用數(shù)軸法巧解化學(xué)平衡題一例

楊文健

摘要：通過解析數(shù)軸法在化學(xué)平衡題中的應(yīng)用，提供一種直觀、形象、簡潔的解題方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)軸法；化學(xué)平衡；條件

數(shù)軸分析法在處理某些化學(xué)問題時(shí)，可以化繁為簡，由抽象到直觀，便于理解問題，提高解題的速度。現(xiàn)用數(shù)軸法來巧解化學(xué)平衡中的一類問題。

例：在溫度、容積相同的3個(gè)密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒容，測得反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下

判斷（1）a、b、c之間的大小關(guān)系；（2）α1、α2、α3之間的大小關(guān)系。

解析：由題意明確甲、乙、丙等溫等容且恒溫恒容下達(dá)到平衡。

首先乙、丙做等效轉(zhuǎn)換，將乙、丙中的反應(yīng)物轉(zhuǎn)換成與甲相同的起始反應(yīng)物。

比較甲、乙、丙起始狀態(tài)，在等溫等容條件下，甲、乙達(dá)到平衡時(shí)平衡狀態(tài)相同（等效平衡且是等同平衡）；

丙可以看作兩份的乙進(jìn)行加壓得到，如圖所示：

一、討論a、b、c之間的大小關(guān)系

作數(shù)軸，1 mol N2與3 mol H2完全反應(yīng)生成2 mol NH3，放出92.4 kJ的熱量，假設(shè)甲，1 mol N2與3 molH2在該條件下達(dá)到平衡狀態(tài)為某點(diǎn)X，則放出的熱量為a kJ，對于乙，2 mol NH3達(dá)到的平衡點(diǎn)和甲相同，同為X點(diǎn)，這一過程為吸熱反應(yīng)，吸收的熱量為b kJ，則a+b=92.4。如下圖所示：

分析丙：對于丙，假設(shè)由兩份的乙壓縮得到的丙的平衡狀態(tài)不變，則由丙中NH3的物質(zhì)的量是乙的兩倍，所以吸收的熱量是乙的兩倍，即c=2b，由反應(yīng)N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）可知，加壓，平衡向正方向移動(dòng)，所以實(shí)際吸收熱量小于2b，即c<2b。如下圖所示：

二、α1、α2、α3之間的大小關(guān)系

作數(shù)軸，1 mol N2與3 mol H2完全反應(yīng)生成2 mol NH3，轉(zhuǎn)化率為100%，假設(shè)甲，1 mol N2與3 mol H2在該條件下達(dá)到平衡狀態(tài)為某點(diǎn)X，則該反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為α1，對于乙，2 mol NH3達(dá)到的平衡點(diǎn)和甲相同，同為X點(diǎn)，該逆反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為α2且必有α1+α2=1，如下圖所示：

對于丙，假設(shè)由兩份的乙壓縮得到的丙的平衡狀態(tài)不變，則丙的轉(zhuǎn)化率同乙，由反應(yīng)N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）可知，加壓，平衡向正方向移動(dòng)，所以實(shí)際丙的轉(zhuǎn)化率小于乙，即α2>α3，如下圖所示：

模擬試題：在溫度、容積相同的兩個(gè)密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒容，測得反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下

用數(shù)軸法可以將化學(xué)平衡問題中的等效模型具體化，定性分析化學(xué)平衡中的等效問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙中華.數(shù)軸法在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].化學(xué)教育，2011 （11）：52-54.

[2]姚志紅.數(shù)軸法解題一例[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2008（5）：58.

（作者單位 江蘇省海門市證大中學(xué)）