化学平衡的等效平衡
1．等效平衡
（1）定义
同一可逆反应，一定条件下，当改变起始时反应物或生成物物质的量或物质的量浓度，达到平衡时，混合物中各组分的百分组成相等，这样的平衡称等效平衡。
（2）产生原因
平衡，只与温度、压强和浓度有关，与加料顺序无关。
根据气体状态方程，pV=nRT，可以发现：如果保持温度不变，恒容体系，只要“一边倒”之后，各组分n相同，压强也相同，平衡状态也相同。如果保持温度不变，恒压体系，只要“一边倒”之后，各组分n成同一比例，浓度也相同，那么平衡状态也相同。
2．规律与判断
（1） 一般可逆反应，恒温恒容时，当起始反应物或生成物的物质的量通过化学计量数换算相同时，则建立等效平衡。
如反应 2SO₂+O₂=（可逆）=2SO₃ 在（A）、（B）条件时建立等效平衡
（A） 起始时加入：2mol SO₂ + 1mol O₂
（B） 起始时加入：2mol SO₃
注意：此情况下，无论反应物还是生成物，起始时物质的量一定要与化学计量数比相同。
（2） 一般可逆反应，恒温恒压时，当起始反应物或生成物的物质的量比（不一定要求与化学计量数比相同）相同时，即建立等效平衡。
如反应 2SO₂+O₂=（可逆）=2SO₃ 在（C）、（D）时建立等效平衡
（C）起始时加入：1mol SO₂ + 1mol O₂
（D）起始时加入：2mol SO₂ + 2mol O₂
（3） 对于反应前后体积不变的气体反应，恒温恒容时，当起始反应物或者生成物的物质的量比（不一定要求与化学计量数比相同）相同时，建立等效平衡。
如反应 H₂+I₂（气） 2HI 在（E）、（F）时建立等效平衡
（E）起始时加入：1mol H₂+2mol I₂
（F）起始时加入：2mol H₂+4mol I₂
3．应用
利用等效平衡原理进行平衡问题分析2例
例1在相同条件下（T=500K），相同体积的甲乙两容器，甲中充入1mol SO₂和1mol O₂，乙中充入2mol SO₂和2mol O₂，下列叙述中不正确的是（ ）
（A） 反应速率：乙> 甲 （B） 平衡混合物中SO₂的体积分数：乙> 甲
（B）SO₂的转化率：乙> 甲 （D） 平衡时O₂的体积分数：甲> 乙
简析
若将乙容器的容积扩大2倍，则甲乙为等效平衡；再将乙容器容积恢复到原体积，则压强增大，反应速率增大，平衡向生成SO₃的方向移动，故（A）、（C）、（D）项都是正确的，只有（B）项是错误的。答案（B）。
例2在一定温度下，将a molPCl₅通入一容积不变的密闭容器中，达到如下平衡： PCl₅(g)=（可逆）=PCl₃(g)+Cl₂(g) 测得平衡混合气的压强为P₁ ；此时，再向此反应器中通入a mol PCl₅，在温度不变时，重新达到平衡时，测得压强为P₂，则P₁ 与P₂ 的关系是（ ）
（A）2P₁>P₂ (B) 2P₁<P₂ (C) 2P₁=P₂ (D) P₂ >P₁
简析
第二次平衡，可以这样设计：将容器体积扩大1倍，通入2a mol PCl₅，此时建立的平衡与第一次平衡相同，压强相等；再将容器体积恢复为原容积，压强增大，平衡向逆反应方向移动，混合气总物质的量减小，建立新平衡，即第二次平衡，故 P₁ < P₂ < 2P₁。答案（A、D）。
应用等效平衡原理分析有关化学平衡问题的一般思路：
根据已知条件，先合理变换条件，使之成为等效平衡；然后将体系恢复为原条件，再恢复原条件。
关于等效平衡难点——推“隔板”问题
例：在一个容积固定的反应容器中, 有一可以左右滑动的密封隔板, 两侧分别进行如下图所示的可逆反应:
各物质的起始加入量如下: A、B、C 均为 4.0 mol, D为 6.5 mol, F为 2 mol, 设E 为 x mol, 当x 在一定范围内变化时, 均可以通过调节反应器的温度时两侧反应都达到平衡, 且隔板恰好处于反应器的正中位置。
当x = 4.5时, 则右侧反应起始时向 正反应,要使起始反应维持向该方向进行, x 的最大值应小于7。
