化学自习室移动版

 一、由此及彼的推断——平衡原理的迁移

【例1】 溶液中有化学平衡：A（aq）+2B（aq）2C（aq）+2D（aq）加水稀释，平衡移动，使D与B两种物质的浓度比的变化是(  )

A． 变大     B．变小      C．不变       D．不一定

【例2】 在硫化钠稀溶液中加入少量Na₂S粉末，水解平衡S^2ˉ＋H₂OHSˉ＋OHˉ将向________方向移动,恒温下蒸发水(不饱和),水解平衡将向_________方向移动。

解析：水溶液中的化学平衡，加水稀释时平衡混合物各成分都得到稀释，与气体反应中的“减小压强”在实质上相同，平衡移动的方向也可类比判断为向微粒数增多的方向移动。显然例1的平衡向正反应方向移动。例2中，水虽然是反应物，但其作为稀溶液的溶剂，浓度非常接近于纯水，故稀释或浓缩中，水量变化对平衡的影响不在水的浓度变化而在溶液体积的变化。加入Na₂S与蒸发水似乎都是增大浓度，其实不一样，加Na2S时，只增大S^2－一种反应物浓度，而蒸发水时各离子的浓度都变大，前者符合勒夏特列原理的“增大反应物浓度”，而后者相当于 “加压”，使平衡向粒子数（水不应计算在内）减小的方向移动。

答案：例1 ．A；   例2．  正反应；逆反应

二、“以物换物”的原则——等效投料

【例3】恒温下在一个密闭容器中发生如下反应：A（g）+3B（g）2C（g）

（1）若容器的容积可变，反应在恒压下进行。开始时放入物为1 mol A和3mol B（记为反应甲），结果到达平衡后，生成了a mol C，且C在平衡混合物中的体积分数为ε。若开始时放入0．5 mol A，x mol B和y mol C（记为反应乙），到达平衡后要使C在平衡混合中的体积仍为ε（A、B的体积分数也对应相等，下同）则x=__________, y=____________,平衡时C的物质的量是a的___________倍。

（2）若容器的容积恒定，开始时放入1mol A和3 mol B（记为反应丙），达到平衡后，C的体积分数也为ε，则容器的容积比反应甲的起始体积__________(选填 “大”、 “小”、 “相等”)。若开始时放入物是0．5 mol A，w mol B，z mol C（记为反应丁），达平衡后，C的体积分数仍为ε，则w =________, z = _________。

解析：相同的容器中发生的两次可逆反应，若起始物质的组成不相同，但最后的平衡态组成相同，则此两组起始物就是“等效投料”。等效投料的平衡过程常称为等效平衡。分恒容与恒压两种情况。判断两组起始物是否“等效”的方法是：

首先，根据化学方程式，把投料中的生成物假设完全发生逆反应而转化成反应物，并与直接投入的同种反应物的物质的量相加，作为该反应物的起始量。这一步简称之谓“转并”。

然后对不同次投料经“转并”后的“起始量”进行比较，得出是否“等效”的结论。

规律是：

对恒压容器（容积可变），只要两次投料中各物质的物质的量（ “转并”后）之比相等，则平衡混合物的百分组成也相同。但这种“等效”的两平衡体系，混合物的总量并不相同，平衡总物质的量之比等于起始物质的量（“转并”后的）之比。

  对恒容容器，则要求两次投料（转并后）完全相同才能使平衡态时混合物的百分组成相同。这时两平衡体系的总物质的量也相等。

本题（1）是恒压容器，为使反应甲、乙的投料比例相等，即乙的投料要符合n（A）∶n（B）= 1∶3，x应该取1．5 mol，而y可以是任意值。反应乙的投料总量（转并后）是反应甲的(y+1)/2倍，故平衡时C的物质的量是a的(y+1)/2倍。

本题（2）是恒容反应。由题可知，反应丙的平衡态与反应甲的平衡态完全相同，所以丙的容积应与甲的平衡体积相同。由于甲的容积在反应过程中是减小的，平衡时最小，故反应前比丙的容积大。反应丁的平衡和反应丙的平衡是恒容下的等效平衡，必符合投料（经转并后）完全相同的条件。故有n（z）=1 mol,  n(w) = 1.5 mol

答案： (1) x=1.5 mol,   y = 任意摩（一定范围） ,   (y+1)/2

   (2) 小,  w = 1.5 mol ,  z = 1 mol

三、 “殊途同归”的新路——等效途径替换

【例4】在一个恒容密闭容器中有化学平衡2NO₂N₂O₄，平衡混合物中物质的量之比n(N₂O₄ )/n(NO₂)= x，保持温度不变，向平衡体系中再充入一定量纯NO₂，重新达到平衡后比值n(N₂O₄ )/n(NO₂)=y， 判断x和y的大小关系。

解析：向平衡体系中充NO₂，充入的NO₂要发生一定程度的正向反应达到平衡，同时与原平衡体系产生互动，几个过程同时发生，相互影响，使情况显得很复杂。为了理清头绪，我们可以设想把组成复杂过程的各个简单过程分列出来，并按合理顺序依次单独进行，达到等效简化的目的。本题可设计由两个简单过程（如图I和II）组成的新途径来代替原过程：第一步先把要充入平衡体系的这部分NO2充到另一适当容积的容器B中，使其在温度、压强与原平衡体系A相同的条件下达到平衡，显然此时B中平衡混合物的浓度比n(N₂O₄ )/n(NO₂)与A中相同，都为x。然后，将B中的平衡混合物全部压入A中，这一过程的变化为典型的“增大压强”，平衡向正反应方向移动，使y>x

答案：x<y