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条件对化学平衡题型的制约

核心导读:化学平衡知识的考查是近年来高考中出现的一大热点问题,在各地考题中时有体现,而学生对此部分知识的学习总有无所适从之感,特别是对一些似曾相识的题型往往感到困惑,不清楚他们的差别何在,不会充分挖掘条件灵活进行解题。为此,笔者结合多年的教学经验和典型题型,谈谈自己的一些认识,希望能对大家有所启迪。   例1Ⅰ、(2003年全国理综12题)某温度下,在一容积可变的容器中,下列反应 2A(g) + B(g) 2C(g)达到平衡时,A、B和C的物质的量分别是4 mol、

化学平衡知识的考查是近年来高考中出现的一大热点问题,在各地考题中时有体现,而学生对此部分知识的学习总有无所适从之感,特别是对一些似曾相识的题型往往感到困惑,不清楚他们的差别何在,不会充分挖掘条件灵活进行解题。为此,笔者结合多年的教学经验和典型题型,谈谈自己的一些认识,希望能对大家有所启迪。

 

例1Ⅰ、(2003年全国理综12题)某温度下,在一容积可变的容器中,下列反应

2A(g) + B(g) 2C(g)达到平衡时,A、B和C的物质的量分别是4 mol、2 mol和4 mol。保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整,可使平衡右移的是(    ).

A.均减半    B.均加倍    C.均增加1 mol     D.均减少1 mol

 

 

Ⅱ、某温度下,在容积固定的密闭容器中,反应2A(g) + B(g)    2C(g)达到平衡时,A、B、和C的物质的量分别是4 mol、2 mol和4 mol。保持温度和容积不变,对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整,A的转化率降低的是(    ).

A.均减半    B.均加倍    C.均增加1 mol     D.加入1 mol C

分析:以上两题差别在于:Ⅰ题中容器的容积可变,保持温度和压强不变,即为恒压容器,而Ⅱ题中为恒容容器。虽一字之差,却带来完全不同的两种结果,具体分析如下:

Ⅰ中:恒温恒压下,按A、B选项调整后为等效平衡,故平衡不移动;C中如果按A 增加1 mol、B增加0.5 mol、C增加1 mol为等效平衡,此时再增加0.5 mol B,平衡向右移动;同理D中按A减少1 mol、B减少0.5 mol、C减少1 mol为等效平衡,再减少0.5 mol B,平衡向左移动。所以本题的正确选项为C。

 

Ⅱ中:恒温恒容下,B、C、D调整后,使体系压强增大,平衡向右移动,A的转化率增大;A选项调整后,使体系压强减小,平衡左移,A的转化率降低。故此题应选A。

 

例2Ⅰ、在一容积固定的密闭容器中充入3 mol A和1 mol B发生反应:3A(g)+B(g)     x C(g),达平衡后,C的体积分数为P℅。若维持容器中的温度和容积不变,按起始物质的量A:0.9mol、    B:0.3 mol、C:2.1 mol充入容器中,达到平衡后,C的体积分数仍为P℅。则x值为(    )

A.只能为3     B.只能为4      C.可能为3,也可能为4      D.无法确定

 

Ⅱ、在一容积固定的密闭容器中充入3 mol A和1 mol B发生反应:3A(g)+B(g)     x C(g),达平衡后,C的物质的量为Pmol。若维持容器中的温度和容积不变,按起始物质的量A:0.9 mol、B:0.3 mol、C:2.1 mol充入容器中,达到平衡后,C 的物质的量仍为P mol。则x值为(    )

A.只能为3     B.只能为4      C.可能为3,也可能为4      D.无法确定

分析:两题的不同之处就在于“C的体积分数为P℅”和“C的物质的量为Pmol”,但已经体现了两题本质上的差别。I题中,恒温恒容下,两次平衡中C的体积分数相等,为等效平衡,第二次填充的物质若完全转化为填充A、B的形式,其物质的量应与第一次起始量相同,此时x应为3,当x=4时,反应前后气体的计量数相等,两次填充的物质中A和B的物质的量之比相等,平衡不移动,所以也符合题意。故此题的正确选项为C;II题中,恒温恒容下,两次平衡中C的物质的量相等,为相同平衡,两次填充的相应物质的量应相等,故应选择A项。

 

例3 体积相同的甲、乙两个容器,分别充有等物质的量的NH3,在相同温度下发生反应:

2NH3   N2 + 3H2,并达到平衡。在这个过程中,甲容器保持体积不变,乙容器保持压强不变。若甲容器中NH3的转化率为m%,乙容器中NH3的转化率为n%。则(    ).

