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假设思维在化学平衡计算中的应用

2009-4-3 10:34:41  来源:高中化学网  作者:www.gzhxw.cn  【 】  浏览:

 

化学平衡知识点是高中化学中的重点和难点;也是考纲要求的考点,所以学生思维能力的培养与训练尤其重要,特别是有些题目如按照常规的思维方式就如同走进死胡同,如果在作题时慢慢地引导学生将数学的假设思维迁移到化学平衡中,许多难题就会迎刃而解,下面就介绍几种假设思维在化学平衡计算中的应用。

 

一、等效假设

化学平衡的特点之一是“同”,即条件不变时无论反应是从正反应开始,还是从逆反应开始,还是从即有反应物又有生成物开始,均可以达到同一平衡状态,等效假设就是通过假设能够达到与原平衡起始物质的浓度(或物质的量)相同的条件,均可达到同一平衡状态的方法。等效平衡也包括两个平衡状态中相同物质的含量完全相同的平衡。

例如,在同温同体积时,对于N2+3H22NH3如图所示

 

(A)V1 T        (B) V1 T       (C) V1 T      

起始量

1 mol N2

3 mol H2

 

 

起始量

2 mol NH3

           

起始量

0.5 mol N2

1.5 mol H2

1 mol NH3

 

 

 

 

 

 

 

A容器中充入1 mol N23 mol H2,反应一段时间达平衡,在B充入2 mol NH3,可以假设2 mol NH3全部转化为N2H2应分别为1 mol3 mol,与A等效。同理CA也等效.如把上述条件改为恒温恒压时,对于BNH3的起始量应为任意值,即可与A等效。对于C中只需n(N2):n(H2)=1:3NH3的量为任意值即可与A等效.

 

二、过程假设

 

化学平衡的建立只与物质的始态和终态有关,与建立平衡的路径无关,化学平衡的移动是根据勒夏特列原理来进行判断的,但对于一些较为复杂的、抽象的过程却往往难以得出结论,如果将其假设为若干个简单的过程,就会使问题变得简捷明了。从而得以解决,这种假设就是过程假设。

 

例如:完全相同的两个密闭容器AB,已知A中装有SO2O21 g, B 中装有SO2O22 g。在同温下反应达到平衡,ASO2转化率为a%BSO2转化率为b%,则AB两个容器中SO2的转化率关系为(    

Aa%>b%  Ba%<b%  Ca%=b% D、无法确定

 

分析:常规思维就是按照转化率的公式分别求出AB两个容器中SO2的转化率,本题此方法不通,应用过程假设就简单多了。该反应的化学方程式为:2SO2+O22SO3将其变化过程假设如下:设容器A1 L,另假设有一个容器可变的容器B体积为2 L,B中充入SO2O22 g,在相同温度下达到平衡时,AB容器中SO2的转化率均为a%,然后将B容器压缩为1 L,平衡态C时容器内压强增大,平衡向生成SO3方向移动,则SO2的转化率增大,所以a<b,B.

 

三、极端假设

化学平衡研究的对象是不能完全进行的反应----可逆反应,极端假设就是将可逆反应极端地视为不可逆反应,从而求出某物质量的极大值和极小值。

 

例如:在一定条件下,向密闭容器中冲入3 mol X气体和1 mol Y气体,发生反应

2X(g)+2Y(g) 3Z(g)+2W(g),达到化学平衡时,侧出的下列各生成物浓度的数据中肯定错误的是(    )。

Ac(Z)=0.75 mol/L    Bc(Z)=1.2 mol/L

Cc(W)=0.80 mol/L   Dc(W)=1.00 mol/L

 

分析:次题用常规的“三行式法”无法解答,采用极端假设就能很快选出D,即假定原可逆反应为一个能完全进行的反应,依据Xy的量可知X过量,以Y为计算依据求出ZW浓度最大分别为1.5 mol/L1.00 mol/L,所以选D

 

  


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