逍遥学能 2013-05-13 11:30
平衡的考查是近年来中出现的一大热点问题，在各地考题中时有体现，而对此部分的总有无所适从之感，特别是对一些似曾相识的题型往往感到困惑，不清楚他们的差别何在，不会充分挖掘条件灵活进行解题。为此，笔者结合多年的教学经验和典型题型，谈谈自己的一些认识，希望能对大家有所启迪。
例1Ⅰ、（2003年全国理综12题）某温度下，在一容积可变的容器中，下列反应
2A(g) ＋ B(g)2C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量分别是4 mol、2 mol和4 mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是（ ）.
A.均减半 B.均加倍 C.均增加1 mol D.均减少1 mol
Ⅱ、某温度下，在容积固定的密闭容器中，反应2A(g) ＋ B(g) 2C(g)达到平衡时，A、B、和C的物质的量分别是4 mol、2 mol和4 mol。保持温度和容积不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，A的转化率降低的是（ ）.
A.均减半 B.均加倍 C.均增加1 mol D.加入1 mol C
分析：以上两题差别在于：Ⅰ题中容器的容积可变，保持温度和压强不变，即为恒压容器，而Ⅱ题中为恒容容器。虽一字之差，却带来完全不同的两种结果，具体分析如下：
Ⅰ中：恒温恒压下，按A、B选项调整后为等效平衡，故平衡不移动；C中如果按A 增加1 mol、B增加0.5 mol、C增加1 mol为等效平衡，此时再增加0.5 mol B，平衡向右移动；同理D中按A减少1 mol、B减少0.5 mol、C减少1 mol为等效平衡，再减少0.5 mol B，平衡向左移动。所以本题的正确选项为C。
Ⅱ中：恒温恒容下，B、C、D调整后，使体系压强增大，平衡向右移动，A的转化率增大；A选项调整后，使体系压强减小，平衡左移，A的转化率降低。故此题应选A。
例2Ⅰ、在一容积固定的密闭容器中充入3 mol A和1 mol B发生反应：3A(g)＋B(g)x C(g)，达平衡后，C的体积分数为P?。若维持容器中的温度和容积不变，按起始物质的量A：0.9mol、 B：0.3 mol、C：2.1 mol充入容器中，达到平衡后，C的体积分数仍为P?。则x值为（ ）
A.只能为3 B.只能为4 C.可能为3，也可能为4 D.无法确定
Ⅱ、在一容积固定的密闭容器中充入3 mol A和1 mol B发生反应：3A(g)＋B(g)x C(g)，达平衡后，C的物质的量为Pmol。若维持容器中的温度和容积不变，按起始物质的量A：0.9 mol、B：0.3 mol、C：2.1 mol充入容器中，达到平衡后，C 的物质的量仍为P mol。则x值为（ ）
A.只能为3 B.只能为4 C.可能为3，也可能为4 D.无法确定
分析：两题的不同之处就在于“C的体积分数为P?”和“C的物质的量为Pmol”，但已经体现了两题本质上的差别。I题中，恒温恒容下，两次平衡中C的体积分数相等，为等效平衡，第二次填充的物质若完全转化为填充A、B的形式，其物质的量应与第一次起始量相同，此时x应为3，当x＝4时，反应前后气体的计量数相等，两次填充的物质中A和B的物质的量之比相等，平衡不移动，所以也符合题意。故此题的正确选项为C；II题中，恒温恒容下，两次平衡中C的物质的量相等，为相同平衡，两次填充的相应物质的量应相等，故应选择A项。
例3 体积相同的甲、乙两个容器，分别充有等物质的量的NH3，在相同温度下发生反应：
2NH3N2 + 3H2，并达到平衡。在这个过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变。若甲容器中NH3的转化率为m%，乙容器中NH3的转化率为n%。则（ ）.
A. m＝n B. m＞n C. m＜n C. 无法确定
分析：开始时两容器中状态完全相同，甲容器保持体积不变，随着反应的进行，体系压强增大，因此甲容器相当于乙容器达到平衡后，增大压强，平衡左移，NH3的转化率降低，故m＜n。所以本题的正确选项为C。
在解化学平衡时应注意以下两个概念之间的区别，以及两种解题思路。
两个概念：1.相同平衡是指一定条件下的可逆反应，无论从正反应开始，还是从逆反应开始，还是从正、逆反应同时开始，只要条件不变，平衡时各物质的物质的量相同。2.等效平衡是指在条件不变时，可逆反应不论采取何种途径，不论是一次投料或分步投料，最后所处的平衡状态相同，即各组分的含量相同（物质的量不一定相同）。有恒温恒容和恒温恒压两种条件下的等效平衡。
两种解题思路：
1.恒温恒容下，增加或减少物质的量，相当于增大或减小体系的压强，恒温恒压下，改变物质的量，可借助于等效平衡进行分析。
2.恒温恒容和恒温恒压两种条件下平衡的比较，可处理为由恒压容器到恒容容器改变压强。
在掌握化学平衡的特征和平衡移动原理的基础上，充分挖掘题中条件，理清解题思路，灵活处理，以达到事半功倍的效果。
参考练习：
1.恒温恒压下，在容积可变的容器中，反应2NO2 (g) N2O4 (g) 达到平衡后，再向容器内通入一定量的NO2，又达到平衡时，N2O4的体积分数（ ）
A.不变 B.增大 C.减小 D.无法判断
2.一定温度下，在一固定容积的容器内发生如下反应：2NO2 (g) N2O4 (g)达到平衡后，再向容器内通入一定量的NO2，重新达到平衡后，与第一次平衡时相比，NO2的体积分数（ ）
A.不变 B.增大 C.减小 D.无法判断
3.Ⅰ.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1 mol A和1 mol B，达到平衡后生成a mol C，这时A的物质的量为 mol。
（2）若开始时放入3 mol A和3 mol B，达到平衡后，生成C的物质的量为mol。
（3）若开始时放入x mol A 、2 mol B和1 mol C，达到平衡后，A和C的物质的量分别是y mol和3a mol，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2 mol （丁）可能大于、等于或小于2mol
作出此判断的理由是 。
（4）若在（3）的平衡混合物中再加入3 mol C，待再次达平衡后，C的物质的量分数是
。
Ⅱ.若维持温度不变，在一个与（1）反应前起始体积相同且容积固定的容器中发生上述反应。
（5）开始时放入1 mol A和1 mol B，到达平衡后生成b mol C。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 高二。
4.某温度下，向固定容积的密闭容器中充入4 mol A和2 mol B发生下列反应：
2A(g) + B(g) 2C(g)。达到平衡时，C的浓度为p mol/L。若维持温度和容器的容积不变，再向容器中充入2 mol C，重新平衡时，C的浓度为q mol/L。则（ ）
A. p＞q B. p＝q C. p＜q D. 无法确定
5.如果将第4题中的化学方程式改为“2A(g) + B(g)3C(g)”。则重新平衡时，p q（填“＞、＝或＜”）。