（江蘇專用）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題7 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 4 突破全國卷專題講座（六）化學(xué)平衡問題中常用的學(xué)科思想教案

（江蘇專用）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題7 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 4 突破全國卷專題講座（六）化學(xué)平衡問題中常用的學(xué)科思想教案在化學(xué)平衡問題中，運(yùn)用某些學(xué)科思想能夠很好地解決問題，其中比較常用的學(xué)科思想有極值思想、虛擬思想和轉(zhuǎn)化思想(等效思維法)。一、極值思想可逆性是化學(xué)平衡的前提，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)應(yīng)是反應(yīng)物和生成物共存的狀態(tài)，每種物質(zhì)的量不為0(可逆反應(yīng)“不為0”原則)。但在處理化學(xué)平衡問題時(shí)，特別是在確定某些范圍或在范圍中選擇合適的量時(shí)，往往可用極限分析法推斷，即假設(shè)反應(yīng)不可逆，則最多生成產(chǎn)物多少，有無反應(yīng)物剩余。雖然這樣的極值點(diǎn)是不可能達(dá)到的，卻可以幫助我們確定某些數(shù)值的范圍。該方法常用來判斷混合物的組成，平衡混合物中各組分含量的范圍等。解題的關(guān)鍵是將問題合理假設(shè)成某種“極值狀態(tài)”，從而進(jìn)行極端分析。一般來說，對于混合物成分的確定，常把混合物看作某單一組分進(jìn)行討論；對于化學(xué)平衡來說，常假設(shè)可逆反應(yīng)向某一反應(yīng)方向進(jìn)行到底，再進(jìn)行討論。將1 mol CO和1 mol H2O(g)充入某固定容積的反應(yīng)器中，在某條件下達(dá)到平衡：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，此時(shí)有的CO轉(zhuǎn)化為CO2，在相同條件下，若將1 mol CO2、1 mol H2和1 mol H2O(g)充入同一反應(yīng)器中，當(dāng)達(dá)到平衡后，混合氣體中CO2的體積分?jǐn)?shù)可能為()A22.2%B27.5%C33.3% D36.8%解析CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)起始時(shí) 1 mol 1 mol 0 0平衡時(shí) mol mol mol mol反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)CO2的體積分?jǐn)?shù)為×100%33.3%。當(dāng)加入1 mol CO2、1 mol H2和1 mol H2O(g)時(shí)體現(xiàn)的關(guān)系為CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)起始時(shí) 0 1 mol 1 mol 1 mol轉(zhuǎn)化后 1 mol 2 mol 0 0與前一種情況相比，由于H2O(g)量的增加，達(dá)到平衡時(shí)CO的反應(yīng)量應(yīng)大于 mol，但小于1 mol，CO2的生成量應(yīng)大于 mol，小于1 mol，因此平衡時(shí)CO2的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)大于 ×100%22.2%，而小于 ×100%33.3%，故正確答案為B。答案B二、虛擬思想所謂虛擬思想，就是在分析或解決問題時(shí)，根據(jù)需要和可能，虛擬出能方便解題的對象，并以此為中介，實(shí)現(xiàn)由條件向結(jié)論轉(zhuǎn)化的思維方法。即把一種狀態(tài)與另一種狀態(tài)平衡時(shí)的情況(如轉(zhuǎn)化率、物質(zhì)的量濃度及含量等)進(jìn)行比較，可以假設(shè)一個(gè)中間轉(zhuǎn)化過程，便于比較。一定量的混合氣體在密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：mA(g)nB(g)pC(g)，達(dá)到平衡時(shí)，維持溫度不變，將氣體體積縮小到原來的1/2，當(dāng)達(dá)到新的平衡時(shí)，氣體C的濃度變?yōu)樵胶鈺r(shí)的1.9倍，則下列說法正確的是()mn>pmn<p平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加ABC D解析當(dāng)氣體體積縮小到原來的1/2，假設(shè)平衡未發(fā)生移動(dòng)(虛擬出一種中間狀態(tài))，則C的濃度為原平衡時(shí)的2倍，而事實(shí)上平衡發(fā)生了移動(dòng)，平衡移動(dòng)的結(jié)果是C的濃度為原平衡時(shí)的1.9倍，則可認(rèn)為由虛擬中間狀態(tài)向逆反應(yīng)方向發(fā)生了移動(dòng)。答案B三、轉(zhuǎn)化思想(等效思維法)通過變換思維角度，對題目作適當(dāng)假設(shè)、代換或轉(zhuǎn)化，使問題得以簡化，以找出解題途徑的思維方法。它是數(shù)學(xué)上等價(jià)轉(zhuǎn)化思想在化學(xué)解題中的應(yīng)用。由于化學(xué)平衡存在等效法即某可逆反應(yīng)在一定條件下達(dá)到化學(xué)平衡后，采用不同的方法改變外界條件，會導(dǎo)致平衡移動(dòng)過程中某些方面的等效性，以此推出在其他方面也有等效法，從而將思維從陌生轉(zhuǎn)換到熟悉，這樣處理不僅思路清晰，還有助于培養(yǎng)學(xué)生由此及彼的聯(lián)想思維能力。