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        探析化學(xué)平衡狀態(tài)判斷的簡便方法

        2019-02-26 01:03:20指導(dǎo)老師劉樹領(lǐng)
        數(shù)理化解題研究 2019年4期
        關(guān)鍵詞:化學(xué)平衡混合氣體物理量

        李 昊 指導(dǎo)老師:劉樹領(lǐng)

        (山東省北鎮(zhèn)中學(xué)2016級17班 256600)

        一、問題提出

        近年來,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷一直是命題的熱點內(nèi)容,因而許多教輔資料根據(jù)多年來考題總結(jié)出的解答方法(見表1),并輔以習(xí)題強化,使得邏輯性較強的化學(xué)知識就像是一盤散沙,失去了科學(xué)內(nèi)涵,使簡單的化學(xué)問題變得復(fù)雜化,因而結(jié)合教師的講解思路與方法,構(gòu)建思維模型,與大家分享共用,以提高化學(xué)成績.

        表1

        二、模型建構(gòu)

        三、典題例析

        例1 可逆反應(yīng):

        在一恒容的密閉容器中反應(yīng),達到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是( ).

        ①單位時間內(nèi)生成nmol O2的同時生成2nmol NO2;②單位時間內(nèi)生成nmol O2的同時生成2nmol NO;③用NO2、NO、O2的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率的比為2∶2∶1的狀態(tài) ④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài) ⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài) ⑥混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài) ⑦混合氣體的壓強不再改變的狀態(tài)

        A. ①④⑥⑦ B. ②③⑤⑦

        C. ①③④⑤ D. ①②③④⑤⑥

        解析①單位時間內(nèi)生成nmol O2同時消耗生成2nmol NO2,即NO2生成與消耗速率相等,故①正確;②生成nmol O2的同時生成2nmol NO,是正反應(yīng)反應(yīng)且沒有指明是否變化,故②錯誤;③三者速率之比等于2∶2∶1,沒有指明不再發(fā)生變化,故③錯誤;④NO2紅棕色氣體,其余為無色氣體,因此當(dāng)氣體顏色不再改變時即證明NO2濃度不再變化,故④正確;⑤變化前后氣體總質(zhì)量不變,又氣體體積不變,根據(jù)ρ=m/V知,密度屬于不變物理量,故⑤錯誤;⑥反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變,但氣體的總物質(zhì)的量變化,根據(jù)M=m/n知平均摩爾質(zhì)量屬于可變物理量,其不變時則說明反應(yīng)達到平衡,故⑥正確;⑦因為反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和不相等,根據(jù)pV=nRT可知壓強屬于可變物理量,其不再改變時則說明反應(yīng)達到平衡,故⑦正確.答案:A

        例2 一定溫度下,體積固定的密閉容器中按計量比進行反應(yīng)

        下列不能說明反應(yīng)達到了平衡狀態(tài)的是____(填序號).

        ①混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化;②容器內(nèi)氣體總壓強不再變化;③2v正(NH3)=v逆(CO2);④容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化;⑤CO2的體積分數(shù)不變;⑥6 mol N—H鍵斷裂同時形成2 mol C=O鍵;⑦NH2COONH4(s)的濃度不變

        解析①只有反應(yīng)物中含有氣體,氨氣和二氧化碳按計量比進行反應(yīng),故混合氣體的平均相對分子質(zhì)量屬于不變物理量,所以不能用來判斷平衡狀態(tài);②反應(yīng)是一個氣體物質(zhì)的量減少的反應(yīng),根據(jù)pV=nRT可知壓強屬于可變物理量,其不再改變時則說明反應(yīng)達到平衡;③根據(jù)化學(xué)方程式知速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比可得v正(NH3)=2v正(CO2),故CO2正逆反應(yīng)速率不等,即反應(yīng)沒達到平衡狀態(tài);④反應(yīng)中產(chǎn)生了固體NH2COONH4,導(dǎo)致氣體質(zhì)量減少,根據(jù)ρ=m/V知,密度屬于可變物理量,容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化,則反應(yīng)達到了平衡狀態(tài);⑤題目中要求按計量比進行反應(yīng),故CO2的體積分數(shù)屬于不變物理量,則不能用來判斷平衡狀態(tài);⑥6 mol N—H鍵斷裂即消耗了2 mol NH3,同時形成2 mol C=O鍵,即生成了1 mol CO2,正逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)達到平衡狀態(tài);⑦固體濃度是常數(shù),故不能判斷反應(yīng)達到平衡.

        答案:①③⑤⑦

        例3 在一個體積固定的密閉容器中,進行的可逆反應(yīng)

        A(s)+3B(g)3C(g)

        下列敘述中表明可逆反應(yīng)一定達到平衡狀態(tài)的是( ).

        ①C的生成速率與C的分解速率相等;②單位時間內(nèi)生成amolA,同時生成3amolB;③B的濃度不再變化;④混合氣體總的物質(zhì)的量不再發(fā)生變化;⑤A、B、C的物質(zhì)的量之比為1∶3∶3;⑥混合氣體的密度不再變化.

        A.①②③ B.①③④⑥ C.①③⑥ D.①③④⑤

        解析①中C的生成速率與消耗速率相等,故①正確;②都是指的逆反應(yīng)方向,故②錯誤;③根據(jù)化學(xué)平衡的基本特征可知③正確;④反應(yīng)前后氣體的總物質(zhì)的量沒有變化,屬于不變物理量,故④錯誤;⑤A、B、C的物質(zhì)的量之比為1∶3∶3,沒有指明不再變化,故⑤錯誤;反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量發(fā)生變化,根據(jù)ρ=m/V知,密度屬于可變物理量,故⑥正確.答案:C

        通過上述典題的分析可知,只要善于從化學(xué)平衡的基本特征、可變物理量是否發(fā)生變化等角度思考,就會使繁雜的化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷變得簡單,避免了諸多教輔資料提供的各種所謂技巧與方法,減輕了機械記憶的負擔(dān)與套用的不自信.

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