第 1 页,共 7 页谈谈等效平衡一，什么叫等效平衡“等效平衡”这个名称是中学教师杜撰的，产生这个名称的来源是中学化学教材中的以下内容：人教版高级中学课本 化学（选修）第三册（91.10 版）p8：“在 500 ℃，压强为 1.01×105 帕时，如果把 2 体积的 SO2 和 1 体积的 O2 的混合物，通入一个装有催化剂的密闭容器里，结果能得到含有 91％（体积组成）SO 3 的混合气体 ” p9：“如果不是从 SO2 和 O2 的混合物开始反应，而是使纯净的 SO3 在同样的温度（500℃）压强（ 1.01×105 帕）和催化剂存在的条件下起反应， SO3 分解为 SO2 和 O2，当达到平衡状态时，混合气体里仍然含有 91％（体积组成）的 SO3”人教版高级中学课本 化学 （试验修订本 • 必修加选修）第二册（2000.12 版）p37：“将 0.01molCO 和 0.01molH2O（g）通入容积为 1L 的密闭容器里，在催化剂存在的条件下加热到 800℃，结果生成了 0.005molCO2 和0.005molH2，而反应物 CO 和 H2O 各剩余 0.005mol ”p38：“试验证明，如果不是从 CO 和 H2O （g）开始反应，而是各取 0.01mol CO2 和 0.01molH2，以相同的条件进行反应，生成 CO 和 H2O（g） ，当达到平衡状态时，反应混合物里CO、H 2O （g） 、 CO2、H 2 各为 0.005mol，其组成与前者完全相同。
”在大学的基础化学的化学平衡内容中，也有类似的叙述以上内容所表达的意思，通常抽象为：可逆反应的平衡态，可以从正反应开始建立，也可以从逆反应开始建立；只要条件一定，无论从正反应开始建立，还是从逆反应开始建立，达到的平衡状态完全相同进一步还可以抽象为：一定条件下，可逆反应的平衡态与建立平衡的途径无关由此可见， “等效平衡 ”的含义，应该是指两个完全相同的平衡状态让我们先来分析一下，什么叫做“两个完全相同的平衡状态” ？先看：人教版高级中学课本 化学 （试验修订本 • 必修加选修）第二册（2000.12 版）p37：“将 0.01molCO 和 0.01molH2O（g）通入容积为 1L 的密闭容器里，在催化剂存在的条件下加热到 800℃，结果生成了 0.005molCO2 和0.005molH2，而反应物 CO 和 H2O 各剩余 0.005mol ”p38：“试验证明，如果不是从 CO 和 H2O （g）开始反应，而是各取 0.01mol CO2 和 0.01molH2，以相同的条件进行反应，生成 CO 和 H2O（g） ，当达到平衡状态时，反应混合物里CO、H 2O （g） 、 CO2、H 2 各为 0.005mol，其组成与前者完全相同。
”在此例中：相同条件是:温度 800℃，容积 1L平衡状态是：反应混合物里 CO、H 2O （g） 、 CO2、H 2 各为 0.005mol让我们再进一步分析一下： 两个不同的起始条件，达到的两个平衡态，对应物质 物质的量：相同；物质的量浓度：相同；体积分数（即物质的量分数）：相同；质量：相同；质量分数：相同；两个平衡体系的：总质量：相同；总体积：相同；密度：相同；总压强：相同第 2 页,共 7 页再看：人教版高级中学课本 化学（选修）第三册（91.10 版）p8：“在500 ℃，压强为 1.01×105 帕时，如果把 2 体积的 SO2 和 1 体积的 O2 的混合物，通入一个装有催化剂的密闭容器里，结果能得到含有 91％（体积组成）SO 3 的混合气体 ” p9：“如果不是从 SO2 和 O2 的混合物开始反应，而是使纯净的SO3 在同样的温度（500℃）压强（ 1.01×105 帕）和催化剂存在的条件下起反应， SO3 分解为 SO2 和 O2，当达到平衡状态时，混合气体里仍然含有91％（体积组成）的 SO3”。
在此例中：相同条件是:温度为 500 ℃，压强为 1.01×105 帕起始条件 1 是：“ 2 体积的 SO2 和 1 体积的 O2” 注意！不是 2mol 和1mol！可以是 2L 和 1L，也可以是 2m3 和 1m3，当然，物质的量之比一定是 2︰1 起始条件 2 是：“ 纯净的 SO3” 没有说是 2 体积，也就是说，可以是任意体积的纯 SO3 平衡态是：“ 含有 91％（体积组成）的 SO3”我们也来分析一下两个不同起始条件，达到的两个平衡态：三氧化硫的体积分数：相同（都是 91%） ；二氧化硫、氧气的体积分数：相同（因为二氧化硫 ︰氧气= 2︰1 ，所以，肯定是 6%、3% ） ；各自的质量分数：相同； 体系的总质量：可以不同；总体积：可以不同；总物质的量：可以不同；密度：相同（三种相同比例气体的混合物） ；对应气体的 质量：可以不同；物质的量：可以不同；物质的量浓度： 相同；体积：可以不同比较以上两例的分析，我们可以对“完全相同的平衡状态” 形成如下认识：总量 如总质量；总体积；总物质的量；每种组分的质量、体积、物质的量等，可以相同，也可以不同。
