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[推荐]假设思维在化学平衡计算中的应用       ★★★
假设思维在化学平衡计算中的应用
作者:佚名 文章来源:本站原创 点击数:1520 更新时间:2009-6-16 22:06:21
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
 

 

 
 
 
 
 
在A容器中充入1 mol N2和3 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N2和H2应分别为1 mol和3 mol,与A等效。同理C和A也等效.如把上述条件改为恒温恒压时,对于B中NH3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)=1:3,NH3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A、B,已知A中装有SO2和O2各1 g, B 中装有SO2和O2各2 g。在同温下反应达到平衡,A中SO2转化率为a%,B中SO2转化率为b%,则A、B两个容器中SO2的转化率关系为(     )
A、a%>b%  B、a%<b%  C、a%=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A、B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A为1 L,另假设有一个容器可变的容器B体积为2 L,在B中充入SO2和O2各2 g,在相同温度下达到平衡时,A和B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,选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X、y的量可知X过量,以Y为计算依据求出Z,W浓度最大分别为1.5 mol/L与1.00 mol/L,所以选D。

 

 

起始量

 
2 mol NH3

 

           

起始量

 
0.5 mol N2
1.5 mol H2
1 mol NH3
文章录入:ahxchxjy    责任编辑:xchxjy 
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