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化學(xué)平衡補(bǔ)充知識及應(yīng)用
一．確定某物質(zhì)的百分含量與溫度、壓強(qiáng)變化的關(guān)系曲線
　　[例1]（91高考題）反應(yīng)，在不同溫度，不同壓強(qiáng)（已知P1﹥P2）（ ）下，達(dá)到平衡時(shí)，混和氣體中Z的百分含量隨溫度變化的曲線應(yīng)為
　　分析 解該題從題干出發(fā)直接選擇圖示。四個圖示均為生成物的百分含量隨溫度、壓強(qiáng)變化的曲線，從題干出發(fā)，正反應(yīng)放熱，故恒溫時(shí)，隨溫度升高平衡左移，Z%減少，曲線應(yīng)下滑；正反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)，故恒溫時(shí)增大壓強(qiáng)，平衡右移，Z%增大，曲線在上。
答案：C。
　　[例2]（89高考題）右圖表示外界條件（溫度，壓力）的變化對下列反應(yīng)的影響，在圖y軸是指
　　（A）平衡混和氣中R的百分含量
　　（B）平衡混和氣中G的百分含量
　　（C）G的轉(zhuǎn)化率
　　（D）L的轉(zhuǎn)化率
　　分析 該題要求定縱坐標(biāo)的意義，可采取先從圖示找到足夠的信息，再對照題干判定。從圖示看出，y代表的量隨溫度升高而降低，隨壓力增高而增加。從反應(yīng)看，該反應(yīng)在升溫時(shí)，平衡向正反應(yīng)方向移動，反應(yīng)物的含量應(yīng)降低，且該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，增壓平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，反應(yīng)物含量應(yīng)增加。故Y軸應(yīng)代表的是反應(yīng)物的含量，反應(yīng)物中L為固態(tài)，只有選G。
　　答案：B。
　　二、由圖示中的曲線變化關(guān)系，判斷化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)間的系數(shù)關(guān)系及反應(yīng)的熱效應(yīng)
　　[例3]（89廣東高考題）在不同溫度及壓力下，下列平衡系統(tǒng)中含G的百分比可表示如圖。
　　據(jù)此，對該反應(yīng)的正確推斷是（ ）
　　（A）溫度升高，正反應(yīng)速度降低
　　（B）逆反應(yīng)是放熱反應(yīng)
　　（C）溫度一定時(shí)，降低壓力可增加G的含量
　　（D）正反應(yīng)是放熱反應(yīng)
　　分析 A項(xiàng)錯誤。從圖示所得信息，G的百分含量隨溫度升高而減少，G是生成物說明升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，隨壓強(qiáng)的增大，G的百分含量增大，淘汰C、B。
　　答案：D。
[例4]對于可逆反應(yīng)反應(yīng)過程中，其它條件不變時(shí)，D的百分含量與T或p關(guān)系如下圖，下列敘述正確的是（ ）
　　
　　（A）降溫化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動
　　（B）使用催化劑，D的百分含量增加
　　（C）化學(xué)方程式系數(shù)：m　　（D）B的顆粒越小，反應(yīng)速度越快，有利于平衡向正反應(yīng)方向移動。
　　分析 從圖I可看出，其它條件不變時(shí)，采用溫度，達(dá)到平衡所需時(shí)間比用溫度短，即反應(yīng)速度快，可見，但采用高溫（）達(dá)到平衡時(shí)，生成物的百分含量低，說明升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動，反之降溫平衡向正反應(yīng)方向移動，A正確。從圖II可看出其它條件不變時(shí)，采用的壓強(qiáng)，比先達(dá)到平衡，∴，但采用高壓，達(dá)到平衡時(shí)，生成物減少，說明加壓，平衡左移，正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)。m>p+q
