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高中化学平衡中的思想方法

发布者: L先生 | 发布时间: 2020-11-20 11:42| 查看数: 36| 评论数: 0|帖子模式

一、    解决取值范围的问题
  
  例1.一定条件下,在反应2SO2 (g) +O2(g) 640?wx_fmt=jpeg.jpg 2SO3(g)平衡体系中:
  
  n(SO2) =2.0 mol/L ,  n(O2) = 0.8 mol/L,  n(SO3)=2.4 mol/L ,则 SO2 的起始浓度的范围为(   )。
  
  A . 0.4~2.0 mol/L  B.  0.4~4.4 mol/L  C . 0~4 mol/L  D . 无法确定
  
  解:把平衡时的量看成起始量,极限地向左转化为反应物(按SO3的量转化),则有单位统一用物质的量浓度)
  
  2SO2(g) +  O2(g) 640?wx_fmt=jpeg.jpg 2SO3(g)
  
  起始   2.0         0.8         2.4
  
  转化   2.4         1.2         2.4
  
  极限I   4.4         2.0          0
  
  极限地向右转化为生成物(按O2的量转化),则有单位统一用物质的量浓度)
  
  2SO2(g) + O2(g) 640?wx_fmt=jpeg.jpg 2SO3(g)
  
  起始    2.0      0.8         2.4
  
  转化    1.6       0.8        1.6
  
  极限II  0.4        0        4
  
  答案选 B
  
  例2.在一密闭容器中发生以下反应:CO(g)+H2O(g) 640?wx_fmt=jpeg.jpg CO2(g)+H2(g),若最初加入等物质的量的 CO 和 H2O 各1 mol,反应达平衡时,生成0.67 mol CO2,若在相同条件下将 H2O 的物质的量改为 4 mol。反应达平衡时生成 CO2 可能为(   ) mol。
  
  A .1.34      B.1.0          C.0.94          D. 0.52
  
  解: H2O的物质的量改为4 mol.相当于先让1 mol CO 和1 mol H2O 反应达平衡后,再加入3 mol H2O,显然平衡右移,所以 CO2 的物质的量应大于0.67 mol,用极限法找CO2的极大值(按CO的量转化):
  
  CO(g)  +  H2O(g) 640?wx_fmt=jpeg.jpg CO2(g)  +  H2(g)
  
  起始    1 mol      4 mol        0         0
  
  转化    1 mol     1 mol        1 mol      1mol
  
  极限    0 mol     3 mol        1 mol      1 mol
  
  所以CO2的极大值为1 mol(但1不能取)
  
  答案选C
  
  例3. 在体积固定的密闭容器中通入A ﹑C﹑D各1 mol和x mol 的B发生反应:
  
  A(g)+4B(g) 640?wx_fmt=jpeg.jpg 2C(g)+ D(g)
  
  当x在一定范围内变化,均可通过调节反应器的温度,使反应达平衡时保持容器中气体总物质的量为5 mol,若使起始反应向正方向进行,则x的范围为(   )。
  
  A.1﹤x﹤2       B.1﹤x﹤5        C.2﹤x﹤4         D. 2﹤x﹤5
  
  解: 正反应是气体物质的量减小的反应
  
  极限① 平衡不移动气体总物质的量为5 mol 时则B应为 2 mol,显然要使平衡右移则B的物质的量应大于 2 mol;极限②B较多时,平衡极限的右移后气体总物质的量为 5 mol,(不妨按A的量转化)则
  
  A(g)   +   4B(g) 640?wx_fmt=jpeg.jpg 2C(g)  +   D(g)
  
  起始    1 mol        x         1 mol       1 mol
  
  转化    1 mol       4 mol      2 mol       1 mol
  
  极限     0 mol       x-4        3 mol       2 mol
  
  即x - 4 + 3 +2 =5 所以x的最大值为4(注意4不可以取)
  
