如何突破化学平衡
如何突破化学平衡 摘 要：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