　　答案：A，C。
　★有關(guān)化學(xué)平衡中一些規(guī)律性的運(yùn)用
　　1．判斷是否到達(dá)平衡的思路
　　應(yīng)由化學(xué)平衡狀態(tài)的特征為依據(jù)判斷。
　　（1）條件固定，可逆反應(yīng)的正逆反應(yīng)速度相等。如：
　　在的反應(yīng)中，若每秒：
　　消耗a摩A，同時(shí)有a摩A生成，即對時(shí)達(dá)平衡。
　　消耗a摩A，同時(shí)消耗3a摩B，只表示正反應(yīng)，不能說明已平衡，因不平衡時(shí)也如此。
　　消耗3a摩B，同時(shí)有2a摩C分解，說明達(dá)平衡。
　　（2）條件固定，反應(yīng)混合物的組分百分?jǐn)?shù)不變或不隨時(shí)間而改變，也是平衡狀態(tài)的特征之一。在運(yùn)用時(shí)應(yīng)注意。如：
　　①正在進(jìn)行可逆反應(yīng)，可說明已達(dá)平衡。
　　②若氣體混合物在條件固定時(shí)，壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變。
　　a．氣體實(shí)際上互不反應(yīng)，壓強(qiáng)不變，并未“平衡”。
　　b．反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，不論是否反應(yīng)、是否反應(yīng)正進(jìn)行、是否達(dá)平衡，壓強(qiáng)均不變。本條不適用。如等反應(yīng)。
　　2．再達(dá)平衡狀態(tài)的定量關(guān)系
　　依據(jù)在一定特定條件下，無論從正反應(yīng)或從逆反應(yīng)開始均可達(dá)同一平衡為思路。例如
　　
　　的可逆反應(yīng)。在一定條件下用2摩A和3摩B開始反應(yīng)，達(dá)平衡時(shí)C濃度為m摩/升。若改在開始時(shí)加入1摩C和4摩D，或加1摩A、1.5摩B、0.5摩C、2摩D，于再平衡時(shí)仍可達(dá)C濃度為m摩/升的平衡狀態(tài)。其思路是把上述開始時(shí)的各配比的反應(yīng)物都回推到100%生成A和B，若仍是2摩A和3摩B即可。實(shí)際是用極限思維的回推：“不論從正或逆反應(yīng)開始均達(dá)同一平衡狀態(tài)”的思路。
　　例 在一定溫度下，把2摩和1摩通入一個容積一定的密閉容器里，發(fā)生如下反應(yīng)：
　　
　　當(dāng)此反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)，反應(yīng)混合物就處于化學(xué)平衡狀態(tài)。現(xiàn)在該容器中，維持溫度不變，令a、b、c分別代表初始加入的、和的物質(zhì)的量（摩）。如果a、b、c取不同的數(shù)值，它們必須滿足一定的相互關(guān)系，才能保證達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡時(shí)的完全相同。請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br/>　　（1）若a=0，b=0，則c=_________。
　　（2）若a=0.5，則b=__________ 和c=_________。
　　（3）a、b、c取值必須滿足的一般條件是（請用兩個方程式表示，其中一個只含a和c，另一個只含b和c）：_________________________________________。
　　（1993年高考題）
　　思路：（1）根據(jù)由逆反應(yīng)也達(dá)同一平衡狀態(tài)，則c=2（把可回推成和的極限思維）。
　　　　　（2）在a=0.5時(shí)，c要得1.5才可使硫守恒以維持題意，則再由氧守恒知b必為0.25。
　　3．平衡移動時(shí)的反應(yīng)速率變化的規(guī)律性
　　（1）平衡移動方向與正逆反應(yīng)速率