在一恒溫恒容的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：2A(g)B(g)nC(g)。.若在容器中充入2 mol A和1 mol B作為起始物質(zhì)，達(dá)平衡后C的體積分?jǐn)?shù)為x%。.若在達(dá)到平衡后，再在容器中充入2 mol A和1 mol B，平衡向_反應(yīng)方向移動(dòng)，達(dá)到新平衡后C的體積分?jǐn)?shù)為y%，則(填“>”“<”或“”)：(1)當(dāng)n>3時(shí)，x%_y%；(2)當(dāng)n3時(shí)，x%_y%；(3)當(dāng)n<3時(shí)，x%_y%。解析比較兩個(gè)化學(xué)平衡可知：分兩次共加入4 mol A 和2 mol B，即起始濃度恰好為的2倍，根據(jù)勒夏特列原理，增大反應(yīng)物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則達(dá)新平衡后C的物質(zhì)的量增大，但混合氣體總物質(zhì)的量也增大，因而達(dá)新平衡后C的體積分?jǐn)?shù)如何改變一時(shí)難以確定。思維轉(zhuǎn)換：平衡中A、B起始濃度均為平衡的2倍；若仍以中2 mol A和1 mol B作為起始物質(zhì)，只需將容器體積壓縮至原來的一半，A、B濃度同樣增大到原來的2倍，從而將濃度的變化轉(zhuǎn)換為壓強(qiáng)的變化，根據(jù)勒夏特列原理：(1)當(dāng)n>3時(shí)，增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則x%>y%。(2)當(dāng)n3時(shí)，增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，則x%y%。(3)當(dāng)n<3時(shí)，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則x%<y%。答案.正(1)>(2)(3)<突破訓(xùn)練1在一密閉容器進(jìn)行的可逆反應(yīng)：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，已知某時(shí)刻SO2、O2、SO3的濃度分別為 0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.2 mol/L，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，可能存在的數(shù)據(jù)是()ASO2為0.4 mol/L，O2為0.2 mol/LBSO2為0.25 mol/LCSO2、SO3均為0.15 mol/LDSO3為0.4 mol/L解析：選B。根據(jù)可逆反應(yīng)的特點(diǎn)可知，無論反應(yīng)是正向移動(dòng)還是逆向移動(dòng)，達(dá)到平衡時(shí)SO2、SO3濃度的取值范圍均為0<c<0.4 mol/L，故A、D兩項(xiàng)的說法是錯(cuò)誤的。而C項(xiàng)中不符合原子守恒關(guān)系。因此B項(xiàng)的說法是正確的。2一容積固定的真空密閉容器中，盛有1 mol PCl5，加熱到200 時(shí)發(fā)生反應(yīng)：PCl5(g)PCl3(g)Cl2(g)，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，PCl5所占體積分?jǐn)?shù)為a%，若在同一溫度和同一容器中，最初投入的是2 mol PCl5，反應(yīng)平衡時(shí)，PCl5所占體積分?jǐn)?shù)為b%，則a和b的關(guān)系是()Aa>b Ba<bCab D無法比較解析：選B。題目給出了狀態(tài)1和狀態(tài)2，為解決問題虛擬出狀態(tài)3，狀態(tài)3容器容積是狀態(tài)1的2倍。顯然由狀態(tài)3變到狀態(tài)2只需將容器容積縮小到原容積的1/2即可。該過程是一個(gè)加壓過程，對于題給反應(yīng)，加壓平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，PCl5物質(zhì)的量及其百分含量都增大，故b%>a%。3T 時(shí)，體積相等的甲、乙、丙3個(gè)密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，起始時(shí)充入各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下表所示：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)甲a mola mol00乙a mol2a mol00丙a mola mol0a mol則達(dá)到平衡時(shí)，CO的物質(zhì)的量由大到小的順序是()An(甲)>n(乙)>n(丙)Bn(甲)>n(丙)>n(乙)Cn(乙)>n(丙)>n(甲)Dn(乙)>n(甲)>n(丙)解析：選D。根據(jù)題意，以甲容器為參照物，設(shè)達(dá)到平衡時(shí)，甲容器中CO的物質(zhì)的量為n mol。乙容器相當(dāng)于在甲容器基礎(chǔ)上增加反應(yīng)物濃度，平衡正向移動(dòng)，平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量大于n mol；丙容器相當(dāng)于在甲容器基礎(chǔ)上增加生成物濃度，平衡逆向移動(dòng)，平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量小于n mol。