【知識(shí)解析】等效平衡模型的建立與應(yīng)用

等效平衡（1）概念在一定條件（恒溫恒容或恒溫恒壓）下，同一可逆反應(yīng)體系，不管是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，或是從中間態(tài)開始，在達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，相同組分的百分含量（體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或質(zhì)量分?jǐn)?shù)等）均相同，這樣的化學(xué)平衡互稱為等效平衡。等效平衡可分為“全等效”平衡和“相似等效”平衡。等效平衡（2）對(duì)等效平衡的理解①只要是等效平衡，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)同一物質(zhì)的百分含量（體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)等）一定相同。②外界條件相同：通常是恒溫恒容或恒溫恒壓。③平衡狀態(tài)只與始態(tài)有關(guān)，與途徑無關(guān)。如無論反應(yīng)從正反應(yīng)方向開始，還是從逆反應(yīng)方向開始；投料是一次還是分成幾次；反應(yīng)容器容積是經(jīng)過擴(kuò)大一縮小，還是縮小一擴(kuò)大的過程，在比較時(shí)都可運(yùn)用“一邊倒”的方法回到起始的狀態(tài)進(jìn)行比較。等效平衡的思維模型構(gòu)建（1）構(gòu)建恒溫恒容平衡思維模式（如圖所示）：新平衡狀態(tài)可認(rèn)為是兩個(gè)原平衡狀態(tài)簡(jiǎn)單疊加并壓縮而成的，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)。等效平衡的思維模型構(gòu)建（2）構(gòu)建恒溫恒壓平衡思維模式（以反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)增大的反應(yīng)為例，如圖所示）：新平衡狀態(tài)可認(rèn)為是兩個(gè)原平衡狀態(tài)簡(jiǎn)單疊加而成的，壓強(qiáng)不變，平衡不移動(dòng)。等效平衡原理的應(yīng)用（1）判斷同一可逆反應(yīng)在相同的反應(yīng)條件下是否為相同的平衡狀態(tài)。（2）求要達(dá)到等效平衡，兩種不同狀態(tài)下的同一反應(yīng)起始量之間的關(guān)系。（3）利用等效平衡分析轉(zhuǎn)化率的變化和平衡移動(dòng)方向。典例詳析例5－15（一題多解）在一恒溫、恒容的密閉容器中存在化學(xué)平衡H2（g）＋I(xiàn)2（g）2HI（g），已知H2和I2的起始濃度均為0.10mol·L－1，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，HI的濃度為0.16mol·L－1。若H2和I2的起始濃度均變?yōu)?.20mol·L－1，則平衡時(shí)H2的濃度為（）A．0.16mol·L－1

B．0.08mol·L－1C．0.04mol·L－1

D．0.02mol·L－1C典例詳析解析：解法①（等效平衡法）假設(shè)第一種情況反應(yīng)體系的體積為VL，第二種情況反應(yīng)體系的體積為2VL，則在等溫條件下，兩者建立等效平衡。其中H2的平衡濃度相同，為0.02mol·L－1（由第一種情況達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，HI的濃度為0.16mol·L－1，可推知H2的轉(zhuǎn)化濃度為0.08mol·L－1，H2的平衡濃度為0.02mol·L－1）。第二種情況反應(yīng)體系的體積由2VL壓縮到VL時(shí)，平衡不移動(dòng)，但H2、I2和HI的濃度均增大為原來的2倍，所以H2的平衡濃度為0.04mol·L－1。典例詳析解法②

（平衡常數(shù)法）運(yùn)用溫度不變，平衡常數(shù)K不變來解答。

H2（g）＋I(xiàn)2（g）2HI（g）起始濃度/（mol·L－1）0.10

0.10

0轉(zhuǎn)化濃度/（mol·L－1）0.08

0.08

0.16平衡濃度（mol·L－1）0.02

0.02

0.16K＝＝64，若H2和I2的起始濃度均變?yōu)?.20mol·L－1，典例詳析設(shè)H2的轉(zhuǎn)化濃度為xmol·L－1，則

H2（g）＋I(xiàn)2（g）2HI（g）起始濃度（mol·L－1）0.20

0.20

0轉(zhuǎn)化濃度（mol·L－1）

x

x2x平衡濃度/（mol·L－1）0.20－x0.20－x2x