平衡的考查是近年來中出現(xiàn)的一大熱點問題,在各地考題中時有體現(xiàn),而對此部分的總有無所適從之感,特別是對一些似曾相識的題型往往感到困惑,不清楚他們的差別何在,不會充分挖掘條件靈活進行解題。為此,筆者結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗和典型題型,談?wù)勛约旱囊恍┱J識,希望能對大家有所啟迪。
例1Ⅰ、(2003年全國理綜12題)某溫度下,在一容積可變的容器中,下列反應(yīng)
2A(g) + B(g)2C(g)達到平衡時,A、B和C的物質(zhì)的量分別是4 mol、2 mol和4 mol。保持溫度和壓強不變,對平衡混合物中三者的物質(zhì)的量做如下調(diào)整,可使平衡右移的是( ).
A.均減半 B.均加倍 C.均增加1 mol D.均減少1 mol
Ⅱ、某溫度下,在容積固定的密閉容器中,反應(yīng)2A(g) + B(g) 2C(g)達到平衡時,A、B、和C的物質(zhì)的量分別是4 mol、2 mol和4 mol。保持溫度和容積不變,對平衡混合物中三者的物質(zhì)的量做如下調(diào)整,A的轉(zhuǎn)化率降低的是( ).
A.均減半 B.均加倍 C.均增加1 mol D.加入1 mol C
分析:以上兩題差別在于:Ⅰ題中容器的容積可變,保持溫度和壓強不變,即為恒壓容器,而Ⅱ題中為恒容容器。雖一字之差,卻帶來完全不同的兩種結(jié)果,具體分析如下:
Ⅰ中:恒溫恒壓下,按A、B選項調(diào)整后為等效平衡,故平衡不移動;C中如果按A 增加1 mol、B增加0.5 mol、C增加1 mol為等效平衡,此時再增加0.5 mol B,平衡向右移動;同理D中按A減少1 mol、B減少0.5 mol、C減少1 mol為等效平衡,再減少0.5 mol B,平衡向左移動。所以本題的正確選項為C。
Ⅱ中:恒溫恒容下,B、C、D調(diào)整后,使體系壓強增大,平衡向右移動,A的轉(zhuǎn)化率增大;A選項調(diào)整后,使體系壓強減小,平衡左移,A的轉(zhuǎn)化率降低。故此題應(yīng)選A。
例2Ⅰ、在一容積固定的密閉容器中充入3 mol A和1 mol B發(fā)生反應(yīng):3A(g)+B(g)x C(g),達平衡后,C的體積分?jǐn)?shù)為P?。若維持容器中的溫度和容積不變,按起始物質(zhì)的量A:0.9mol、 B:0.3 mol、C:2.1 mol充入容器中,達到平衡后,C的體積分?jǐn)?shù)仍為P?。則x值為( )
A.只能為3 B.只能為4 C.可能為3,也可能為4 D.無法確定
Ⅱ、在一容積固定的密閉容器中充入3 mol A和1 mol B發(fā)生反應(yīng):3A(g)+B(g)x C(g),達平衡后,C的物質(zhì)的量為Pmol。若維持容器中的溫度和容積不變,按起始物質(zhì)的量A:0.9 mol、B:0.3 mol、C:2.1 mol充入容器中,達到平衡后,C 的物質(zhì)的量仍為P mol。則x值為( )
A.只能為3 B.只能為4 C.可能為3,也可能為4 D.無法確定
分析:兩題的不同之處就在于“C的體積分?jǐn)?shù)為P?”和“C的物質(zhì)的量為Pmol”,但已經(jīng)體現(xiàn)了兩題本質(zhì)上的差別。I題中,恒溫恒容下,兩次平衡中C的體積分?jǐn)?shù)相等,為等效平衡,第二次填充的物質(zhì)若完全轉(zhuǎn)化為填充A、B的形式,其物質(zhì)的量應(yīng)與第一次起始量相同,此時x應(yīng)為3,當(dāng)x=4時,反應(yīng)前后氣體的計量數(shù)相等,兩次填充的物質(zhì)中A和B的物質(zhì)的量之比相等,平衡不移動,所以也符合題意。故此題的正確選項為C;II題中,恒溫恒容下,兩次平衡中C的物質(zhì)的量相等,為相同平衡,兩次填充的相應(yīng)物質(zhì)的量應(yīng)相等,故應(yīng)選擇A項。
例3 體積相同的甲、乙兩個容器,分別充有等物質(zhì)的量的NH3,在相同溫度下發(fā)生反應(yīng):
2NH3N2 + 3H2,并達到平衡。在這個過程中,甲容器保持體積不變,乙容器保持壓強不變。若甲容器中NH3的轉(zhuǎn)化率為m%,乙容器中NH3的轉(zhuǎn)化率為n%。則( ).
