等效平衡的应用

摘 要：化学平衡是高中化学教学中的难点和重点，特别是向平衡体系中再加入参与反应的物质，又达到新的平衡。分析从原平衡到新平衡，各物质的百分数（体积分数和质量分数）和转化率、浓度、压强的变化时，对学生来说是个很难的问题，如果利用等效平衡原理建立等效平衡过程进行分析，问题就会变得很简单。

关键词：等效平衡；百分数；转化率

一、 等效平衡的概念

在同一温度下，对同一个可逆反应，起始时加入方法不同，只加反应物、只加生产物或反应物和生成物同时加入，达到平衡时，每种物质的百分数（体积分数和质量分数）相等。则这几种不同的加入达到的平衡互为等效平衡。

在H2+I22HI中，前两个只加入1mol H2和1mol I2与只加2mol HI在相同条件下最终达到平衡时，两个平衡互为完全等效：不仅百分数相同 H2 都为10.5%，I2都为10.5%，HI都为79%，而且物质的量也相同：H2都为

0.21mol，I2都为0.21mol，HI都为1.58mol；前面两种和后面一种达到平衡时互为等比等效：各物质对应百分数相同H2都为10.5%，I2都为10.5%，HI都为79%，但是物质的量不相同，各物质对应成比例增大一倍。

等比等效平衡：平衡只有百分数相同，物质的量成比例

完全等效平衡：百分数和物质的量都相同

二、 等效平衡的应用

（一） 判断不同的加入方法（等比例，不等量）达到平衡时物质百分比、反应物的转化率、物质的浓度、反应速率的大小关系。

例1 甲、乙两容器的体积相同，在相同温度下，甲中加入SO2、O2各1g达到平衡时，SO2的体积分数为a%，转化率为b%，SO3的浓度为c，V（SO2）=d mol/（L·s）；乙中加入SO2、O2各2g达到平衡时，SO2的体积分数为e%，转化率为f%，SO3的浓度为g，V（SO2）=h mol/（L·s）。

比较a与e、b与f、c与g、d与h的大小关系。

分析方法：建立等效模型

首先把乙看成2个甲，共3个甲，使体积、温度、物量完全相同，达平衡时3个完全等效，物质百分比、反应物的转化率、物质的浓度、反应速率完全相同，然后再把2个甲压缩成1个乙，在压缩过程中平衡正向（2SO2+O22SO3向系数和小）移动，则SO2的体积分数为减小，转化率为增大，SO3的浓度增大（体积缩小，不管从哪一边移，所有有浓度改变的物质，其浓度都是增大），缩小体积速率都是增大的。所以：a>e、bc、h>d。

例2 在甲、乙保持恒温恒压条件下，甲中加入SO2、O2各1g达到平衡时，SO2的体积分数为a%，转化率为b%，SO3的浓度为c，V（SO2）=d mol/（L·s）；乙中加入SO2、O2各

2g達到平衡时，SO2的体积分数为e%，转化率为f%，SO3的浓度为g，V（SO2）=h mol/（L·s）。

比较a与e、b与f、c与g、d与h的大小关系。

分析方法：建立等效模型

首先把乙看成2个甲，共3个甲，使体积、温度、物量完全相同，达平衡时3个完全等效，物质百分比、反应物的转化率、物质的浓度、反应速率完全相同，然后再把2个甲合并成1个乙，在合并过程中要保持压强不变，各物质的浓度不发生改变，则正逆反应速率不变，则平衡不移动，则SO2的体积分数不变，转化率不变，SO3的浓度不变。所以：a=e、b=f、g=c、h=d。

（二） 加入一定量的物质达到平衡，在以第一次等比例的量加入一定量的物质，又达到新的平衡，比较两次平衡物质百分比、反应物的转化率、物质的浓度、反应速率的大小关系。

例1 在恒温恒容条件下，加入1mol NO2发生反应2NO2 N2O4达到平衡时NO2的体积分数为a%，转化率为b%，N2O4的浓度为c，V（NO2）=d mol/（L·s）；由向体系中加入1mol NO2达到新的平衡时NO2的体积分数为e%，转化率为f%，N2O4的浓度为g，V（NO2）=h mol/（L·s）。比较a与e、b与f、c与g、d与h的大小关系。

分析方法：把后加1mol的 NO2先在外面反应达到平衡，与第一次达到平衡互为完全等效，则两个平衡转化率，百分比，浓度，压强都相同，因为要保持恒温恒容，所以把在外面达到的平衡挤压到第一个平衡中（相当于在第一个平衡的基础上增大了压强，NO2，N2O4浓度都扩大两倍）平衡向系数和小的一端移动，正移，则a>e 、bg、h>d

例2 在恒温恒压条件下，加入1mol NO2发生反应2NO2 N2O4达到平衡时NO2的体积分数为a%，转化率为b%，N2O4的浓度为c，V（NO2）=d mol/（L·s）；由向体系中加入1mol NO2达到新的平衡时平衡时NO2的体积分数为e%，转化率为f%，N2O4的浓度为g，V（NO2）=h mol/（L·s）。比较a与e、b与f、c与g、d与h的大小关系。

分析方法：把后加1mol的NO2先在外面反应达到平衡，与第一次达到平衡互为完全等效，则两个平衡转化率，百分比，浓度，压强都相同，因为要保持恒温恒压，所以把在外面达到的平衡合并到第一个平衡中（体积变为第一次平衡的两倍，NO2，N2O4物质的量都扩大两倍，但浓度没有发生改变）平衡不移动则a=e、b=f、c=g、h=d。

参考文献：

[1]丁成云.一道高考题的启示——等效平衡问题再探微[J].中学化学教学参考，2004（Z2）.

[2]王文阁.谈等效平衡的专题教学[J].中学化学教学参考，2008（4）.

[3]陈雷.化学平衡中的等效平衡规律[J].化学教学，2003（12）.

作者简介：李瑞利，云南省曲靖市民族中学。