指導數學復習：等效平衡

　　一、等效平衡的概念

　　目前大家公認的定義為：在一定的條件下，可逆反應不論采取任何途徑，即無論反應從正反應方向還是從逆反應方向開始，無論是將反應物一次性投入還是分批投入，只要達到平衡后，各相同組分的百分含量相同，就視為等效平衡。這里的百分含量，可以是物質的量分數，也可以是質量分數。

　　二、等效平衡的類型

　　在考慮平衡體系時，現在流行的分類方法是：以反應條件為前提，歸納出在各種條件(溫度、壓強、容積)下何時能形成等效平衡，然后來解決問題。今天在這里介紹從另一個角度——可逆反應來認識等效平衡，這樣使大家在高考復習中對等效平衡更好理解和應用。

　　我們以可逆反應方程式為主，把可逆反應方程式前后氣體計量系數之和是否相等分為兩類：

　　第一類，化學反應方程式前后氣體計量系數之和不相等，在下列兩種情況下可形成等效平衡。

　　⑴在定溫、定壓情況下,改變起始時加入物質的物質的量，如按化學計量數換算成與原平衡相同的物質，且這些物質的物質的量之比(或值)與原平衡相等，則達到平衡后與原平衡等效。

　　解釋:在溫度和壓強一定時，不論裝入各反應物的起始量是多少，只要各物質的起始量按化學計量數換算成與原平衡起始(或平衡)時相同的物質，且各物質的起始量之比與原平衡相等或相當[如對于2SO2(g)+O2(g)→2SO3來說，裝入SO3即相當于按物質的量之比2︰1裝入SO2和O2]就會達到等效平衡。

　　例如；對于2SO2(g)+O2(g)→2SO3來說，等溫等壓下，起始時將①4molSO2和2molO2;②6molSO2和3molO2；③3molSO2和1.5molO2和1molSO3；④nmolSO3等分別放入密閉等壓容器中，達到平衡時，混合氣體中SO2的百分含量均相等，達等效平衡。

　　達到上述等效平衡時，各物質的物質的量濃度、各物質的分數；各反應物的轉化率；氣體的密度；氣體的平均摩爾質量等均相同，但是各物質的物質的量不一定相同，對應量應該成正比關系。

　　⑵在定溫、定容情況下，不論裝入各反應物的起始量是多少，只要各物質的起始量按化學計量數換算成與原平衡起始(或平衡)時相同的物質，且這些物質的物質的量與原平衡相等，則達平衡后與原平衡等效。

　　解釋：在溫度和體積一定時，只要起始時裝入物質的物質的量與原平衡相等或相當(如裝入3molSO3即相當于裝入3molSO2和1.5molO2),就達到等效平衡。

　　例如：對于2SO2(g)+O2(g)→2SO3(g)來說，在等溫等容下，起始時將①2molSO2和1molO2;②2molSO3;③1.6molSO2;0.8molO2和0.4molSO3等分別充入體積相等的密閉容器中，達到平衡時，混合氣體中SO2的百分含量均相等。達等效平衡。

　　達到上述等效平衡時，等效的物理量最多，幾乎是全等了，于是，有的教輔書將其稱為“等同平衡”，應該指出的是，“等同平衡”的說法是不妥當的。比如不同的投料方式，放出的熱量就不同。如上述的平衡2SO2(g)+O2(g)→2SO3(g)中，①是放出熱量，②是吸收熱量，③無論是吸熱還是放熱都與①②不同，所以說“完全等同”是不合理的。

　　第二類，化學反應方程式前后氣體計量系數之和相等，下列情況可形成等效平衡：

　　在定溫情況下(恒容或恒壓)，改變起始時加入物質的物質的量，如按化學計量數換算成與原平衡相同的物質，且這些物質的物質的量之比(或值)與原平衡相同，則達平衡后與原平衡等效。

　　解釋：當溫度一定時，不論裝入各反應物的起始量是多少，只要各物質的起始量按化學計量數換算成與原平衡起始(或平衡)時相同的物質，且各物質的物質的量之比與原平衡相等或相當[如對于H2(g)+I2(g)→2HI(g)來說，裝入3molHI(g)相當于裝入3molH2(g)和3molI2(g)。]，因平衡與壓強無關，就會達到等效平衡。

　　例如：對于H2(g)+I2(g)→2HI(g)來說，在等溫恒容條件下，起始時將①3molH2和3molI2;②1molH2和1molI2③nmolHI,④1molH2和1molI2和amolHI等分別放入密閉容器中，達到平衡時，混合氣體中的HI(g)百分含量均相等，此時，①②④達平衡時各物質的轉化率也是相等的，平衡時各物質的物質的量濃度雖然不等，但成正比關系，此時，氣體的密度也是正比關系。熱量的變化應不相同。

　　例一、2003-理綜某溫度下，在一容積可變的容器中，反應2A(g)+B(g)→2C(g)達到平衡時，A、B和C的物質的量分別為4mol，2mol和4mol，保持溫度和壓強不變，對平衡混合物中三者的物質的量做如下調整，可使平衡右移的是：

　　A、均減半B、均加倍C、均增加1molD、均減少1mol

　　解析；此為恒溫恒壓下的前后氣體體積不等的反應。A和B選項均為對原平衡中各物質的物質的量呈正比的變化，平衡并不移動。C選項可以設想分成兩次加入，先加入A-1mol，B-0.5mol，C-1mol，此時平衡不移動，然后再單獨加入0.5molB，平衡向右移動。答案：C

　　例二、在一個1L的密閉容器中，加入2molA和1molB。發生下述反應：2A(g)+B(g)→3C(g)+D(s)，達到平衡時，C的濃度為1.2mol/L,維持容器的體積和溫度不變,按下列配比作為起始物質,達到平衡后,C的濃度還是1.2mol/L的是

　　A、1molA+0.5molB+1.5molC+0.1molD；B、3molC+0.7molD；C、2molA+1molB+1molD；D、0.5molA+0.25molB+2.25molC

　　解析:此題為等效平衡開創了一種新思路,也將等效平衡的判斷引入更深的思考.在選項A中,只要將C從右向左反應0.3mol,就能達到1.2mol,但此時D為0,不能再進行逆向反應了,所以不符合題意.同理B選項中只要將D從右向左反應1.8mol，就能達到1.2mol的等效平衡，B正確。C選項D是固體，不影響原等效平衡狀態，D選項中右側沒有D物質，不能進行逆向反應。答案：B、C