　　①平衡向正反應(yīng)方向移動時(shí)，正反應(yīng)速率必大于逆反應(yīng)速率，達(dá)新平衡時(shí)二者又相等。
　　②平衡向逆反應(yīng)方向移動，逆反應(yīng)速率必大于正反應(yīng)速率，達(dá)新平衡時(shí)二者又相等。
　　可用于根據(jù)題中曲線中、的大小變化，判斷平衡移動方向，或反推之。
　　（2）條件改變時(shí)平衡移動的反應(yīng)速率改變
　　①升溫，不論平衡向何方移動，達(dá)新平衡時(shí)的正、逆方向速率都比原來大。（個別反應(yīng)，如NO與的反應(yīng)等除外）
　　②增加濃度（不論是反應(yīng)物的或生成物的），不論平衡向何方移動，正、逆反應(yīng)速率均比原來大。
　　③氣體反應(yīng)，不論平衡是否因加壓而移動，正、逆反應(yīng)速率均比原來快。降壓則均比原來慢。
　　④固體反應(yīng)物不計(jì)濃度。有固體反應(yīng)物的已達(dá)平衡狀態(tài)的反應(yīng)，若再加固體或?qū)⒐腆w粉碎，都不影響平衡。
　　⑤催化劑的加入使正、逆反應(yīng)速率同等比例加快（或改變），不影響平衡狀態(tài)。但可使未平衡的反應(yīng)混合物盡快到達(dá)平衡。
　　4．反應(yīng)速率和化學(xué)平衡中的重要關(guān)系量
　　（1）同一化學(xué)反應(yīng)，各物質(zhì)的反應(yīng)速率比，等于化學(xué)方程式中對應(yīng)物質(zhì)的各物質(zhì)系數(shù)比。
　　（2）同一化學(xué)反應(yīng)中，各反應(yīng)物消耗的摩爾濃度與各生成物增生的摩爾濃度比，等于化學(xué)方程式中各對應(yīng)物質(zhì)的系數(shù)比。
　　（3）化學(xué)平衡發(fā)生移動時(shí)，各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化濃度比（摩爾濃度），等于化學(xué)方程式中對應(yīng)物質(zhì)的系數(shù)比。
　　（4）常用于有關(guān)氣體及其反應(yīng)計(jì)算的比例關(guān)系。
　　①定溫、定容、定物質(zhì)的量時(shí)，氣體的體積與壓強(qiáng)成反比（波義爾定律）。
　　②定容、定物質(zhì)的量、定壓時(shí)，氣體的體積與熱力學(xué)溫度（）成正比。或每升高，則氣體體積膨脹。若定容時(shí)，則氣體的壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比。（查理定律）
　　③定溫、定容時(shí)，氣體的摩爾數(shù)比等于壓強(qiáng)比（）。
　　④定溫、定壓時(shí)，氣體的摩爾數(shù)比等于體積比（）。
　　在有關(guān)計(jì)算和判斷時(shí)，若有下列有關(guān)氣體的知識，可以使解題更敏捷。如混合氣體的總壓強(qiáng)是各組分氣體分壓強(qiáng)之和，即。這與混合氣的總摩爾數(shù)是各氣體各自的摩爾數(shù)相加的和的關(guān)系是一致的。由此我們可以想到，氣體的平衡移動是因?yàn)槟硽怏w濃度的改變所致，若說成“氣體分壓改變使平衡移動”就更為簡捷。
　　5．平衡移動時(shí)易產(chǎn)生誤區(qū)的幾例
　　（1）已達(dá)平衡的可逆反應(yīng)，在其它條件不變時(shí)，如：的反應(yīng)：
　　若再添加，則B的轉(zhuǎn)化率必然提高，而的轉(zhuǎn)化率必然降低。
　　對生成物而言，C的百分?jǐn)?shù)不一定增加；若加入過多（分母變得很大）時(shí)，C百分?jǐn)?shù)還有可能降低。但C的摩爾數(shù)則一定增加。
　　（2）在已達(dá)平衡的氣體可逆反應(yīng)中，再加入與任何氣體都不反應(yīng)的惰性氣體，平衡是否移動有兩種可能：
　　①若為定溫、定容容器，氣體的總壓強(qiáng)必然加大。但平衡可認(rèn)為不移動。是因?yàn)轶w積沒變，各原來氣體的摩爾濃度也未變的緣幫。即“總壓加大，分壓未變，平衡不移動”。
