和平区教研室名师：一边倒法判定化学等效平衡

    由于化学平衡状态的建立，只与条件有关，即与温度、压强（或容器的容积）、反应物或生成物的起始量的相对关系有关，而与反应进行的方向无关。因此在一定条件下（恒温恒容或恒温恒压），对反应物和生成物都为气体的同一可逆反应，只要起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同，这样的平衡称为“等效平衡”。化学平衡是历年来高考的重点和热点，而化学平衡中的“等效平衡”更是化学平衡中的难点，如何判定两个或多个平衡体系是“等效平衡”， 笔者通过对众多涉及“等效平衡”题目的研究中寻找到了一种方法，并把其称为一边倒法。

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　　一边倒法的步骤

　　第一步是通过可逆反应的化学计量数比换算成同一边物质的物质的量。

　　第二步是看可逆反应类型[等体积反应（反应前后气体分子数不等的可逆反应）、不等体积反应（反应前后气体分子数不等的可逆反应）]。

　　第三步是看条件（恒温恒容或恒温恒压）。

　　第四步得出结论：

　　1．在恒温恒容条件下，对于不等体积反应，只改变起始时加入物质的物质的量，如通过一边倒法换算成同一边物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效，否则不是“等效平衡”。

　　2．在恒温恒容条件下，对于不等体积反应，只改变起始时加入物质的物质的量，如通过一边倒法换算成同一边物质的物质的量不相同，既使与原平衡成比例（不相同时），则两平衡不是“等效平衡”。

　　3．在恒温恒容条件下，对于等体积反应，只改变起始时加入物质的物质的量，如通过一边倒法换算成同一边物质的物质的量相同或原平衡成比例（不相同时），则两平衡等效，否则不是“等效平衡”。

　　4．在恒温恒压条件下，对于不等体积反应，只改变起始时加入物质的物质的量，如通过一边倒法换算成同一边物质的物质的量相同或原平衡成比例（不相同时），则两平衡等效，否则不是“等效平衡”。

　　5．在恒温恒压条件下，对于等体积反应，只改变起始时加入物质的物质的量，如通过一边倒法换算成同一边物质的物质的量相同或原平衡成比例（不相同时），则两平衡等效，否则不是“等效平衡”。

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　　“等效平衡”的特征

　　1．反应混合物中的各相应组分的物质的量相等或成比例（不相同时）。

　　2．反应混合物中的各相应组分的物质的量浓度相等或成比例（不相同时）。

　　3．反应混合物中的各相应组分的质量分数、物质的量分数、体积分数等百分含量相同。

　　4．相应反应物的转化率相同。

　　瑞景中学谢裕梅老师撰写的稿件——“古代诗歌鉴赏专题复习之1”下周六继续刊登。

　　——编者

　　典型例题

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　　例1.在一个固定容积的密闭容器中，加入2molA和1molB，发生反应2A(g)＋B(g)→3C(g)＋D(g) ，达到平衡时，C的浓度为cmol/L，若维持容器的容积和温度不变，按下列4种配比作为起始物质，达到平衡时，C的浓度仍为cmol/L的是（   ）。

　　A．4molA、2molB

　　B．1molA、0.5molB、1.5molC、1molD

　　C．1molB、2molC、1molD

　　D．3molC、1molD

　　解析：本题是恒温恒容条件下的“等效平衡”问题。

　　对于该条件下的反应，初始态是2molA和1molB或是3molC和1molD，两者是完全等效的，最终达到的平衡状态完全相同。故D正确。

　　2A(g)＋B(g)→3C(g)＋D(g)

　　原平衡起始：（mol） 2   1      0      0

　　A中起始：（mol）   4   2      0      0

　　B中起始：（mol）   1   0.5    1.5     1

　　将C、D完全转化

　　为A、B（一边倒法）

　　C中起始：（mol）       1      2      1

　　将C、D完全转化

　　为A、B（一边倒法）

　　与原平衡相比，A选项是与原平衡中相应物质的物质的量不相同但成比例，可由于恒温恒容条件下，故不为“等效平衡”。B和C与原平衡中相应物质的物质的量不相同但也不成比例，因此B和C错误，故本题答案为D。

　　例2.将装有1molHI的容器密封并加热，部分HI分解成H2和I2（g）并达到化学平衡。此时I2（g）的体积分数为x%，若在该容器中加入2molHI后密封，加热到相同温度使之达到平衡，设此时I2的体积分数为y%，则x与y的关系为（   ）。

　　A．x＞y  B．x＜y  C．x=y  D．x≥y

　　解析：本题是恒温恒容下反应前后等体积反应的可逆反应，且反应物只有HI，则无论起始时反应物的量为多少，达到平衡时也与原平衡是“等效平衡”。因此，各组分的体积分数均相同，故本题答案为C。

　　例3. （一）恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：A(g)+B(g)→C(g)

　　（1）若开始时放入1molA+1molB，到达平衡后，生成amolC，这时A的物质的量为___mol。

　　（2）若开始时放入3molA和3molB，到达平衡后，生成C的物质的量为_____mol。

　　（3）若开始时放入xmolA、2molB和1molC，到达平衡后，A和C的物质的量分别为ymol和3amol，则x=___mol，y=___mol。平衡时，B的物质的量（选填一个编号）。

　　（甲）大于2mol （乙）等于2mol （丙）小于2mol （丁）可能大于、等于或小于2mol

　　（二）若维持温度不变，在一个与（一）反应前起始体积相同，且容积固定的容器中发生上述反应。

　　（4）开始时放入1molA和1molB到达平衡后生成bmolC。将b与（1）小题中的a进行比较_____（选填一个编号）。

　　（甲）a＞b   （乙）a＜b

　　（丙）a=b   （丁）不能比较a和b的大小

　　作出此判断的理由是_____________。

　　解析：（一）（1）由反应A(g)+B(g)→C(g)知，反应达平衡后，若有amolC生成，则必有amolA物质消耗，此时剩余A的物质的量为(1-a)mol。

　　（2）在恒温、恒压下，若投放3molA和3molB，则所占有的体积为（1）中的3倍。由于A、B的投放比例与（1）相同，故平衡时与（1）等效，而C的物质的量为3amol。

　　（3）由于达平衡时C的物质的量为3amol，故此平衡状态与（2）完全相同。若把C的物质的量完全转化为A和B，A、B的物质的量应与（2）完全相等。

　　A(g)+B(g)→C(g)

　　起始：（mol）              x     2    1

　　将C完全转化为A、B（mol） x+1  2+1   0

　　平衡后：（mol）            y          3a

　　据题意有：x+1=3，x=2mol，y=（3-3a）mol

　　平衡时，B的物质的量为（3-3a）mol，由于该反应起始时投放的物质为A、B、C均有，即从中间状态开始达平衡，故平衡可能向左、向右或不移动，也即3a可能大于1、小于1或等于1，（不移动时，3-3a=2，3a=1），故（3）中B的物质的量应为（丁）。

　　（二）（4）因此时容器的容积不变，而（1）中容器的容积缩小，（4）小题中容器相当于在（1）的基础上减压，则平衡逆向移动，故反应达平衡后a＞b，即应填（甲）。