化學(xué)平衡是重要的化學(xué)基本理論，既是高考的難點(diǎn)，又是熱點(diǎn)，近年來的高考化學(xué)試題中多次考查了化學(xué)平衡，而化學(xué)平衡中考查較多的是等效平衡。

一

1.等效平衡原理。

在一定條件下（恒溫恒容或恒溫恒壓），對(duì)于同一可逆反應(yīng)體系，不論從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，只要換算成只從正反應(yīng)開始，俗稱“一邊倒”，對(duì)應(yīng)組分的起始濃度相同，達(dá)到平衡后，同一組分的百分含量相同。這就是等效平衡原理。

2.等效平衡規(guī)律。

（1）對(duì)于恒溫、恒容條件下體積變化的反應(yīng)。

如果按化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化為方程式同一半邊的物質(zhì)，其物質(zhì)的量與對(duì)應(yīng)組分的起始加入量相同，則建立的化學(xué)平衡狀態(tài)是等效的。

例如：常溫常壓下的可逆反應(yīng)。

2SO+O?葑2SO

①2mol 1mol 0mol

②0mol 0mol 2mol

③0.5mol 0.25mol 1.5mol

④a mol b mol c mol

上述前三種配比，按化學(xué)方程式的計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，則SO均為2mol，O均為1mol，三者建立的平衡狀態(tài)是完全相同的，最后一種配比，a，b，c三者滿足的一般條件是：a+c=2，b+=1，即“同溫同容，體積可變，等量等效”。

（2）對(duì)于恒溫、恒容條件體積不變的反應(yīng)。

如果按化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化為同一半邊的物質(zhì)，其物質(zhì)的量之比與對(duì)應(yīng)組分的起始加入量之比相同，則建立的化學(xué)平衡是等效的。例如：

H（g）+I（g）=2HI（g）

①1mol 1mol 0mol

②2mol 2mol 0mol

③0.5mol 0.5mol 0mol

④a mol b mol c mol

上述前三種配比，按化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，兩種情況下，H（g）與I（g）的物質(zhì)的量之比均為1∶1，因此上述三種情況下，建立的化學(xué)平衡狀態(tài)是等效的。最后一種配比，a，b，c之間滿足的一般條件是a∶b=1∶1（c≥0），即“同溫同容，體積不變，等比等效”。

（3）對(duì)于恒溫、恒壓條件下的可逆反應(yīng)（體積可變反應(yīng)或體積不變反應(yīng)）。

如果按化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化為同一半邊的物質(zhì)，其物質(zhì)的量之比與對(duì)應(yīng)組分的起始加入量之比相同，則建立的化學(xué)平衡狀態(tài)是等效的，即“同溫同壓、等比等效”。

二

解等效平衡問題的方法很多，其根本方法都是想方設(shè)法建立等效平衡，在等效平衡的基礎(chǔ)上，通過改變外界條件，就能順利達(dá)到最終的平衡狀態(tài)。

1.應(yīng)用等效平衡的三條規(guī)律，解答等效平衡問題。

例1：某溫度下，在一容積可變的容器中，反應(yīng)：2A（g）+B（g）?葑2C（g）達(dá)到平衡時(shí)，A、B和C的物質(zhì)的量分別為4mol、2mol和4mol。保持溫度和壓強(qiáng)不變，對(duì)平衡混合物中三者的物質(zhì)的量作如下調(diào)整，可使平衡右移的是：（）。

A.均減半 B.均加倍 C.均增加1mol D.均減少1mol

解析：本題主要考查等效平衡問題，緊緊抓住題干給出的限定條件：保持溫度和壓強(qiáng)不變，可應(yīng)用規(guī)律之三：“恒溫、恒壓等比等效”，在等溫等壓條件下，把加入的物質(zhì)按反應(yīng)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物或生成物，物質(zhì)的量之比相同，即為等效平衡。題中A、B、C三者起始物質(zhì)的量之比為2∶1∶2，選項(xiàng)A、B中三者的物質(zhì)的量之比均為2∶1∶2，與題中的比例相同，為等效平衡，平衡不移動(dòng)。C可設(shè)想分為兩步加入，先加入1molA，0.5molB，1molC，此時(shí)為等效平衡，平衡不移動(dòng)；再加入0.5molB（此法與一次性加入1molB等效），增大反應(yīng)物濃度，平衡向右移動(dòng)，符合題意。D中均減少1mol，也可設(shè)想分為兩步進(jìn)行：先將A減少1mol，B減少0.5mol，C減少1mol，此時(shí)為等效平衡，平衡不移動(dòng)；再減少0.5molB，減小反應(yīng)物濃度，平衡向左移動(dòng)。故選C。

練習(xí)：一定溫度下，在恒容密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：2A（g）+B（g）?葑3C（g），若反應(yīng)開始時(shí)充入2molA和2molB，達(dá)到平衡后A的體積分?jǐn)?shù)為a%。其它條件不變時(shí)，若按下列四種配比作為起始物質(zhì)，平衡后A的體積分?jǐn)?shù)大于a%的是（）。

A.2mol C

B.2mol A，1mol B和1mol He（不參加反應(yīng)）

C.1mol B和1mol C

D.2mol A，3mol B和3mol C

答案AB。

2.應(yīng)用過渡態(tài)法解等效平衡問題。

為了達(dá)到等效平衡，為可逆反應(yīng)牽線搭橋，設(shè)置過渡態(tài)，是一種行之有效的方法。一個(gè)可逆反應(yīng)，在一定條件下，達(dá)到的平衡狀態(tài)只與始態(tài)、終態(tài)的相對(duì)量有關(guān)，與所經(jīng)過的途徑無關(guān)。

