项，2 mol C全转化为反应物那就是2 mol A和1 mol B，再加上另外的1 mol B，那就是2 mol A和2 mol B作为起始物，与题意不符合，因此答案为A。

2.在恒温恒容下，对于反应前后气体体积不变的可逆反应(Δv=0)，只要反应物(或生成物)的物质的量之比与原平衡相同，则可逆反应处于等效平衡。

例3.在一恒温恒容密闭容器中，A、B 气体可建立如下平衡：2A(g)+2B(g)C(g)+3D(g)现分别从两条途径建立平衡：Ⅰ.A、B 的起始量均为2 mol；Ⅱ.C、D 的起始量分别为2 mol 和6 mol。下列叙述错误的是：( )

A.Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成不同

B.Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成相同

C.达到平衡时，途径Ⅰ和途径Ⅱ体系内混合气体平均相对分子质量相同

解析：由于A选项中A、B的反应物之比为1∶3，所以不是等效平衡，所以A正确。B选项中，反应物A、B的反应物之比为1∶1，C、D选项表述都不够准确，因此答案为A。

三、有关恒温恒压下等效平衡问题的求解

恒温恒压情况下，改变起始时加入反应物物质的量，只要按化学计量数之比换算成化学方程式的同一边物质的量之比与原平衡相同，那么其所达到状态与原平衡处于等效状态。

例4.某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A(g)+B(g)2C(g)达到平衡时，A、B 和C 的物质的量分别为4mol、2mol 和4mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是( )。

A.均加倍 B.均减半 C.均减少1 mol D.均增加1 mol

解析：这是一个恒温恒压条件下的等效平衡，题目中起始物质的量是A、B和C分别为4 mol、2 mol和4 mol，全部转化为反应物就是8 mol A、4 mol B。B选项，均减半2 mol A、1 mol B和2 mol C，全转化为反应物就是4 mol A、2 mol B，比例不变，平衡不移动，同理A、B也是。C选项，变成3 mol A、1 mol B和3 mol C，全转化为反应物那就是6 mol A、2.5 mol B 这个比例，相对来说，就是反应物B 减少得过多了，导致B 偏少，所以平衡会左移。D 选项，变成5 mol A、3 mol B 和5 mol C，全部转化为反应物，那就是10 mol A、5.5 mol B，相比于题干中的起始反应物比例，反应物B 的量增加了，所以平衡向右移(朝着反应物B的量减小的方向)。