2014-2015学年高中化学同步讲练：第2章 本章重难点专题突破 5(鲁科版选修4)

5“八种方法”妙解化学平衡题
“化学平衡”问题具有较强的理论性，解答这方面的问题需要具备抽象逻辑思维能力。

但在实际中，许多同学听起来似懂非懂，做起题目来困难重重，无从下手。

为了使大家更好、更快地解答这方面的问题，下面介绍几种常用的解题方法。

1．可逆思维法
【典例9】当反应2SO2＋O22SO3达到平衡后，通入18O2，再次达到平衡时18O存在于
() A．SO3、O2中B．SO2、SO3中
C．SO2、O2中D．SO2、SO3和O2中
答案 D
解析由于三种物质中均含有氧元素，该反应又是可逆反应，并且反应物和生成物同时存在，故18O存在于三种物质中，故选D。

[理解感悟]在解答化学平衡习题时，往往抓住“可逆反应”中的“可逆”特征，题目便迎刃而解。

2．极限思维法
【典例10】在一定条件下，将1 mol的CO和1 mol的水蒸气通入容器中发生下述反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，达到平衡后，测得CO2为0.6 mol，再通入4 mol水蒸气，又达到平衡后，CO2的物质的量是()
A．等于0.6 mol
B．等于1 mol
C．大于0.6 mol，小于1 mol
D．大于1 mol
答案 C
解析增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动，故CO2的物质的量一定大于0.6 mol，因该反应为可逆反应，CO的物质的量为1 mol，CO不可能完全转化为CO2，所以CO2物质的量小于1 mol，故选C。

[理解感悟]可逆反应可以看成是处于完全反应和完全不反应的中间状态，那么在解题时，可以利用完全反应与完全不反应这两个极端点，求出可逆反应达到某一平衡状态时的取值范围或取值。

3．假设思维法
【典例11】一定量混合气体在密闭容器中发生如下反应：x A(g)＋y B(g)z C(g)。

该反应达到平衡后，测得A气体的浓度为0.5 mol·L－1。

在恒温下将密闭容器体积扩大到原来的2倍，再次达到平衡后，测得A的浓度为0.3 mol·L－1，则下列叙述正确的是()
A．平衡向正反应方向移动
B．x＋y<z
C．C的体积分数降低
D．B的转化率提高
答案 C
解析假设容积扩大到原来的2倍时，平衡不移动，则此时A的浓度为0.25 mol·L －1，但平衡时A的浓度为0.3 mol·L－1，说明平衡向生成A的方向移动，即压强减小，平衡向逆反应方向移动，因而x＋y>z，C的体积分数降低，B的转化率减小。

[理解感悟]在解题时，会碰到这样的问题：把一种状态与另一种状态平衡时的情况(如转化率、物质的量浓度及含量等)进行比较。

在解这类题时，可以假设一个中间转换过程，便于比较。

4．“三段思维”法
【典例12】一定温度下，反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，达到平衡时，
n(SO2)∶n(O2)∶n(SO3)＝2∶3∶4。

缩小体积，反应再次达到平衡时，n(O2)＝0.8 mol，n(SO3)＝1.4 mol，此时SO2的物质的量应是()
A．0.4 mol B．0.6 mol C．0.8 mol D．1.2 mol
答案 A
解析设原平衡时，SO2、O2、SO3的物质的量分别为2a、3a、4a，体积缩小后，平衡向正反应方向移动，参加反应的O2的物质的量为x，由方程式列出“三步”关系：
故有：3a－x＝0.8 mol,4a＋2x＝1.4 mol
解得：a＝0.3 mol，x＝0.1 mol
SO2的物质的量n(SO2)＝2a－2x＝0.4 mol。

[理解感悟]在化学平衡计算中，常常列出“起始”、“转化”、“平衡”时三段各物质的物质的量(或体积、浓度)，然后再求转化率、平衡时某物质的百分含量或混合气体的平均相对分子质量等。

这种计算方法使人看起来一目了然，是一种常用的方法，被誉为“平衡计算的金钥匙”。

5．“守恒”思维法
【典例13】在密闭容器中充入4 mol X，在一定温度下发生反应4X(g)3Y(g)＋Z(g)，达到平衡时，有30%的X发生分解，则平衡时混合气体总的物质的量是()
A．3.4 mol B．4 mol
C．2.8 mol D．1.2 mol
答案 B
解析该反应是一个等物质的量的反应，无论有多少X发生分解，体系中总物质的量守恒，所以答案选B。

