等效平衡解題中的極限方法與運用技巧

1、用極限假設法解決等效平衡問題河南上省蔡縣蔡溝初中馬衛(wèi)群463800?極限假設是科學研究中常見的一種思維方式，也是化學解題中常用的技巧和策略。在高考化學試題中，與等效平衡有關的試題盡管經常出現(xiàn)，盡管等效平衡的知識學生掌握得很好，可是遇到此類問題仍有很多學生束手無策造成失分。在教學中教會學生極限假設方法，可以從根本上解決這一問題。本文茲舉幾例談談化學解題中的最基本，最重要的極限假設方法與應用。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行的可逆反應：A(g)+2B(g)一C(g)開始時按下列物質的配比進行，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.總結為同起點，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行的可逆反應：A(g)+2B(g)-C(g)開始時按下列物質的配比進行，建立的平衡是等效的.(1)1molA+2Bmol;(2)2molA+4molB;(3)nmolA+2nmolB;(4)nmolC(3),(4)n中為任意實數(shù).總結為“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行的可逆反應：A(g)+2B(g)-C(g)(上述反應前后體積不變，稱之為等體積變化)，開始時按下列物質的配

3、比進行，建立的平衡是等效的.(1)lmolA+1Bmol;(2)2molA+2molB;(3)nmolA+nmolB;(4)nmolC(3),(4)中n為任意實數(shù).總結為”成比例，同終點”二極限假設法法的應用分析就是把研究的對象或過程變化通過假設并推測理想的極限值，使因果關系變得非常明顯，從而得出正確判段.例1在密閉容器中進行的反應：X(g)+4Y(g)一2P(g)+3Q(g),XYPQ初始的物質的量分別為：0.1mol,0.4mol,0.2mol,0.3mol,.在一定條件下，當反應達到平衡后，各物質的物質的量不可能的是()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，逆反應的兩個極端結果，判斷各物質物質的量的變化范圍，進而做出正確的判斷.假設反應向正反應方向完全進行到底，則X(g)+4Y(g)-2P(g)+3Q(g)起始量/mol0.10.40.20.3000.40.6假設反應向逆反應方向完全進行到底，則X(g)+4Y(g)-2P(g)+3Q(g)起始量/mol0.10.40.20.30.20.8由于反應的可逆性，反應完全進行到底是不可能的.因此，上述各物質的量的變化范圍是:0故本題的正確選項為B.例2.在一個容積固定的反應容器中，有一個左右無摩擦可自由滑動的隔板，兩側分別進行如圖所示的可逆反應，各物質的起始加入量如

5、下：M為2.5mol,N為3.0mol,P為0;A,C,D各為0.5mol,B為Xmol.當X在一定范圍內變化時，均可通過調節(jié)反應器的溫度，使兩側反應都達到平衡，并且使隔板恰好處于反應器的正中位置，2M(g)+3N(s)-2P(g)A(g)+4B(g)-2c(g)+D(g)若達到平衡后，測得M的轉化率為75%,欲使右室反應開始時v正v逆,X的取值范圍是方法與技巧：左室進行的反應：2M(g)+3N(s)-2P(g),因N為固態(tài)物質，所以該反應是一個反應前后氣體體積不變的反應，因此無論M的轉化率如何，左室中氣體的物質的量總為2.5mol.當兩側反應都達到平衡后，若使隔板恰好處于反應器正中位置，右室

6、氣體的總物質的量也必須是2.5mol.因此，欲使右室反應開始V正V逆,反應向正反應即氣體體積縮小的方向進行，則右室反應開始時A,B,C,D的總物質的量應大于2.5mol.因此A,C,D各為0.5mol,一定有B的物質的量X1.假設反應向正反應方向完全進行到底，則B應完全轉化，A可能不一定完全轉化，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由于反應的可逆性，反應完全進行到底是不可能的，故XV逆，X的取值范圍是1X2.2過程假設過程假設即把實際較為復雜的變化過程假設為若

7、干個簡單，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A(g)+3B(g)=2C(g)達到平衡時,A,B,C各物質的物質的量分別是2mol,2molh和1mol.保持溫度不變，再充入A,B,C的物質的量分別為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的轉化率提高D,C的體積分數(shù)減小方法和技巧：此類問題一般是先構建一個虛擬的同溫，同壓的等效平衡，再依據題意進行放縮，根據勒夏特列原理進一步做出判斷.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，平衡時互為等效.當把容器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，即相當于在原實驗條件不變的情況下，向原容器中再充入物質的量分別為2mol,2mol和1mol的A,B,C.根據勒夏特列原理，平衡將向著氣體體積減小的方向即正反應方向移動，隨之A的轉化率提高,C的體積分數(shù)增大，故本題正確選項為C.例4某溫度下，在一容積可變的容積中,反應2A(g)+B(g)-2c(g)達到平衡時,A,B和C的物質的量分別為4mol,2mol和4mol.保持溫度和壓強不變

9、，對平衡混合物中三者的物質的量做如下調整，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：由于反應過程中容積可變即壓強不變，同時又有溫度也不變，因此，選項A,B中當三者的物質的量均減半或加倍變化時，容器的體積也相應地縮小為原來的1/2或增大為原來的2倍，各組分的濃度不變，此時與原平衡互為等效，反應繼續(xù)維持原平衡狀態(tài)，平衡不發(fā)生移動.即在恒溫恒壓下，當加入或減少反應物的物質的量之比等于原始物料之比(本題為2:1:2),平衡時，二者即互為等效平衡。因此，選項C中當三者的物質的量均增加1mol時，可設想為兩步加入，即第一次加入A,B,C各1mol,0.5mol,1mol,因同溫同壓下，加入物料的物質的量之比等于原始物料之比，平衡時互為等效，此時平衡不發(fā)生移動,第二次再加入0.5molB,增大了反應物的濃度,則平衡向右移動.選項D中三者物質的量