等效平衡解題中的極限方法與運(yùn)用技巧

1、用極限假設(shè)法解決等效平衡問題河南上省蔡縣蔡溝初中馬衛(wèi)群463800?極限假設(shè)是科學(xué)研究中常見的一種思維方式，也是化學(xué)解題中常用的技巧和策略。在高考化學(xué)試題中，與等效平衡有關(guān)的試題盡管經(jīng)常出現(xiàn)，盡管等效平衡的知識學(xué)生掌握得很好，可是遇到此類問題仍有很多學(xué)生束手無策造成失分。在教學(xué)中教會學(xué)生極限假設(shè)方法，可以從根本上解決這一問題。本文茲舉幾例談?wù)劵瘜W(xué)解題中的最基本，最重要的極限假設(shè)方法與應(yīng)用。一三類等效平衡簡介?1恒溫恒容條件下的等效平衡?對于在恒溫恒容條件下進(jìn)行的可逆反應(yīng)：A(g)+2B(g)一C(g)開始時(shí)按下列物質(zhì)的配比進(jìn)行，建立的平衡是等效的(1)1molA+2molB;(2)1molC;

2、(3)0.5molA+1molB+0.5molC(4)0.25molA+0.5molB+0.75molG等等.總結(jié)為同起點(diǎn)，同終八、2恒溫恒壓條件下的等效平衡?對于在恒溫恒壓條件下進(jìn)行的可逆反應(yīng)：A(g)+2B(g)-C(g)開始時(shí)按下列物質(zhì)的配比進(jìn)行，建立的平衡是等效的.(1)1molA+2Bmol;(2)2molA+4molB;(3)nmolA+2nmolB;(4)nmolC(3),(4)n中為任意實(shí)數(shù).總結(jié)為“成比例，同終?3等體積變化的等效平衡?不論是恒溫恒容還是恒溫恒壓條件下進(jìn)行的可逆反應(yīng)：A(g)+2B(g)-C(g)(上述反應(yīng)前后體積不變，稱之為等體積變化)，開始時(shí)按下列物質(zhì)的配

3、比進(jìn)行，建立的平衡是等效的.(1)lmolA+1Bmol;(2)2molA+2molB;(3)nmolA+nmolB;(4)nmolC(3),(4)中n為任意實(shí)數(shù).總結(jié)為”成比例，同終點(diǎn)”二極限假設(shè)法法的應(yīng)用分析就是把研究的對象或過程變化通過假設(shè)并推測理想的極限值，使因果關(guān)系變得非常明顯，從而得出正確判段.例1在密閉容器中進(jìn)行的反應(yīng)：X(g)+4Y(g)一2P(g)+3Q(g),XYPQ初始的物質(zhì)的量分別為：0.1mol,0.4mol,0.2mol,0.3mol,.在一定條件下，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，各物質(zhì)的物質(zhì)的量不可能的是()A.X為0.15molB.Y為0.9molC.P為0.3molD.Q

4、為0.55mol方法與技巧：通過討論正，逆反應(yīng)的兩個(gè)極端結(jié)果，判斷各物質(zhì)物質(zhì)的量的變化范圍，進(jìn)而做出正確的判斷.假設(shè)反應(yīng)向正反應(yīng)方向完全進(jìn)行到底，則X(g)+4Y(g)-2P(g)+3Q(g)起始量/mol0.10.40.20.3000.40.6假設(shè)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向完全進(jìn)行到底，則X(g)+4Y(g)-2P(g)+3Q(g)起始量/mol0.10.40.20.30.20.8由于反應(yīng)的可逆性，反應(yīng)完全進(jìn)行到底是不可能的.因此，上述各物質(zhì)的量的變化范圍是:0故本題的正確選項(xiàng)為B.例2.在一個(gè)容積固定的反應(yīng)容器中，有一個(gè)左右無摩擦可自由滑動的隔板，兩側(cè)分別進(jìn)行如圖所示的可逆反應(yīng)，各物質(zhì)的起始加入量如

5、下：M為2.5mol,N為3.0mol,P為0;A,C,D各為0.5mol,B為Xmol.當(dāng)X在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，均可通過調(diào)節(jié)反應(yīng)器的溫度，使兩側(cè)反應(yīng)都達(dá)到平衡，并且使隔板恰好處于反應(yīng)器的正中位置，2M(g)+3N(s)-2P(g)A(g)+4B(g)-2c(g)+D(g)若達(dá)到平衡后，測得M的轉(zhuǎn)化率為75%,欲使右室反應(yīng)開始時(shí)v正v逆,X的取值范圍是方法與技巧：左室進(jìn)行的反應(yīng)：2M(g)+3N(s)-2P(g),因N為固態(tài)物質(zhì)，所以該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，因此無論M的轉(zhuǎn)化率如何，左室中氣體的物質(zhì)的量總為2.5mol.當(dāng)兩側(cè)反應(yīng)都達(dá)到平衡后，若使隔板恰好處于反應(yīng)器正中位置，右室

