如何突破“化学平衡”

摘　要：

关键词：
      化学平衡是中学化学中的一个重要内容,也是每年高考的重点考查内容,但由于其内容较抽象,出题也往往比较灵活,导致学生在学习中往往陷入迷茫,解题时也顾此失彼,因此成为了学生学习化学中的一个难点.如何来突破这个难点呢?笔者以为关键在于以下两点:(一)掌握外界因素对化学平衡的影响;(二)建立等效平衡观念.其中第一点是教材中的重要内容,相对较容易掌握,笔者不再赘述,下面就第二点谈谈我的见解.
    一、什么是等效平衡？
　　所谓等效平衡就是指可逆反应从两个不同的起始状态开始，达到平衡时两个体系中对应组分的百分含量均相同，这两个平衡互称为等效平衡。那么如何才能达到等效平衡呢？一般认为在以下三种情况下可逆反应可达到等效平衡：
　　1、在定温定容时，对于所有的可逆反应若起始加入情况不同，但转化为反应方程式同一边物质后对应物质的物质的量均相同，则可达到等效平衡。
　　2、在定温定压时，对于所有的可逆反应若起始加入不同，但转化为方程式同一边物质后各物质的物质的量成正比，则可达到等效平衡。
　　3、在定温定容时，对于反应前后气体分子数相等的反应，若起始加入情况不同，但转化为反应方程式同一边物质后各物质的物质的量成正比，则可达到等效平衡。
   
　二、等效平衡的解释
　　为什么在以上三种情况下可逆反应可达到等效平衡呢？
    我们知道，可逆反应的特征是反应同时向正逆两个方向进行，而且化学平衡的建立只与始终态有关，而与途径无关，所以在定温定容时只需按照化学方程式计算转化成同一边物质后各物质的物质的量相同，即可认为起始各物质的浓度相同，达到的平衡也相同，即第1种等效平衡成立；而我们同时也知道根据PV=nRT可知定温定压下物质的体积与物质的量成正比，即n（总）′/n（总）= V（总）′/V（总），而总物质的量等于各组分物质的量的之和，若转化成方程式同一边后各物质的的比例相同，根据等比定理即可得
V（总）′/V（总）=n（总）′/n（总）= n（A）′/n（A）= n（B）′/n（B）= n（C）′/n（C），转化后可得C（A）′= C（A），C（B）′= C（B），C（C）′= C（C）即起始各物质的浓度相同，可达到同一种平衡状态，所以第2种等效平衡成立；第3种等效平衡可利用前面两种等效平衡综合得到：先在定温定压下判断，再压缩成定容状态判断，即定温定压下所有可逆反应只需起始各物质比例相同可达等效平衡，而压缩成定容后相当于增大压强，由于压强对反应前后气体分子数相等的反应无影响，故平衡不移动，即第3种等效平衡成立。
    三、如何应用等效平衡
先看条件：若为定温定压则只需转化后各物质的物质的量成正比即可判定等效平衡；若为定温定容，则看反应前后气体分子数，若反应前后气体分子数相等，也只需转化后各物质的物质的量成正比即可达到等效平衡；若反应前后气体分子数不等，则必须转化后各物质的物质的量相同才能达到等效平衡。
    四、具体应用
【例】恒温下在一个密闭容器中发生如下反应：A（g）+3B（g） 2   C（g）
（1）若容器的容积可变，反应在恒压下进行。开始时放入物为1 mol A和3mol B（记为反应甲），结果到达平衡后，生成了a mol C，且C在平衡混合物中的体积分数为ε。若开始时放入0．5 mol A，x mol B和y mol C（记为反应乙），到达平衡后要使C在平衡混合中的体积仍为ε（A、B的体积分数也对应相等，下同）则x=__________, y=____________,平衡时C的物质的量是a的___________倍。
（2）若容器的容积恒定，开始时放入1mol A和3 mol B（记为反应丙），达到平衡后，C的体积分数也为ε，则容器的容积比反应甲的起始体积__________(选填 “大”、 “小”、 “相等”)。若开始时放入物是0．5 mol A，w mol B，z mol C（记为反应丁），达平衡后，C的体积分数仍为ε，则w =________, z = _________。
    解析：相同的容器中发生的两次可逆反应，若起始物质的组成不相同，但最后的平衡态组成相同，则此两组起始物就是“等效投料”。等效投料的平衡过程常称为等效平衡。分恒容与恒压两种情况：
　　本题（1）是恒压容器，为使反应甲、乙的投料比例相等，即乙的投料要符合n（A）∶n（B）= 1∶3，x应该取1．5 mol，而y可以是任意值。反应乙的投料总量（转并后）是反应甲的(y+1)/2倍，故平衡时C的物质的量是a的(y+1)/2倍。
    本题（2）是恒容反应。由题可知，反应丙的平衡态与反应甲的平衡态完全相同，所以丙的容积应与甲的平衡体积相同。由于甲的容积在反应过程中是减小的，平衡时最小，故反应前比丙的容积大。反应丁的平衡和反应丙的平衡是恒容下的等效平衡，必符合投料（经转并后）完全相同的条件。故有n（z）=1 mol, n(w) = 1.5 mol
答案： (1) x=1.5 mol, y = 任意摩（一定范围） , (y+1)/2
           (2) 小, w = 1.5 mol , z = 1 mol