A. m=n B. m>n C. m<n C. 無法確定
分析:開始時兩容器中狀態(tài)完全相同,甲容器保持體積不變,隨著反應(yīng)的進行,體系壓強增大,因此甲容器相當(dāng)于乙容器達到平衡后,增大壓強,平衡左移,NH3的轉(zhuǎn)化率降低,故m<n。所以本題的正確選項為C。
在解化學(xué)平衡時應(yīng)注意以下兩個概念之間的區(qū)別,以及兩種解題思路。
兩個概念:1.相同平衡是指一定條件下的可逆反應(yīng),無論從正反應(yīng)開始,還是從逆反應(yīng)開始,還是從正、逆反應(yīng)同時開始,只要條件不變,平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量相同。2.等效平衡是指在條件不變時,可逆反應(yīng)不論采取何種途徑,不論是一次投料或分步投料,最后所處的平衡狀態(tài)相同,即各組分的含量相同(物質(zhì)的量不一定相同)。有恒溫恒容和恒溫恒壓兩種條件下的等效平衡。
兩種解題思路:
1.恒溫恒容下,增加或減少物質(zhì)的量,相當(dāng)于增大或減小體系的壓強,恒溫恒壓下,改變物質(zhì)的量,可借助于等效平衡進行分析。
2.恒溫恒容和恒溫恒壓兩種條件下平衡的比較,可處理為由恒壓容器到恒容容器改變壓強。
在掌握化學(xué)平衡的特征和平衡移動原理的基礎(chǔ)上,充分挖掘題中條件,理清解題思路,靈活處理,以達到事半功倍的效果。
參考練習(xí):
1.恒溫恒壓下,在容積可變的容器中,反應(yīng)2NO2 (g) N2O4 (g) 達到平衡后,再向容器內(nèi)通入一定量的NO2,又達到平衡時,N2O4的體積分?jǐn)?shù)( )
A.不變 B.增大 C.減小 D.無法判斷
2.一定溫度下,在一固定容積的容器內(nèi)發(fā)生如下反應(yīng):2NO2 (g) N2O4 (g)達到平衡后,再向容器內(nèi)通入一定量的NO2,重新達到平衡后,與第一次平衡時相比,NO2的體積分?jǐn)?shù)( )
A.不變 B.增大 C.減小 D.無法判斷
3.Ⅰ.恒溫恒壓下,在一個可變?nèi)莘e的容器中發(fā)生如下反應(yīng):A(g)+B(g)C(g)
(1)若開始時放入1 mol A和1 mol B,達到平衡后生成a mol C,這時A的物質(zhì)的量為 mol。
(2)若開始時放入3 mol A和3 mol B,達到平衡后,生成C的物質(zhì)的量為mol。
(3)若開始時放入x mol A 、2 mol B和1 mol C,達到平衡后,A和C的物質(zhì)的量分別是y mol和3a mol,則x= mol,y= mol。
平衡時,B的物質(zhì)的量 (選填一個編號)
(甲)大于2mol(乙)等于2mol(丙)小于2 mol (丁)可能大于、等于或小于2mol
作出此判斷的理由是 。
(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3 mol C,待再次達平衡后,C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是
。
Ⅱ.若維持溫度不變,在一個與(1)反應(yīng)前起始體積相同且容積固定的容器中發(fā)生上述反應(yīng)。
(5)開始時放入1 mol A和1 mol B,到達平衡后生成b mol C。將b與(1)小題中的a進行比較 (選填一個編號)。
(甲)a < b (乙)a>b (丙)a = b (。┎荒鼙容^a和b的大小
作出此判斷的理由是 高二。
4.某溫度下,向固定容積的密閉容器中充入4 mol A和2 mol B發(fā)生下列反應(yīng):
2A(g) + B(g) 2C(g)。達到平衡時,C的濃度為p mol/L。若維持溫度和容器的容積不變,再向容器中充入2 mol C,重新平衡時,C的濃度為q mol/L。則( )
A. p>q B. p=q C. p<q D. 無法確定
5.如果將第4題中的化學(xué)方程式改為“2A(g) + B(g)3C(g)”。則重新平衡時,p q(填“>、=或<”)。
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