摘 要 關(guān)于化學(xué)平衡問(wèn)題,很多老師總是把一些大的理論講的頭頭是道,雖然很多學(xué)生學(xué)習(xí)很刻苦,但是學(xué)生對(duì)等比例改變的化學(xué)平衡問(wèn)題還是一竅不通,郁悶!這兩年我一直琢磨關(guān)于等效平衡問(wèn)題,也有了一些自己的看法,在學(xué)生們中間反應(yīng)不錯(cuò),下面是我在教學(xué)期間對(duì)學(xué)生提出問(wèn)題的解答思路。
關(guān)鍵詞 平衡問(wèn)題;高中化學(xué);解決辦法
其實(shí)要使兩個(gè)體系平衡時(shí)比例不變,也就是說(shuō)等效,那么加入的起始物質(zhì)的物質(zhì)的量的比例必須相等,這是質(zhì)量守恒定律決定的。這也就是老師們?cè)谏险n的時(shí)候提出來(lái)的,必須“一邊倒”觀察是否等比例的原因。
“一邊倒等比例”的含義:利用方程式,將兩個(gè)體系換算為方程式同一邊物質(zhì)后,其“物質(zhì)的量”符合同一比例,具體體現(xiàn)有兩種,都可以代入等效問(wèn)題使用:
1、反應(yīng)物是多種的時(shí)候同時(shí)都等比例改變
比如:體系1mol SO2和1mol O2 與體系0.5mol O2和0.5mol SO2
2、反應(yīng)物(或生成物)只有一種,改變這種物質(zhì)的量
比如2M(g)+ N(g)=2E(g),體系1起始時(shí)充入4molE,體系2起始時(shí)充入2molE,體系3開(kāi)始時(shí)充入2molM和1molN.
關(guān)于等比例改變的平衡問(wèn)題無(wú)外乎四種情況:
1、恒溫、恒容/恒溫、恒壓——等量等效(也叫全等平衡)【一邊倒之后完全相同時(shí),無(wú)論是恒壓還是恒容,兩個(gè)體系建立平衡時(shí)完全相同,這也是質(zhì)量守恒決定的】
2、恒溫、恒壓——等比等效【相當(dāng)于完全相同的幾個(gè)容器,拉去了隔板并列合在一起,各物質(zhì)實(shí)際還在自己的容器中反應(yīng),一份的量一份的容器體積,兩份的量?jī)煞莸娜萜黧w積,容器體積與加入的物質(zhì)的量成正比,平衡時(shí)各組分的百分含量不變,濃度不變,只是物質(zhì)的量成比例變化】
3、恒溫、恒容——反應(yīng)前、后氣體系數(shù)相等——等比等效【等比減量=減壓、等比加量=加壓。相當(dāng)于完全相同的幾個(gè)容器,拉去了隔板壓縮到一個(gè)容器中,但因?yàn)榉磻?yīng)前后氣體系數(shù)相同時(shí)不受壓強(qiáng)的影響,平衡位置不受壓強(qiáng)的影響,平衡位置不移動(dòng),所以各組分的體積分?jǐn)?shù)不變,只是物質(zhì)的量和濃度成相應(yīng)倍數(shù)的變化?!?/p>
4、恒溫、恒容——反應(yīng)前氣體系數(shù)不同 ——相當(dāng)于改變壓強(qiáng),會(huì)造成平衡位置移動(dòng),也就出現(xiàn)了不等效?!镜缺燃恿?加壓,平衡位置向著氣體系數(shù)小的方向移動(dòng);等比減量=減壓,平衡位置向著氣體系數(shù)大的方向移動(dòng)】
接下來(lái)我就如何套用上述公式,舉例分析。
【學(xué)生問(wèn)題1】一定溫度下,在一個(gè)體積可變的密閉容器中加入2 mol N2 和2 mol H2 建立如下平衡N2(g) +3H2(g) ≒2NH3(g) 相同條件下,若向容器中再通入1 mol N2 和1 mol H2又達(dá)到平衡,則正確的是( )
A. NH3 的百分含量不變 B. N2的體積分?jǐn)?shù)增大
C. H2 的轉(zhuǎn)化率增大 D .NH3的百分含量增大
【我來(lái)回答】此題因?yàn)闈M足第2條:恒溫、恒壓2 mol N2 和2 mol H2 與3 mol N2 和mol H2 ,兩個(gè)體系中N2 和H2都滿足1:1,也就是滿足等比,從而滿足等比等效,平衡狀態(tài)不移動(dòng)。兩個(gè)體系的容器體積滿足2:3,平衡時(shí)各組分的百分含量,體積分?jǐn)?shù),濃度完全相等反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不變,只是物質(zhì)的量成相應(yīng)的2:3關(guān)系。故答案選(A)
【學(xué)生問(wèn)題2】2SO2(g) + O2 (g)≒2SO3(g)虛擬成兩個(gè)裝置起始量1、1mol SO2和1mol O2 2、0.5mol O2和0.5mol SO2,比較兩個(gè)容器中SO2的轉(zhuǎn)化率大小關(guān)系?
