等效平衡背景下的不等效关系的解决方法

　　等效平衡问题是大考中的难点和重要的命题素材，但随着考试的发展，这类题型的考试重心转向不等效化学平衡关系的比较和平衡移动上。
　　一、等效平衡意义和等效关系产生背景
　　一定温度下的可逆反应（无论压强怎样）不同浓度的物料投入进行反应，无论从反应物还是从生成物，亦或是从反应物、生成物进行平衡，只要物料起始浓度投入满足一定的数量关系，则到达平衡时，同种组分的物质的量浓度、物质的量分数相同。这种在同一温度下，不同浓度的物料投入，经过不同的途径，形成的平衡组分浓度和含量相同的平衡状态，称为等效平衡。
　　等效平衡是化学平衡中的一种特殊状态，它基于一定温度下某一可逆反应的化学平衡常数一定这个定量关系下形成的一种必然状态，无论途径怎样，在温度一定时，只要投料浓度匹配，不同浓度的物料总可以向正反应方向或者逆反应方向（可通过浓度商Qc和平衡常数K大小判断方向）建立等效平衡。
　　需要特别说明的是：“等效平衡”不一定是“完全相同的平衡状态”，“等效平衡”只是平衡混合物中同种组分的含量对应相同，同种组分浓度对应相等或者成比例即可，“完全相同的平衡状态”则是指在达到平衡状态时，同种平衡组分对应的含量、浓度、物质的量以及反应速率和体系体积压强等各种参数完全相同。从这个意义上讲，等效平衡可以分为一般等效平衡（平衡组分含量相等，浓度相等或成比例）和完全等效平衡（体系和平衡组分各种参数完全相等）。
　　二、关于物料的两个专有名词的含义
　　1.“物料相当”的含义：对于一个可逆反应：有两种投入物料浓度，如果按方程式的计量系数尽可能折算成同一方向的反应物（或生成物），即符合等式1、2，这两种投料就称为“物料相当”
　　2.“物料成比例”的含义：对于一个可逆反应：有两种投入物料浓度，如果按方程式的计量系数尽可能折算成同一方向的反应物（或生成物），即符合等式3，这两种投料就称为“物料成比例”
　　三、几种形成等效平衡的特定条件和完全等效平衡的两个重要性质
　　1. 可逆反应如在等温条件下进行（不管压强怎样），不同的浓度物料投入，只要“物料相当”，均能形成等效平衡，即相同平衡组分的物质的量浓度、物质的量分数完全相同。在体系体积相等时，平衡组分的物质的量、质量也相同；在体系体积为倍数关系时，平衡组分物质的量、质量也为倍数关系。
　　2. 可逆反应如在等温、等压下进行，不同浓度物料投入形成的等效平衡，同一组分物质的物质的量浓度、物质的量分数完全相同，由于体积可变，同一组分物质其物质的量、质量不一定完全相同。并且这种情况下建立等效平衡的必要条件不仅是物料相当，而且是按方程式的计量系数尽可能折算成同一方向的反应物（或生成物），对应各物质的物质的量浓度之比相等。即“物料成比例”。
　　3.对反应前后气体分子数未改变的可逆反应如在等温、等容下进行，不同浓度的物料投入，除了原始“物料相当”可以建立等效平衡外，因为反应前后气体分子数目不变，如果按方程式的计量系数折算成同一方向的反应物（或生成物），对应各物质的物质的量浓度之比相等的情况下，即“物料成比例”也可以形成相似的等效平衡，这种平衡状态同一组分在平衡体系中物质的量分数相同，但同一组分在平衡体系中的平衡浓度，物质的量却是倍数关系。
　　4.对完全等效平衡来说，体系体积和温度相同，不同的物料投入相当（而不是成比例），有反应：
　　则平衡时，① A（或B）的转化率与C的转化率之和为1 ② 投入物料1与投入物料2到平衡时吸收或放出的热量之和为x（数值）
　　四、创设等效条件进行等效和不等效关系比较
