應(yīng)用假設(shè)策略解化學(xué)平衡題

閆軍基

化學(xué)平衡這部分內(nèi)容是高中化學(xué)基本理論知識中最難理解的部分之一，學(xué)生在學(xué)習(xí)時感到特別的困難.在平時的教學(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，c（SO3）=0，這是不可能的；B項數(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項數(shù)據(jù)表明SO2完全轉(zhuǎn)化成了SO3，即平衡時c（SO2）=0、c（O2）=0，這也是不可能的.

答案：B

二、過程假設(shè)

例2 一容積恒定的密閉容器中盛有1mol PCl5，加熱到200℃時發(fā)生反應(yīng)：

反應(yīng)達(dá)到平衡時，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，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.無法比較

分析 兩個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%的兩個狀態(tài)（Ⅰ）合并成過渡狀態(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，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)大到原來的兩倍，測得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，則A的濃度應(yīng)該為0.35 mol·L-1，但現(xiàn)在為0.4 mol·L-1，說明平衡向生成A的方向（逆向）移動了，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，說明左邊氣體的化學(xué)計量數(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所需時間（ ）.

A.等于20 s B.大于20 s

C.小于20 sD.無法判斷

分析 由平均反應(yīng)速率的計算公式v=ΔcΔt可計算出濃度由1.6 mol·L-1降到0.4 mol·L-1所需時間為20 s.但是，由于濃度越低反應(yīng)速越慢，所以，實際需要的時間會大于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，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，化簡為2x+y=1.1，因為1-x-y>0，x+y0.1，即（HF）3的體積分?jǐn)?shù)必大于10%.