解决化学平衡问题的方法和技巧

2017-12-26杜建奎

读与写·下旬刊 2017年11期

关键词：化学平衡溶质投料

杜建奎

中图分类号：G633.8文献标识码：B文章编号：1672-1578（2017）11-0187-01

化学平衡问题，对于高中学生来说一直视为难点，主要原因是对化学平衡移动原理理解不够透彻，其次就是缺乏分析问题的思维方法和模型，希望下面两种思维方法能够对你们有所启发。

1.虚拟法——“以退为进”原则

虚拟法是指在分析或解决问题时，根据需要和可能，提出一种假设，找到一种中间状态，以此为中间（参照物）进行比较，然后再结合实际条件得出结论。其关键是虚拟出可以方便解题的对象，顺利实现由条件向结论的转化。

1.1虚拟“容器”法。对于只有一种气体反应物的化学平衡体系，从压强变化分析浓度变化更为简单。如A（g）B（g）+C（g）或A（g）+B（s）C（g）+D（g），改变A的浓度，平衡移动方向可通过虚拟容器法建立中间状态，然后再从压强变化来判断。

例1、A、B、C、D为4种易溶于水的物质，它们在稀溶液中建立如下平衡：A+2B+H2OC+D。当加水稀释时，平衡向（填"正"或"逆"）反应方向移动，理由是。

【解析】可将水虚拟为容器，将A、B、C、D 4种易溶物质虚拟为盛在"水容器"中的气体物质。那么，加水稀释，"气体"的体积扩大，压强减小，根据勒夏特列原理，平衡向气体体积增大的方向，即上述平衡的逆反应方向移动。由此，可以得出结论：溶液稀释时，平衡向溶质粒子数增加的方向移动。

【答案】逆；稀释后，单位体积内溶质的粒子总数（或总浓度）减小，根据勒夏特列原理，平衡向单位体积内溶质的粒子总数（或总浓度）增加的方向移动。

1.2虚拟"状态"法。判断化学平衡移动的方向时经常用到以退为进的策略：先假设一个虚拟状态作为中介，然后再恢复到现实状况，进而得出相应的判断。如根据平衡移动的结果判断平衡移动的方向时，可先虚拟一个中间状态再进行判断。

例2、某温度下，在一容积可变的容器中，反应2X（g）+Y（g）2Z（g）达到平衡时，X、Y和Z的物质的量分别为4mol、2mol和4mol，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1molD.均减小1mol

【解析】按A、B两项的方式投料，平衡与原来等效，不移动。按C项的方式投料，可将其虚拟为5 mol X、2.5 mol Y、5 mol Z 和0.5 mol Y，正因为0.5 mol Y的附加，使得平衡右移。按D项的方式投料，可将其虚拟为3 mol X、1.5 mol Y、3 mol Z 和-0.5 mol Y，正因为-0.5 mol Y的附加，使得平衡左移。

【答案】C

2.极限法——可逆反应"不为0"原则

可逆性是化学平衡的前提，反应达到平衡状态时应是反应物和生成物共存的状态，每种物质的量不为0（可逆反应"不为0"原则）。但在处理化学平衡问题时，特别是在确定某些范围或在范围中选择合适的量时，往往可用极限分析法推断，即假设反应不可逆，则最多生成产物多少，有无反应物剩余，余多少。虽然这样的极值点是不可能达到的，却可以帮助我们确定某些数值的范围

例3、在一定的反应条件下，某一可逆反应：A2（g） + 3B2（g）2C（g）达到了化学平衡状态，测得平衡时c（A2）=0.5mol·L-1，c（B2）=0.1 mol·L-1，c（C）=1.6 mol·L-1。若A2、B2、C的起始浓度分别为a mol·L-1、b mol·L-1、c mol·L-1，试回答下列問题：

（1）a和b应该满足的关系是。

（2）a的取值范围是，理由是。