安徽 湯 偉（特級(jí)教師） 張茹英

化學(xué)平衡移動(dòng)問題的幾種易錯(cuò)類型導(dǎo)析

安徽 湯 偉（特級(jí)教師） 張茹英

化學(xué)平衡移動(dòng)問題是高考中的高頻考點(diǎn)，每一年高考中，命題者總會(huì)借助該知識(shí)點(diǎn)考查考生的靈活應(yīng)用能力，而針對(duì)該知識(shí)要點(diǎn)，總會(huì)有一些學(xué)生因?yàn)槭艿剿季S定式的影響，落入命題者設(shè)計(jì)的陷阱中。為使大家更好地理解化學(xué)平衡移動(dòng)的相關(guān)原理及其應(yīng)用，下面我們針對(duì)一些考生容易出現(xiàn)的一些典型錯(cuò)誤做一總結(jié)，以易錯(cuò)題型形式做導(dǎo)析。

1．恒溫恒容與絕熱恒容

全國(guó)新課標(biāo)高考化學(xué)試題中，大多都是在恒溫恒容或恒溫恒壓條件下進(jìn)行的可逆反應(yīng)。而針對(duì)絕熱恒容下的可逆反應(yīng)出現(xiàn)的次數(shù)較少，我們眾多考生遇到該問題時(shí)常常會(huì)犯想當(dāng)然性錯(cuò)誤。針對(duì)該情況，我們要強(qiáng)調(diào)指出，遇到絕熱恒容條件下，一定要借助試題提供的信息，分析出該反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)，若是放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，容器中的溫度會(huì)升高；反之，會(huì)降低。

【例1】某研究小組向某2L密閉容器中加入一定量的固體A和氣體B，發(fā)生反應(yīng)A（s）＋2B（g）幑幐D（g）＋E（g）ΔH＝QkJ·mol－1。在T1℃時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的物質(zhì)的量如表：

時(shí)間（min）物質(zhì)的量（mol）0 10 20 30 40 50物質(zhì)__________B 2．00 1．36 1．00 1．00 1．20 1．20 __________D __0 0．32 0．50 0．50 0．60 0．60 _________E 0 0．32 0．50 0．50 0．60 0．60

（1）T1℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________。

（2）30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是________（填字母）。

a．通入一定量的B

b．加入一定量的固體A

c．適當(dāng)縮小容器的體積

d．升高反應(yīng)體系溫度

e．同時(shí)加入0．2mol B、0．1mol D、0．1mol E

（3）對(duì)于該反應(yīng)，用各物質(zhì)表示的反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系示意圖曲線為下圖中的________（填序號(hào)）。

（4）維持容器的體積和溫度不變，若向該容器中加入1．60mol B、0．20mol D、0．20mol E和nmol A，反應(yīng)達(dá)到平衡后，與表格中20min時(shí)各物質(zhì)的濃度完全相同，則投入固體A的物質(zhì)的量n的取值范圍是________。

（5）維持容器的體積和溫度不變，各物質(zhì)的起始物質(zhì)的量為n（A）＝1．0mol，n（B）＝3．0mol，n（D）＝amol，n（E）＝0mol，反應(yīng)達(dá)到平衡后，n（E）＝0．50mol，則a＝________。

（6）若該密閉容器絕熱，實(shí)驗(yàn)測(cè)得B的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的示意圖如下。

由圖可知，Q_________（填“大于”或“小于”）0，c點(diǎn)v正______________（填“大于”“小于”或“等于”）v逆。

【解答】根據(jù)題意，我們可以得出，問題（1）到（5），屬于恒溫恒容條件下，而問題（6），屬于絕熱恒容條件下。

（2）30min后，B、D、E的物質(zhì)的量都增加，加入一定量的B，平衡正向移動(dòng)，a符合題意；加入固體A，平衡不移動(dòng)，b不符合題意；這是一個(gè)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，縮小容器體積，平衡不移動(dòng)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，c不符合題意；只升高溫度，平衡移動(dòng)，但反應(yīng)物和生成物的物質(zhì)的量不會(huì)同時(shí)增加，d不符合題意；同時(shí)加入0．2mol B、0．1mol D、0．1mol E，平衡不移動(dòng)，e符合題意。

