例談極端假設(shè)法在化學(xué)平衡取值范圍題中的應(yīng)用

甘肅省定西市漳縣第一中學(xué)(748300)

殷永良●

例談極端假設(shè)法在化學(xué)平衡取值范圍題中的應(yīng)用

甘肅省定西市漳縣第一中學(xué)(748300)

殷永良●

化學(xué)平衡狀態(tài)是指可逆反應(yīng)在一定條件下進行的最大程度，由于可逆反應(yīng)不能進行到底，所以從反應(yīng)開始到建立化學(xué)平衡狀態(tài)時，各反應(yīng)物和生成物總是同時存在的，且無論外界條件的改變引起化學(xué)平衡怎樣移動，各反應(yīng)物和生成物中的任何一種的物質(zhì)的量都大于零.因此，涉及求化學(xué)平衡取值范圍的有關(guān)問題時，用極端假設(shè)法顯得既必要又簡便，下面筆者將通過典型例題分析，探究解答此類題型的基本方法——極端假設(shè)法.

例 在一個容積固定的反應(yīng)容器中，有一可左右滑動的的密封隔板，兩側(cè)分別進行如下圖所示的可逆反應(yīng)，各物質(zhì)起始加入量如下：M為2.5mol，N為3mol，P為0mol；A、C、D各為0.5 mol，B為Xmol.當X在一定范圍內(nèi)變化時，均可以通過調(diào)節(jié)反應(yīng)器的溫度，使兩側(cè)反應(yīng)都達到平衡，并且隔板恰好處于反應(yīng)器的正中位置.

2M(g)+3N(s) 2P(g)A(g)+4B(g) 2C(g)+D(g)

若達平衡后，測得M的轉(zhuǎn)化率為25%，請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?/p>

(1)達到平衡后，反應(yīng)器左室氣體的物質(zhì)的量為____.

(2)若欲使右室反應(yīng)V(正)>V(逆)，X的取值范圍是____.

(3)若欲使右室反應(yīng)V(逆)>V(正)，X的取值范圍是____.

解析 此題實質(zhì)是一個等壓不等溫的過程，其左室可以看做是一個參照條件.

(2)要使右室中V(正)>V(逆)，即在起始時反應(yīng)應(yīng)保持向正反應(yīng)方向進行，其極限值有兩點：一是右室氣體B完全消耗，二是右室氣體B完全沒有消耗(或D完全消耗).若假設(shè)B完全消耗，則有：0.5 mol-X/4 mol+X/2 mol+0.5 mol+0.5 mol+X/4 mol=2.5 mol,解得X=2 mol，即X=2 mol為最大值；若假設(shè)B完全沒有消耗，則有：0.5 mol +Xmol+0.5 mol+0.5 mol=2.5 mol,解得X=1 mol，即X=1 mol為最小值.所以X的取值范圍為1

(3) 若欲使右室中V(逆)>V(正)，即在起始時反應(yīng)應(yīng)保持向逆反應(yīng)方向進行.同理，假設(shè)C完全消耗，則有0.5 mol+1/2×0.5 mol+Xmol+2×0.5 mol+1/2×0.5 mol=2.5 mol，解得X=0.5 mol，即X=0.5 mol為最小值；假設(shè)C完全沒有消耗，則有：0.5 mol +Xmol+0.5 mol+0.5 mol=2.5 mol，解得X=0.5 mol，即X=0.5 mol為最大值.所以X的取值范圍為0.5

答案：(1)2.5 mol；(2)1

小結(jié) 從此題的解答過程可以看出，用極端假設(shè)法解答化學(xué)平衡取值范圍題的一般方法和步驟是：

1.分析參照條件的特征；

2.判定所研究反應(yīng)的進行方向；

3.確定基準物質(zhì)：若研究的反應(yīng)要維持向正反應(yīng)方向進行，則以化學(xué)計量數(shù)最大(即最易不足量)的反應(yīng)物為基準物質(zhì)進行計算，如該題第(2)問中應(yīng)以B為基準物質(zhì)；若要維持反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行，則以化學(xué)計量數(shù)最大(即最易不足量)的產(chǎn)物為基準物質(zhì)進行計算，如該題第(3)問中應(yīng)以C為基準物質(zhì).

4.假設(shè)兩個極限值，即假設(shè)基準物質(zhì)完全消耗和完全沒有消耗兩個極限點，列出兩個解式，求出最小和最大兩個極限值，由此確定所求量的取值范圍.

跟蹤練習(xí)：

例 在一個容積不變的密閉容器中，有一左右可滑動的隔板，在密封容器隔板兩側(cè)分別進行如圖所示的反應(yīng)：

A(g)+B(g) 2C(g)D(g)+2E(g) 2F(g)

各物質(zhì)的起始量如下：A、B、C均為4. 0 mol，D為2.0 mol，E為3.0 mol.設(shè)F的物質(zhì)的量為X，當X在一定范圍內(nèi)變化時，均可以通過調(diào)節(jié)容器的溫度使兩例反應(yīng)達到平衡，并且隔板恰好處在正中位置，請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?/p>

(1)X=6.0，則右側(cè)反應(yīng)在起始反應(yīng)時向____(填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”)方向進行.

(2)欲使起始反應(yīng)維持向逆方向進行，則X的取值范圍____.

(2)欲mol使起始反應(yīng)維持向逆方向進行，假設(shè)F完全消耗，則有: 2.0 mol+1/2×Xmol+3.0 mol+Xmol=12 mol，解得X=14/3，即X=14/3為最小值；假設(shè)F完全沒有消耗，則有：2.0 mol +3.0+Xmol=12 mol，解得X=7.0，即X=7.0為最大值.所以X的取值范圍為14/3

答案：(1)逆反應(yīng)；

(2)14/3

G632

B

1008-0333(2017)07-0082-01