高中化學(xué) 專題2 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 本專題重難點突破學(xué)案6 蘇教版選修4-蘇教版高二選修4化學(xué)學(xué)案

6“八種方法”妙解化學(xué)平衡題“化學(xué)平衡”問題具有較強的理論性，解答這方面的問題需要具備抽象邏輯思維能力。但在實際中，許多同學(xué)聽起來似懂非懂，做起題目來困難重重，無從下手。為了使大家更好、更快地解答這方面的問題，下面介紹幾種常用的解題方法。1．可逆思維法【典例11】當(dāng)反應(yīng)2SO2＋O22SO3達到平衡后，通入18O2，再次達到平衡時18O存在于()A．SO3、O2中B．SO2、SO3中C．SO2、O2中D．SO2、SO3和O2中答案D解析由于三種物質(zhì)中均含有氧元素，該反應(yīng)又是可逆反應(yīng)，并且反應(yīng)物和生成物同時存在，故18O存在于三種物質(zhì)中，故選D。[理解感悟]在解答化學(xué)平衡習(xí)題時，往往抓住“可逆反應(yīng)”中的“可逆”特征，題目便迎刃而解。2．極限思維法【典例12】在一定條件下，將1mol的CO和1mol的水蒸氣通入容器中發(fā)生下述反應(yīng)：CO＋H2OCO2＋H2，達到平衡后，測得CO2為0.6mol，再通入4mol水蒸氣，又達到平衡后，CO2的物質(zhì)的量是()A．等于0.6molB．等于1molC．大于0.6mol，小于1molD．大于1mol答案C解析增大反應(yīng)物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，故CO2的物質(zhì)的量一定大于0.6mol，因該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，CO的物質(zhì)的量為1mol，CO不可能完全轉(zhuǎn)化為CO2，所以CO2物質(zhì)的量小于1mol，故選C。[理解感悟]可逆反應(yīng)可以看成是處于完全反應(yīng)和完全不反應(yīng)的中間狀態(tài)，那么在解題時，可以利用完全反應(yīng)與完全不反應(yīng)這兩個極端點，求出可逆反應(yīng)達到某一平衡狀態(tài)時的取值范圍或取值。3．假設(shè)思維法【典例13】一定量混合氣體在密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：xA(g)＋yB(g)zC(g)。該反應(yīng)達到平衡后，測得A氣體的濃度為0.5mol·L－1。在恒溫下將密閉容器體積擴大到原來的2倍，再次達到平衡后，測得A的濃度為0.3mol·L－1，則下列敘述正確的是()A．平衡向正反應(yīng)方向移動B．x＋y<zC．C的體積分?jǐn)?shù)降低D．B的轉(zhuǎn)化率提高答案C解析假設(shè)容積擴大到原來的2倍時，平衡不移動，則此時A的濃度為0.25mol·L－1，但平衡時A的濃度為0.3mol·L－1，說明平衡向生成A的方向移動，即壓強減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動，因而x＋y>z，C的體積分?jǐn)?shù)降低，B的轉(zhuǎn)化率減小。[理解感悟]在解題時，會碰到這樣的問題：把一種狀態(tài)與另一種狀態(tài)平衡時的情況(如轉(zhuǎn)化率、物質(zhì)的量濃度及含量等)進行比較。在解這類題時，可以假設(shè)一個中間轉(zhuǎn)換過程，便于比較。4．“三段思維”法【典例14】一定溫度下，反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，達到平衡時，n(SO2)∶n(O2)∶n(SO3)＝2∶3∶4?？s小體積，反應(yīng)再次達到平衡時，n(O2)＝0.8mol，n(SO3)＝1.4mol，此時SO2的物質(zhì)的量應(yīng)是()A．0.4molB．0.6molC．0.8molD．1.2mol答案A解析設(shè)原平衡時，SO2、O2、SO3的物質(zhì)的量分別為2a、3a、4a，體積縮小后，平衡向正反應(yīng)方向移動，參加反應(yīng)的O22SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)起始/mol2a3a轉(zhuǎn)化/mol2xx2x平衡/mol2a－2x3a－x4故有：3a－x＝0.8mol,4a＋2解得：a＝0.3mol，x＝0.1molSO2的物質(zhì)的量n(SO2)＝2a－2x[理解感悟]在化學(xué)平衡計算中，常常列出“起始”、“轉(zhuǎn)化”、“平衡”時三段各物質(zhì)的物質(zhì)的量(或體積、濃度)，然后再求轉(zhuǎn)化率、平衡時某物質(zhì)的百分含量或混合氣體的平均相對分子質(zhì)量等。