（3）可逆反應(yīng)中各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故B的反應(yīng)速率為D、E的2倍，且D、E的反應(yīng)速率相等，滿足此條件的圖象是④。

（4）由于開始時(shí)n（D）＝n（E）＝0．2mol，平衡時(shí)n（D）＝n（E）＝0．5mol，所以D、E均轉(zhuǎn)化了0．3mol，則A的物質(zhì)的量大于0．3mol即可。

（5）因?yàn)闇囟炔蛔儯云胶獬?shù)不變，由“三段式”法可知：

（6）由圖可知，c點(diǎn)B的轉(zhuǎn)化率最大，則c點(diǎn)達(dá)到了平衡狀態(tài)，v正＝v逆；c點(diǎn)之后平衡逆向移動(dòng)，由于該容器密閉絕熱，即B的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小，則此反應(yīng)正向?yàn)榉艧岱磻?yīng)。

2．恒溫恒壓與恒溫恒容

化學(xué)平衡移動(dòng)原理指出，若增大反應(yīng)物的濃度，平衡將向正反應(yīng)方向移動(dòng)，使用過程中該定律主要適用于恒溫恒容條件，而恒溫恒壓條件下，增大一種反應(yīng)物的濃度，另外一種反應(yīng)物的濃度可能會(huì)減小，則該原理可能會(huì)失去其意義，此時(shí)，我們解答化學(xué)平衡相關(guān)問題時(shí)，要借助化學(xué)平衡常數(shù)與濃度商的關(guān)系推斷，才容易得出正確答案。

【例2】在一個(gè)裝有可移動(dòng)活塞的容器中進(jìn)行如下反應(yīng)：

（1）N2（g）＋3H2（g）2NH3（g），反應(yīng)達(dá)到平衡后，測(cè)得NH3的物質(zhì)的量為amol，保持容器內(nèi)的溫度和壓強(qiáng)不變，向平衡體系中又通入少量的H2，再次達(dá)到平衡后，測(cè)得NH3的物質(zhì)的量為b mol，請(qǐng)你比較a、b的大小，并說明理由：_____________________________________。

（2）上題中若向平衡體系中通入的是少量N2，請(qǐng)你通過分析，討論a、b的大?。篲_______。

【解答】如果不仔細(xì)審題，未分清是恒溫恒壓還是恒溫恒容，片面地認(rèn)為只要增加反應(yīng)物的濃度，反應(yīng)就會(huì)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，錯(cuò)誤判斷為生成物的物質(zhì)的量一定增加。其實(shí)針對(duì)一個(gè)可逆反應(yīng)的化學(xué)平衡體系，我們分析問題時(shí)首先要判斷是恒溫恒壓還是恒溫恒容，然后再借助化學(xué)平衡常數(shù)，定量推算，得出答案。

3．化學(xué)平衡移動(dòng)中，注意固體或純液體存在的影響

化學(xué)平衡移動(dòng)原理研究的是可逆反應(yīng)的體系，其中氣體及溶液我們一般可以借助濃度的變化情況分析其移動(dòng)的方向，而在可逆反應(yīng)體系中，若有固體或純液體物質(zhì)存在，固體或純液體物質(zhì)一般濃度設(shè)定為1，在化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中一般不書寫出來，故使用勒夏特列原理分析其可能反應(yīng)時(shí)，我們要特別關(guān)注固體物質(zhì)的存在情況。

【例3】（2013上海·20）某恒溫密閉容器中，可逆反應(yīng)A（s）B（？）＋C（g） ΔH＞0達(dá)到平衡?？s小容器體積，重新達(dá)到平衡時(shí)，C（g）的濃度與縮小體積前的平衡濃度相等。以下分析正確的是（ ）

A．產(chǎn)物B的狀態(tài)只能為固態(tài)或液態(tài)

B．平衡時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)n（A）消耗∶n（C）消耗＝1∶1

C．保持體積不變，向平衡體系中加入B，平衡可能向逆反應(yīng)方向移動(dòng)