　　②若為定溫、定壓容器，加入惰氣要維持恒壓而體積必須膨脹。此時(shí)相當(dāng)于擴(kuò)大容器，減低原氣體壓強(qiáng)（惰氣補(bǔ)充所差的壓強(qiáng)），平衡向氣體體積變大的方向移動。即“總壓不變，分壓降低平衡移動”。
　　（3）相同量相同比例的初始?xì)怏w反應(yīng)物，同時(shí)充入相同體積的兩容器，設(shè)A為定容容器，B為定壓容器，則A中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率低，B中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率高（適用于氣體體積收縮的反應(yīng)，若為氣體體積增大的反應(yīng)，則相反）。如在定容容器、定壓容器，體積均為a升時(shí)，分別充分同溫同壓的2摩和1摩，均使在同溫下進(jìn)行反應(yīng)：
　　
　　定容容器內(nèi)因反應(yīng)使氣體體積縮小，即物質(zhì)總摩爾下降，所以壓強(qiáng)減低。定壓容器則必因維持定壓而體積收縮，壓強(qiáng)仍是原壓強(qiáng)。顯然壓強(qiáng)后者大于前者，所以后者的轉(zhuǎn)化率高。
　　（4）平衡移動與氣體混合物的平均分子量的求法。如：
　　①反應(yīng)中各物質(zhì)全是氣體，在定溫下加壓，若氣體反應(yīng)向縮小體積的方向移動，氣體混合物平均分子量加大。這是因?yàn)榉磻?yīng)前后氣體總質(zhì)量不變，但物質(zhì)總摩爾減小的緣故。
　　②反應(yīng)中有固體，要視具體情況，根據(jù)質(zhì)量變化（指氣體）而詳細(xì)探討：
　　a．的反應(yīng)，加壓平衡左移，氣體物質(zhì)摩爾總數(shù)減小，氣體質(zhì)量也減小。但反應(yīng)物中水蒸氣分子量為18，按方程式生成物相同摩爾的CO和平均分子量為15。可見左移后混合氣體的平均分子量要加大。
　　b．如的反應(yīng)，加壓平衡左移，但氣體物質(zhì)總質(zhì)量和總摩爾均減小。但反應(yīng)物分子量為46，生成物NO的分子量為30。平衡右移后顯然氣體平均分子量減小。
　　c．如的反應(yīng)，加壓平衡左移，但氣體物質(zhì)雖質(zhì)量和摩爾均減少，但因只有一種是氣體，分子量不變，仍為44。
　　（5）使平衡向左、右移，兩種情況都存在時(shí)的平衡移動方向。如：
　　的反應(yīng)，若加氧氣平衡右移，若升溫平衡左移。在又加氧氣又升溫時(shí)的平衡移動方向，要根據(jù)具體情況判斷。在溫度升高不多而加氧氣又很多時(shí)，濃度的影響更大，平衡可以右移。在溫升劇烈而加氧氣的濃度又不極大時(shí)，平衡右移。這可以用來解釋，在常溫燃燒硫磺，火焰不亮呈藍(lán)色，并可看到有少量白煙，即發(fā)生一些氧化成為的可逆反應(yīng)。
　　在氧氣中點(diǎn)燃硫磺，火焰呈明亮藍(lán)紫色，冒白煙卻少了。這是因?yàn)樯郎厥蛊胶庾笠频男?yīng)大于使用純氧的效應(yīng)。
　　（6）平衡不移動，氣體顏色加深。如：
　　或的反應(yīng)，加壓平衡不移動，但因體積縮小，濃度均按同等比例加大，而有色的溴、碘蒸氣顏色加深。
　　（7）未達(dá)平衡的氣體可逆反應(yīng)，濃度大、溫度高、壓強(qiáng)大均會使不平衡到達(dá)平衡的時(shí)間大為縮短。
　　例 有下列五個化學(xué)方程式：
　　①
　　②
　　③
　　④
　　⑤
　　當(dāng)溫度下降時(shí)①式平衡向右移動，②式平衡向左移動。據(jù)此據(jù)定③至⑤式中x、y、z的大小順序正確的是（ ）
　　（A）x>y>z 　　　　（B）x>z>y
　　（C）y>x>z 　　　　（D）x>x>y
　　思路：由降溫使①式平衡右移，知其為放熱反應(yīng)；降溫使②式平衡左移，知其為吸熱反應(yīng)。再分析①②兩式中化學(xué)鍵的變化，①中叁鍵轉(zhuǎn)化為雙鍵放熱，②式單鍵轉(zhuǎn)化為和雙鍵吸熱，可見生成單鍵越多放熱越多。由此可以推知③生成的單鍵最多，x值最大，④相當(dāng)于生成的單鍵最小（實(shí)為叁鍵），y值最小，答案為B。

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