高中化学化学平衡中的思想方法──极限思维

1、化学平衡中的思想方法一极限思维B、解决取值范围的问题例1.定条件下,在反应2SO2 (g) +02(g) =2SO3(g)平衡体系 中：n(S02) =2.0 mol/L , n(O2) = 0.8 mol/L, n(SO3)=2.4 mol/L，则 SO2的起始浓度的范围为()。A . 0.42.0 mol/L B. 0.44.4 mol/L C .0-4 mol/L D .无法确 定解:把平衡时的量看成起始量，极限地向左转化为反应物(按SO3的量转 化)，则有：(单位统一用物质的量浓度)2SO2(g) + 02(g) = 2SO3(g)起始 2.0 0.8 2.4转化 2.4 1.2 2.

2、4极限 I 4.4 2.0 0极限地向右转化为生成物(按02的量转化)，则有:(单位统一用物质的 量浓度)2SO2(g) + O2(g) = 2SO3(g)起始 2.0 0.8 2.4转化 1.6 0.8 1.6极限 II 0.4 0 4答案选B例2.在一密闭容器中发生以下反应：CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g),若最初加入等物质的量的CO和H2O各1 mol,反应达平衡时住成0.67 mol CO2,若在相同条件下将H2O的物质的量改为4 mol.反应达平衡时生成CO2可能为()mol。A .1.34 B.1.0 C.0.94 D. 0.52解：H2O的物质的量改

3、为4 mol相当于先让1 mol CO和1 molH2O反应达平衡后，再加入3 mol H2O,显然平衡右移，所以CO2的物质的量应大于0.67 mol,用极限法找CO2的极大值(按CO的量转化)：CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g)起始 1 mol 4 mol 0 0转化 1 mol 1 mol 1 mol lmol极限 0 mol 3 mol 1 mol 1 mol所以CO2的极大值为1 mol(但1不能取)答案选C例3.在体积固定的密闭容器中通入A、C、D各lmol和xmol的 B发生反应：A(g)+4B(g) = 2C(g)+ D(g)当x在一定范围内变化,均

4、可通过调节反应器的遍度，使反应达平衡时 保持容器中气体总物质的量为5 mol,若使起始反应向正方向进行，则x的 范围为（）。A. 1 < x < 2 B.l < x < 5 C.2 < x < 4 D. 2 < x < 5解:正反应是气体物质的量减小的反应极限平衡不移动气体总物质的量为5 mol时则B应为2 mol,显然 要使平衡右移则B的物质的量应大于2 mol ;极限B较多时，平衡极限的 右移后气体总物质的量为5 mol ,（不妨按A的量转化）则A(g) +4B(g) = 2C(g) + D(g)起始 1 mol x 1 mol 1 mol转

5、化 1 mol 4 mol 2 mol 1 mol极限 0 mol x-4 3 mol 2 mol即x - 4 + 3 +2二5所以x的最大值为4(注意4不可以取)答案选C二、解决等效平衡的问题极限思想主要用于解决等效平衡问题。(1) 恒温、恒容条件下的等效平衡。思路:用极限法处理后各物质的值对应相等(即一边倒后，值相同)(2) 恒遍、恒压条件下的等效平衡。思路:用极限法处理后各物质间的比值对应相等(即一边倒后上匕值相 同)。(3) 特殊情况，等体积反应(恒遍)思路:用极限法处理后各物质间的比值对应相等(即一边倒后，比值相 同)。例1在t°C,体积固定的一容器中分别投入2 mol S

6、O2和1 mol 02; 发生反应：2SO2(g) +O2(g) = 2SO3(g)反应进行到一定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态现在该容器 中,维持温度不变，设a、b、c分别代表初始加入的S02、02、S03的物 质的量，如a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证 达平衡时，反应混合物中三种气体的百分含量仍与上述平衡完全相同，请填 空。若a = 0 , b二0则c =若 a = 0.5，则 b= c =(3) a、b、c取值必须满足的一般条件是(请用两个方程式表示,一个只 含a和c,个只含b和c解:因为是恒温、恒容条件下的等效平衡.所以用极限法处理后其值对 应相等极限