与总量无关的量 如混合气的密度；每种组分的质量分数、体积分数、物质的量浓度等，必须相同换一种说法，就是：将两个平衡体系中的平衡混合物进行等体积的交换以后，它们各自不发生任何改变即：既不会引起平衡的移动，而且两个平衡体系中的任意量，如各自的总质量、总体积、总物质的量、密度，各自的某一组分的质量、体积、物质的量、质量分数、体积分数、物质的量浓度等均不发生改变让我们继续讨论：以上所述就是“等效平衡” 吗？不是！ “等效”显然是指“ 相等的效果”，这个 “效果”就是上述“完全相同的平衡状态 ”，而“相等的效果” 所含的意思是“不同的 ······，能够达到相同的效果 ”据上所述，当然应该是“不同的反应起始物” 那么，接下来的问题是：具备什么样的条件时，不同的反应起始物，能够达到完全相同的平衡状态呢？这才是这个知识点的重点！二、等效的条件我们仍然从前面的叙述中寻找答案还是先看：人教版高级中学课本 化学 （试验修订本 • 必修加选修）第二册（2000.12 版）p37：“将 0.01molCO 和 0.01molH2O（g）通入容积为 1L 的密闭容器里，在催化剂存在的条件下加热到 800℃，结果生成了 0.005molCO2 和 0.005molH2，而反应物 CO 和 H2O 各剩余 0.005mol。
”p38：“试验证明，如果不是从 CO 和第 3 页,共 7 页H2O （g）开始反应，而是各取 0.01mol CO2 和 0.01molH2，以相同的条件进行反应，生成 CO 和 H2O（g） ，当达到平衡状态时，反应混合物里 CO、H 2O （g） 、 CO2、H 2 各为 0.005mol，其组成与前者完全相同 ”反应条件是：一定的温度，一定的体积 （简称为 同温同容） 起始态 1：0.01mol CO + 0.01mol H2O（g） 起始态 2：0.01mol CO 2 + 0.01mol H2 根据化学方程式 CO + H2O CO2 + H2 可以看出 0.01mol CO2 + 0.01mol H2 相当于 0.01mol CO + 0.01mol H2O（g） 这个“相当于 ”就是，为了把起始态 2 和起始态 1 比较，我们假想把 0.01mol CO2 + 0.01mol H2 全部按照方程式变为反应物【叫做“一边倒” 】 ，能够变出0.01mol CO + 0.01mol H2O（g） ，就叫做“0.01mol CO 2 + 0.01mol H2 相当于0.01mol CO + 0.01mol H2O（g） ” 结论 1：在同温同容的条件下，能够达到“等效平衡”的条件是：有或者相当于有物质的量相同的起始物。
再来看：人教版高级中学课本 化学（选修）第三册（91.10 版）p8：“在500 ℃，压强为 1.01×105 帕时，如果把 2 体积的 SO2 和 1 体积的 O2 的混合物，通入一个装有催化剂的密闭容器里，结果能得到含有 91％（体积组成）SO 3 的混合气体 ” p9：“如果不是从 SO2 和 O2 的混合物开始反应，而是使纯净的SO3 在同样的温度（500℃）压强（ 1.01×105 帕）和催化剂存在的条件下起反应， SO3 分解为 SO2 和 O2，当达到平衡状态时，混合气体里仍然含有91％（体积组成）的 SO3”反应条件是：一定的温度，一定的压强 （简称为 同温同压） 起始态 1：体积比为 2 ︰ 1 的 SO2 和 O2 起始态 2：纯 SO3 分析：在确定的压强下，反应器的容积是由加入的起始气体的物质的量来决定的，比如 2molSO2+1molO2 的起始体积如果是 aL，那么 4molSO2+2molO2 的起始体积就是 2aL ，2molSO 3 的体积就是（2/3）aL, 4molSO 3 的体积就是（4/3 ）aL,也就是说，单位体积中的起始物是相同的。
结论 2：在同温同压的条件下，能够达到“等效平衡”的条件是：有或者相当于有物质的量之比相同的起始物 这个“相当于 ”就是，本来不是有 物质的量之比相同 的起始物，但是如果把这些起始物按照化学方程式，不可逆地变成方程式另一端的物质【一边倒】后，就成为有物质的量之比相同的起始物 如果把两种情况合起来看，就是在同温同容或者同温同压的条件下，能够达到“等效平衡 ”的条件是：有或者相当于有 物质的量浓度相同 的起始物但此结论不如上述结论实用 三、再来澄清一个问题有人认为，在同温同容的条件下，对于像 CO+H2O(g) CO2+H2 这样反应前后气体分子数不变的反应，由于反应过程中压强并不发生改变，所以“等效”的条件应该按照同温同压条件来看待，即物质的量之比相同即可我们来第 4 页,共 7 页确认一下：假设容器 A 中放入 1molCO 和 1molH2O（g） ；相同容积的容器 B中放入 2molCO 和 2molH2O（g） ；在 800℃，有催化剂的条件下反应，且达到平衡首先，各反应物的起始浓度不相同；由于此反应 K=1，所以它们都是转化率达到 50%时平衡，这样一来，在 A 容器中，CO、H 2O、CO 2、H 2 各0.5mol；在 B 容器中， CO、H 2O、CO 2、H 2 各 1mol；它们的对应浓度不相同【与容器体积有关的量】 ，但是体积分数、质量分数相同【与容器体积无关的量】 ，体系的密度不相同【与容器体积有关的量】 ，*参见本文末的附注 不符合前面讨论过的情况，不应该属于完全相同的平衡状态，为了便于叙述，我们给它一个名称：“类等效平衡状态” 。
这样一来，对于类似上述反应的反应【即在同温同容的条件下，反应前后气体分子数不变的反应】 ，结论就是：能够达到完全相同的平衡状态的条件是：有或者相当于有物质的量相同的起始物能够达到“类等效平衡状态”的条件是：有或者相当于有物质的量之比相同的起始物再强调一句：“完全相同的平衡状态”与“类等效平衡状态”的区别是：前者与总量无关的量：如混合气的密度，每种组分的质量分数、体积分数、物质的量浓度等，都相同而后者与总量无关的量中：混合气。