解决化学平衡问题时应注意的七个细微差别_化学平衡论文

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一、注意看清反应物或生成物的聚集状态,不能忽视聚集状态是气态还是固态的差别

例1 (2005年全国高考理综卷Ⅲ第8题)在体积可变的密闭容器中反应:

达到平衡后,压缩容器的体积,发现A的转化率随之降低。下列说法中正确的是()。

A.(m+n)必定小于p

B.(m+n)必定大于p

C.m必定小于p

D.m必定大于p

错答 A,原因是忽视B物质为固体。

解析 因为B物质为固体,所以压强改变后,只能看A、C两种气态物质的化学计量数,与固体B的化学计量数无关。因为,压缩容器的体积,反应物A的转化率降低,说明平衡向逆反应方向移动,据勒夏特列原理得知该反应的逆向反应是气体分子数减少的反应,故m必定小于p。应选C。

二、注意看清密闭容器的容积是否可变,不能忽视容器是恒容还是恒压的差别

例2 (2004年天津理综试卷第13题)一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2mol和1mol,发生下列反应:

达到平衡后改变下述条件,气体平衡浓度不改变的是()。

A.保持温度和容器体积不变,充入1mol (g)

B.保持温度和容器内压强不变,充入1mol (g)

C.保持温度和容器内压强不变,充入1mol (g)

D.保持温度和容器内压强不变,充入1mol Ar(g)

错答 A,原因是忽视了密闭容器的体积问题,没有注意容器是否带有活塞,以及活塞是否移动,忽视保持温度和压强不变还是保持温度和容器体积不变的差别。

解析 如果容器的体积不变,且反应前后气体总的物质的量变化的反应,若保持平衡浓度不变,则需要满足的条件是:采取极限假设法后,各物质起始物质的量应相等。所以A项不符题意。如果容器体积可变,保持温度和容器内压强不变,若保持平衡浓度不变,则需要满足的条件是:采取极限假设法后,各物质起始物质的量之比相等。所以B项符合题意。D项保持温度和压强不变,充入与反应无关的气体,容器容积必然增大,相当于减小压强,平衡向气体体积增大的方向即逆反应方向移动。由于容积增大,平衡混合气体中各组分的浓度都要减小,而且浓度减小的倍数比的都要大,因为的物质的量还要减小,而的物质的量要增加。所以达新平衡的浓度就会改变,(g)的新平衡物质的量浓度相对于原平衡要小。

三、注意看清达新平衡时保持不变的物理量,不能忽视是平衡浓度还是百分含量的差别

例3 在一个固定体积的密闭容器中,保持一定温度,进行以下反应:

已知加入1mol和2mol时,达到平衡后,生成a mol HBr。在相同条件下,起始时加入、HBr的物质的量分别为x、y、z(均不为零),如果仍保持平衡后各组分的物质的量分数不变,以下推断正确的是()。

A.x、y、z应满足的关系是y=2x

B.x、y、z应满足的关系是4x+z=2y

C.达平衡时HBr的物质的量为(x+y+z)a/3 mol

D.达平衡时HBr物质的量一定仍为a mol

错答 A。

解析 本题属于同时满足下列三个条件下的等效平衡问题,即:

(1)固定体积的密闭容器;

(2)反应前后气体总物质的量不变的反应;

(3)保持平衡后各组分的物质的量分数不变。

解题思路为采取极值假设法后,须满足起始各物质的物质的量之比相等的条件。

依题意有整理得:4x+z=2y,所以B正确。另C项也正确(分析过程略)。

例4 在一固定体积的密闭容器中,加入2 mol A和1 mol B,发生反应:

达平衡时,C的浓度为w,若维持容器体积和温度不变,按下列四种配比作起始物质,达平衡后,C的浓度仍为w的是()。

A.4 mol A+2 mol B

B.2.mol A+1 mol B+3 mol C+1 mol D

C.3 mol C+1 mol D+1 mol B

D.3 mol C+1 mol D

错答 AB,原因是误以为满足采取极值假设法后,起始各物质的物质的量之比相等即满足题意,忽视了反应的特点,忽视了满足平衡浓度不变与百分含量不变的条件差别。

解析 本题要求满足(1)固定体积的密闭容器;(2)反应前后气体总物质的量不等的反应;(3)达平衡后,C的浓度仍为w,与例3的细微差别是本题保持平衡后物质的量浓度不变。解题思路为采取极值假设法后,满足起始各物质的物质的量相等,所以答案为D。

四、注意看清密闭容器的温度限定,不能忽视容器是恒温还是绝热的差别

例5 (2008年广东高考化学卷第8题)将(g)和(g)充入恒容密闭容器,恒温下发生反应:

平衡时Br(g)的转化率为a;若初始条件相同,绝热下进行上述反应,平衡时(g)的转化率为b。则a与b的关系是()。

A.a>b

B.a=6

C.a<b

D.无法确定

错答 C,原因是对绝热条件不了解或对恒温和绝热条件下的平衡过程的关系缺乏转化思维技巧。

解析 以恒温条件下的平衡为参照,绝热条件下达到平衡相当于对恒温条件达到平衡后再进行加热,平衡向逆反应方向移动,(g)的转化率降低,所以a>b,选A。

五、注意看清化学平衡建立的全过程,不能忽视是时间还是时刻的差别

例6 (2004年上海高考卷第24题部分问题)在一定条件下,二氧化硫和氧气发生如下反应:

(3)600℃时,在一密闭容器中,将二氧化硫和氧气混合,反应过程中物质的量变化如图1所示,反应处于平衡状态的时间是______。

图1

错答 15 min和25 min或只答出保持原平衡的时间15 min~20 min,漏答保持新平衡的时间25 min~30 min。

解析 时间与时刻有差别,处于化学平衡状态的时间是指保持这一状态的时间段,而达到化学平衡的时间是指达到平衡的那一时刻,所以正确答案是:15 min~20 min和25 min~30 min。

(4)据图1判断,反应进行至20min时,曲线发生变化的原因是______(用文字表达)

错答 增大氧气的浓度,平衡向正反应方向移动至达到新平衡。

解析 错答原因是平衡移动过程是指20 min~25 min的全过程。本题为反应进行至20 min时的那一时刻曲线发生变化的原因。正解:增大氧气的物质的量。

六、注意观察化学平衡图像中曲线变化特点,不能忽视曲线是连续还是间断的差别

例同上述例6中问题(4)。

错答 降低温度,平衡向放热反应方向移动,物质的量增加,物质的量减少。

解析 错答原因是忽视了反应进行至20 min时的那一时刻,的物质的量的变化曲线出现了间断点而不是连续点,即为增大氧气的物质的量导致。

七、注意理解导致变化的真正原因,不能忽视是平衡移动还是物理变化导致的差别

例7 下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是()。

因反应发生而降低生成物HBr的浓度,从而使平衡向正反应方向移动,溶液颜色变浅。

解析 本题正解为B,而大多数学生没有选择B,原因是认为颜9色变深就是由于平衡向正反应方向移动使(g)的浓度增大导致的,而忽视了该反应是反应前后气体总物质的量不变的反应,改变压强平衡不移动,忽视了物理变化对平衡体系的影响即增大平衡体系的压强,导致容器容积缩小,使得平衡各组分气体的浓度等倍数增大而使混合气体颜色加深。还有同学错误认为,平衡不移动,所以颜色不改变,忽视物理变化对平衡体系的影响。

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