若x 分别为 4.5 和 5.0, 则在这两种情况下, 当反应达到平衡时, A的物质的量两种情况下不相同，因为温度不同。
x = 3.0时, 右侧反应在起始时向逆反应, 要使起始反应维持向该方向进行, x 的最小值应大于2.5
x = 4.5时, 左右两侧反应体系达到平衡后, 向左侧反应器中充入a mol A气体, 当左右两侧再次达到平衡状态时, 则a 的取值范围为0<a<2。
等效平衡新题型——等效热问题
例：已知：① H2(g)+N2(g)+3O2(g) =2HNO3(l)；△H1= —348.2KJ/mol，②2NO(g)= N2(g)+ O2(g);△H2= —180.5 KJ/mol,③3NO2(g)= N2(g)+3O2(g); △H3= —99.6 KJ/mol ④H2O(l)= H2(g)+ O2(g)；△H4= +285.84 KJ/mol，⑤H2O(l)= H2O(g)；△H5= +44.02 KJ/mol，⑥3NO2(g) +H2O(g)=（可逆）2HNO3(l)+ NO(g)；△H6 。在一恒温恒压的密闭容器中充入5mol NO2和8mol H2O(g)，记为平衡Ⅰ，达平衡时生成1molNO。相同条件下同一容器中充入xmol NO2，ymol H2O(g)和3molNO，记为平衡Ⅱ，达平衡时，NO的质量分数与平衡Ⅰ相同，且放出热量115.73KJ，则x=11，y=29。
简析：△H6= —115.73KJ/mol，算出在平衡Ⅰ平衡时放出热量115.73KJ，平衡时剩余NO2：2 mol，H2O（g）：7 mol，NO：1 mol。因为平衡Ⅱ与平衡Ⅰ等效，且放出热量相同，又因为有3molNO充入，所以需要NO2：2*3=6 mol，H2O(g)：7*3=21 mol维持平衡状态，再充入与平衡Ⅰ完全相同的NO2、H2O（g）则就与原平衡放出热相同且等效，所以x=6+5=11 mol，y=21+8=29 mol，这是如今出现的较难的等效平衡问题，一旦与热联系起来就不好建立理想模型了，本题的思考方法值得借鉴。
1．等效平衡
（1）定义
同一可逆反应，一定条件下，当改变起始时反应物或生成物物质的量或物质的量浓度，达到平衡时，混合物中各组分的百分组成相等，这样的平衡称等效平衡。
（2）产生原因
平衡，只与温度、压强和浓度有关，与加料顺序无关。
根据气体状态方程，pV=nRT，可以发现：如果保持温度不变，恒容体系，只要“一边倒”之后，各组分n相同，压强也相同，平衡状态也相同。如果保持温度不变，恒压体系，只要“一边倒”之后，各组分n成同一比例，浓度也相同，那么平衡状态也相同。
2．规律与判断
（1） 一般可逆反应，恒温恒容时，当起始反应物或生成物的物质的量通过化学计量数换算相同时，则建立等效平衡。
如反应 2SO₂+O₂=（可逆）=2SO₃ 在（A）、（B）条件时建立等效平衡
（A） 起始时加入：2mol SO₂ + 1mol O₂
（B） 起始时加入：2mol SO₃
注意：此情况下，无论反应物还是生成物，起始时物质的量一定要与化学计量数比相同。
（2） 一般可逆反应，恒温恒压时，当起始反应物或生成物的物质的量比（不一定要求与化学计量数比相同）相同时，即建立等效平衡。
如反应 2SO₂+O₂=（可逆）=2SO₃ 在（C）、（D）时建立等效平衡
（C）起始时加入：1mol SO₂ + 1mol O₂
（D）起始时加入：2mol SO₂ + 2mol O₂
（3） 对于反应前后体积不变的气体反应，恒温恒容时，当起始反应物或者生成物的物质的量比（不一定要求与化学计量数比相同）相同时，建立等效平衡。
如反应 H₂+I₂（气） 2HI 在（E）、（F）时建立等效平衡
（E）起始时加入：1mol H₂+2mol I₂
（F）起始时加入：2mol H₂+4mol I₂
3．应用
利用等效平衡原理进行平衡问题分析2例
例1在相同条件下（T=500K），相同体积的甲乙两容器，甲中充入1mol SO₂和1mol O₂，乙中充入2mol SO₂和2mol O₂，下列叙述中不正确的是（ ）
