高中“化學反應速率與化學平衡”解題指導

張曉紅

化學反應速率與化學平衡是中學化學中最重要的基礎理論之一，是高考中經常涉及的考查內容，其中有關外界條件對化學平衡的影響、勒沙特列原理以及化學平衡的有關計算是每年必考的熱點內容。結合例題，解讀幾種解決化學平衡問題的常見解題思想，希望對學生解決化學平衡問題有所幫助。

一、極端分析的思想

化學平衡研究的對象是可逆反應，可逆反應不可能進行到底，但在解決問題的過程中，我們可以反其道而行之，利用極限法得到答案。

例1.一定溫度下，某密閉容器中發生如下反應：CO（g）+H2O（g）？葑CO2（g）+H2（g），將CO和水蒸氣各1mol置于該容器中，達平衡后，測得CO2為0.6mol。再通入3mol水蒸氣，達到新的平衡后CO2的體積分數可能是（ ）。

A.20% B.22.2% C.17% D.11.1%

解析：原平衡混合物中含有CO2、H2各0.6mol，CO、H2O各0.4mol。達到平衡后再通入4mol水蒸氣，平衡向正反應方向進行，CO的轉化率增大，CO2的體積分數增大，但具體數值不能確定，因此無法求出達到新的平衡后CO2的體積分數。若利用極端分析的思想進行處理：CO的轉化率增大的最大極限值為100%，最小極限值為原轉化率，不發生改變。利用化學平衡計算的基本模式可以求出兩種情況下CO2的體積分數分別為20%和12%，則可以確定達到新平衡后CO2的體積分數應處于12%和20%之間。

此題利用極端分析的思想進行解題，使反應向生成氣體體積最多的方向進行到底，看容器內的體積能否增大超過20%，如果可以則符合題意。答案為D。

二、粗略估算的思想

有些化學平衡題，雖說按照基本格式進行準確計算可以得出準確答案，但由于該類試題的特殊性，沒有必要進行準確計算，可以從平衡移動的方向、平衡移動的結果等方面判斷某些量的關系，以此來進行快速解答。

例2.在一體積可變的密閉容器中放入3molX（氣）和2molY（氣），在一定條件下發生如下反應：4X（g）+3Y（g）？葑2Q（s）+2M（g）+nR（g），達到平衡后，容器內溫度不變，X的轉化率為40%，容器體積增大6%，則該反應方程式中的n值是（ ）。

我們還可采用粗略估算的思想進行快速求解：

依題意，此反應在一個恒溫恒壓的密閉容器中進行，一定從正反應方向建立平衡，達平衡后容器體積增大，說明恒溫恒壓下容器內氣體的總物質的量增大，即正反應是一個氣體體積增大的反應，2+n>4+3，n>5，只有選項D符合要求。

答案：D

訓練2.在一定溫度下，某恒壓的密閉容器中發生反應：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），向此容器中充入2molSO3（g），當反應達到平衡時，容器內有1.2molSO2，則平衡混合氣的密度在相同條件下是H2密度的（ ）。

A.21.4倍 B.45.5倍 C.30.8倍 D.40倍

此題利用粗略估算的思想，通過混合氣相對分子質量的大小范圍來解答。答案為C。

三、平均分割的思想

幾個不同的起始狀態中加入的物質相同，而初始量是倍數的關系時，可把量多者設計為多個與量少者等同的平衡，得到量多者的平衡，以此推知某些量的值。

例3.一定溫度下，在密閉容器中充入4molX和3molY，發生如下可逆反應：4X（g）+3Y（g）？葑2Z（g），達平衡時測得Z的物質的量為1mol。若在該容器中開始時充入8molX和6molY，則平衡時Z的物質的量為 。

解析：因為密閉容器是恒壓還是恒容沒有告知，所以此題需要討論：

①若密閉容器為恒壓容器，則第二次充入氣體的物質的量為第一次的2倍，容器的體積也變為第一次的2倍，把第二次的容器分割為兩個完全相同的第一次的容器，則Z的物質的量為1mol×2=2mol。

②若密閉容器為恒容容器，則先把它看成恒壓容器，在以上分析的基礎上，再加壓使之變成原體積，加壓此反應向正反應方向移動，Z的物質的量要大于2mol。

答案：如果為恒壓容器，則Z的物質的量為2mol；

如果為恒容容器，則Z的物質的量大于2mol。

訓練3.一定溫度下，A、B兩只恒容的密閉容器中都放有一定量的固體催化劑，可以發生如下反應：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）；ΔH=-197kJ·mol-1。起始時向A容器中充入2molSO2、1molO2，向B容器中充入4molSO2和2molO2，達平衡時，容器A內氣體壓強為起始時的90%，則容器B中反應放出的熱量大小可能為（ ）。

A.59.1kJ B.394kJ C.118.2kJ D.126.4kJ

此題既要用到平均分割的思想進行分析，又要根據極端分析與粗略計算的思想進行判斷，答案為D。

總之，化學平衡的主要考點集中在：平衡狀態的判斷、平衡移動的原因及移動方向的判斷、平衡移動結果的分析、平衡狀態的比較、化學平衡狀態的計算等，題型以選擇題和填空題為主。對于一些思維強度較高的試題，分析時除了要熟練掌握有關基本概念與基本理論外，還必須注意將基本概念、計算格式與物質的量、物質的量濃度緊密結合，應用數學方法對化學平衡進行理論分析，更重要的是要通過訓練來體驗、領會、掌握解決化學平衡問題的基本解題思想，并能融會貫通加以運用。