用数轴法巧解化学平衡题一例

摘 要 :通过解析数轴法在化学平衡题中的应用,提供一种直观、形象、简洁的解题方法.

关 键 词 :数轴法;化学平衡;条件

数轴分析法在处理某些化学问题时,可以化繁为简,由抽象到直观,便于理解问题,提高解题的速度.现用数轴法来巧解化学平衡中的一类问题.

例:在温度、容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下

判断(1)a、b、c之间的大小关系;(2)α1、α2、α3之间的大小关系.

解析:由题意明确甲、乙、丙等温等容且恒温恒容下达到平衡.

首先乙、丙做等效转换,将乙、丙中的反应物转换成与甲相同的起始反应物.

比较甲、乙、丙起始状态,在等温等容条件下,甲、乙达到平衡时平衡状态相同(等效平衡且是等同平衡);

丙可以看作两份的乙进行加压得到,如图所示:

一、讨论a、b、c之间的大小关系

作数轴,1 mol N2与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3,放出92.4 kJ的热量,假设甲,1 mol N2与3 molH2在该条件下达到平衡状态为某点X,则放出的热量为a kJ,对于乙,2 mol NH3达到的平衡点和甲相同,同为X点,这一过程为吸热反应,吸收的热量为b kJ,则a+b等于92.4.如下图所示:

分析丙:对于丙,假设由两份的乙压缩得到的丙的平衡状态不变,则由丙中NH3的物质的量是乙的两倍,所以吸收的热量是乙的两倍,即c等于2b,由反应N2(g)+3H2(g)等于2NH3(g)可知,加压,平衡向正方向移动,所以实际吸收热量小于2b,即c<2b.如下图所示:


二、α1、α2、α3之间的大小关系

作数轴,1 mol N2与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3,转化率为100%,假设甲,1 mol N2与3 mol H2在该条件下达到平衡状态为某点X,则该反应的转化率为α1,对于乙,2 mol NH3达到的平衡点和甲相同,同为X点,该逆反应的转化率为α2且必有α1+α2等于1,如下图所示:

对于丙,假设由两份的乙压缩得到的丙的平衡状态不变,则丙的转化率同乙,由反应N2(g)+3H2(g)等于2NH3(g)可知,加压,平衡向正方向移动,所以实际丙的转化率小于乙,即α2>α3,如下图所示:

模拟试题:在温度、容积相同的两个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下

用数轴法可以将化学平衡问题中的等效模型具体化,定性分析化学平衡中的等效问题.

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