等效平衡
一、等效平衡的概念
在相同的條件下，對同乙個可逆反應，反應無論從正反應方向開始進行還是從逆方向開始進行，只要起始時加入物質的物質的量不同，而達到相同的平衡狀態，這樣的平衡稱為等效平衡。
概念的理解：（1）相同的條件：通常指：恆溫恆容或恆溫恆壓
2）相同的平衡狀態：通常是指平衡混合物各組分的百分含量（指質量分數、體積分數、物質的量分數）相同，但各組分的物質的量、濃度可能不同。
切記的是組分的百分數相同，包括體積分數、物質的量分數或質量百分數，而不僅僅是指濃度相同，因為同一組分百分數相同時其濃度不一定相等。
（3）建立平衡狀態的途徑：①可加入反應物，從正反應方向開始
可加入生成物，從逆反應方向開始
也可從加入反應物和生成物，從正、逆反應方向同時開始
等效平衡的判斷方法
1.在乙個體積固定的密閉容器中，保持一定溫度，進行如下反應： h2（g）+br2（g） 2hbr（g）；已知加入1mol h2和2mol br2時，達到平衡後生成a mol hbr（見下表已知項）。
在相同條件下，且保持平衡時各組分的體積分數不變。填寫表中空白：
2.在固定體積的密閉容器內，加入2mol a、1mol b，發生反應： a(g)+b(g) 2c(g)達到平衡時，c的質量分數為w%。
在相同(t、v)條件下，按下列情況充入物質達到平衡時c的質量分數仍為w%的是
a.2mol c b.3mol c c.4mol a、2mol b d.1mol a、2mol c
3. 在一定溫度下，把2 mol so2和1 mol o2通入乙個一定容積的密閉容器裡，發生如下反應： 2so2＋o2 2so3 當此反應進行到一定程度時，反應混合物就處於化學平衡狀全方位透析等效平衡
化學平衡是中學化學中三大理論之一，它是電離平衡、水解平衡的基礎，在中學化學教學中佔據舉足輕重的地位，儘管新教材總體上對化學平衡降低了難度，但它仍是值得重視的高考熱點。其中等效平衡是化學平衡教學中的重點和難點，也是高考的熱點，為讓學生能更好的掌握和應用等效平衡，下面筆者結合自己的教學體會，對有關等效平衡知識進行了系統的分析。
一、等效平衡的原理
在一定條件（定溫、定容或定溫、定壓）下，只是起始加入情況不同的同一可逆反應達到平衡後，任何相同組分的物質的量分數（或體積分數）均相同，這樣的化學平衡互稱等效平衡。
二、等效平衡的建立
化學平衡狀態的建立與條件（如濃度、溫度、壓強等）有關，而與建立平衡時的途徑無關，因而同一可逆反應，從不同的狀態開始，只要達到平衡時的條件（濃度、溫度、壓強等）完全相同，則可形成等效平衡。
如常溫常壓下，可逆反應：
2so2 + o2 2 so3
① 2mol 1mol 0
② 00 2mol
③ 1mol 0.5mol 1mol
①從正反應開始，②從逆反應開始，③從正、逆反應同時開始，由於①、②、③三種情況如果按方程式的化學計量數比折算成同一方向的反應物，對應各組分的物質的量均相等[如將②、③折算為①]，因此三者為等效平衡。
三、等效平衡的規律
1、 定溫、定容條件下的等效平衡
類：在定溫、定容條件下，對於反應前後氣體化學計量數不相等的可逆反應，只改變起始時加入物質的物質的量，若通過可逆反應的化學計量數之比換算成同一邊物質的物質的量，所得反應物（或生成物）的物質的量與原起始量對應相同，則兩平衡等效。
類：在定溫、定容條件下，對於反應前後氣體化學計量數相等的可逆反應，只改變起始時加入物質的物質的量，若通過可逆反應的化學計量數之比換算成同一邊物質的物質的量，所得反應物（或生成物）的物質的量之比與原起始量之比對應相同，則兩平衡等效。
2、 定溫、定壓條件下的等效平衡
在定溫、定壓條件下，對於反應前後氣體化學計量數任意型的可逆反應，只改變起始時加入物質的物質的量，若通過可逆反應的化學計量數之比換算成同一邊物質的物質的量，所得反應物（或生成物）的物質的量之比與原起始量之比對應相同，則兩平衡等效。
四、等效平衡的解題思想——極值法
無論平衡從哪個方向建立，在判斷時，都可以根據題給條件，把生成物全部推算成反應物或把反應物全部推算成生成物，再與平衡開始時加入的物質的量相比較。
推算公式是：某反應物的物質的量＋變成生成物而消耗了該反應物的物質的量=原來該反應物的物質的量
理解了上述等效平衡的概念和建立方法，就能順利應用到實際的解題中。
五、等效平衡的應用
等效平衡的應用通常有三類，第一類是改變起始加入量，第二類是反應物分批加入，第三類是等效平衡的綜合應用，現就此例析如下。
1、改變起始加入量時有關等效平衡的計算
⑴改變起始加入量判斷平衡時體積分數的大小
例1（2023年江蘇化學卷，18題）一定溫度下，在恆容密閉容器中發生如下反應：2a(g)+b(g)3c(g)，若反應開始時充入2mola和2molb，達到平衡後a的體積分數為a%。其他條件不變時，若按下列四種配比作為起始物質，平衡後a的體積分數大於a%的是
a、2molcb、2mola、1molb和1molhe（不參加反應）
c、1molb和1molc d、2mola、3molb和3 molc
解析：本題考查了上述「定溫、定容」條件下的等效平衡規律中的第2類等效平衡問題。首先把各選項中的c都折算成a和b，再與題幹相比較。
選項a中把「2molc」完全轉化為「4/3mola和2/3molb」，可設想分兩步進行，第一次先加入4/3mola和4/3molb，與題幹中比例一致，與原平衡等效，平衡後a的體積分數為a%，第二次再移走2/3molb，會使平衡逆向移動，a的物質的量增加（但總物質的量減小），故平衡後a的體積分數大於a%；選項b中所充入的「1molhe」不能改變各組分分壓，對平衡無影響，只需分析加入「2mola、1molb」的情況即可，其分析原理與選項a類似，故平衡後a的體積分數也大於a%；選項c中把「1molb和1molc」 完全轉化為「4/3mola和5/3molb」，也可假設分批加入，第一次先加入4/3mola和4/3molb，與原平衡等效，平衡後a的體積分數為a%，第二次再加入1/3molb，會使平衡正向移動，a的物質的量減小（但總物質的量增加），故平衡後a的體積分數小於a%；選項d中把「2mola、3molb和3 molc」 完全轉化為「4mola和4molb」，與原平衡等效，平衡後a的體積分數為a%。故符合題意的為ab。
⑵改變起始加入量時計算平衡時物質的量濃度大小
例2(2023年北京理綜卷，14題)在一定溫定容的密閉容器中有如下平衡：h2(g)+i2(g) 2hi(g)，已知h2和i2的起始濃度均是0.10mol/l，達到平衡時hi的濃度為0.