　　如果由条件的改变对平衡移动的影响结果（不等效关系比较）难以直接判定的话，可通过等效变换解决问题，即通过另一条件改变对平衡的移动产生等效效果进行比较。常见的等效变换有：
　　（1）一定条件下起始组分（或平衡组分）浓度同时同等程度增大（或减小）等效于体系体积同等程度减小（或增大）
　　（2）反应前后气体分子数减小（或增大）的反应，等温下，在由反应物向生成物平衡过程中，若维持体系压强不变，则意味着反应体系体积减小（或增大）
　　（3） 等温等压下，不同物料投入如果可以达成等效平衡，则在同样条件下，这些不同物料“叠加”投入，也可达成等效平衡，可视为最终不改变体系的平衡状态。
　　（4）等温等容下，反应前后气体分子数不变的反应，不同倍率的物料投入形成的等效平衡（一般等效），可视为体系体积（或压强）相应增大或者缩小后形成的平衡。
　　（5）处于平衡状态下的各种反应物（或生成物）平衡组分，在体系体积扩大n倍，建立新平衡后，反应物（或生成物）平衡浓度变为原来1/n还小（或大）一些，意味着平衡向着正反应方向移动；在体系体积缩小为原来1/n，建立新平衡后，反应物（或生成物）平衡浓度变为原来n倍还大（或小）一些，意味着平衡向着逆反应方向移动。
　　〖例1〗一定温度下可逆反应：A（s） + 2B（g） 2C（g） + D（g）；H<0。现将1 mol A和2 mol B加入甲容器中，将4 mol C和2 mol D加入乙容器中，此时控制活塞P，使乙的容积为甲的2倍，t℃时两容器内均达到平衡状态（如图所示，隔板K不能移动） 下列说法正确的是（ ）
　　简析：甲乙两容起始浓度器物料相当，为等效平衡，同一平衡组分物质的量分数相同、浓度相等，乙中各平衡组分物质的量是甲的2倍，如将活塞置于3位置，加入2 mol C和1 mol D，平衡时，甲中放出的热量和乙中吸收的热量数值之和应该于H绝对值，而活塞在4位置，加入4 mol C和2 mol D意味着乙中反应掉的C和D是活塞处于3位置、加入2 mol C和1 mol D时的2倍，所以，甲中放出的热量和乙中吸收的热量数值之和大于H绝对值， A正确；甲中再加入1 mol A和2 mol B，甲中物料起始浓度是乙的2倍，甲的平衡状态可看成是由乙的体积缩小1/2形成的，乙体积缩小一半，平衡向着逆方向移动，甲中C的浓度是乙中C的浓度的2倍  下一页

如将活塞置于3位置，且加入2 mol C和1 mol D，甲中B的转化率和乙中C的转化率之和等于1，此时将活塞松开处于自由状态，乙中平衡向逆方向移动，意味着此时C的转化率增加，而等压下乙中投入4 mol C和2 mol D对于投入2 mol C和1 mol D是等效平衡（在活塞均处于自由状态下），所以甲中B的转化率和乙中C的转化率之和大于1；同理分析，移动活塞使甲、乙体积相等，乙中平衡向逆方向移动，平衡时，C的体积分数比甲中的C的体积分数小，所以A正确。
　　五、非等效问题和化学平衡的移动
　　等效平衡是在一定条件下进行的，物料浓度匹配且温度一定（压强、体积无限制）才能形成等效状态。如果温度变化，或者温度不变化但物料浓度不匹配则不能形成等效效果，此时，可以利用化学平衡常数和勒沙特列原理等来解决问题。
　　〖例2〗T℃时，向5.0L恒容密闭容器中充入1.0 mol SO3气体，发生反应：
　　2SO3（g） 2SO2（g）+O2（g） △H=+196 kJ·mol-1，一段时间后达到平衡，测得此过程中从外界共吸收了19.6 kJ 的热量。当温度不变时，改变某一条件时，下列结论正确的是（ ）