借力氣體放縮法巧解化學平衡類試題

王永

摘要：放縮法是數(shù)學解題中常用的方法，在解化學平衡類試題時，根據(jù)試題的特點借力放縮法建構(gòu)解題模型“，通過“物質(zhì)的量”或者“容器體積”的放縮，輔以假設(shè)法分析，從而達到快速、準確解題的目的。根據(jù)化學平衡某些試題“物質(zhì)的量”或者“容器體積”的放縮的特點，借助于“放縮法”這一數(shù)學解題常用的方法，建構(gòu)解題模型，能夠順利地解決這類試題，提高學生的解題能力.

關(guān)鍵詞：氣體放縮法;化學平衡;典例賞析

1典例賞析

例1在一密閉容器中，反應mA（g）+nB（s）=3c（g）達到平衡時，測得c（A）為0.5mol/L在溫度不變的情況下，將容積增大一倍，當達到新的平衡時，測得c（A）為0.3mol/L，則下列判斷不正確的是（ ）

A.混合氣體密度一定減小

B.平衡一定向逆反應方向移動

C.化學計量數(shù)：m+n<3

D.物質(zhì)C的體積分數(shù)減小了

解析本題為反應容器“放"的情況，假設(shè)平衡不移動將容器擴大一倍（相當于減小壓強），各物質(zhì)溶度應變?yōu)樵瓉硪话?，c（A）應為0.25mol/L，但達到新平衡時c（A）=0.3mol/L>0.25mol/L，即減小壓強平衡向逆方向移動，B正確;A.質(zhì)量不變，體積變大，密度減小，正確;C.B為固體，其系數(shù)對平衡沒有影響，應為m>3，錯誤;D.平衡向逆方向移動，物質(zhì)C的體積分數(shù)減小，正確;故選C.

例2在相同溫度下（T=500K），有相同體積的甲、乙兩容器，且保持體積不變，甲容器中充人1gSO2和1gO2，乙容器中充人2gSO2和2gO2.下列敘述中錯誤的是（）

A.化學反應速率：乙>甲

B.平衡時O2的濃度：乙>甲

C.平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率：乙>甲

D.平衡時SO，的體積分數(shù)：乙>甲

解析本題為反應物物質(zhì)的量“放”的情況，發(fā)生的反應2SO2（g）+O2（g）==2SO3（g）乙容器相當于把甲容器物質(zhì)的量放大到2倍，即把兩個甲容器內(nèi)的反應物壓縮到一個容器中，在壓縮過程中（相當于增大壓強）平衡向正方向移動.如圖1：則化學反應速率乙>甲，平衡時SO2轉(zhuǎn)化率乙>甲，平衡時SO2體積分數(shù)乙<甲即A、C正確，D錯誤;根據(jù)勒夏特列原理平衡時02的濃度乙>甲，B正確，故選D.

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，下列敘述正確的是（）

A.在上述條件下反應生成1molSO3固體放熱Q/2kJ

B.2Q3<2Q2=Q

C.Q1=2Q2=2Q3=Q

D.2Q2=2Q3

解析本題為體積“縮小”類習題，在處理過程中應注意生產(chǎn)的SO3的物質(zhì)的量與能量的對應關(guān)系.A.根據(jù)熱化學方程式的含義：生成2SO3（g）放出QkJ能量，則生成1molSO3（g）才放出Q/2kJ能量，生成1molSO3固體放出的熱量應>Q/2kJ，A錯誤;由于該反應是可逆反應，甲組不能完全生成2SO3（g），故Q1

例4在等溫、等容條件下有下列氣體反應：2A（g）+2B（g）==C（g）+3D（g）.現(xiàn)分別從兩條途徑建立平衡：I.A和B的起始濃度均為2mol/L;I.C和D的起始濃度分別為2mol/L和6mol/L.下列敘述正確的是（）