6、氣體的總物質(zhì)的量也必須是2.5mol.因此，欲使右室反應(yīng)開始V正V逆,反應(yīng)向正反應(yīng)即氣體體積縮小的方向進(jìn)行，則右室反應(yīng)開始時(shí)A,B,C,D的總物質(zhì)的量應(yīng)大于2.5mol.因此A,C,D各為0.5mol,一定有B的物質(zhì)的量X1.假設(shè)反應(yīng)向正反應(yīng)方向完全進(jìn)行到底，則B應(yīng)完全轉(zhuǎn)化，A可能不一定完全轉(zhuǎn)化，有:A(g)+4B(g尸2c(g)+D(g)起始量/mol0.5X0.50.5極限量/mol0.5-00.5+0.5+(0.5-(0.5+)+(0.5+)=2.5解得X=2由于反應(yīng)的可逆性，反應(yīng)完全進(jìn)行到底是不可能的，故XV逆，X的取值范圍是1X2.2過程假設(shè)過程假設(shè)即把實(shí)際較為復(fù)雜的變化過程假設(shè)為若

7、干個(gè)簡單，理想的過程,并以其為參照，使問題化難為易，避繁就簡，并得以解決.例3某溫度下，在固定容積的密閉容器中，可逆反應(yīng)A(g)+3B(g)=2C(g)達(dá)到平衡時(shí),A,B,C各物質(zhì)的物質(zhì)的量分別是2mol,2molh和1mol.保持溫度不變，再充入A,B,C的物質(zhì)的量分別為2mol,2mol,和1mol,則()A,平衡向逆方向移動B,平衡不發(fā)生移動C,A的轉(zhuǎn)化率提高D,C的體積分?jǐn)?shù)減小方法和技巧：此類問題一般是先構(gòu)建一個(gè)虛擬的同溫，同壓的等效平衡，再依據(jù)題意進(jìn)行放縮，根據(jù)勒夏特列原理進(jìn)一步做出判斷.互為等效2molA2molB.1molC2molA2molB1molC2mloA2molB1mo

8、lC112如圖，同溫同壓下，容器1與虛擬容器2的左，右兩部分完全相同，平衡時(shí)互為等效.當(dāng)把容器2中假想的隔板抽出，容器1與虛擬容器2的平衡依然等效.依題意，此時(shí)我們推動假想的活塞左移，使容器2的體積與容器1的相同，即相當(dāng)于在原實(shí)驗(yàn)條件不變的情況下，向原容器中再充入物質(zhì)的量分別為2mol,2mol和1mol的A,B,C.根據(jù)勒夏特列原理，平衡將向著氣體體積減小的方向即正反應(yīng)方向移動，隨之A的轉(zhuǎn)化率提高,C的體積分?jǐn)?shù)增大，故本題正確選項(xiàng)為C.例4某溫度下，在一容積可變的容積中,反應(yīng)2A(g)+B(g)-2c(g)達(dá)到平衡時(shí),A,B和C的物質(zhì)的量分別為4mol,2mol和4mol.保持溫度和壓強(qiáng)不變

9、，對平衡混合物中三者的物質(zhì)的量做如下調(diào)整，可使平衡向右移動的是()A,均減半B,均加倍C,均增加1molD,均減小1mol方法與技巧：由于反應(yīng)過程中容積可變即壓強(qiáng)不變，同時(shí)又有溫度也不變，因此，選項(xiàng)A,B中當(dāng)三者的物質(zhì)的量均減半或加倍變化時(shí)，容器的體積也相應(yīng)地縮小為原來的1/2或增大為原來的2倍，各組分的濃度不變，此時(shí)與原平衡互為等效，反應(yīng)繼續(xù)維持原平衡狀態(tài)，平衡不發(fā)生移動.即在恒溫恒壓下，當(dāng)加入或減少反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比等于原始物料之比(本題為2:1:2),平衡時(shí)，二者即互為等效平衡。因此，選項(xiàng)C中當(dāng)三者的物質(zhì)的量均增加1mol時(shí)，可設(shè)想為兩步加入，即第一次加入A,B,C各1mol,0.5mol,1mol,因同溫同壓下，加入物料的物質(zhì)的量之比等于原始物料之比，平衡時(shí)互為等效，此時(shí)平衡不發(fā)生移動,第二次再加入0.5molB,增大了反應(yīng)物的濃度,則平衡向右移動.選項(xiàng)D中三者物質(zhì)的量