高中化学教学论文 关于等效平衡的若干问题及其解决途径
关于等效平衡的若干问题及其解决途径
“等效平衡”是指在相同条件下的同一可逆反应里，建立的两个或多个化学平衡中，各同种物质的含量相同，这些化学平衡均属等效平衡(包括“等同平衡”),其核心是“各同种物质的含量相同”。 “等效平衡”常见的有恒温恒压和恒温恒容两种情形，其口诀可概括为:等压比相等;等容量相等，但若系(气体系数)不变，可为比相等【三种情况前提:等T】。
[例题1]在一恒温恒压密闭容器中，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:?. A、B的起始量均为2mol;?. C、D的起始量分别为2mol和6mol。下列叙述正确的是:-----------------------------(AC) A、?、?两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成相同
B、?、?两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成不同
C、达到平衡时，途径?的 和途径?体系内混合气体平均相对分子质量相同 D、达到平衡时，途径?的气体密度为途径?密度的1/2
解析:化学平衡的建立与反应途径无关，?可等同于A、B的起始量均为4mol的情形(将?进行极值转换2molC和6molD完全反应转化为4molA，4molB)。
T、P一定 2molA 2molB已达平衡 2molA 2molB已达平衡 2molA 2molB已达平衡 加入2molA 2molB 加入2molA，2molB体积为,,，恒温恒压时，再加入2molA，2molB体积则变为2,,，可见，A、B的起始量均为4mol时就相当于是两个A、B的起始量均为2mol在同等条件下的叠加，平衡时，各同种物的浓度相同，转化率相同，平均摩尔质量和密度也相同。
结论:对于气体，在相同温度下，各物质的量等比例增大(或缩小)，又压强不变，则体积等比例增大(或缩小)，各物质的量浓度不变，两平衡等效。
[例题2]如维持温度不变，在一容积不变的容器中加入2molSO，1molO，发生下列反应:222SO (g) +O(g) 2SO(g)，若平衡时，SO的物质的量浓度为a mol/L。如果改变开始时的2233
投料情况，并用a
表
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示SO的物质的量;b表示O的物质的量;c表示SO的物质的量，但是仍223
然要求平衡时SO的物质的量浓度为a mol/L，则填写下列空格: 3
?若a=0，b=0，则c=_______;
?若a=0.5，则b= _______ ，c=_______;
?写出a、b、c应满足的关系式(请用两方程式表示，其中一个只含,和;，另一个只含,和;):__________ ，____________。
解析:(1)化学平衡的建立与反应途径无关，显然c=2(运用极值转换，2molSO和1molO完22全反应转化为2molSO)。 3
(2) 2SO (g) + O(g) 2SO(g) 223
始
始′ b c
变 1—b c
则有1.5:(1—b):c = 2:1:2 ? ,,0.25，;,1.5 将三步计算模式(始、变、平)改变为“变形三步”模式(始、始′、变)，用于“等效平衡”可简化计算。
(3)同理 2SO (g) + O(g) 2SO(g) 223
始 2 1 0
始′ , , ;
变 2,,,, ;
则有(2,,):(1,,):;,2:1:2
?,，;,2， 2,，;,2
[思考]若将上述问题中的容积固定容器改成压强不变容器，同样回答上述问题(第3小问括号内文字去掉)，则情形又如何,(参考答案:?c,0;? b=0.25，c?0;?a:b=2:1，c?0或a=b=0，c,0)
[例题3]在一个固定容积的密闭容器内，保持一定温度，进行以下反应:H(g)+Br(g) 22
2HBr(g)+Q，已知加入1molH和2molBr时，达到平衡后生成amolHBr(见下表“已知”项)。22
在相同的条件下，且保持平衡时各组分的体积分数不变，对下列编号?—?的状态，填写表中的空白:
编号 起始状态时物质的量/mol 平衡时HBr的物质的量/mol
H Br HBr 22
已知 1 2 0 a ? 0.5 1 0 0.5a
? 0 0.5 1 0.5a ? n m(m?2n) 2(m-2n) (m-n)a (粗体部分为原题空白部分)
解析:(1)
恒温 减压至原1/2
2molBr达平衡 0.5molH1mol Br达平衡 0.5molH1mol Br达平衡 1molH 2 22222
对于等容，物质的量等比例缩小(或增大)，压强变化，如果气体系数反应前后相等，平衡不移动，则仍为等效平衡。
(2)先极值转换，再用比例计算。
H(g) + Br(g) 2HBr(g) 22
始 x y 1 变 0.5 0.5 1 (极值转换) 始′ x +0.5 y +0.5 0
则有 x +0.5=0.5 ，y +0.5=1 (和?为等同平衡，等同平衡必为量相等)
? x=0， y=0.5
(3)设起始状态时HBr的物质的量为x，平衡时HBr的物质的量为y，
H(g) + Br(g) 2HBr(g) 22
始 n m x 变 0.5x 0.5x x (极值转换)
始′ n+0.5x m+0.5x 0
变′ 0.5y 0.5y y
平 n+0.5x—0.5y m+0.5x—0.5y y
则有(n+0.5x)?(m+0.5x)=1?2 【注:按原物质的物质量之比，非按反应系数比】
(n+0.5x—0.5y)?(m+0.5x—0.5y)?y =(1—0.5a)?(2—0.5a)?a
?x=2(m-2n)， y=(m-n)a
温度恒定时，对于等容，物质的量等比例增大，压强变化，
(1)如果气体系数反应前后相等，平衡不移动，则仍为等效平衡;
(2)如果气体系数反应前后不等，则平衡移动，非等效平衡，要想等效，只有量不变。
[思考]若将例1中的压强不变容器改成容积固定容器，同样分析4个选项，则情形又如
何,(参考答案:ACD)
总的说来，等效平衡实际上可分为三小块进行分析，能正确理解、分析上述三个例题则此类问题均可迎刃而解。在理解等效平衡原理的基础上，在实际解题中也可依据其口诀“等压比相等;等容量相等，但若系(气体系数)不变，可为比相等”简化分析过程，提高解题速度。
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