逍遥学能 2017-10-27 13:03
在近几年的高考中，化学平衡知识是一大热点，有关化学平衡的试题在各地高考题中时有出现。而化学平衡的学习在中学教学实践中是一个难点，让教师和学生感到困难重重，下面我结合多年的教学体会，谈谈在教学中如何利用等同平衡和等效平衡突破这一教学难点，力求能对大家能有所启示。
一、等同平衡原理和等效平衡原理
相同条件下，同一可逆反应体系，无论从正反应开始，还是从逆反应开始，只要按照化学方程式中的化学计量数之比投入反应物或生成物，则平衡时各物质的物质的量相同，即这两个平衡状态完全相同，我们可以称之为等同平衡。
若改变平衡体系的一个条件后，平衡不发生移动，两个平衡状态中各物质的物质的量分数相同（物质的量不一定相同），那么这两个平衡状态也可以称之为等效平衡。
例1．一定温度下，在一个容积恒定的容器中，充入2 mol A和1 mol B，发生如下反应：2A(g)+B(g) xC(g)。达到平衡后，C的物质的量为W mol。若维持容器的体积和温度不变，按起始的物质的量0.6 mol A、0.3 mol B和1.4 mol C充入容器后达到平衡，C的物质的量仍为W mol，则x（ ）
A．只能为2 B．只能为3 C．可能为2，也可能为3 D．不能确定
（变形1）将例1中“C的物质的量为W mol”改为“C的体积分数为W%”
分析：两次平衡中C的物质的量相等，说明两次平衡状态完全相同，即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填充相同。所以例1的正确选项应为A。
两次平衡中C的体积分数相等，为等效平衡，除例1所举的情况外，x=3时，反应前后气体的物质的量相等，改变压强，平衡不移动，故也符合题意。所以变形1的正确选项应为C。
二、恒容容器和恒压容器中改变压强对平衡的影响
在恒温恒容（容积不变）的密闭容器中，改变压强，若反应前后气体的物质的量相等，则为等效平衡；若反应前后气体的物质的量不相等，则平衡将向能够减弱压强改变的方向移动。
在恒温恒压（容积可变）的密闭容器中，平衡的移动一般只考虑浓度的改变。若两次填充的各物质物质的量之比相等，则两次填充各物质的浓度相等（因为体积可变），所以这两个平衡为等效平衡；若两次填充的各物质的物质的量之比不相等，则需要考虑浓度改变对平衡的影响。
例2．某温度下，向固定容积的密闭容器中充入3L A气体和2L B气体，发生如下反应：3A(g)+2B(g)2C(g)+2D(g)。达到平衡时，C的体积分数为p%。若维持温度不变，再向容器中充入3L A气体和2L B气体，重新达到平衡时，C的体积分数（ ）
A．>p% B．<p% C．p% D．无法判断
（变形1）将例2中反应改为“3A(g)+2B(g)C(g)+4D(g)”
（变形2）将例2中“固定容积”改为“容积可变”
（变形3）将变形1中“固定容积”改为“容积可变”
分析：容器体积固定，第二次填充后压强增大，平衡向气体物质的量减小的方向移动，所以例1的正确选项为A。变形1中压强增大平衡不移动。所以变形1的正确选项为C。
容器体积可变，两次填充各物质的浓度相同，为等效平衡。所以变形2、变形3的正确选项都为C。
三、例解高考平衡试题
例3．（2004年天津理综第13题）一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，发生下列反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。达到平衡后改变下述条件，SO3气体平衡浓度不改变的是（ ）
A．保持温度和容器体积不变，充入1 mol SO3(g)
B．保持温度和容器内压强不变，充入1 mol SO3(g)
C．保持温度和容器内压强不变，充入1 mol O2(g)
D．保持温度和容器内压强不变，充入1 mol Ar(g)
分析：A中为恒容容器，充入SO3，压强增大，平衡正向移动，SO3平衡浓度增大；B中为恒压容器，充入SO3后，两平衡为等效平衡；C中充入O2，平衡正向移动，SO3平衡浓度增大；D中为恒压容器，充入Ar后，容器体积增大，压强减小，平衡逆向移动，SO3平衡浓度减小。所以本题的正确选项应为B。
例4．（2003年全国理综第12题）某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A(g)＋B(g)2C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为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
分析：容器为恒压容器，A、B调整后各物质浓度未变，为等效平衡；C中A、B、C的物质的量分别调整为5 mol、3 mol、5 mol，而与原平衡等效的填充应为5 mol、2.5 mol、5 mol，即增加了0.5 molB，平衡应右移；选项D中A、B、C的物质的量分别调整为3 mol、1 mol、3 mol，而与原平衡等效的填充应为3 mol、1.5 mol、3 mol，即减少了0.5 molB，平衡应左移。所以本题的正确选项应为B。
通过掌握平衡的基本特征和平衡移动的基本原理，深刻理解等同平衡和等效平衡，可以达到思路清晰、方法易学、化繁为简的目的，便于学生更好的掌握化学平衡的有关知识，在各级测试中都取得了良好的效果。
来源：知识窗