16 mol/l，若h2和i2的起始濃度均變為0.20mol/l時，則平衡時的h2濃度(mol/l)是 （ ）
a、0.16mol/l b、0.08mol/l c、0.04mol/l d、0.02mol/l
解析此題仍運用等效平衡規律處理，仍假設第一種情況的反應體系的體積為vl，第二種情況的反應體系的體積為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（由第一種情況平衡時，hi濃度為0.
16mol/l，可推知h2轉化濃度為0.08mol/l，則剩餘濃度為0.02mol/l得）。
這樣，由第二種情況的反應體積為2vl壓縮到vl時，平衡不移動，但h2、i2和hi的濃度均增大2倍，所以h2的平衡濃度則為0.04mol/l。應選c。
⑶利用等效平衡討論可逆反應化學計量數
例3、在一固定體積的密閉容器中，充入2mola和1molb，發生反應2a(g)+b(g)xc(g)，達平衡後，c的體積分數為w%，若維持容器容積和溫度不變，按0.6mola、0.3molb和1.
4molc為起始配比投入，達平衡後，c的體積分數也為w%，則x的值為 （ ）
a、1b、2c、3d、4
解析看題意多數學生認為這是「恆溫恆容」條件下的等效平衡問題，常用極端假設法，即完全推算到a、b這兩種反應物一端，即有0.6+1.4×2/x=2，或0.
3+1.4×1/x=1，得x=2，應選b。然而還應考慮到等效平衡的另一種情況，即定溫、定容條件下對於反應前後氣體化學計量數不變的可逆反應，只要反應物（或生成物）的物質的量之比與原起始量之比對應相同，則兩平衡等效，即為當x=3時的情況，因此本題正確答案應為b、c。
2、反應物分批加入時有關等效平衡的計算
⑴反應物分批加入時判斷平衡移動方向
例4（2023年全國新課程卷，12題）某溫度下，在一容器可變的容器中，反應2a(g)+b(g)2c(g)達到平衡時，a、b和c的物質的量分別為4mol、2mol和4mol。保持溫度和壓強不變，對平衡混合物中三者的物質的量作如下調整，可使平衡右移的是 （ ）
a、均減半 b、均加倍 c、均增加1mol d、均減小1mol
解析本題考查了上述規律中「定溫、定壓」條件下的等效平衡問題。選項a、b中三者比例為2：1：
2，與題中比例一致，為等效平衡，平衡不移動。c可設想為兩步加入，第一次加入1mola、0.5molb、1molc，此時平衡不移動，第二次再加入0.
5molb（此法與一次性各加入1mol等效），提高反應物b的濃度，平衡向右移動。d中均減小1mol，也可設想為兩步進行，先將a減小1mol，b減小0.5mol，c減小1mol，此時平衡不移動，再將b減小0.
5mol，降低反應物b的濃度，平衡向左移動，故本題應選c。
⑵反應物分批加入時判斷平衡時體積分數的大小
例5（2023年廣東化學卷，5題）在恆溫時，一固定容積的容器內發生如下反應：2no2(g)n2o4(g)達到平衡時，再向容器中通入一定量的no2，重新達到平衡後，與第一次平衡時相比，no2體積分數 （ ）
a、不變 b、增大 c、減小 d、無法判斷
解析有關「等效平衡」問題，一般都假設過程：設原平衡在建立前初始時，只放入no2其物質的量是amol，此時容器的體積為vl，再加入的no2是namol，此時容器的體積為(1+n)vl，兩種情況下在等溫等壓條件下建立的平衡狀態是相同的（即等效平衡），此時no2的體積分數相同。再把容器的體積由(1+n)vl壓縮為vl時（因為題設條件是等溫等容，所以需把假設過程的虛設體積恢復至原體積），該可逆反應的原平衡會發生正向移動，再建立新的平衡狀態，此時反應物no2的體積分數會比原平衡減小。
故應選c。
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