一`可逆思维法.doc

山东邹城市实验中学 曹广雪 273500“化学平衡”问题具有较强的理论性，对中学生来说比较抽象，因而解答这方面的问题要求学生具备抽象逻辑思维能力。但在实际中，往往是老师讲得头头是道，学生听起来似懂非懂，做起题目来困难重重。为了使学生更好、更快地解答这方面的问题，下面介绍几种常用的解题方法。一、可逆思维法在解答化学平衡习题时，抓住“可逆反应”中的“可逆”特征，即达到化学平衡时，虽然各组分的含量不再改变，反应仍在进行，是一动态平衡。题目便迎刃而解。【例1】当2SO2+O2 2SO3这一化学反应已达到平衡时，充入少量18O2，经过一段时间测定18O应存在于（ ）AO2中 BO2和SO2中 CO2和SO3中 DSO2、O2和SO3中【解析】由于三种物质中均含有氧元素，该反应又是可逆反应，并且反应物和生成物同时存在，故18O存在于三种物质中。【答案】D二、极限思维法（极端假设法）极限思维法包括极端假设、过程假设、赋值假设等。其中极端假设思想运用较多，这种方法就是从问题的极端去思考, 采取极端假设可把问题或过程推向极限，使复杂的问题变得单一化、极端化和简单化，求出极值后确定某一区间,利用这一区间去推理、判断，使问题得到解决。可 逆反应可以看成是处于完全反应和完全不反应的中间状态，那么在解题时，可以利用完全反应与完全不反应这两个极端点，求出可逆反应达到某一平衡状态时的取值 范围或取值。【例2】在密闭容器中进行X2(g)3Y2(g) 2Z(g)的反应，其中X2、Y2、Z的起始浓度依次为0.1 molL1、0.3 molL1、0.2 molL1，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能的是（ ）Ac(Z)0.5 molL1Bc(Y2)0.5 molL1或c(Z)0.1 molL1Cc(X2)0.2 molL1或c(Y2)0.6 molL1Dc(Z)0.4 molL1【解析】假设反应向正方向进行完全，则生成物Z的浓度为：c(Z)0.4 molL1，但该反应为可逆反应，故备选项A、D中，c(Z)0.4 molL1不合题意。假设反应逆向进行到底，则c(X2)0.2 molL1，c(Y2)0.6 molL1，显然C也不合题意。【答案】B【例3】用注射器吸入少量NO和N的混合气体，发生如下反应(如图所示)2NO（） 4（g)(1)当活塞迅速向外拉时，气体的颜色先变_，后变_；最终和最初相比，_更深。(2)当活塞迅速向里推时，气体的颜色先变_，后变_；最终和最初相比，_更深。【解析】(1)迅速向外拉的瞬间，平衡尚未发生移动，这时单位体积内的NO2分子数目减小，所以气体颜色变浅；容积扩大，气体压强减小，平衡向逆反应方向(生成NO2的方向)移动，单位体积内的NO2分子数增多，气体颜色变深；这时容器内NO2分子总数虽多，但浓度不及初始时大，故颜色不及初始时深。(2)迅速向里推的瞬间，平衡尚未发生移动，这时，单位体积内的NO分子数目增多，气体颜色变深；容积变小，气体压强增大，平衡向正反应方向(生成N4的方向)移动，NO2分子数目减少，气体颜色变浅，但比初始时要深。【答案】(1)浅 深 最初 (2)深 浅 最终三、虚拟法（借助中间容器法）所谓虚拟法,就是在分析或解决问题时,根据需要和可能,虚拟出能方便解题的对象,并以此为中介,实现由条件向结论转化的思维方法.即把一种状态与另一种状态平衡时的情况（如转化率、物质的量浓度及含量等）进行比较，可以假设一个中间转化过程，便于比较。【例4】一定量的混合气体在密闭容器中发生反应：mA(g)nB(g) pC(g)达到平衡时，维持温度不变，将气体体积缩小到原来的1/2，当达到新的平衡时，气体C的浓度变为原平衡时的19倍，则下列说法正确的是（ ）Amnp BmnpC平衡向逆反应方向移动 DC的质量分数增加【解析】当气体体积缩小到原来的1/2，假设平衡未发生移动（虚拟出一种中间状态），则C的浓度为原平衡时的2倍，而事实上平衡发生了移动，平衡移动的结果是C的浓度为原平衡时的1.9倍，则可认为由虚拟中间状态向逆反应方向发生了移动。即增大。【答案】BC【例5】一容积固定真空密闭容器中，盛有1 mol PCl5，加热到200时发生反应：PCl5(g) PCl3(g)Cl2(g)反应达到平衡时，PCl5所占体积分数为a%，若在同一温度和同一容器中，最初投入的是2 mol PCl5，反应平衡时，PCl5所占体积分数为b%，则a和b的关系是（ ）Aab Bab Cab D无法比较【解析】（虚拟法）题目给出了状态1和状态2，为解决问题虚拟出状态3，状态3容器容积是状态1（或状态2）的2倍。显然由状态3变到状态2只须将容器容积缩小到它的1/2即可。该过程是一个加压过程，对于题给反应，加压平衡向逆反应方向移动，PCl5物质的量及其百分含量都增大，故b%a%。【答案】B四、三段思维法在化学平衡计算中，常常列出“起始”“变化”“平衡”时三段各物质的物质的量（或体积、浓度），然后再求转化率、平衡时某物质的百分含量或混合气体的平均相对分子质量等。这种计算方法使人看起来一目了然，又称为“三段式法”。【例6】有A、B两种气体，按12体积比混合，在300个标准大气压下，通入一密闭容器中反应：A(g)B(g) 2C(g)达平衡时反应物物质的量与生成物物质的量相等，若温度t与A的转化率关系如图，求：(1)平衡时A的转化率；(2)平衡时的温度。