（A） 反应速率：乙> 甲 （B） 平衡混合物中SO₂的体积分数：乙> 甲
（B）SO₂的转化率：乙> 甲 （D） 平衡时O₂的体积分数：甲> 乙
简析
若将乙容器的容积扩大2倍，则甲乙为等效平衡；再将乙容器容积恢复到原体积，则压强增大，反应速率增大，平衡向生成SO₃的方向移动，故（A）、（C）、（D）项都是正确的，只有（B）项是错误的。答案（B）。
例2在一定温度下，将a molPCl₅通入一容积不变的密闭容器中，达到如下平衡： PCl₅(g)=（可逆）=PCl₃(g)+Cl₂(g) 测得平衡混合气的压强为P₁ ；此时，再向此反应器中通入a mol PCl₅，在温度不变时，重新达到平衡时，测得压强为P₂，则P₁ 与P₂ 的关系是（ ）
（A）2P₁>P₂ (B) 2P₁<P₂ (C) 2P₁=P₂ (D) P₂ >P₁
简析
第二次平衡，可以这样设计：将容器体积扩大1倍，通入2a mol PCl₅，此时建立的平衡与第一次平衡相同，压强相等；再将容器体积恢复为原容积，压强增大，平衡向逆反应方向移动，混合气总物质的量减小，建立新平衡，即第二次平衡，故 P₁ < P₂ < 2P₁。答案（A、D）。
应用等效平衡原理分析有关化学平衡问题的一般思路：
根据已知条件，先合理变换条件，使之成为等效平衡；然后将体系恢复为原条件，再恢复原条件。
关于等效平衡难点——推“隔板”问题
例：在一个容积固定的反应容器中, 有一可以左右滑动的密封隔板, 两侧分别进行如下图所示的可逆反应:
各物质的起始加入量如下: A、B、C 均为 4.0 mol, D为 6.5 mol, F为 2 mol, 设E 为 x mol, 当x 在一定范围内变化时, 均可以通过调节反应器的温度时两侧反应都达到平衡, 且隔板恰好处于反应器的正中位置。
当x = 4.5时, 则右侧反应起始时向 正反应,要使起始反应维持向该方向进行, x 的最大值应小于7。
若x 分别为 4.5 和 5.0, 则在这两种情况下, 当反应达到平衡时, A的物质的量两种情况下不相同，因为温度不同。
x = 3.0时, 右侧反应在起始时向逆反应, 要使起始反应维持向该方向进行, x 的最小值应大于2.5
x = 4.5时, 左右两侧反应体系达到平衡后, 向左侧反应器中充入a mol A气体, 当左右两侧再次达到平衡状态时, 则a 的取值范围为0<a<2。
等效平衡新题型——等效热问题
例：已知：① H2(g)+N2(g)+3O2(g) =2HNO3(l)；△H1= —348.2KJ/mol，②2NO(g)= N2(g)+ O2(g);△H2= —180.5 KJ/mol,③3NO2(g)= N2(g)+3O2(g); △H3= —99.6 KJ/mol ④H2O(l)= H2(g)+ O2(g)；△H4= +285.84 KJ/mol，⑤H2O(l)= H2O(g)；△H5= +44.02 KJ/mol，⑥3NO2(g) +H2O(g)=（可逆）2HNO3(l)+ NO(g)；△H6 。在一恒温恒压的密闭容器中充入5mol NO2和8mol H2O(g)，记为平衡Ⅰ，达平衡时生成1molNO。相同条件下同一容器中充入xmol NO2，ymol H2O(g)和3molNO，记为平衡Ⅱ，达平衡时，NO的质量分数与平衡Ⅰ相同，且放出热量115.73KJ，则x=11，y=29。
简析：△H6= —115.73KJ/mol，算出在平衡Ⅰ平衡时放出热量115.73KJ，平衡时剩余NO2：2 mol，H2O（g）：7 mol，NO：1 mol。因为平衡Ⅱ与平衡Ⅰ等效，且放出热量相同，又因为有3molNO充入，所以需要NO2：2*3=6 mol，H2O(g)：7*3=21 mol维持平衡状态，再充入与平衡Ⅰ完全相同的NO2、H2O（g）则就与原平衡放出热相同且等效，所以x=6+5=11 mol，y=21+8=29 mol，这是如今出现的较难的等效平衡问题，一旦与热联系起来就不好建立理想模型了，本题的思考方法值得借鉴。
