等效平衡

等效平衡
1．等效平衡
在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量（体积分数、物质的量分数等）均相同，这样的化学平衡互称等效平衡（。

概念的理解：
（1）外界条件相同：通常可以是①恒温、恒容，②恒温、恒压。

（2）“等效平衡”与“完全相同的平衡状态”不同：“完全相同的平衡状态” 是指在达到平衡状态时，任何组分的物质的量分数（或体积分数）对应相等，并且反应的速率等也相同，但各组分的物质的量、浓度可能不同。

而“等效平衡”只要求平衡混合物中各组分的物质的量分数（或体积分数）对应相同，反应的速率、压强等可以不同
（3）平衡状态只与始态有关，而与途径无关，（如：①无论反应从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始②投料是一次还是分成几次③反应容器经过扩大—缩小或缩小—扩大的过程，）只要起始浓度相当，就达到相同的平衡状态。

2.等效平衡的分类
在等效平衡中比较常见并且重要的类型主要有以下三种：
第一类：对于恒温、恒容条件下反应前后气体体积改变的可逆反应如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量与对应组分的起始加入量相同，则建立的化学平衡状态是等效的。

例如，恒温恒容下的可逆反应：
2SO2＋O2 2SO3
① 2 mol 1 mol0 mol
②0 mol0 mol 2 mol
③0.5 mol0.25 mol 1.5 mol
上述三种配比，按方程式的计量关系均转化为反应物，则SO2均为2 mol 、O2均为1 mol，三者建立的平衡状态完全相同。

第二类：对于恒温、恒容条件下为反应前后气体体积不变的可逆反应如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一边的物质，其物质的量比与对应组分的起始加入量比相同，则建立的化学平衡是等效的。

例如，恒温恒容条件下，对于可逆反应：
H2(g) ＋I2(g) 2HI(g)
① 1 mol 1 mol0 mol
② 2 mol 2 mol 1 mol
上述两种配比，按方程式中化学计量关系均转化为反应物，两种情况下H2与I2(g)的物质的量比均为1:1，因此上述两种情况建立的化学平衡状态是等效的。

第三类：对于恒温、恒压条件下的任何气体参加的可逆反应(无论反应前后气体体积可变或不变)。

如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一边的物质，其物质的量比与对应组分的起始加入量比相同，则建立的化学平衡是等效的。

例如，恒温、恒压条件下，对于可逆反应：
N2＋3H2 2NH3
① 1 mol 3 mol0 mol
② 2 mol 6 mol 1 mol
③0 mol0 mol0.5mol
上述三种配比，按方程式中化学计量关系均转化为反应物，三种情况下，N2与H2的物质
的量比均 1 ∶ 3，因此上述三种情况建立的化学平衡状态是等效的。

3.化学平衡的思维方法：
(1)可逆反应“不为零”原则
可逆性是化学平衡的前提，达到平衡时，反应物和生成物共存，每种物质的物质的量不为零。

一般可用极限分析法推断：假设反应不可逆，则最多生成产物多少，有无反应物剩余，余多少。

这样的极值点是不可能达到的，故可用确定某些范围或在范围中选择合适的量。

(2)“一边倒”原则
可逆反应，在条件相同时(如等温等容)，若达到等同平衡，其初始状态必须能互变，从极限角度看，就是各物质的物质的量要相当。

因此，可以采用“一边倒”的原则来处理以下问题：化学平衡等同条件(等温等容)
可逆反应aA(g) + bB(g) ＝cC(g)
①起始量 a b 0 平衡态Ⅰ
②起始量0 0 c 平衡态Ⅱ
③起始量x y z 平衡态Ⅲ
为了使平衡Ⅰ=平衡Ⅱ=平衡Ⅲ，根据“一边倒”原则，即可得：x+a/cz=a得x/a+z/c=1；y+b/cz=b得y/b+z/c=1 。

六化学平衡常数
1．概念：对于一定条件下的可逆反应(aA＋bB cC＋dD)，达到化学平衡时，生成物浓度的乘幂的乘积与反应物浓度的乘幂的乘积之比为一常数，记作Kc，称为化学平衡常数(浓度平衡常数)。

2．平衡常数的意义
平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。

(1)K值越大，表示反应进行得越完全，反应物转化率越大；一般认为，K＞105时，该反应进行得就基本完全了。

(2)K值越小，表示反应进行得越不完全，反应物转化率越小。

3．注意事项
(1)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。

(2)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。

若反应方向改变，则平衡常数改变。

若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。

(3)在平衡常数表达式中：反应物或生成物中固体、纯液体、稀溶液中水的浓度不写。

C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)，K＝c(CO)·c(H2)/c(H2O)
FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g)，K＝c(CO2)/c(CO)
4．化学平衡常数的应用
(1)化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志，它能够表示可逆反应进行的完全程度。

一个反应的K值越大，表明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，反应物的转化率也越大，可以说，化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。

(2)可以利用平衡常数的值，判断正在进行的可逆反应是否平衡以及不平衡时向何方进行建立平衡。

如对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)在任意时刻反应物与生成物的浓度有如下关系：
Qc＝cp(C)·cq(D)
cm(A)·cn(B)
，Qc叫做该反应的浓度商。

⎩⎪⎨⎪⎧ Qc<K ，反应向正反应方向进行Qc ＝K ，反应处于平衡状态
Qc>K ，反应向逆反应方向进行
(3)利用K 可判断反应的热效应
若升高温度，K 值增大，则正反应为吸热反应。

若升高温度， K 值减小，则正反应为放热反应。

七 化学平衡移动与图像
总结：①只要增大浓度、增大压强、升高温度，新平衡都在原平衡的上方，v′正=v′逆>v 正=v 逆；只要减小浓度、降低压强、降低温度，新平衡都在原平衡下方，v″正＝v″逆<v 正＝v 逆。

②只要是浓度改变，一个速率一定是在原平衡的基础上改变；两个速率同时增大或减小(中间断开)一定是压强或温度改变。

③ 加入催化剂能同等程度地增大正、逆反应速率，平衡不移动。