D．若開始時(shí)向容器中加入1mol B和1mol C，達(dá)到平衡時(shí)放出熱量Q

【解析】若僅僅借助勒夏特列原理分析，會(huì)感覺本題中改變的條件為壓縮體積，物質(zhì)C的濃度會(huì)增大，重新達(dá)到新的平衡時(shí)，C的濃度即使減小，但仍比初始濃度大；而實(shí)際情況并非如此，此時(shí)我們要借助化學(xué)平衡常數(shù)分析才能夠順利得出答案。若B是氣體，平衡常數(shù)K＝c（B）·c（C），恒溫下，K不變，若c（C）不變，則c（B）也不變；若B是非氣體，平衡常數(shù)K＝c（C），恒溫下，K不變，c（g）的濃度不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)平衡狀態(tài)的判斷方法，知v（正）＝v（逆）時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)n（A）消耗∶n（C）消耗＝1∶1，選項(xiàng)B正確（注意，不是濃度消耗相等）；若B為氣體，則向平衡體系中加入B，平衡則向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，選項(xiàng)C正確；若該反應(yīng)不屬于可逆反應(yīng)，選項(xiàng)D正確，但該反應(yīng)屬于可逆反應(yīng)，反應(yīng)不能進(jìn)行到底，因此達(dá)到平衡時(shí)放出熱量小于Q，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

【答案】BC

4．注意平衡體系中增加反應(yīng)物時(shí)可能會(huì)引起的“副反應(yīng)”

增加反應(yīng)物的濃度會(huì)使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但是，我們針對(duì)一個(gè)具體的化學(xué)反應(yīng)而言，可能會(huì)因?yàn)樵龃罅朔磻?yīng)物的濃度，卻引發(fā)了一些“副反應(yīng)”，與實(shí)際要研究的可逆反應(yīng)的結(jié)果可能“截然相反”，所以，改變影響平衡的一些條件時(shí)，我們還要特別關(guān)注是否會(huì)出現(xiàn)一些“副反應(yīng)”的存在情況。

【例4】淺綠色Fe（NO3）2溶液中存在如下平衡：Fe2＋＋2H2OFe（OH）2＋2H＋，若向該平衡體系中滴加足量的稀硫酸來增大H＋的濃度，則溶液的顏色變化情況為（ ）

A．變黃 B．變深

C．變淺D．無變化

【解析】根據(jù)試題提供的可逆反應(yīng)，滴加稀硫酸，溶液中的H＋的濃度增大，若僅僅借助勒夏特列原理，則平衡會(huì)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，造成Fe2＋的濃度增大，此時(shí)容易錯(cuò)誤得出溶液的顏色要變深，答案錯(cuò)選為B。

【答案】A

5．觀察平衡移動(dòng)所產(chǎn)生的現(xiàn)象，注意觀察的視角

眾多的化學(xué)平衡移動(dòng)問題會(huì)產(chǎn)生一系列的典型現(xiàn)象，我們描述該現(xiàn)象時(shí)一般會(huì)是正常的視角去觀察，往往會(huì)忽視轉(zhuǎn)換一個(gè)角度，從另外的一個(gè)視角觀察又會(huì)是一個(gè)什么樣的結(jié)果呢？比如HI分解生成碘蒸汽和H2，壓縮體積，增大壓強(qiáng)，其顏色的變化可能會(huì)隨著我們視角的改變而改變。

【例5】已知某物質(zhì)顏色的強(qiáng)度與該物質(zhì)的濃度成正比、與觀察者的視程中的物質(zhì)厚度成正比。在注射器中，存在NO2與N2O4的混合物，氣體呈棕色，現(xiàn)將注射器的針筒慢慢往外拉，保持溫度不變，此時(shí)混合物的顏色為（ ）

A．從針筒的頂端方向觀察，氣體顏色變深

B．從針筒的頂端方向觀察，氣體顏色變淺

C．從針筒的垂直方向觀察，氣體顏色沒有變化

D．從針筒的垂直方向觀察，氣體顏色變深

【答案】A

綜上所述，我們?cè)诰唧w解答相關(guān)化學(xué)平衡問題時(shí)，要仔細(xì)審題，注意命題者設(shè)計(jì)的陷阱，不能受思維定式的影響，犯想當(dāng)然性的錯(cuò)誤。

（作者單位：安徽省靈璧中學(xué)）