【我來(lái)回答】此題因?yàn)闈M足第4條:恒溫、恒容、反應(yīng)前后氣體系數(shù)不同、等比減量,相當(dāng)于減小壓強(qiáng),平衡向氣體系數(shù)大的方向移動(dòng),也就是說(shuō)第二個(gè)體系的壓強(qiáng)比第一個(gè)體系的壓強(qiáng)小,不利于反應(yīng)正向進(jìn)行,即平衡逆向移動(dòng),導(dǎo)致反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率SO2小于第一組。
【學(xué)生問(wèn)題3】對(duì)于容積不變A(g)+B(g)≒2C(g)的可逆反應(yīng)先加入1 mol C平衡后再加入1 mol C后C的體積分?jǐn)?shù)為什么不變?問(wèn)題補(bǔ)充:平衡后再加入1 mol C不是濃度增加了平衡移動(dòng)了嗎?
【我來(lái)回答】本題可以套用第3條內(nèi)容,恒溫、恒容時(shí)反應(yīng)物(或生成物)只有一種,改變這種物質(zhì)的量等同于一邊倒等比例改變,加量增加壓強(qiáng),增加壓強(qiáng)反應(yīng)前后氣體系數(shù)相同時(shí)平衡不移動(dòng),所以體積分?jǐn)?shù)不變 。(特別強(qiáng)調(diào)反應(yīng)進(jìn)行的方向,與建立新舊平衡的位置關(guān)系是兩個(gè)完全不同的問(wèn)題,本題又加入1 mol C,增加了生成物C的濃度反應(yīng)向逆向進(jìn)行,但當(dāng)建立新平衡時(shí),新平衡的位置(也就是百分含量)與原平衡一致。)
【學(xué)生問(wèn)題4】在一定溫度下,把2mol SO2和1molO2 加入一定容積的密閉容器里,發(fā)生反應(yīng):2SO2(g) + O2 (g)≒2SO3(g),當(dāng)此反應(yīng)進(jìn)行到一定程度后建立了化學(xué)平衡狀態(tài)。現(xiàn)在該容器維持溫度不變,令a,b,c分別代表初始加入的SO2,O2和SO3的物質(zhì)的量(mol),如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)完全相同。(1)若a=o,b=o,則c=? (2)若a=0.5,則b和c=? (3) a,b,c必須滿足的一般條件是(請(qǐng)用兩個(gè)方程式表示,其中一個(gè)只含a和c,另一個(gè)只含b和c)。
【我來(lái)回答】本題可以套用第1條內(nèi)容:對(duì)于這條內(nèi)容就比較簡(jiǎn)單了,因?yàn)橐蟊WC達(dá)到平衡時(shí)完全相同,也就是滿足所謂的“全等平衡”,只需要保證起始物料投入量的完全一致(一邊倒后)。所以(3) a,b,c必須滿足的一般條件是a+c=2、 b+c/2=1帶入計(jì)算得:(1)若a=o,b=o,則c=2 (2)若a=0.5,則b=0.25 和c=1.5