等效平衡解题方法浅析.doc

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等效平衡解题方法浅析
杨雅勇
（陈仓区群力中学陕西宝鸡721300）
化学平衡是中学化学理论教学的一个重点、难点，在可逆反应、化学平衡的学习探讨过程中，等效平衡的习题是无法回避的教学内容。何为等效平衡呢？
一、等效平衡的含义
化学平衡的建立与条件有关，而与建立平衡的途径无关，因此，相同条件下，同一可逆反应可以通过多种途径达到相同的平衡状态，也就是说，达到平衡后，任何相同组分百分含量均相同，即建立了相同的平衡状态，这样的平衡就叫等效平衡。据特点可将等效平衡分为两类，一类是平衡体系中，不仅同种物质的百分含量相同，而且物质的量也相同，这类等效平衡称作“等同平衡”，另一类是平衡体系中，只是同种物质的百分含量相同，但其物质的量不同，各组分的物质的量都是等倍的增大或缩小。
二、等效平衡的解法———极值法（也称作“半边倒法”）
无论平衡从哪个方向建立，在解题时都可用极值法的思想作指导，根据题給条件把生成物的起始投料量按方程式的化学计量数全部折算成反应物的量或把反应物的起始投料量按方程式的化学计量数全部折算成生成物的量，再将总起始量与原平衡开始时加入的物质的量相比较。折算公式：n（总起始）=n（起始）+Δn（全折）＝ｎ（原始）。
三、等效平衡的类型
1、恒等效类
任一可逆反应，在相同条件下，若起始只从正向开始按化学计量数之比投料所建立的平衡与起始只从逆向开始按化学计量数之比投料所建立的平衡恒为等效平衡,且为等同平衡。
例1、N2（g）+3H2（g）==2NH3（g）
①130
②002
对于合成氨反应①②所建立的平衡就是恒等效平衡。
2、等温等容条件下
（1）反应前后气体的总体积不等的（变化的）可逆反应，只要总起始投料量与原起始量相同，就可建立等同平衡。即n（总起始）=n（起始）+Δn（全折）＝ｎ（原始）。
例2、在一定温度下，将2molN2和6molH2充入固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N2（g）+3H2（g）2NH3（g），达到平衡后，若保持温度不变，令a、b、c分别为初始加入的N2、H2、NH3的物质的量，重新建立平衡，混合物中各物质的含量仍和上述相同。请填空：
若a＝０，b＝０，则c＝；
若a＝１，c＝２，则b＝；
a、b、c取值必须满足的一般条件是（用两个式子表示：其中一个只含a和c，另一个只含ｂ和ｃ）。
解：①由极值法可知2molN2和6molH2与４molNH3是等价的，最终达到的平衡状态完全相同。故若a＝０，b＝０，则c＝４mol；
②N2（g）+3H2（g）2NH3（g）
ｎ（原始）２6０
ｎ（起始）１b２
Δn（全折）１3２———向左边倒
n（总起始）1+1b+30
故若a＝１，c＝２，则b+3＝６mol,得b=3mol。
③N2（g）+3H2（g）2NH3（g）
ｎ（原始）２6０
ｎ（起始）abc
Δn（全折）c/23c/2c———向左边倒
n（总起始）a+c/2b+3c/20
则要达到等效平衡应满足的关系为：a+c/2=2或2a+c=4，b+3c/2=6或2b+3c=12。
(2)反应前后气体的总体积相等的（不变的）可逆反应，只要各物质的总起始物质的量之比与原起始态的物质的量之比相同，就可建立原平衡的等效平衡。具体解法与类型3相同，参见类型3的例3题。
3、等温等压条件下
任一有气体参加的可逆反应，只要各物质的总起始物质的量之比与原起始态的物质的量之比相同，就可建立原平衡的等效平衡。
例3、在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中，保持一定的温度和压强，进行以下反应：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）。已知加入1molN2和4molH2时，达到平衡后生成amolNH3(见下表已知项)。在相同温度、压强下，保持平衡时各组分的体积分数不变。对下列编号①~③的状态，填写表中的空白。
已知

编号起始状态物质的量n/mol平衡时NH3的物
质的量n/molN2H2NH3140a①1.560②10.5a③mn(n≥4m)解析：此类等效平衡各组分的百分含量相同，但其物质的量都是等倍的增大或缩小。
由于原起始状态n（N2）:n（H2）:n（NH3）平衡=1:4:a
所以当n（N2）=1.5mol，n（H2）=6mol时：n（NH3）平衡=1.5a。
由n（N2）总起始:n（H2）总起始:0.5a=1:4:a得，n（N2）总起始=0.5mol，
n（H2）总起始=2mol，又因为起始投1molNH3，全折后，相当于N2已有0.5mol、H2已有1.5mol，故n（N2）起始=0.5mol—0.5m