等效平衡的深度解析与解题技巧

摘 要： 化学平衡是高中化学基本理论的教学中重点和难点，同时又是一个高考的热点，等效平衡则是这个知识点中的难点和重点，是多数学生在学习和复习化学平衡时感到头疼的问题。本文对等效平衡进行深度解析，并提供了一些解题技巧。

关键词： 高中化学 解题技巧 等效平衡

化学平衡是高中化学基本理论的教学中重点和难点，同时又是一个高考的热点。等效平衡是这个知识点中的难点和重点，是多数学生在学习和复习化学平衡时感到头疼的问题。我结合教学实践和经验，就等效平衡的相应知识及解题技能进行了概括归纳和总结，希望对大家的学习有所帮助和启发。

一、等效平衡的概念

1.定义

对于同一可逆反应，当外界条件一定时，该反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，或是从中间状态（既有反应物又有生成物的状态）开始，只要达到平衡时条件保持不变，加入的物质的量相当，均可达到相同的平衡状态，这样的化学平衡互称为等效平衡。

2.概念理解

（1）外界条件相同：通常是：①恒温、恒容；②恒温、恒压。

（2）“等效平衡”与“完全相同的平衡状态”不同：“完全相同的平衡状态”是指在达到平衡状态时，任何组分的物质的量分数（或体积分数）对应相等，并且反应的速率等也相同，但各组分的物质的量、浓度可能不同。而“等效平衡”只要求平衡混合物中各组分的物质的量分数（或体积分数）对应相同，反应的速率、压强等可以不同。

（3）平衡状态只与始态有关，而与途径无关，只要起始浓度相当，就能达到相同的平衡状态。

3.分类

（1）量等同平衡，即相同条件下同一可逆反应从不同途径达到平衡时，各组分的物质的量（或质量）分别相等。量等同则量分数一定等同，量等同平衡是量分数等同平衡的特例。

反应前后气体化学计量数之和不相等，即气体分子数不相等的可逆反应，在恒温恒容时只改变起始加入情况，只通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡式，左右两边同一边物质的物质的量与另一平衡相同则可互成等效平衡，达到量等同平衡。

（2）量分数等同平衡，即相同条件下同一可逆反应从不同途径达到平衡时，各组分的质量分数、体积分数（对气体）或物质的量分数分别相等。

恒温恒容时，反应前后气体化学计量数之和相等即气体分子数相等的可逆反应；恒温恒压时，反应前后气体化学计量数之和相等或不相等，即气体分子数相等或不相等的可逆反应，可实现量分数等同平衡。

二、等效平衡的解题技巧

以可逆反应为依据，基于元素原子守恒，用极限转化思想，将不同的起始加入情况通过可逆反应的化学计量数之比，换算成可逆反应式的同一边（左边或右边）物质的相应的量，再与原平衡（比较标准）对照，符合条件的情况即可互为等效平衡。

例：在恒温容器中加1 mol N和3 mol H，达到平衡时NH的体积分数为m%。若N、H、NH的起始加入量分别为x mol、y mol、z mol，达到平衡时NH的体积分数仍为m%，则：

（1）该容器恒容，则x、y、z应满足的关系是?摇?摇?摇。

（2）该容器恒压，则x、y、z应满足的关系是?摇?摇?摇，

设前者达到平衡时生成NH a mol，则后者达到平衡时生成NH?摇 ?摇?摇mol。（用a、x、z表示）

解析：首先找出比较标准，为

?摇?摇?摇?摇N + 3 H ?葑 2NH

起始量1mol?摇3mol?摇?摇 0

达到平衡时NH的体积分数为m%，再结合条件分析各种问题。

（1）?摇?摇?摇 N + 3 H ?葑 2NH

起始量 x mol?摇y mol?摇z mol

逆推（x+）mol?摇?摇（y+）mol?摇?摇0

由题意，该条件下，两过程可达到量等同平衡，两起始量达到平衡时，NH的量相同，而化学平衡的建立只与条件（浓度、温度、压强）有关，与途径无关，故逆推到起点时（即将z mol NH完全分解，如上所示），N和H的量应与比较标准相同，只有这样达到平衡时NH的体积分数才为m%。所以（x+）=1，且（y+）=3。

（2）由题意，该条件下，两过程可达到量分数等同平衡，两起始量达到平衡时，NH的物质的量分数（体积分数）相同，只需在逆推后，两者的物质的量之比相同即可，故x、y、z应满足的关系为：

1 mol∶3mol=（x+）mol∶（y+）mol，即：=

因为逆推后，后者N为前者的（x+）倍，故平衡时生成的NH也为前者的（x+）倍即（x+）amol。

答案：（1）（x+）=1且（y+）=3 （2）=；（x+）a［或（+）amol］

在解答有关等效平衡的问题时，不仅要看准题目的外界条件是恒温恒容还是恒温恒压，而且要看准反应的本身是体积可变还是体积不变（反应前后气体化学计量数是否相等），不符合条件的不能盲目应用等效平衡规律。

参考文献：

［1］李煜.创新科技［M］.科技创业月刊杂志社，2004.

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