A. m=n        B. m>n        C. m<n         C. 无法确定

 

分析:开始时两容器中状态完全相同,甲容器保持体积不变,随着反应的进行,体系压强增大,因此甲容器相当于乙容器达到平衡后,增大压强,平衡左移,NH3的转化率降低,故m<n。所以本题的正确选项为C。

 

在解化学平衡试题时应注意以下两个概念之间的区别,以及两种解题思路。

 

两个概念:1.相同平衡是指一定条件下的可逆反应,无论从正反应开始,还是从逆反应开始,还是从正、逆反应同时开始,只要条件不变,平衡时各物质的物质的量相同。2.等效平衡是指在条件不变时,可逆反应不论采取何种途径,不论是一次投料或分步投料,最后所处的平衡状态相同,即各组分的含量相同(物质的量不一定相同)。有恒温恒容和恒温恒压两种条件下的等效平衡。

 

两种解题思路:

1.恒温恒容下,增加或减少物质的量,相当于增大或减小体系的压强,恒温恒压下,改变物质的量,可借助于等效平衡进行分析。

2.恒温恒容和恒温恒压两种条件下平衡的比较,可处理为由恒压容器到恒容容器改变压强。

在掌握化学平衡的特征和平衡移动原理的基础上,充分挖掘题中条件,理清解题思路,灵活处理,以达到事半功倍的效果。

 

参考练习:

  1.恒温恒压下,在容积可变的容器中,反应2NO2 (g)    N2O4 (g) 达到平衡后,再向容器内通入一定量的NO2,又达到平衡时,N2O4的体积分数(    )

A.不变      B.增大       C.减小        D.无法判断

 

  2.一定温度下,在一固定容积的容器内发生如下反应:2NO2 (g)    N2O4 (g)达到平衡后,再向容器内通入一定量的NO2,重新达到平衡后,与第一次平衡时相比,NO2的体积分数(    )

A.不变      B.增大       C.减小        D.无法判断

 

  3.Ⅰ.恒温恒压下,在一个可变容积的容器中发生如下反应:A(g)+B(g)     C(g)

(1)若开始时放入1 mol A和1 mol B,达到平衡后生成a mol C,这时A的物质的量为    mol。

(2)若开始时放入3 mol A和3 mol B,达到平衡后,生成C的物质的量为     mol。

(3)若开始时放入x mol A 、2 mol B和1 mol C,达到平衡后,A和C的物质的量分别是y     mol和3a mol,则x=        mol,y=        mol。

平衡时,B的物质的量              (选填一个编号)

(甲)大于2mol (乙)等于2mol (丙)小于2 mol   (丁)可能大于、等于或小于2mol

作出此判断的理由是                                      。

(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3 mol C,待再次达平衡后,C的物质的量分数是

           。

 

Ⅱ.若维持温度不变,在一个与(1)反应前起始体积相同且容积固定的容器中发生上述反应。

(5)开始时放入1 mol A和1 mol B,到达平衡后生成b mol C。将b与(1)小题中的a进行比较          (选填一个编号)。

(甲)a < b   (乙)a>b    (丙)a = b     (丁)不能比较a和b的大小

作出此判断的理由是                                 。

 

4.某温度下,向固定容积的密闭容器中充入4 mol A和2 mol B发生下列反应:

2A(g) + B(g)   2C(g)。达到平衡时,C的浓度为p mol/L。若维持温度和容器的容积不变,再向容器中充入2 mol C,重新平衡时,C的浓度为q mol/L。则(    )

 A. p>q           B. p=q           C. p<q        D. 无法确定

 

5.如果将第4题中的化学方程式改为“2A(g) + B(g)  3C(g)”。则重新平衡时,p     q(填“>、=或<”)。


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