“守恒法”巧解化學中的等效平衡問題

丁 瑞●

江蘇省鹽城中學(224005)

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“守恒法”巧解化學中的等效平衡問題

丁 瑞●

江蘇省鹽城中學(224005)

“守恒法”是化學解題中的常用方法，其應用可以將復雜的過程進行簡化，快捷便利地解決問題.化學中的等效平衡問題一直是高考化學中的一個難點，很多學生不理解為什么兩者會平衡，但如果從“守恒”的角度進行分析，就會使學生清晰整個過程，理解其中的緣由.現(xiàn)就“守恒法”在等效平衡問題中的應用淺談自己的一點心得，與大家共享.

一、“守恒法”分析等效平衡的原理

等效平衡主要指一定條件下的可逆反應中，無論從正反應方向開始，還是逆反應方向開始，只要按照一定的量配比，達到化學平衡狀態(tài)相同，平衡混合物中各組成物質(zhì)的百分含量保持不變.

在教學過程中，很多學生不懂這兩個平衡狀態(tài)為什么會等效？教師可以引導學生利用“守恒法”進行分析，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，0.01molCO和0.01molH2O兩者所提供的C、H、O的物質(zhì)的量與0.01molCO2和0.01molH2兩者所提供的C、H、O的物質(zhì)的量完全一致.因為化學反應的本質(zhì)是舊鍵的斷裂與新鍵的形成，原子之間重新排列形成新物質(zhì)的過程，所以無論物質(zhì)以什么形式開始反應，只要所提供的總原子數(shù)相同，其本質(zhì)是一樣的，即兩者達到同一平衡狀態(tài)是必然的.

此觀點適合于絕對等效，即在恒溫恒容下的可逆反應達平衡時，兩者所有的量均相等，而不單單是體積分數(shù)、濃度等相對含量等效.學生對這個觀點非常認可、便于接受，避免了學生對公式死記硬背和盲目套用，具有很強的操作性、實用性.

二、“守恒法”分析等效平衡問題

1.“守恒法”巧解等效平衡中的大小

A.2molSO2和1molO2B.4molSO2和1molO2

C.2molSO2和1molO2和2molSO3

D.3molSO2和2molSO3

解析 根據(jù)“守恒法”， 2molSO2和2molSO3共提供4molS、10molO，學生很容易看出這與B選項中所提供的量相同，故B平衡時SO2的物質(zhì)的量應該與題中平衡時SO2的物質(zhì)的量相等，即m=n；而A中所提供的S、O的物質(zhì)的量減少了，相當于在B的基礎上減少了2molSO2，故達到平衡時SO2的物質(zhì)的量會減少，即m>n；C中提供了4molS，12molO，相當于在B的基礎上增加了1molO2，平衡會正向移動，故平衡時SO2會減少；D中提供了5molS、12molO，相當于在B的基礎上增加了1molSO2，根據(jù)化學平衡移動原理，平衡雖然會向正反應方向移動，但新平衡時二氧化硫的濃度仍然比原平衡大，故達到平衡時SO2的物質(zhì)的量會增大，即m

2.“守恒法”巧解等效平衡中的計算

(1)若X=0，Y=0，則Z=____.

(2)若X=0.75，則Y=____，Z=____.

(3)X、Y、Z應滿足的一般條件為____.

解析 利用“守恒法”可知，1molN2和3molH2共能提供2molN和6molH，只要三個問題中能夠提供2molN和6molH就可達到等效平衡.(1)Z=2mol；(2)根據(jù)氮原子守恒Z=2-0.75×2=0.5mol，根據(jù)氫原子守恒，Y=(6-0.5×3)÷2=2.25mol；(3)根據(jù)氮原子、氫原子守恒，可以得出關系式：2X+Z=2，2Y+3Z=6.

解析 利用常規(guī)計算方法，需要對平衡的方向進行判斷，通過二元一次方程組進行求解，計算過程比較復雜.利用“守恒法”不難發(fā)現(xiàn)，無論反應是否平衡，都會符合如下關系：

n(S)∶n(O)=(2+4)∶(2×2+3×2+4×3)=3∶11，設SO2為xmol，則有：n(S)∶n(O)=(1.4+x)∶(0.8×2+x×2+1.4×3)=3∶11，解得，x=0.4.

可見，“守恒”使化學充滿了豐富的內(nèi)涵，“守恒法”解決等效平衡中的問題，省卻了學生對平衡等效、平衡移動等過程的判斷，直接將反應的“始”與“末”兩個狀態(tài)聯(lián)系起來，利用其中的守恒關系抓住了問題的實質(zhì)，達到了事半功倍的效果.

G

B