例談極端假設法在化學平衡取值范圍題中的應用

甘肅省定西市漳縣第一中學(748300)

殷永良●

例談極端假設法在化學平衡取值范圍題中的應用

甘肅省定西市漳縣第一中學(748300)

殷永良●

化學平衡狀態(tài)是指可逆反應在一定條件下進行的最大程度，由于可逆反應不能進行到底，所以從反應開始到建立化學平衡狀態(tài)時，各反應物和生成物總是同時存在的，且無論外界條件的改變引起化學平衡怎樣移動，各反應物和生成物中的任何一種的物質的量都大于零.因此，涉及求化學平衡取值范圍的有關問題時，用極端假設法顯得既必要又簡便，下面筆者將通過典型例題分析，探究解答此類題型的基本方法——極端假設法.

例 在一個容積固定的反應容器中，有一可左右滑動的的密封隔板，兩側分別進行如下圖所示的可逆反應，各物質起始加入量如下：M為2.5mol，N為3mol，P為0mol；A、C、D各為0.5 mol，B為Xmol.當X在一定范圍內變化時，均可以通過調節(jié)反應器的溫度，使兩側反應都達到平衡，并且隔板恰好處于反應器的正中位置.

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

若達平衡后，測得M的轉化率為25%，請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?/p>

(1)達到平衡后，反應器左室氣體的物質的量為____.

(2)若欲使右室反應V(正)>V(逆)，X的取值范圍是____.

(3)若欲使右室反應V(逆)>V(正)，X的取值范圍是____.

解析 此題實質是一個等壓不等溫的過程，其左室可以看做是一個參照條件.

(2)要使右室中V(正)>V(逆)，即在起始時反應應保持向正反應方向進行，其極限值有兩點：一是右室氣體B完全消耗，二是右室氣體B完全沒有消耗(或D完全消耗).若假設B完全消耗，則有：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為最大值；若假設B完全沒有消耗，則有：0.5 mol +Xmol+0.5 mol+0.5 mol=2.5 mol,解得X=1 mol，即X=1 mol為最小值.所以X的取值范圍為1

(3) 若欲使右室中V(逆)>V(正)，即在起始時反應應保持向逆反應方向進行.同理，假設C完全消耗，則有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為最小值；假設C完全沒有消耗，則有：0.5 mol +Xmol+0.5 mol+0.5 mol=2.5 mol，解得X=0.5 mol，即X=0.5 mol為最大值.所以X的取值范圍為0.5

答案：(1)2.5 mol；(2)1

小結 從此題的解答過程可以看出，用極端假設法解答化學平衡取值范圍題的一般方法和步驟是：

1.分析參照條件的特征；

2.判定所研究反應的進行方向；

3.確定基準物質：若研究的反應要維持向正反應方向進行，則以化學計量數最大(即最易不足量)的反應物為基準物質進行計算，如該題第(2)問中應以B為基準物質；若要維持反應向逆反應方向進行，則以化學計量數最大(即最易不足量)的產物為基準物質進行計算，如該題第(3)問中應以C為基準物質.

4.假設兩個極限值，即假設基準物質完全消耗和完全沒有消耗兩個極限點，列出兩個解式，求出最小和最大兩個極限值，由此確定所求量的取值范圍.

跟蹤練習：

例 在一個容積不變的密閉容器中，有一左右可滑動的隔板，在密封容器隔板兩側分別進行如圖所示的反應：

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

各物質的起始量如下：A、B、C均為4. 0 mol，D為2.0 mol，E為3.0 mol.設F的物質的量為X，當X在一定范圍內變化時，均可以通過調節(jié)容器的溫度使兩例反應達到平衡，并且隔板恰好處在正中位置，請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?/p>

(1)X=6.0，則右側反應在起始反應時向____(填“正反應”或“逆反應”)方向進行.

(2)欲使起始反應維持向逆方向進行，則X的取值范圍____.

(2)欲mol使起始反應維持向逆方向進行，假設F完全消耗，則有: 2.0 mol+1/2×Xmol+3.0 mol+Xmol=12 mol，解得X=14/3，即X=14/3為最小值；假設F完全沒有消耗，則有：2.0 mol +3.0+Xmol=12 mol，解得X=7.0，即X=7.0為最大值.所以X的取值范圍為14/3

答案：(1)逆反應；

(2)14/3

G632

B

1008-0333(2017)07-0082-01