  答案选 C
  
  二、解决等效平衡的问题
  
  极限思想主要用于解决等效平衡问题。
  
  (1)恒温、恒容条件下的等效平衡。
  
  思路:用极限法处理后各物质的值对应相等(即一边倒后,值相同)
  
  (2)恒温、恒压条件下的等效平衡。
  
  思路:用极限法处理后各物质间的比值对应相等(即一边倒后,比值相同)。
  
  (3)特殊情况,等体积反应(恒温)
  
  思路:用极限法处理后各物质间的比值对应相等(即一边倒后,比值相同)。
  
  例1.在t℃,体积固定的一容器中分别投入2 mol SO2 和1 mol O2;发生反应:
  
  2SO2(g) +O2(g) 640?wx_fmt=jpeg.jpg 2SO3(g)
  
  反应进行到一定程度时,反应混合物就处于化学平衡状态.现在该容器中,维持温度不变,设a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2、SO3的物质的量,如a、b、c取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保证达平衡时,反应混合物中三种气体的百分含量仍与上述平衡完全相同,请填空。
  
  (1)   若a = 0 , b=0则 c=
  
  (2)    若a = 0.5 , 则b=        c=
  
  (3)      a、b、c取值必须满足的一般条件是(请用两个方程式表示,一个只含a和c,一个只含b和c
  
  解:因为是恒温、恒容条件下的等效平衡.所以用极限法处理后其值对应相等(1)极限的地转化为反应物( SO3 转化c mol)则有:
  
  2SO2(g)+O2(g) 640?wx_fmt=jpeg.jpg 2SO3(g)
  
  起始   0        0          c
  
  转化   c        c/2        c
  
  极限   c        c/2        0
  
  所以c=2
  
  (2)极限的地转化为反应物,SO3 转化c mol ,则有:
  
  2 SO2 (g)+ O2(g) 640?wx_fmt=jpeg.jpg 2SO3(g)
  
  起始   0.5         b           c
  
  转化   c           c/2         c
  
  极限  0.5+c       b+c/2        0
  
  所以0.5+c=2, b+c/2=1解之c=1.5 ; b=0.25
  
  (2)极限的地转化为反应物, SO3 转化c mol,则有:
  
  2SO2(g)+O2(g) 640?wx_fmt=jpeg.jpg 2SO3(g)
  
  起始   a         b           c
  
  转化   c         c/2         c
  
  极限  a+c        b+c/2       0
  
  所以a+c=2, b+c/2=1
  
  例2.在t ℃,体积固定的一容器中分别投入2 mol A和1 mol B,发生反应:
  
  2A(g)+B(g) 640?wx_fmt=jpeg.jpg 3C(g)+D(g),达平衡后,C的浓度为W mol/L ,在该容器中,维持温度不变,按下列四种配比为起始物质,达平衡后,C的浓度仍为W mol/L的是(   )。
  
  A. A 4 mol           B 2 mol
  
  B.A  1 mol        B  0.5 mol   C  1.5 mol    D 0.5 mol
  
  C. A  1.5 mol  B  1.5 mol  C  1.5 mol  D 0.5 mol
  
  D .C  3 mol     D  1 mol
  
  解:因为是恒温、恒容条件下的等效平衡.所以用极限法处理后其值对应相等(极限的地转化为反应物)则有: 答案A中对应值4 mol  A和2 molB与题干中2 mol A和1 mol B对应不等,则答案A错。
  
  答案B中: 则  2A(g)  +   B(g) 640?wx_fmt=jpeg.jpg 3C(g)  +   D(g)
  
  起始    1 mol        0.5 mol       1.5 mol      0.5 mol
  
  转化    1 mol       0.5 mol        1.5 mol      0.5 mol
  
  极限     2 mol       1 mol          0 mol       0 mol
  
  则答案B正确,同理C错D正确
  
  例3.下列各起始条件下的反应达平衡时,与A是同一平衡状态的是(恒温、恒压)(    )。
  
  N2(g) + 3H2(g) 640?wx_fmt=jpeg.jpg 2NH3(g)
  