【解析】（1）为方便计算，假定起始时：n（A）1 mol，n（B）2 mol；设达到平衡时，n（C）2x，则：由题意得：（1 molx）（2 molx）2x解得：x0.75 molA的转化率为： 100%75%（2）设平衡时温度为t由图可知：60%30075%t解得：t375【答案】（1）75% （2）375五、等效思维法通过变换思维角度，对题目作适当假设，或者代换，或者转化，使问题得以简化，以找出解题题途径的思维方法。它是数学上等价转化思想在化学解题中的应用。由于化学平衡存在等效性即某可逆反应在一定条件下达到化学平衡后，采用不同的方法改变外界条件，会导致平衡移动过程中某些方面的等效性，以此推出在其它方面也有等效性，从而将思维从陌生转换到熟悉，这样处理不仅思路清晰，还有助于培养学生以此及彼的联想思维能力。【例7】在一恒温恒容的密闭容器中，发生如下反应：2A（g）+B（g） nC（g）、若在容器中充入2molA和1molB作为起始物质，达平衡后C的体积分数为X 、若在达到平衡后,再在容器中充入2molA和1molB，平衡向_移动,达到新平衡后C的体积分数为Y, 则：（1）当n3时 X Y（比较大小）（2）当n3时 X Y（3）当n3时 X Y【解析】比较两个化学平衡可知：分两次共加入4molA 和2molB,即起始浓度恰好为的两倍，根据勒夏特列原理，增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动，则达新平衡后C物质的量增大，但混合气体总物质的 量也增大，因而达新平衡后C如何改变一时难以确定。思维转换 平衡A、B起始浓度均为平衡的2倍；若仍以中2molA和1molB作为起始物质，只需将容器体积压缩至原来的一半，A、B浓度同样增大到原来的两 倍，从而将浓度的变化转换为压强的变化，根据勒夏特列原理：（1）当n3时 增大压强 ，平衡向逆反应方向移动则XY（2）当n3时 增大压强 ，平衡不移动 XY（3）当n3时 增大压强 ，平衡向正反应方向移动则 XY【答案】见解析六、图解法 化学平衡上有一类题目的已知条件或所求内容是以图像的形式表述的，解这类题的方法统称图解法。图解法既可用于解决定性判断方面的问题，也可以用于解决定量计算中的问题。运用图解法的核心问题是识图。解答化学平衡图像题的方法思路是：先看懂图像，然后由方程式依据化学平衡的变化规律进行综合分析推理判断。（也可结合方程式将选项和图像进行逐一对照得解） （一）定性判断中的图解法 【例8】如图表示外界条件（温度、压强）的变化对下列反应的影响L（固）G（气） 2R（气）Q，在图中，Y轴是指（ ）。A衡混合气中R的体积分数 B平衡混合气中G的体积分数CG的转化率DL的转化率【解析】本例是平衡移动原理应用的逆向思维题，解题时首先要译出曲线中有关量的变化规律或化学含义，然后结合化学反应方程式运用平衡移动理论分析判断。该题曲线反映的是温度、压强与Y 之间的关系，图中三条曲线均为等压线。由题给图像可归纳出：温度升高时，Y值减少，压强增大时，Y值增大。本题给出的反应是一个气体体积增大的吸热反 应，因此，当温度升高时，平衡向右移动，G和L的转化率均增大，R的体积分数增大，G的体积分数减少；而当压强增大时，平衡向左移动，G和L的转化率均减 小，R的体积分数减小，G的体积分数增大。对照曲线中反映的规律（归纳的结论），即可发现，Y值与混合气中G的体积分数变化规律一致，从而确定正确答案为 B。【答案】B（二）定量计算中的图解法 这类问题要求解题者根据文字叙述及图象提供的信息，通过计算求某些量的数值或某些量的相互关系。解这类题的要求在于必须抓住图像中的关键“点”，如转折点、最大值点、最小值点等，以关键点为突破口，找出等量关系或列出比例式进而求解。物质的量(mol) 1.0- 0.9 0.8- Y 0.6- 0.7 X0.4- Z0.2- 0.2 1 2 3 4 5 时间(分) 【例9】某温度时，在2升容器中X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化曲线如图所示，根据图中数据分析，该反应的化学方程式为：_ _。反应开始至2分钟，Z的平均反应速率为:_。 【解析】由数据可知X和Y都是反应物,Z是生成物。平衡时X减少0.3、Y减少0.1、而Z则增加0.2 ，那么化学方程式应该为3X + Y = 2Z, 而Z的平均反应速率为：0.05摩/升分【答案】3X + Y 2Z；0.05摩/升分七、综合法【例10】在一个6 L的密闭容器中放入3 L X(g)和2 L Y(g)，在一定条件下发生下列反应：(g)(g) (g)(g)，达到平衡后，容器内温度不变，混合气体的压强比原来增加5%，X的浓度减少1/3，则该反应方程式中的n值为（ ）A3 B4 C5 D6【解析】本题有以下两种解法。方法1：（常规解法）由于平衡后气体X的浓度减小1/3，容器是定体积的，可判断出容器内X的物质的量也比平衡前减少1/3，进而可以得出结论为：容器内已发生了反应的气体X的体积也是原体积的1/3，即1 L。据此，可以写出：根据题意，平衡时的容器内压强应为原来压强的1.05倍，则：21.250.50.25n(32)1.05n6在此计算过程中，利用了一种关系，即：气体的物质的量之比等于在定压下其分体积之比，也等于在定容下的其分压强之比，其共同的前提是温度相同，这实际上就是阿伏加德罗定律。还应指出，平衡时气体X的浓度减小了