閆軍基
化學(xué)平衡這部分內(nèi)容是高中化學(xué)基本理論知識(shí)中最難理解的部分之一,學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)感到特別的困難.在平時(shí)的教學(xué)中,如若讓學(xué)生形成一定的解題思路則可達(dá)到事半功倍的效果.下面就解化學(xué)平衡題的假設(shè)思想做一些探討.
一、極端假設(shè)
例1 在一密閉容器中進(jìn)行反應(yīng):
分析 A項(xiàng)數(shù)據(jù)表明,題中0.2 mol·L-1的SO3完全轉(zhuǎn)化成了SO2和O2,即平衡時(shí),c(SO3)=0,這是不可能的;B項(xiàng)數(shù)據(jù)表明在題給濃度的基礎(chǔ)上又有0.05 mol·L-1SO3,這是可能的;C項(xiàng)數(shù)據(jù)表明SO2、SO3的濃度都在原濃度基礎(chǔ)上減少了0.05 mol·L-1,這也是不可能的;D項(xiàng)數(shù)據(jù)表明SO2完全轉(zhuǎn)化成了SO3,即平衡時(shí)c(SO2)=0、c(O2)=0,這也是不可能的.
答案:B
二、過(guò)程假設(shè)
例2 一容積恒定的密閉容器中盛有1mol PCl5,加熱到200℃時(shí)發(fā)生反應(yīng):
反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),PCl5所占體積百分?jǐn)?shù)為M%,若在同一溫度下和同一容器中,最初投入的是2 mol PCl5,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),PCl5所占體積百分?jǐn)?shù)為N%,則M和N的正確關(guān)系是( ).
A.M>N B.M
C.M=ND.無(wú)法比較
分析 兩個(gè)容積相同的容器各裝有1 mol PCl5,建立完全相同的平衡狀態(tài),PCl5所占體積百分?jǐn)?shù)為M%;以M%的兩個(gè)狀態(tài)(Ⅰ)合并成過(guò)渡狀態(tài)(Ⅱ),因外界條件不變,狀態(tài)(Ⅱ)中PCl5的體積百分?jǐn)?shù)仍為M%;恒溫下加壓,使?fàn)顟B(tài)(Ⅱ)體積縮小一半,則構(gòu)成狀態(tài)(Ⅲ),它相當(dāng)于在原容器中加入2 mol PCl5后達(dá)到的平衡狀態(tài).在狀態(tài)(Ⅲ)中化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),PCl5的體積百分?jǐn)?shù)增大,即N%>M%.其思路可用圖1表示.
答案:B
三、狀態(tài)假設(shè)
例3 在密閉容器中的一定量混合氣體發(fā)生反應(yīng):
達(dá)到平衡后,測(cè)得A的濃度為0.7 mol·L-1,在溫度不變的情況下,將容器的容積擴(kuò)大到原來(lái)的兩倍,測(cè)得A的濃度為0.4 mol·L-1,則下列判斷正確的是( ).
A.a+b
C.B的濃度增大D.A的轉(zhuǎn)化率增大
分析 假設(shè)改變條件平衡不發(fā)生移動(dòng),則A的濃度應(yīng)該為0.35 mol·L-1,但現(xiàn)在為0.4 mol·L-1,說(shuō)明平衡向生成A的方向(逆向)移動(dòng)了,則C的體積分?jǐn)?shù)下降,A、B的轉(zhuǎn)化率減??;擴(kuò)大容積等效于減小壓強(qiáng),所有物質(zhì)的濃度均減小,反應(yīng)速率均減慢;減小壓強(qiáng)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),說(shuō)明左邊氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和大于右邊,即a+b>c.
答案:B
四、可能假設(shè)
例4 在一密閉的容器中充入2 mol A和1 mol B,發(fā)生反應(yīng)
達(dá)到平衡后,C的體積分?jǐn)?shù)為ω;若維持容器的容積和溫度不變,按起始物質(zhì)的量
A∶0.6 mol、B∶0.3 mol、C∶1.4 mol充入容器,達(dá)到平衡后,C的體積分?jǐn)?shù)仍為ω,則x的值( ).
A.只能為2 B.只能為3
C.可能為2,也可能為3D.無(wú)法確定
分析 這是一道關(guān)于在恒溫恒容條件下的等效平衡問(wèn)題,應(yīng)該分x=3和x≠3兩種情況進(jìn)行分析.由題給條件分析可得C項(xiàng)正確.
答案:C
五、“慣性”假設(shè)
例5 在恒溫恒容的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)
若反應(yīng)物濃度由4 mol·L-1降到1.6 mol·L-1需40 s,那么反應(yīng)物濃度由1.6 mol·L-1降到
0.4 mol·L-1所需時(shí)間( ).
A.等于20 s B.大于20 s
C.小于20 sD.無(wú)法判斷
分析 由平均反應(yīng)速率的計(jì)算公式v=ΔcΔt可計(jì)算出濃度由1.6 mol·L-1降到0.4 mol·L-1所需時(shí)間為20 s.但是,由于濃度越低反應(yīng)速越慢,所以,實(shí)際需要的時(shí)間會(huì)大于20 s.
答案:B
六、等效假設(shè)
例6 將2.0 mol SO2氣體和2.0 mol SO3氣體混合于固定容積的密閉容器中,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
達(dá)到平衡時(shí)SO3為n mol.在相同溫度下,分別按下列配比在相同密閉容器中放入起始物質(zhì),平衡時(shí)SO3等于n mol的是( ).
A. 1.6 mol SO2 +0.3 mol O2 +0.4 mol SO3
B. 4.0 mol SO2 +1.0 mol O2
C. 2.0 mol SO2 +1.0 mol O2 +2.0 mol SO3
D. 3.0 mol SO2 +1.0 mol O2 +1.0 mol SO3
分析 依據(jù)恒溫恒容下建立等效平衡的條件:投料量相等.將備選項(xiàng)中 O2完全轉(zhuǎn)化后,得如下數(shù)據(jù):A.1.0 mol SO2+1.0 mol SO3
B. 2.0 mol SO2+2.0 mol SO3
C. 4.0 mol SO3
D. 1.0 mol SO2+3.0 mol SO3
與題干比較,可知只有B項(xiàng)符合題意.
答案:B
七、賦值假設(shè)
例7 下列的可逆反應(yīng)在一定條件下達(dá)到平衡后,
容器內(nèi)壓強(qiáng)增加了p%,A的轉(zhuǎn)化率也為p%,則x的值為( ).
A.1 B.2 C.3 D.4
分析 假設(shè)起始容器內(nèi)充入2 mol A,并p=100,即2 mol A完全分解時(shí),容器內(nèi)的壓強(qiáng)增加了一倍,從而由題中的反應(yīng)式速推x=3.
答案:C
八、反證假設(shè)
例8 已知氟化氫氣體中存在著下列平衡:
2(HF)33(HF)2,
(HF)22HF
若平衡時(shí)氣體的平均摩爾質(zhì)量是42 g·mol/L-1試論證(HF)3的體積分?jǐn)?shù)必大于10%.
解析 設(shè)(HF)3占的體積分?jǐn)?shù)為x,(HF)2占的體積分?jǐn)?shù)為y,則HF占的體積分?jǐn)?shù)為1-x-y.則:60x+40y+20×(1-x-y)=42,化簡(jiǎn)為2x+y=1.1,因?yàn)?-x-y>0,x+y