這種計算方法使人看起來一目了然，是一種常用的方法，被譽為“平衡計算的金鑰匙”。5．“守恒”思維法【典例15】在密閉容器中充入4molX，在一定溫度下發(fā)生反應(yīng)4X(g)3Y(g)＋Z(g)，達到平衡時，有30%的X發(fā)生分解，則平衡時混合氣體總的物質(zhì)的量是()A．3.4molB．4molC．2.8molD．1.2mol答案B解析該反應(yīng)是一個等體積的反應(yīng)，無論有多少X發(fā)生分解，體系中總物質(zhì)的量守恒，所以答案選B。[理解感悟]在任何化學(xué)反應(yīng)中，均存在某些守恒關(guān)系，在化學(xué)平衡中有時運用某種量守恒能夠很快得出正確答案。6．虛擬平衡法【典例16】在一恒容密閉容器中充入1molNO2，建立如下平衡2NO2N2O4，測得NO2的轉(zhuǎn)化率為a%，在其他條件不變下再充入1molNO2，待新平衡建立時，NO2的轉(zhuǎn)化率為b%，則a與b的關(guān)系為()A．a(chǎn)>bB．a(chǎn)<bC．a(chǎn)＝bD．無法確定答案B解析直接判斷a與b的關(guān)系較難，但可以虛擬假設(shè)一個中間過程Ⅱ。pVT pV′T p1VTeq\x(NO21mol)eq\x(NO22mol)eq\o(→,\s\up7(壓縮))eq\x(NO22mol)ⅠⅡⅢ易知，Ⅰ與Ⅱ兩過程等效，NO2的轉(zhuǎn)化率為a%，若將容器Ⅱ加壓，使容器減小到原來的一半，即與Ⅰ容器相等，因2NO2N2O4，加壓時平衡向正反應(yīng)方向移動，故達到新平衡后NO2的轉(zhuǎn)化率b%必大于a%。[理解感悟]在兩個幾乎沒有關(guān)系的平衡之間虛擬出另一“過渡型平衡態(tài)”，借以找到可以溝通三者的有效橋梁，而使原來的平衡衍生出異常明顯的可比性。7．逆向思維法【典例17】在真空密閉容器中加入amol固體PH4I，在一定的溫度下發(fā)生如下反應(yīng)：PH4I(s)PH3(g)＋HI(g)①4PH3(g)P4(g)＋6H2(g)②2HI(g)H2(g)＋I2(g)③以上三個反應(yīng)建立平衡后，測得HI為bmol，I2為cmol，H2為dmol，求：(1)平衡后容器內(nèi)P4和PH3的物質(zhì)的量：________(用代數(shù)式表示)。(2)a、b、c三者遵循的關(guān)系：a>________(填b、c的關(guān)系式)。答案(1)n(P4)＝eq\f(d－c,6)mol，n(PH3)＝eq\f(3b＋8c－2d,3)mol(2)b＋2解析由I2為cmol2HI(g)H2(g)＋I2(g)③2cc由H2為dmol4PH3(g)P4(g)＋6H2(g)②416n(PH3)n(P4)(d－c)得n(P4)＝eq\f(d－c,6)mol，反應(yīng)消耗的n(PH3)＝eq\f(2d－c,3)mol，測得HI為bmol，由PH4I(s)PH3(g)＋HI(g)①amol(b＋2c)mol(b＋2則(1)平衡后容器內(nèi)P4的物質(zhì)的量為n(P4)＝eq\f(d－c,6)mol，平衡后容器內(nèi)PH3的物質(zhì)的量n(PH3)＝(b＋2c)－eq\f(2d－c,3)mol。(2)由于PH4I是反應(yīng)物，則由①式可得，a、b、c三者遵循的關(guān)系為a>b＋2c[理解感悟]在解答化學(xué)平衡問題時，當(dāng)按正常思維方式不能奏效時，不妨換一種思維方式，可能會收到意想不到的效果。8．連鎖計算法【典例18】已知在一個1L的密閉容器中放入4molN2O5氣體后會發(fā)生如下兩種反應(yīng)：①N2O5(g)N2O3(g)＋O2(g)；②N2O3(g)N2O(g)＋O2(g)。在某溫度下達到平衡后c(O2)＝4.4mol·L－1，c(N2O3)＝1.6mol·L－1。求反應(yīng)中N2O5的分解率。答案75%解析設(shè)反應(yīng)①中N2O5分解了xmol，反應(yīng)②中生成的N2O為ymol，則N2O5(g)N2O3(g)＋O2(g)起始4mol0mol0mol轉(zhuǎn)化xmolxmolxmol平衡(4－x)molxmolxmolN2O3(g)N2O(g)＋O2(g)起始xmol0mol0mol轉(zhuǎn)化ymolymolymol平衡(x－y)molymolymol由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al