A.達到平衡時，I途徑的反應速率V（A）等于II途徑的反應速率V（A）

B.達到平衡時，第I條途徑混合氣體的密度與第II條途徑混合氣體的密度相同

C.I和I兩途徑最終達到平衡時，體系內(nèi)混合氣體的體積分數(shù)相同

D.I和I兩途徑最終達到平衡時，體系內(nèi)混合氣體的體積分數(shù)不同

解析本題為“放縮法”與等效平衡相結(jié)合的應用本題是等溫等容條件下氣體計量數(shù)不變（△Vg=0）的等效平衡：只需要滿足起始時c（A）：c（B）=1：1，即為等效平衡，平衡時各組分體積分數(shù)分別相等把C和D的起始濃度分別為2mol/L和6mol/L轉(zhuǎn)化為A、B時都是4mol/L，即c（A）：c（B）=1：1，I和1I為等效平衡.兩個I壓縮成一個容器即為II情況：I和I除各組分體積分數(shù)分別相等外，I中的壓強、氣體總物質(zhì)的量濃度、密度都為I的2倍;達到平衡時，I途徑的反應速率V（A）小于I途徑的反應速率V（A）.故選C.

例5將等物質(zhì)的量的X.Y氣體充人一個密閉容器中，在一定條件下發(fā)生如下反應并達到平衡：X（g）+Y（g）=≈2Z（g）AH<0.當改變某個條件并達到新平衡后，下列敘述正確的是（）

A.升高溫度，X的體積分數(shù)減小

B.增大壓強（縮小容器體積），Z的濃度不變

C.保持容器體積不變，充人一定量的惰性氣體，Y的濃度不變

D.保持容器體積不變，充人一定量的Z，X的體積分數(shù)增大

解析A.AH<0，升溫平衡左移，X的體積分數(shù)增大，錯誤;B.增大壓強（縮小容器體積），平衡不移動，但Z的濃度增大，錯誤;C.體積不變充入惰性氣體，各反應物濃度不變，對反應無影響，正確;D.充人Z屬于物質(zhì)的量放大的情況，壓縮或加壓后，平衡不移動，即X的體積分數(shù)不變，不正確.故選C.

2題型特點及解題策略

1.反應容器體積的放縮;如例1，在參與反應物質(zhì)的量不變的情況下，根據(jù)反應容器的放縮，假設(shè)平衡不移動可計算出某一物質(zhì)的量的大小，然后與實際變化后的量進行比較，從而判斷平衡的移動方向，就可判斷出：

（1）反應前后氣體化學計量數(shù)的大小關(guān)系;

（2）變化前后某一反應物的轉(zhuǎn)化率大小關(guān)系;

（3）變化前后某一物質(zhì)的百分數(shù)大小關(guān)系.

2.反應物量（物質(zhì)的量、質(zhì)量等）的放縮：如例2、4，在反應容器體積不變的情況下，根據(jù)參與反應物質(zhì)的量的放縮，相當于增大或減小壓強，然后根據(jù)反應前后氣體物質(zhì)化學計量數(shù)的大小判斷平衡移動的方向（或不移動），從而判斷：

①放縮前后某一物質(zhì)的百分數(shù)大小關(guān)系;②放縮前后某一反應物的轉(zhuǎn)化率大小關(guān)系;

③放縮前后反應體系中壓強、氣體總物質(zhì)的量、濃度、密度等的大小關(guān)系.

3.氣體放縮法與反應熱、充人稀有氣體[2]（不參.與反應）等的綜合題型：如例3、5，此類習題考查的是在放縮法基礎(chǔ)_上涉及的反應熱問題，只要能夠正確理解熱化學方程式的含義并注意某一物質(zhì)的物質(zhì)的量與反應熱的對應關(guān)系進行運算就可得到結(jié)果.

綜上所述，在計算化學平衡移動相關(guān)試題時，根據(jù)題型特點，運用“放縮法”進行分析思考，通過訓練，能夠使學生準確的把握這一方法的解題策略，順利地解決這一類試題.

參考文獻：

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