浅析等效平衡的规律及其应用

浅析等效平衡的规律及其应用

等效平衡是化学平衡中的重点和难点内容，掌握等效平衡的规律和解题步骤，是突破该难点的基础和途径。所以等效平衡也是一种思维分析方式和解题方法。本文探讨了等效平衡的概念、类型及判断方法与应用等相关内容。

等效平衡是与化学平衡的移动紧密相连的，主要比较两个不同的平衡状态方法。将其中一个平衡看作由另外一个平衡或另外一个平衡的等效平衡通过加料或扩大、缩小容器的体积转化过来的，在转化过程中根据平衡移动比较两个平衡的差别。

一、等效平衡概念

在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，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，这样的化学平衡互称等效平衡（包括“相同的平衡状态”）。

二、等效平衡的规律及类型：

（一）、定温定容条件下，对于一般可逆反应mA（g）+nB（g）pC（g）+qD （g）

1、规律一：若m+n=p+q，只要转化为同起始状况后，各种物质的物质的量浓度相等或成相同倍数时，便是等效平衡。这里的“等效”指n%（物质的物质的量分数）相同，但C（浓度）、v（反应速率）、n总（总物质的量）不一定相同。

2、规律二：若m+n≠p+q ，只有转化为同一起始状况后，各物质的量浓度相等才是等效平衡，即使所有物质的浓度都成相同倍數，也不是等效平衡。这里的“等效”不仅指n%（物质的物质的量分数）相同，而且C（浓度）、v（反应速率）、n总（总物质的量）都相同，“等效”可以认为是“等同”。

（二）、在定温定压下，对于一般可逆反应

mA（g）+nB（g）p C（g）+qD（g）

3、规律三：在不同条件下达到平衡时，只要转化为同一起始状况后，各物质的量浓度相等或成相同倍数时，便是等效平衡。而无须考虑m+n与p+q的关系。这里的“等效”指n%（物质的物质的量分数）C（浓度）、v（反应速率）相同，但n总（总物质的量）不一定相同。

三、等效平衡解题思路、方法

对于一个有关等效平衡的问题的解法，一般要按以下步骤进行分析，得出结论。

1、向同一起始状况的转化。

（1）进行等效转化——一边倒法，即按照反应方程式的计量数之比转化到同一边的量，与题干所给起始投料情况比较。

（2）判断起始浓度是否相当。

2、分析判断：

仔细读题审题，根据题目信息，准确判断哪些情况达到平衡时，与原条件形成的平衡是等效的。其具体方法为：

（1）、分析各平衡属于哪种类型，是定温定容还是定温定压。

（2）、根据转化为同一起始状况后，各物质的量之间的关系判断哪些条件下形成的平衡是等效的。

3：应用等效平衡规律，根据分析判断结果解决具体问题。

四、等效平衡应用举例

1.判断反应起始加料用量

例1：在一个固定容积的密闭容器中加入2molA和1molB，发生如下的反应：2A（g）+B（g）3C（g）+D（g），达到平衡时，C的浓度为wmol/L。若维持容器的容积和温度不变，按下列情况配比为开始浓度，达到平衡后C的浓度仍为wmol/L的是（）

A、4molA+2molB

B、2molA+1molB+3molC+1molD

C、3molC+1molD

D、1molA+0.5molB+1.5molC+

0.5molD

解析：这是一道关于等同平衡的题，是定温定容条件下m+n≠p+q的可逆反应，只有转化为同一起始状况后，各物质的量浓度相等才是等效平衡。将“3molC+ 1molD”转化为“2molA+1molB”将 1.5molC+0.5molD”转化为“1molA+ 0.5molB”。则B组起始状态相当于4molA+2molB”，C组起始状态相当于“2molA+1molB”。显然，A、B组的起始量与“2molA+1molB”的起始量不同，均不能达到与其相同的平衡状态，而C、D组的起始量与“2molA+ 1molB”的起始量相同，能达到与其相同的平衡状态。故正确答案为C、D。

2.判断新平衡后物质的量

例2：将2molSO2和2molSO3气体混合于固定容积的密闭容器中，在一定条件下发生反应：2SO2+O2 2SO3，平衡时SO3为n mol，相同温度下，分别按下列配比在相同容积的密闭容器中放入起始物质，平衡时，SO3的物质的量大于n mol的是（）

A：2mol SO2和1mol O2 B：4mol SO2和1mol O2

C：2mol SO2，1mol O2 ，2mol SO3 D：3mol SO2，1mol O2和1 mol SO3

分析：本题是定温定容的等效平衡问题，且为m+n≠p+q的类型，只要转化为同一起始状况后，各物质的物质的量相等，便是等效平衡。此时平衡后各物质的物质的量与原平衡相同。起始的量比原条件大，则平衡时也比原条件的大。

2 SO2 + O2 2SO3

原条件（mol）2 0 2

相当于（mol）4 1 0

A条件（mol）2 1 0

B条件（mol）4 1 0

C条件（mol）2 1 2

相当于（mol）4 2 0

D条件（mol）3 1 1

相当于（mol）4 1.5 0

由以上的分析可以得出本题的正确选项为（C、D）

3.判断平衡转化率

例3：（1998年全国）体积相同的甲、乙两个容器分别都充有等物质的量的SO2和O2，在相同的温度下发生反应：2SO2+O22SO3 并达到平衡，在这个过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中SO2的转化率为P%，则乙容器中SO2的转化率为（）

A：等于P% B：大于P% C：小于P% D：无法判断

分析：本题中的甲容器为定温定容的变化，乙容器为定温定压的变化，可把甲容器的起止体积定为V1，乙容器的平衡体积定为V2，而本反应是体积缩小的反应，则一定有V1>V2，因此，若乙容器体积为V2时，乙容器中SO2和O2的物质的量浓度一定大于甲容器中SO2和O2的物质的量浓度，乙中反应体系压强大于甲中反应体系压强，促进反应向正反应方向进行增大了转化率。本题的正确答案为（B）。

4.判断平衡后体积分数

例4：在等温、等容条件下，有如下气体反应：2A （g）+2B （g）C （g）+3D（g）。现分别从两条途径建立平衡，途径1：A、B的起始浓度均为2mol/L；途径2：C、D的起始浓度分别为2mol/L、6mol/L。下列叙述正确的是（）

A：1、2两途径最终达平衡时，混合气体中各组分的体积分数分别相同。

B：1、2两途径最终达平衡时，混合气体中各组分的体积分数分别不相同。

C：达平衡时，1途径的反应速率V（A）等于2途径的反应速率V（A）。

D：达平衡时，1途径混合气体的密度为2途径混合气体的密度的1/2。

分析：本题中，若将途径2转化为与途径1相同的起始状况，则为A、B的起始浓度均为4mol/L，是途径1：A、B的起始浓度两倍，又因为本题中m+n=p+q，根据等效平衡的理论可知，选项（A、D）

有关化学平衡中的问题，解决的方法有很多，思考时的思路也不尽相同，但利用平衡中的等效性解决问题，可以更好地培养学生的逻辑推理能力，而且较容易理解，便于学生接受和应用