借力氣體放縮法巧解化學平衡類試題

王永

摘要：放縮法是數學解題中常用的方法，在解化學平衡類試題時，根據試題的特點借力放縮法建構解題模型“，通過“物質的量”或者“容器體積”的放縮，輔以假設法分析，從而達到快速、準確解題的目的。根據化學平衡某些試題“物質的量”或者“容器體積”的放縮的特點，借助于“放縮法”這一數學解題常用的方法，建構解題模型，能夠順利地解決這類試題，提高學生的解題能力.

關鍵詞：氣體放縮法;化學平衡;典例賞析

1典例賞析

例1在一密閉容器中，反應mA（g）+nB（s）=3c（g）達到平衡時，測得c（A）為0.5mol/L在溫度不變的情況下，將容積增大一倍，當達到新的平衡時，測得c（A）為0.3mol/L，則下列判斷不正確的是（ ）

A.混合氣體密度一定減小

B.平衡一定向逆反應方向移動

C.化學計量數：m+n<3

D.物質C的體積分數減小了

解析本題為反應容器“放"的情況，假設平衡不移動將容器擴大一倍（相當于減小壓強），各物質溶度應變為原來一半，c（A）應為0.25mol/L，但達到新平衡時c（A）=0.3mol/L>0.25mol/L，即減小壓強平衡向逆方向移動，B正確;A.質量不變，體積變大，密度減小，正確;C.B為固體，其系數對平衡沒有影響，應為m>3，錯誤;D.平衡向逆方向移動，物質C的體積分數減小，正確;故選C.

例2在相同溫度下（T=500K），有相同體積的甲、乙兩容器，且保持體積不變，甲容器中充人1gSO2和1gO2，乙容器中充人2gSO2和2gO2.下列敘述中錯誤的是（）

A.化學反應速率：乙>甲

B.平衡時O2的濃度：乙>甲

C.平衡時SO2的轉化率：乙>甲

D.平衡時SO，的體積分數：乙>甲

解析本題為反應物物質的量“放”的情況，發生的反應2SO2（g）+O2（g）==2SO3（g）乙容器相當于把甲容器物質的量放大到2倍，即把兩個甲容器內的反應物壓縮到一個容器中，在壓縮過程中（相當于增大壓強）平衡向正方向移動.如圖1：則化學反應速率乙>甲，平衡時SO2轉化率乙>甲，平衡時SO2體積分數乙<甲即A、C正確，D錯誤;根據勒夏特列原理平衡時02的濃度乙>甲，B正確，故選D.

根據以上數據，下列敘述正確的是（）

A.在上述條件下反應生成1molSO3固體放熱Q/2kJ

B.2Q3<2Q2=Q

C.Q1=2Q2=2Q3=Q

D.2Q2=2Q3

解析本題為體積“縮小”類習題，在處理過程中應注意生產的SO3的物質的量與能量的對應關系.A.根據熱化學方程式的含義：生成2SO3（g）放出QkJ能量，則生成1molSO3（g）才放出Q/2kJ能量，生成1molSO3固體放出的熱量應>Q/2kJ，A錯誤;由于該反應是可逆反應，甲組不能完全生成2SO3（g），故Q1

例4在等溫、等容條件下有下列氣體反應：2A（g）+2B（g）==C（g）+3D（g）.現分別從兩條途徑建立平衡：I.A和B的起始濃度均為2mol/L;I.C和D的起始濃度分別為2mol/L和6mol/L.下列敘述正確的是（）

A.達到平衡時，I途徑的反應速率V（A）等于II途徑的反應速率V（A）

B.達到平衡時，第I條途徑混合氣體的密度與第II條途徑混合氣體的密度相同

C.I和I兩途徑最終達到平衡時，體系內混合氣體的體積分數相同

D.I和I兩途徑最終達到平衡時，體系內混合氣體的體積分數不同

解析本題為“放縮法”與等效平衡相結合的應用本題是等溫等容條件下氣體計量數不變（△Vg=0）的等效平衡：只需要滿足起始時c（A）：c（B）=1：1，即為等效平衡，平衡時各組分體積分數分別相等把C和D的起始濃度分別為2mol/L和6mol/L轉化為A、B時都是4mol/L，即c（A）：c（B）=1：1，I和1I為等效平衡.兩個I壓縮成一個容器即為II情況：I和I除各組分體積分數分別相等外，I中的壓強、氣體總物質的量濃度、密度都為I的2倍;達到平衡時，I途徑的反應速率V（A）小于I途徑的反應速率V（A）.故選C.

例5將等物質的量的X.Y氣體充人一個密閉容器中，在一定條件下發生如下反應并達到平衡：X（g）+Y（g）=≈2Z（g）AH<0.當改變某個條件并達到新平衡后，下列敘述正確的是（）

A.升高溫度，X的體積分數減小

B.增大壓強（縮小容器體積），Z的濃度不變

C.保持容器體積不變，充人一定量的惰性氣體，Y的濃度不變

D.保持容器體積不變，充人一定量的Z，X的體積分數增大

解析A.AH<0，升溫平衡左移，X的體積分數增大，錯誤;B.增大壓強（縮小容器體積），平衡不移動，但Z的濃度增大，錯誤;C.體積不變充入惰性氣體，各反應物濃度不變，對反應無影響，正確;D.充人Z屬于物質的量放大的情況，壓縮或加壓后，平衡不移動，即X的體積分數不變，不正確.故選C.

2題型特點及解題策略

1.反應容器體積的放縮;如例1，在參與反應物質的量不變的情況下，根據反應容器的放縮，假設平衡不移動可計算出某一物質的量的大小，然后與實際變化后的量進行比較，從而判斷平衡的移動方向，就可判斷出：

（1）反應前后氣體化學計量數的大小關系;

（2）變化前后某一反應物的轉化率大小關系;

（3）變化前后某一物質的百分數大小關系.

2.反應物量（物質的量、質量等）的放縮：如例2、4，在反應容器體積不變的情況下，根據參與反應物質的量的放縮，相當于增大或減小壓強，然后根據反應前后氣體物質化學計量數的大小判斷平衡移動的方向（或不移動），從而判斷：

①放縮前后某一物質的百分數大小關系;②放縮前后某一反應物的轉化率大小關系;

③放縮前后反應體系中壓強、氣體總物質的量、濃度、密度等的大小關系.

3.氣體放縮法與反應熱、充人稀有氣體[2]（不參.與反應）等的綜合題型：如例3、5，此類習題考查的是在放縮法基礎_上涉及的反應熱問題，只要能夠正確理解熱化學方程式的含義并注意某一物質的物質的量與反應熱的對應關系進行運算就可得到結果.

綜上所述，在計算化學平衡移動相關試題時，根據題型特點，運用“放縮法”進行分析思考，通過訓練，能夠使學生準確的把握這一方法的解題策略，順利地解決這一類試題.

參考文獻：

[1]何芳彬.“放縮法”與化學計算題[J].高師理科學刊，2006（01）：119..

[2]任志宏.高考總復習優化設計.化學[M]北京：知識出版社，2017.2（2018.2重印）