巧解化学平衡问题.doc

巧解化学平衡问题 化学科与数学、物理有着密切的联系，在解决化学问题时常用到数学方法或物理方法，如物理解题中常用的选取参照物、数学上常用的反证法等都可以用在化学解题上。在分析平衡问题时，有些问题从正面分析往往不容易找到合适的突破口，若选择恰当的状态作为参照，利用比较或反证法，则比较容易作出迅速判断。例1、恒温恒容条件下，在密闭容器中，反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后，再向容器内通入一定量N2O4，又达平衡时，NO2的体积分数（ ） A、不变 B、增大 C、减小 D、无法确定解析：本题中反应物和生成物都只有一种，反应达平衡后，再通入N2O4，增大了生成物的浓度，平衡向逆反应方向移动，但是并不能由此就判断NO2的体积分数会增大，而应该是判断新平衡与原平衡比较，相当于平衡向哪移动。正确的方法是先假设把要充入的N2O4在上述同样条件（同温同压）下达平衡，此时两个平衡是等同的，再把这部分气体通入到原容器中，这相当于对原平衡气体加压，新平衡与原平衡比较，相当于增大压强，平衡正移，NO2的体积分数减小，故答案应为C项。答案：C项点评：本题的解法是通过假设引入一个状态作为参照把充入一定量N2O4这个条件等效为在原平衡基础上增大压强，再比较新旧两个平衡状态，最后比较得出结论。由此推理，若把“通入一定量N2O4”改为“通入一定量NO2”，由于等温等压下，容器中充入N2O4和充入NO2为等效平衡，新平衡与原平衡比较仍然相当于增大压强，平衡正移，NO2的体积分数也是减小。另外若把原题中“恒温恒容”改为“恒温恒压”，则无论再充入一定量NO2还是N2O4，新旧平衡都为等效平衡，NO2的体积分数都不变。例2、某温度时，一定压强下的密闭容器中发生反应：aX(g)+bY(g) cZ(g)+dW(g)，达平衡后，保持温度不变压强增大至原来的2倍，当再达到平衡时，W的浓度为原平衡状态的1.8倍，下列叙述正确是 （ ） A、平衡正移 B、(a+b)(c+d) C、Z的体积分数变小 D、X的转化率变大解析：反应达到平衡后，保持温度不变压强增大至原来的2倍，若平衡不移动，各种物质的浓度都将变为原来的2倍，而W的浓度只有原平衡状态的1.8倍，W的浓度减小，说明平衡向逆反应方向移动，A项不正确；增大压强，平衡逆移，说明正反应是气体总体积增大的反应，即(a+b)(c+d)，B项不正确；增大压强，平衡逆移，Z的体积分数变小，X的转化率变小，C项正确，D项不正确。答案：C项点评：本题的关键是判断平衡移动的方向，保持温度不变压强增大至原来的2倍，先假设平衡不移动，W的浓度应为原来的2倍作为参照，现实际上只有原平衡状态的1.8倍，说明平衡向逆反应方向移动。例3、25时，若体积为VA、pH=a的某一元强酸与体积为VB、pH=b的某一元强碱混合，恰好中和，且已知VAVB，和a=0.5b。请填写下列空白：（1）a值可否等于3（填“可”或“否”） ，理由是 。（2）a值可否等于5（填“可”或“否”） ，理由是 。（3）a的取值范围是 。解析：本题第（1）问和第（2）问若直接分析不好回答，若借用数学上的反证法则比较容易回答，如第（1）问，假若a=3，则b=6，即pH=6 VB，也与已知条件VA7，a，再根据酸碱恰好中和，10-a VA=10b-14VB，=10a+b-141，a+b-140，将b=2a代入得3a14，a，即：a VB（3）aH2C-，另外还要注意量的关系，HC2-少量，则HA过量，说明HA只能与HC2-反应生成H2C-，而不能与H2C-再反应生成H3C，说明HA的酸性不比H3C的酸性强，即H3C的酸性大于HA的酸性，根据方程式可得出酸性强弱顺序：H3CHAH2C-；同理根据方程式可得出酸性强弱顺序：H2BH3CHB-；而方程式 H2B(少量)+2A-=B2-+2HA，实际上相当于两个反应：H2B+A-= HB-+HA和HB-+ A- = HA+ B2，根据前者可得酸性：H2BHA，根据后者可得酸性：HB-HA，即：H2BHB-HA，三个顺序结合起来就得到六种酸的酸性强弱顺序：H2BH3CHB-HAH2C-HC2-，其对应酸根结合质子（H+）的能力则正好相反，顺序为：HB- H2C- B2- A- HC2-H2C-容易判断，还必须比较H3C与HA的酸性，假若HA的酸性大于H3C的酸性，过量的HA应该能与生成的H2C-继续反应生成H3C，但根据方程式 HA不能与H2C-继续反应生成H3C，说明假设不成立，HA的酸性不比H3C的酸性强，即H3C的酸性大于HA的酸性。这方面比较典型的例子是碳酸，碳酸与次氯酸、苯酚、偏铝酸等的酸性比较，H2CO3HC