例2：加熱裝有1mol HI氣體的定容密閉容器，發(fā)生如下反應(yīng)：2HI（g）?葑H（g）+I（g）（△H＞0）。在t℃反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，I的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x，若起始時(shí)在該容器中加入2mol HI，在t℃反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，I的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x。則下列關(guān)系式正確的是（）。

A.若t=t，則x=x

B.若t=t，則x＜x

C.若t＜t，則x=x

D.若t＜t，則x＞x

解析：可設(shè)想反應(yīng)分兩步進(jìn)行：第一步，t℃時(shí)，在容積相同的兩個(gè)容器中各放入1molHI，達(dá)平衡時(shí)，I的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)均為x，溫度不變，仍為t℃的情況下，將兩個(gè)容器中的HI氣體壓入一個(gè)容器，由于該反應(yīng)為等體積氣體反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)，I的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)仍為x，但HI的物質(zhì)的量增大到原來的2倍。第二步，在容器容積不變的情況下，將溫度變?yōu)閠℃，重新達(dá)到平衡后，I的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x，此時(shí)達(dá)到的平衡狀態(tài)與在t℃時(shí)，在相同容器中一次性投入2mol HI，達(dá)到的平衡是同一平衡狀態(tài)，如圖1所示：

其中第二步：若t=t，則溫度不變，平衡不移動(dòng)，故x=x，則選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若t＜t，即升高溫度，由于該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向右移動(dòng)，故x＜x，則選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。本題正確答案為A。

練習(xí)：在恒溫、恒容下，有反應(yīng)2A（g）+2B（g）?葑C（g）+3D（g），現(xiàn)從兩條途徑分別建立平衡。途徑Ⅰ：A、B的起始濃度均為2mol#8226;L；途徑Ⅱ：C、D的起始濃度分別為2mol#8226;L和6mol#8226;L。以下敘述正確的是（）。

A.兩條途徑最終達(dá)到平衡時(shí)，體系內(nèi)各組分的百分含量相同

B.兩條途徑最終達(dá)到平衡時(shí)，體系內(nèi)各組分的百分含量不同

C.達(dá)到平衡時(shí)，途徑Ⅰ的反應(yīng)速率v（A）等于途徑Ⅱ的反應(yīng)速率v（A）

D.達(dá)平衡時(shí)，途徑Ⅰ所得混合氣體的壓強(qiáng)為途徑Ⅱ所得混合氣體的壓強(qiáng)的

答案AD。

3.應(yīng)用始態(tài)、終態(tài)濃度法解等效平衡問題。

一個(gè)可逆反應(yīng)，在相同條件下，不論從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，若按化學(xué)反應(yīng)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，即“一邊倒”，只要對(duì)應(yīng)組分的起始濃度相同，所建立的平衡就是等效的。

例3：將2.0mol PCl和1.0 mol Cl的混合氣體充入體積不變的密閉容器中，在一定條件下，發(fā)生下列反應(yīng)：PCl（g）+Cl（g）?葑PCl（g）；達(dá)到平衡時(shí)，PCl5的物體的量為0.4mol。如果此時(shí)移走1.0mol PCl和0.5mol Cl，在相同條件下，再達(dá)平衡時(shí)，PCl5的物質(zhì)的量是（）。

A.0.4molB.0.2mol

C.小于0.2molD.大于0.2mol小于0.4mol

解析：在一定條件下，在VL密閉容器中充入2.0mol PCl和1.0mol Cl的混合氣體，達(dá)到的平衡與在L密閉容器中充入1.0mol PCl和0.5mol Cl達(dá)到的平衡是等效的，因?yàn)閮煞N情況下，對(duì)應(yīng)組分的起始濃度是相同的，故在L密閉容器中充入1.0mol PCl和0.5mol Cl，達(dá)到平衡后，生成的PCl的物質(zhì)的量為0.2mol。設(shè)想反應(yīng)分兩步進(jìn)行：第一步將1.0molPCl和0.5mol Cl充入L密閉容器中，達(dá)到平衡后，生成的PCl為0.2mol。第二步：在其它條件不變的情況下，將容器的容積增大到原來的2倍，由于平衡向左移動(dòng)，故PCl5的物質(zhì)的量小于0.2mol。如圖2所示：

等效于平衡后移走1mol PCl和0.5molCl

圖2

本題正確答案為C。

練習(xí)：一真空密閉器中盛有1mol PCl，加熱到20℃時(shí)發(fā)生反應(yīng)：PCl（g）?葑PCl（g）+Cl（g），反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，PCl所占的體積分?jǐn)?shù)為M%，若在同一溫度和同一容器中最初投入的是2molPCl所占的體積分?jǐn)?shù)為N%，則M和N的關(guān)系是（）。

A.M＞NB.M＜NC.M=ND.無法比較

答案B。

總之，等效平衡的解法還有多種，諸如極端假設(shè)法、始態(tài)、終態(tài)濃度法與過渡態(tài)聯(lián)合使用法等，解題時(shí)，審清題意，抓住題設(shè)條件是解題的前提，關(guān)鍵是建立等效平衡，然后逐步求解，最終可確定答案。