例谈极端假设法在化学平衡取值范围题中的应用

甘肃省定西市漳县第一中学(748300)

殷永良●

例谈极端假设法在化学平衡取值范围题中的应用

甘肃省定西市漳县第一中学(748300)

殷永良●

化学平衡状态是指可逆反应在一定条件下进行的最大程度，由于可逆反应不能进行到底，所以从反应开始到建立化学平衡状态时，各反应物和生成物总是同时存在的，且无论外界条件的改变引起化学平衡怎样移动，各反应物和生成物中的任何一种的物质的量都大于零.因此，涉及求化学平衡取值范围的有关问题时，用极端假设法显得既必要又简便，下面笔者将通过典型例题分析，探究解答此类题型的基本方法——极端假设法.

例 在一个容积固定的反应容器中，有一可左右滑动的的密封隔板，两侧分别进行如下图所示的可逆反应，各物质起始加入量如下：M为2.5mol，N为3mol，P为0mol；A、C、D各为0.5 mol，B为Xmol.当X在一定范围内变化时，均可以通过调节反应器的温度，使两侧反应都达到平衡，并且隔板恰好处于反应器的正中位置.

2M(g)+3N(s) 2P(g)A(g)+4B(g) 2C(g)+D(g)

若达平衡后，测得M的转化率为25%，请填写下列空白：

(1)达到平衡后，反应器左室气体的物质的量为____.

(2)若欲使右室反应V(正)>V(逆)，X的取值范围是____.

(3)若欲使右室反应V(逆)>V(正)，X的取值范围是____.

解析 此题实质是一个等压不等温的过程，其左室可以看做是一个参照条件.

(2)要使右室中V(正)>V(逆)，即在起始时反应应保持向正反应方向进行，其极限值有两点：一是右室气体B完全消耗，二是右室气体B完全没有消耗(或D完全消耗).若假设B完全消耗，则有：0.5 mol-X/4 mol+X/2 mol+0.5 mol+0.5 mol+X/4 mol=2.5 mol,解得X=2 mol，即X=2 mol为最大值；若假设B完全没有消耗，则有：0.5 mol +Xmol+0.5 mol+0.5 mol=2.5 mol,解得X=1 mol，即X=1 mol为最小值.所以X的取值范围为1

(3) 若欲使右室中V(逆)>V(正)，即在起始时反应应保持向逆反应方向进行.同理，假设C完全消耗，则有0.5 mol+1/2×0.5 mol+Xmol+2×0.5 mol+1/2×0.5 mol=2.5 mol，解得X=0.5 mol，即X=0.5 mol为最小值；假设C完全没有消耗，则有：0.5 mol +Xmol+0.5 mol+0.5 mol=2.5 mol，解得X=0.5 mol，即X=0.5 mol为最大值.所以X的取值范围为0.5

答案：(1)2.5 mol；(2)1

小结 从此题的解答过程可以看出，用极端假设法解答化学平衡取值范围题的一般方法和步骤是：

1.分析参照条件的特征；

2.判定所研究反应的进行方向；

3.确定基准物质：若研究的反应要维持向正反应方向进行，则以化学计量数最大(即最易不足量)的反应物为基准物质进行计算，如该题第(2)问中应以B为基准物质；若要维持反应向逆反应方向进行，则以化学计量数最大(即最易不足量)的产物为基准物质进行计算，如该题第(3)问中应以C为基准物质.

4.假设两个极限值，即假设基准物质完全消耗和完全没有消耗两个极限点，列出两个解式，求出最小和最大两个极限值，由此确定所求量的取值范围.

跟踪练习：

例 在一个容积不变的密闭容器中，有一左右可滑动的隔板，在密封容器隔板两侧分别进行如图所示的反应：

A(g)+B(g) 2C(g)D(g)+2E(g) 2F(g)

各物质的起始量如下：A、B、C均为4. 0 mol，D为2.0 mol，E为3.0 mol.设F的物质的量为X，当X在一定范围内变化时，均可以通过调节容器的温度使两例反应达到平衡，并且隔板恰好处在正中位置，请填写下列空白：

(1)X=6.0，则右侧反应在起始反应时向____(填“正反应”或“逆反应”)方向进行.

(2)欲使起始反应维持向逆方向进行，则X的取值范围____.

(2)欲mol使起始反应维持向逆方向进行，假设F完全消耗，则有: 2.0 mol+1/2×Xmol+3.0 mol+Xmol=12 mol，解得X=14/3，即X=14/3为最小值；假设F完全没有消耗，则有：2.0 mol +3.0+Xmol=12 mol，解得X=7.0，即X=7.0为最大值.所以X的取值范围为14/3

答案：(1)逆反应；

(2)14/3

G632

B

1008-0333(2017)07-0082-01