对一个典型的平衡移动问题的分析

山西省太谷师范学校 阴子强

前些日，笔者从互联网下载了一套化学试题（并附带参考答案），其中有这样一题：

题目：“将SO₂和NO₂的混和气体充入一可变容积的密闭容器中，在容积恒定和一定温度时便建立以下可逆平衡状态：

SO₂ (气) + NO₂ (气) SO₃ (气) + NO(气)

1．当增大压力使其密闭容器的容积缩小时，对该可逆反应的平衡移动有什么影响？此时容器中混和气体的颜色是否会改变？简要说明理由？

2．当向此密闭容器中通入一定量的氧气时，对该可逆反应的平衡移动有什么影响？此时NO₂在SO₂转化成SO₃的过程中起什么作用？简要说明理由？”

参考答案：

1．增大压力对该可逆反应的平衡移动无影响。因由反应方程式可知，气体反应物的化学计量数之和与气体生成物的化学计量数之和相等，反应前后气体的总体积不变，故改变压强不会使其平衡发生移动。只是由压力增大使反应体系的体积缩小后，NO₂的浓度相应增大，从而使气体混合物的颜色变深。

2．通入氧气时，促使该可逆平衡发生正向移动。

此时NO₂实际上起了“催化剂”的作用。

由于通入氧气时，NO会转化成NO₂，对该可逆反应的平衡来说，减小产物浓度的同时也增大了反应物的浓度，因而可促使平衡发生正向移动。也由于通入氧气时NO会转化成NO₂，尽管NO₂参与了反应，但反应完成后又恢复成原物质NO₂，故在氧气存在时，NO₂在SO₂转化成SO₃的过程中实际上起了“催化剂”的作用。

笔者认为，该题确为一个有价值的题目，它对培养（或检测）学生的分析判断能力及相关知识的综合运用能力具有相当的优越性。但对其“1题”的“参考答案”有些疑义。认为：当增大压力使其密闭容器的容积缩小时，对该可逆反应的平衡移动并非“无影响”，而应该是发生逆向移动；而对于容器中混和气体的颜色该发生如何变化则是无法做出判定的。

从题目给定的可逆反应方程本身来看：

SO₂ (气) + NO₂ (气) SO₃ (气) + NO(气) 　 …………式(1)

其气体反应物的化学计量数之和与气体生成物的化学计量数之和相等，反应前后气体的总体积不会变，故表面上看改变压强不会使其平衡发生移动。但实际上在此密闭容器内的反应体系中还暗藏着一个不可忽视的可逆平衡：

2NO₂ N₂O₄　　………………………式(2)

因只要有NO₂存在，则该可逆平衡的存在是必然的。然而，对于此可逆反应来说，当增大压力时，由于平衡会发生正向移动，结果会使反应体系中NO₂的浓度减小，此时，对于式(1)来说，由于反应物浓度的减小，结果必然会导致其可逆平衡发生逆向移动。显然，由于压强的改变引起式(2)的平衡移动，也自然地引起了式(1)的平衡发生移动。

由于该密闭容器中混和气体的颜色深浅取决于平衡体系中NO₂的浓度大小，尽管从式(1)来看，化学平衡的逆向移动会使NO₂的浓度增大，但式(1)的逆向移动是由式(2)的正向移动引起的，因而，当在新条件下（即增大压力使密闭容器的容积缩小）反应达平衡后，NO₂的浓度与平衡移动前相比是增大还是减小，由于式(1)和式(2)的平衡常数未知而不可确定，故此，容器中混和气体的颜色如何变化是无法做出判定的。

由上述分析可见，对于判断该题的平衡移动问题，不能简单地只从题目给定的反应方程去作判断，还须同时考虑与此相关联的其它可逆过程的存在，否则，其判断结果必然会发生偏差。