[理解感悟]在任何化学反应中，均存在某些守恒关系，在化学平衡中有时运用某种量守恒能够很快得出正确答案。

6．虚拟平衡法
【典例14】在一恒容密闭容器中充入1 mol NO2，建立如下平衡
2NO2(g)N2O4(g)，测得NO2的转化率为a%，在其他条件不变的情况下再充入1 mol NO2，待新平衡建立时，NO2的转化率为b%，则a与b的关系为() A．a>b B．a<b C．a＝b D．无法确定
答案 B
解析直接判断a与b的关系较难，但可以虚拟假设一个中间过程Ⅱ。

pVT pVT p1VT
NO 2 mol NO 2 mol ――→压缩NO 2 mol
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
易知，Ⅰ与Ⅱ两过程等效，NO 2的转化率为a %，若将容器Ⅱ加压，使容器减小到原来的一半，即与Ⅰ容器相等，因2NO 2(g)N 2O 4(g)，加压时平衡向正反应方向移动，故达到新平衡后NO 2的转化率b %必大于a %。

[理解感悟] 在两个几乎没有关系的平衡之间虚拟出另一“过渡型平衡态”，借以找到可以沟通三者的有效桥梁，而使原来的平衡衍生出异常明显的可比性。

7．逆向思维法
【典例15】 在真空密闭容器中加入a mol 固体PH 4I ，在一定的温度下发生如下反应：
PH 4I(s)
PH 3(g)＋HI(g)① 4PH 3(g)
P 4(g)＋6H 2(g)② 2HI(g)H 2(g)＋I 2(g)③
以上三个反应建立平衡后，测得HI 为b mol ，I 2为c mol ，H 2为d mol ，求：
(1)平衡后容器内P 4和PH 3的物质的量：________(用代数式表示)。

(2)a 、b 、c 三者遵循的关系：a >________(填b 、c 的关系式)。

答案 (1)n (P 4)＝d －c 6mol ，n (PH 3)＝3b ＋8c －2d 3
mol (2)b ＋2c
解析 由I 2为c mol 可得
2HI(g)H 2(g)＋I 2(g)③
2c c c
由H 2为d mol 可得
4PH 3(g)P 4(g)＋6H 2(g)②
4 1 6
n (PH 3) n (P 4) (d －c )
所以n (P 4)＝d －c 6mol ，反应消耗的n (PH 3)＝2(d －c )3
mol ， 测得HI 为b mol ，
由PH 4I(s)PH 3(g) ＋ HI(g)①
a mol (
b ＋2
c ) mol (b ＋2c ) mol
则(1)平衡后容器内P 4的物质的量为n (P 4)＝
d －c 6
mol ，平衡后容器内PH 3的物质的量
n (PH 3)＝(b ＋2c )－2(d －c )3mol 。

(2)由于PH 4I 是反应物，则由①式可得，a 、b 、c 三者遵循的关系为a >b ＋2c 。

[理解感悟] 在解答化学平衡问题时，当按正常思维方式不能奏效时，不妨换一种思维方式，可能会收到意想不到的效果。

8．连锁计算法
【典例16】 已知在一个1 L 的密闭容器中放入4 mol N 2O 5气体后会发生如下两种反应：①N 2O 5(g)N 2O 3(g)＋O 2(g)；②N 2O 3(g)N 2O(g)＋O 2(g)。

在某温度下达到平衡后c (O 2)＝4.4 mol·L －1，c (N 2O 3)＝1.6 mol·L －1。

求反应中N 2O 5的分解率。

答案 75%
解析 设反应①中N 2O 5分解了x mol ，反应②中生成的N 2O 为y mol ，则
由{ c (O 2)＝(x ＋y )÷
1＝4.4 mol·L －1c (N 2O 3)＝(x －y )÷1＝1.6 mol·L －1 解得x ＝3，y ＝1.4。

所以反应中N 2O 5的分解率为3 mol 4 mol
×100%＝75%。

[理解感悟] 对于“连锁反应”应具备有序思维，把握多步反应中涉及的相同物质的量浓度或物质的量的关系，这些关系是进行“连锁反应”体系计算的核心。