  A.    1 mol      1 mol       0mol
  
  B.     0 mol      2 mol       2 mol
  
  C.    1.5 mol    1.5 mol     0 mol
  
  D.    1 mol       3 mol       2 mol
  
  解:将B、C、D中的生成物极限地转化为反应物得:
  
  N2(g)  +  3H2(g) 640?wx_fmt=jpeg.jpg 2NH3(g)
  
  B.      1 mol       5 mol           0 mol
  
  C.      1.5 mol     1.5 mol         0 mol
  
  D.     2 mol        6 mol          0 mol
  
  显然与A比值相等的只有D
  
  答案选 D
  
  例4. 恒温、恒压条件下,在容积可变的容器中,下列反应:
  
  2NO2(g) 640?wx_fmt=jpeg.jpg N2O4(g)达平衡后,再向容器中通人一定量的 NO2 又达平衡时, NO2 的体积分数(   )。
  
  A . 不变   B . 增大  C.  减少  D.  无法判断
  
  解: 因为是恒温、恒压条件下的等效平衡.所以用极限法处理后反应物间比值对应相等;又因该反应只有一种,所以不管充如多少NO2 或N2O4 均与原平衡等效
  
  答案选 A
  
  例5.在t℃,体积固定的容器中分别投入4 mol A和2 mol B,发生反应 2A(g)+B(g) xC(g)达平衡后,C的体积分数为W%;现在在该容器中,维持温度不变,按1.2 mol A,0.6 mol B和2.8 mol C为起始物质,达平衡后,C的体积分数仍为W%.则x的值为(   )。
  
  A.       只能为2  B.只能为3  C. 可能为2,也可能为3  D.无法确定
  
  解:因为x是未知数,所以该反应可能是等体积反应,也可能不是等体积反应,于是有两种情况:
  
  (1)如不是等体积反应, 恒温、恒容条件下的等效平衡,用极限法处理后其值对应相等;(极限地转化为反应物,注意:转化的量与系数成正比) 则:
  
  2A(g)  +   B(g) 640?wx_fmt=jpeg.jpg xC(g)
  
  起始    1.2 mol      0.6 mol     2.8 mol
  
  转化  5.6/x mol     2.8/x mol     2.8 mol
  
  极限     4 mol       2 mol       0 mol
  
  1.2+5.6/x=4; 0.6+2.8/x=2所以x=2
  
  (2)如是等体积反应, 用极限法处理后其比值对应相等;(极限地转化为反应物,注意:转化的量与系数成正比)则:
  
  2A(g)  +   B(g) 640?wx_fmt=jpeg.jpg 3C(g)
  
  起始    1.2 mol    0.6 mol     2.8 mol
  
  转化   5.6/3 mol    2.8/3 mol   2.8 mol
  
  极限     4 mol       2 mol       0 mol
  
  (1.2+5.6/3) : ( 0.6+2.8/3) = 4 : 2其比值相等
  
  答案选 C
  
  习题
  
  1.在一定容积的密闭容器内,发生反应:H2 (g)+I2 (g) 640?wx_fmt=jpeg.jpg 2HI(g) 。
  
  a.若初始时加入1mol的HI,则反应达到平衡时,HI的体积百分含量为W%。
  
  b.若初始时加入2mol的HI,则反应达到平衡时,HI的体积百分含量与W%相比      。
  
  2.在一个固定容积的密闭容器内,发生反应:3X(g)+2Y(g) 640?wx_fmt=jpeg.jpg xZ(g)。若初始时加入3 mol 的X,2 mol 的Y,则反应达到平衡时,Z 的百分含量为W%;维持温度和容器的体积不变,若初始时加入的物质为 0.6 mol X,0.4 mol Y,0.8 mol Z,反应达到平衡时,Z的百分含量仍为W%。求x的值。
  
  参考答案:
  
  1.相等
  
  2.1或5
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