等效平衡問題圖形模式思維及一般規(guī)律

何昌奎

化學(xué)平衡問題在高中化學(xué)的教學(xué)中由于涉及到化學(xué)平衡體系多個(gè)比較參數(shù)的改變，使學(xué)生在學(xué)習(xí)

時(shí)較難掌握。本文試圖通過簡單的圖形模式和題型的示例，得出一些規(guī)律，有助這類問題的理解。

一、等效平衡的含義

從普通意義講，對(duì)于一個(gè)可逆反應(yīng)只要平衡體系中相同組分具有相同的百分含量，則這些平衡體系互為等效平衡。然而任何平衡體體系都是建立在一定條件（如各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度，物質(zhì)的狀態(tài)，溫度，壓強(qiáng)，體積等）之下的，涉及多個(gè)比較參數(shù)。從高中化學(xué)教學(xué)上來看，等效平衡通常涉及的有恒定溫度、恒定體積的等效平衡和恒定溫度、恒定壓強(qiáng)的等效平衡。一般不涉及改變溫度問題。

二、恒定溫度，恒定體積，即溫度不變，體積不變的等效平衡問題

1.反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不相等的可逆反應(yīng)

例1在一定溫度下，把2 mol SO2 和1 mol O2通入一定容積的密閉容積中，發(fā)生反應(yīng)：

2SO2+O22SO3

當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)。維持溫度不變，用a 、b、 c分別代表初始加入的SO2、 O2、SO3的物質(zhì)的量。如果a、b、c取不同的數(shù)值，它們必須滿足一定的關(guān)系，才能保證達(dá)平衡時(shí)反應(yīng)混合物中三種氣體的百分含量仍和上述平衡完全相同。完成下列問題：

規(guī)律：定溫、定容下，氣體分子數(shù)目前后相等的可逆反應(yīng)。只要換算成對(duì)應(yīng)物的物質(zhì)的量的比例與原平衡相同則等效。

三、恒定溫度、恒定壓強(qiáng)的等效平衡

例3在一定溫度下，把2體積N2和6體積H2通入一帶活塞的體積不變的容器中，活塞一端與大氣相通，發(fā)生如下反應(yīng)：N2+3H22NH3，ΔH<0

若反應(yīng)達(dá)平衡后，得混合氣體體積為7體積。設(shè)a、b、c分別代表N2，H2，NH3的初始加入體積，如果反應(yīng)達(dá)平衡后，混合氣體中各物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)均與上述平衡完全相同，那么：

（1）若a=1，c=2，則b= ，此時(shí)反應(yīng)起始將向 反應(yīng)方向進(jìn)行。規(guī)定起始向逆向進(jìn)行，則c的范圍 。

（2）在裝置中，若控制平衡混合氣體為6.5體積，可采取的措施 ，原因 。

解析該題是典型的等溫、等壓的等效平衡問題，只要按化學(xué)計(jì)量數(shù)換算成與原平衡中告知物質(zhì)的物質(zhì)的量的比例相同，則平衡等效。

（1）N2 + 3H2 2NH3

原起始：2 6 0

若 1 b 2

則 1+2×12b+2×32 0

1+2×12b+2×32=26 b=3

因?yàn)椋?+2-7=1， V（NH3）=1<2的量故逆向移動(dòng)。

因2體積N2，6體積H2，產(chǎn)生NH3的最大趨于4體積，故1

（2）因6.5<7，而壓強(qiáng)不變，只能降溫。

規(guī)律：定溫、定壓下的等效平衡問題，只要能換算成告知原平衡中物質(zhì)的物質(zhì)的量的比，即比例相同，與原平衡等效。

（收稿日期：2015-01-13）