活用化學(xué)平衡常數(shù) 巧妙突破平衡難點(diǎn)

江蘇省如東高級(jí)中學(xué)(226400)

陳 艷●

活用化學(xué)平衡常數(shù) 巧妙突破平衡難點(diǎn)

江蘇省如東高級(jí)中學(xué)(226400)

陳 艷●

化學(xué)平衡常數(shù)是新教材增加的內(nèi)容，對(duì)平衡常數(shù)的考查《2017江蘇省化學(xué)科考試說明》的要求是“理解化學(xué)平衡常數(shù)的含義，能用化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率”.平衡常數(shù)儼然成為高考命題熱點(diǎn)，每年高考均有涉及.事實(shí)上，引入平衡常數(shù)還可以在教學(xué)中通過定量計(jì)算，很好地突破化學(xué)平衡在教學(xué)上的一些難點(diǎn)，下面通過幾道典型例題來說明如何通過化學(xué)平衡常數(shù)巧妙突破這些難點(diǎn).

一、利用化學(xué)平衡常數(shù)K判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度

平衡常數(shù)K只是溫度的函數(shù)，在一定溫度下與濃度無關(guān)，因此，我們可以根據(jù)K的大小來判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度，確定反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的相對(duì)大小.

分析 本題考查的是N2O4轉(zhuǎn)化為NO2的可逆反應(yīng)的平衡體系，恒溫、恒容下向其中分別充入NO2和N2O4時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行程度的判斷.用“虛擬容器法”可以解決問題，但學(xué)生很難理解，若用平衡常數(shù)K來判斷就容易理解得多.原平衡：K=c2(NO2)/c(N2O4)，則c(NO2)/c(N2O4)=K/c(NO2)，由于溫度不變平衡常數(shù)不變，無論充NO2氣體還是N2O4氣體時(shí)，c(NO2)均增大，K/c(NO2)減小，即c(NO2)/c(N2O4)減小，所以均減小.答案:減小、減小

二、利用化學(xué)平衡常數(shù)K判斷平衡移動(dòng)方向

A．均減半 B．均加倍

C．均增加1mol D．均減少1mol

分析 溫度不變，平衡常數(shù)為定值.設(shè)容器體積為V，K=(4/V)2÷[(4/V)2·2/V]=V/2，對(duì)A．Qc=(2/V)2÷[(2/V)2·1/V]=V>V/2，Qc>K，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，對(duì)B．Qc=(8/V)2÷[(8/V)2·4/V]=V/4V/2，Qc>K，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng).

答案:見解析.

A．均減半 B．均加倍 C．均增加1mol D．均減少1mol

分析 注意該題與上述例2的不同之處在于改變了一個(gè)外界條件，將容積不變改為容積可變，如果用平衡常數(shù)來說明更為方便.設(shè)容器體積為V，K=V/2，在容積可變的情況下，如果均減半或均加倍，各物質(zhì)的濃度不變，K不變，平衡不移動(dòng).如果均加1mol，設(shè)容積為V′，根據(jù)阿伏伽德羅定律及其推論，V′=1.3V，則Qc=(5/V′)2÷[(5/V′)2·3/V′]=1/3V′,則Qc=1/3V′=1.3V/3<1/2V=K，故平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng).減少1mol與此類似，只不過移動(dòng)方向相反.答案:C

三、利用化學(xué)平衡常數(shù)K解釋壓強(qiáng)改變對(duì)化學(xué)平衡的影響

勒夏特列原理指出：“如果改變影響平衡的條件之一(溫度、濃度、壓強(qiáng))，平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)”.在平時(shí)的教學(xué)中，學(xué)生很難理解“減弱”這兩個(gè)字的含義，教師更多地類比物理教學(xué)中的“楞次定律”，但收效甚微，借助化學(xué)平衡常數(shù)K可以幫助學(xué)生來理解壓強(qiáng)改變對(duì)化學(xué)平衡的影響.

(1) 當(dāng)活塞迅速向里推時(shí)，氣體的顏色先變____，后變____； ____得比原來____.(填“深”、“淺”)

(2) 當(dāng)活塞迅速向外拉時(shí)，氣體的顏色先變____，后變____； ____得比原來____.(填“深”、“淺”)

分析 假設(shè)某溫度時(shí)到達(dá)平衡時(shí)，平衡體系中NO2、N2O4濃度均為1mol/L，根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式甲酸可知K=1.在某一時(shí)刻，迅速壓縮注射器的活塞至體積為原來的1/2，此時(shí)NO2、N2O4物質(zhì)的量濃度瞬時(shí)變?yōu)樵瓉淼?倍，即2mol/L，再運(yùn)用“三段式”和平衡常數(shù)計(jì)算出新平衡時(shí)NO2、N2O4的濃度.具體計(jì)算如下：假設(shè)到達(dá)新平衡過程中NO2物質(zhì)的量濃度變化了2xmol/L.根據(jù)平衡常數(shù)K=c(N2O4)/c2(NO2)，可得(2+x)/(2-2x)2=1，通過計(jì)算可知x=0.25，即達(dá)到新平衡時(shí)NO2的濃度為(2-2x)mol/L即1.5mol/L.NO2的濃度變化如下圖所示.NO2的濃度由1mol/L到2mol/L再到1.5mol/L，很好地說明了顏色變化的過程.

答案:(1)深 淺 淺 深 (2) 淺 深 深 淺

G632

B

1008-0333(2017)07-0084-01