7、的地转化为反应物(S03转化c mol)则有：2SO2(g) + O2(g) = 2SO3(g)起始0 0c转化c c/2 c极限c c/2 0所以c=2(2)极限的地转化为反应物,SO3转化c mol，则有：2 SO2 (g)+ O2(g) = 2SO3(g)起始0.5 b c转化c c/2 c极限 0.5 + c b + c/2 0所以 0.5+c二2, b+c/2 = l 解之 c二 1.5 ; b二0.25(2)极限的地转化为反应物SO3转化c mol,则有：2SO2(g) + O2(g) = 2SO3(g)起始a b c转化c c/2 c极限 a + c b + c/2 0所以 a+

8、c 二 2, b+c/2=l例2.在t °C体积固定的一容器中分别投入2 mol A和1 mol B,发生 反应：2A(g) + B(g) = 3C(g) + D(g) f 达平衡后,C 的浓度为 W mol/L ,在该 容器中，维捋温度不变,按下列四种配比为起始物质，达平衡后,C的浓度仍为 w mol/L 的是()。A. A 4 mol B 2 molB. A 1 mol B 0.5 mol C 1.5 mol D 0.5 molC. A 1.5 mol B 1.5 mol C 1.5 mol D 0.5 molD .C 3 mol D 1 mol解:因为是恒温、恒容条件下的等效平

9、衡所以用极限法处理后其值对 应相等(极限的地转化为反应物)则有:答案A中对应值4 mol A和2 molB与题干中2 mol A和1 mol B对应不等,则答案A错。答案 B 中：则 2A(g) + B(g) = 3C(g) + D(g)起始 1 mol 0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol转化 1 mol 0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol极限 2 mol 1 mol 0 mol 0 mol则答案B正确，同理C错D正确例3下列各起始条件下的反应达平衡时，与A是同一平衡状态的是(恒 遍、恒压)()。N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g)A. 1 mol 1 mo

10、l OmolB. 0 mol 2 mol 2 molC. 1.5 mol 1.5 mol 0 molD. 1 mol 3 mol 2 mol解:将B、C、D中的生成物极限地转化为反应物得：N2(g) + 3H2(g) =2NH3(g)B. 1 mol 5 mol 0 molC. 1.5 mol 1.5 mol 0 molD. 2 mol 6 mol 0 mol显然与A比值相等的只有D答案选D例4恒温、恒压条件下,在容积可变的容器中，下列反应：2NO2(g)=N2O4(g)达平衡后，再向容器中通人一定量的N02又 达平衡时，N02的体积分数()。A .不变B .增大C.减少D.无法判断解：因为是

11、恒温、恒压条件下的等效平衡所以用极限法处理后反应物 间比值对应相等;又因该反应只有一种，所以不管充如多少N02或N2O4 均与原平衡等效答案选A例5.在t°C,体积固定的容器中分别投入4 mol A和2 mol B,发生反 应2A(g) + B(g) xC(g)达平衡后,C的体积分数为W%;现在在该容器中，维 捋温度不变，按1.2 mol A,0.6 mol B和2.8 mol C为起始物质,达平衡 后工的体积分数仍为W%.则x的值为()。A.只能为2 B.只能为3 C.可能为2,也可能为3 D.无法确定解:因为x是未知数，所以该反应可能是等体积反应，也可能不是等体积 反应，于是有两

12、种情况：(1)如不是等体积反应,恒温、恒容条件下的等效平衡，用极限法处理 后其值对应相等；(极限地转化为反应物，注意:转化的量与系数成正比)则:2A(g) + B(g) =xC(g)起始 1.2 mol 0.6 mol 2.8 mol转化 5.6/x mol 2.8/x mol 2.8 mol极限 4 mol 2 mol 0 mol1.2 + 5.6/x二4; 0.6+2.8/x=2 所以 x=2(2)如是等体积反应，用极限法处理后其比值对应相等；(极限地转化为 反应物，注意:转化的量与系数成正比)则：2A(g) + B(g) =3C(g)起始 1.2 mol 0.6 mol 2.8 mol转化 5.6/3 mol 2.8/3 mol 2.8 mol极限 4 mol 2 mol 0 mol(1.2 + 5.6/3) : ( 0.6 + 2.8/3) = 4:2 其比值相等答案选C习题1 在一定容积的密闭容器内z发生反应：H2 (g) + I2 (g) = 2HI(g)。a.若初始时加入lmol的HI ,则反应达到平衡时，HI的体积百分含 量为W%。b.若初始时加入2mol的HI ,则反应达到平衡时,H