2019届一轮复习人教版化学平衡分析中的“虚拟过程”学案 5页

化学平衡内容是高中基础理论知识中最难理解的部分之一，要求学生具备平衡的 思想，要有很强的逻辑思维能力，同学们在学习时感到特别的困难，若在平时的 学习中，形成一定的解题思路则可达到事半功倍的效果。如对于某些化学平衡问 题，在解答过程中若建立“虚拟过程”模型，然后进行参照对比，可以使看似复 杂的问题简单化。 过程虚拟法：就是在分析或解决问题时，根据需要和可能，虚拟出能方便解题的 对象，并以此为中介，实现由条件向结论转化的思维方法。 极端假设法：是科学研究中常用的一种思维方法。极端假设是指根据已知的条件， 把复杂问题假设为处于理想的极端状态，站在极端的角度去分析、考虑问题，使 其因果关系显得十分明显、简单，从而迅速地作出正确判断的方法。 增分点 1　对反应过程进行“虚拟” [知识查补] 许多情况下，对已处于平衡状态的同一个可逆反应，改变某些条件时，平衡移动 的趋势并不那么容易地得出结论。此时可以转换为效果相同，但结论可明显得出 的另一种方式进行讨论，从而使问题得以较容易的解决。在解这类题时，可以假 设一个中间转化过程，以便于比较。 [增分题例] 【例 1】　把晶体 N2O4 放入一固定容积的密闭容器中气化并建立 N2O4(g) 2NO2(g)平衡后，保持温度不变，再通入与起始时等量的 N2O4 气体，反应再次达 平衡，则新平衡 N2O4 的转化率与原平衡比(　　) A．变大　　　B．变小　　　C．不变　　　D．无法确定 【过程虚拟】 解析　第①步两容器平衡后状态一模一样。 第②步撤去隔板没有任何变化。 第③步压缩时平衡逆向移动，故 N2O4 的转化率变小，选 B。 注意：加入 N2O4，该平衡正向移动，这是真实存在的。运用过程假设法，推导 平衡逆向移动，逆向移动是虚拟的，不是真实存在的，这一点要特别注意。 答案　B 【例 2】　在恒温、恒容密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，原 有反应物 SO2、O2 均为 1 mol，平衡后，再向容器中充入 1 mol SO2 和 1 mol O2， 则 SO2 的转化率变化为________(填“增大”“减小”“不变”)。 【过程虚拟】 解析　第③步压缩时平衡正向移动，故 SO2 的转化率增大。 答案　增大 增分点 2　对反应体系所处状态进行“虚拟” [知识查补] 外界条件改变时，假设平衡暂时不发生移动，将分析获得的结果和题目相应数据 对比，就可知道实际平衡的移动情况，这种方法类似于数学中的反证法。 [增分题例] 【例 3】　在一密闭容器中，反应 aA(g) bB(g)达到平衡后，保持温度不变， 将容器体积增加一倍，当达到新的平衡时，B 的浓度是原来的 60%，下列说法正 确的是(　　) A．平衡向逆反应方向移动了 B．物质 A 的转化率减少了 C．物质 B 的质量分数增加了 D．a>b 解析　反应达到平衡时，将容器体积增大一倍，我们先假设平衡不发生移动，则 体系中各个物质的物质的量是不变的，由于体积增大一倍，那么 B 物质的浓度 应该是原来的 50%，而题目中 B 的浓度达到了 60%，就说明体积增大有更多 B 物质生成，平衡是向正反应方向移动的。 答案　C 【例 4】　在带活塞的圆筒内装入 NO2 气体，慢慢压缩，下列叙述正确的是(　　) A．体积减半，压强为原来的 2 倍 B．体积减半，压强大于原来的 2 倍 C．体积减半，压强增大，但小于原来的 2 倍 D．体积减半，达到平衡后，n(NO2)变为原来的一半 解析　筒内气体进行可逆反应 2NO2(g) N2O4(g)，体积减半，也就是压缩体积 至原来的1 2 ，假设平衡不移动，压强变为原来的 2 倍，但压缩体积时，压强会增 大，平衡正向移动，故压强小于原来的 2 倍。 答案　C 增分点 3　对物质的聚集状态或化学计量数进行“虚拟” [增分题例] 【例 5】　可逆反应：3A(g) 3B(？)＋C(？)，正反应为吸热反应。随温度的 升高，气体平均相对分子质量有变小趋势，则下列判断不正确的是(　　) A．B 和 C 不可能一个固体、一个液体 B．B 和 C 一定都是气体 C．若 C 为固体，则 B 一定是气体 D．B 和 C 可能都是气体 解析　题目中的正反应吸热，则温度升高，平衡向正反应方向移动，气体的平均 摩尔质量变小，则 B、C 肯定不会都是固体或液体。 我们对物质的状态进行虚拟：若 B、C 都是气体，符合题意，若 B 为气体，C 不 为气体也可以，而若 B 不是气体，C 为气体则不符合题意。 答案　B 【例 6】　向密闭的容器中充入 2 mol A 和 1 mol B，发生反应 2A(g)＋B(g) xC(g)，达到平衡后，C 的体积分数为 w%；若维持容器的容积和温度不变，按起 始物质的量 A：0.6 mol、B：0.3 mol、C：1.4 mol 充入容器，达到平衡后，C 的 体积分数仍为 w%，则 x 的值(　　) 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 解析　解题时可对方程式中的化学计量数进行虚拟： 分 x＝3 和 x≠3 两种情况进行分析。由题给条件和等效平衡理论可知，若 x＝3， 符合等体反应，“一边倒，判比例”若 x＝2，符合非等体反应，恒温恒容“一 边倒，判量等”。 答案　C 增分点 4　物质转化中的“虚拟” [知识查补] 可逆反应中的各个物质只能在某一范围内变化，很难达到极限值 100%或 0，但 是，当我们假设物质反应到一个极限值后，就可能产生一种特殊的解决问题的思 路，我们称之为极端假设法。 [增分题例] 【例 7】　在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)。已知反应过 程中某一时刻 SO2、O2、SO3 的浓度分别为 0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L －1。当反应达到平衡时，可能存在的数据是(　　) A．SO2 为 0.4 mol·L－1，O2 为 0.2 mol·L－1 B．SO3 为 0.25 mol·L－1 C．SO2、SO3 均为 0.15 mol·L－1 D．SO3 为 0.4 mol·L－1 解析　采取极端假设法，假设 SO2 和 O2 全部转化为 SO3，此时，SO2 和 O2 的物 质的量浓度都是 0，而 c(SO3)＝0.4 mol·L－1，再假设 SO3 全部转化为 SO2 和 O2， 此时，SO2 和 O2 的物质的量浓度分别是 0.4 mol·L－1，0.2 mol·L－1，而 c(SO3)＝ 0，故三物质的浓度范围分别为：0