高中“化学反应速率与化学平衡”解题指导

张晓红

化学反应速率与化学平衡是中学化学中最重要的基础理论之一，是高考中经常涉及的考查内容，其中有关外界条件对化学平衡的影响、勒沙特列原理以及化学平衡的有关计算是每年必考的热点内容。结合例题，解读几种解决化学平衡问题的常见解题思想，希望对学生解决化学平衡问题有所帮助。

一、极端分析的思想

化学平衡研究的对象是可逆反应，可逆反应不可能进行到底，但在解决问题的过程中，我们可以反其道而行之，利用极限法得到答案。

例1.一定温度下，某密闭容器中发生如下反应：CO（g）+H2O（g）？葑CO2（g）+H2（g），将CO和水蒸气各1mol置于该容器中，达平衡后，测得CO2为0.6mol。再通入3mol水蒸气，达到新的平衡后CO2的体积分数可能是（ ）。

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。达到平衡后再通入4mol水蒸气，平衡向正反应方向进行，CO的转化率增大，CO2的体积分数增大，但具体数值不能确定，因此无法求出达到新的平衡后CO2的体积分数。若利用极端分析的思想进行处理：CO的转化率增大的最大极限值为100%，最小极限值为原转化率，不发生改变。利用化学平衡计算的基本模式可以求出两种情况下CO2的体积分数分别为20%和12%，则可以确定达到新平衡后CO2的体积分数应处于12%和20%之间。

此题利用极端分析的思想进行解题，使反应向生成气体体积最多的方向进行到底，看容器内的体积能否增大超过20%，如果可以则符合题意。答案为D。

二、粗略估算的思想

有些化学平衡题，虽说按照基本格式进行准确计算可以得出准确答案，但由于该类试题的特殊性，没有必要进行准确计算，可以从平衡移动的方向、平衡移动的结果等方面判断某些量的关系，以此来进行快速解答。

例2.在一体积可变的密闭容器中放入3molX（气）和2molY（气），在一定条件下发生如下反应：4X（g）+3Y（g）？葑2Q（s）+2M（g）+nR（g），达到平衡后，容器内温度不变，X的转化率为40%，容器体积增大6%，则该反应方程式中的n值是（ ）。

我们还可采用粗略估算的思想进行快速求解：

依题意，此反应在一个恒温恒压的密闭容器中进行，一定从正反应方向建立平衡，达平衡后容器体积增大，说明恒温恒压下容器内气体的总物质的量增大，即正反应是一个气体体积增大的反应，2+n>4+3，n>5，只有选项D符合要求。

答案：D

训练2.在一定温度下，某恒压的密闭容器中发生反应：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），向此容器中充入2molSO3（g），當反应达到平衡时，容器内有1.2molSO2，则平衡混合气的密度在相同条件下是H2密度的（ ）。

A.21.4倍 B.45.5倍 C.30.8倍 D.40倍

此题利用粗略估算的思想，通过混合气相对分子质量的大小范围来解答。答案为C。

三、平均分割的思想

几个不同的起始状态中加入的物质相同，而初始量是倍数的关系时，可把量多者设计为多个与量少者等同的平衡，得到量多者的平衡，以此推知某些量的值。

例3.一定温度下，在密闭容器中充入4molX和3molY，发生如下可逆反应：4X（g）+3Y（g）？葑2Z（g），达平衡时测得Z的物质的量为1mol。若在该容器中开始时充入8molX和6molY，则平衡时Z的物质的量为 。

解析：因为密闭容器是恒压还是恒容没有告知，所以此题需要讨论：

①若密闭容器为恒压容器，则第二次充入气体的物质的量为第一次的2倍，容器的体积也变为第一次的2倍，把第二次的容器分割为两个完全相同的第一次的容器，则Z的物质的量为1mol×2=2mol。

②若密闭容器为恒容容器，则先把它看成恒压容器，在以上分析的基础上，再加压使之变成原体积，加压此反应向正反应方向移动，Z的物质的量要大于2mol。

答案：如果为恒压容器，则Z的物质的量为2mol；

如果为恒容容器，则Z的物质的量大于2mol。

训练3.一定温度下，A、B两只恒容的密闭容器中都放有一定量的固体催化剂，可以发生如下反应：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）；ΔH=-197kJ·mol-1。起始时向A容器中充入2molSO2、1molO2，向B容器中充入4molSO2和2molO2，达平衡时，容器A内气体压强为起始时的90%，则容器B中反应放出的热量大小可能为（ ）。

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

此题既要用到平均分割的思想进行分析，又要根据极端分析与粗略计算的思想进行判断，答案为D。

总之，化学平衡的主要考点集中在：平衡状态的判断、平衡移动的原因及移动方向的判断、平衡移动结果的分析、平衡状态的比较、化学平衡状态的计算等，题型以选择题和填空题为主。对于一些思维强度较高的试题，分析时除了要熟练掌握有关基本概念与基本理论外，还必须注意将基本概念、计算格式与物质的量、物质的量浓度紧密结合，应用数学方法对化学平衡进行理论分析，更重要的是要通过训练来体验、领会、掌握解决化学平衡问题的基本解题思想，并能融会贯通加以运用。