极值点是横坐标还是纵坐标
化学平衡常数的解题方法和技巧?
化学平衡常数的解题方法和技巧?
掌握化学平衡题的基本方法和技巧,对解题起着事半功倍的效果。常见的解题方法和思路有如下几种:
一、常规方法
找出可逆反应到达平衡的过程中,各物质的起始量、变化量和平衡量,然后根据条件列方程式解答。
例1:在一个固定容积的密闭容器中放入3molX气体和2molY气体,在一定条件下发生下列反应4X(气) 4Y(气) ?3Q(气) nR(气)达到平衡后,容器内温度与起始时相同,混合气的压强比原来的增大10%,X的浓度减小 则n值为( )
(A)4 (B)5
(C)3 (D)7
二、差量法:
对于例1,根据题意,因为反应在一个恒温定容的容器内进行,但平衡时混合气体的压强比反应前增大,这就表明混合气体的物质的量较反应前增加了。
三、估算法:
若换一个角度思考例1,则更显简单,由于X的浓度减少,所以平衡正向移动。此时压强增大则意味着正反应方向为气体体积增大的方向,所以4 4lt3 n,所以ngt5。答案为(D)。
例2:在一密闭容器中,用等物质的量的A和B发生如下反应:A(g) 2B(g)?2C(g)
反应达到平衡时,若混合气体中A和B的物质的量之和与C的物质的量相等,则这时A的转化率为( )
(A) 40% (B) 50%
(C) 60% (D) 70%
用基本方法可以算出答案为(A)。若设计另外的途径通过B求A的转化率则显得更加简单。因为A和B按1:2反应,而A、B又是等物质的量,所以A必然过量,设B完全转化则A只转化一半,故转化率为50%,但可逆反应的特点是反应物不能完全转化,所以A的实际转化率lt50%,故答案为(A)。
四、守恒法:
有些化学平衡问题,常可抓住某一元素守恒,通过设计另外的变化途径,使难以确定的问题变得有规律可循,从而化难为易,使问题得到解决。
例3:在某合成氨厂合成氨的反应中,测得合成塔入口处气体N2、H2、NH3的体积比为6:8:1,出口处N2、H3、NH3的体积比为9:27:8,则氮气的转化率为( )
(A) 75% (B) 50%
(C) 25% (D) 20%
此题刚一读题无从下手,但若从原子守恒的角度分析,便很容易得到解决。
入口处:N2、H2、NH36:8:1,
出口处:N2、H2、NH39:27:8。
设出口处N2为9mol,则n(N)9×2 826mol,
设入口处N2为xmol,根据N守恒,则入口处:n(N)2x 126mol,
解得x12mol,所以N2变化3mol。
∴转化率
答案为(C)
五、等效假设法:
所谓等效假设,就是在效果相同的前提下,通过变换思维角度,对题目作适当假设,或代换、者转化或者变换途径。把实际的、难于理解的问题变成理想的、易于思考的问题。在化学平衡题中是一种实用的解题技巧。
例4:在相同条件下(T500K),相同体积的甲乙两容器,甲中充入1gSO2和1gO2,乙中充入2gSO2和2gO2,反应2SO2 O2?2SO3达到平衡后,下列叙述中不正确的是( )
(A)反应速率:乙gt甲
(B)平衡混合物中SO2的体积分数:乙gt甲
(C)SO2的转化率:乙gt甲
(D)平衡时O2的体积分数:甲gt乙
等效假设一:若将乙容器的容积扩大2倍,则甲乙两容器中的反应速率、平衡混合物中SO2的体积分数、SO2的转化率和平衡时O2的体积分数等相同;再将乙容器容积恢复到原体积,则压强增大,反应速率增大,平衡向生成SO3的方向移动,故A、C、D项都是正确的,只有B项是错误的。所以答案为(B)。
等效假设二:将甲容器复制两个,则这三个容器完全一样,再将复制的两个容器压缩为一个容器即为乙容器,此时压强增大,反应速率增大,平衡向生成SO3的方向移动,同样得出符合题意的答案。
六、阿佛加德罗定律法:
若将阿佛加德罗定律的两个重要的推论:
①同温同压时:v1:v2 n1:n2
②同温同体积时:p1:p2 n1:n2引入化学平衡学习,同样会起到事半功倍的效果。
例5:体积相同的甲、乙两容器中分别都充有等物质的量的SO2和O2,在相同温度下发生反应:2SO2(g) O2(g)?2SO3(g)并达到平衡。在这个过程中,甲容器保持体积不变,乙容器保持压强不变。若甲容器中SO2的转化率为P%,则乙容器中SO2的转化率为( )
(A)等于P% (B)大于P%
(C)小于P% (D)无法判断
分析:因为2SO2(g) O2(g)?2SO3(g)是一个气体总物质的量减小的反应。甲为恒容状态,因为同温同体积时:p1:p2 n1:n2达到平衡时,气体总物质的量减小,故压强减小,相对于恒压状态(乙)平衡应该向左移动。故甲中SO2的转化率小于乙中SO2的转化率,选(B)。
七、极值法
将可逆反应的起始反应物按极限的想法,全部反应完全,得到产物的量是一个极大值。而实际上可逆反应是不可能全部反应完全的,因此,实际值一定小于这个极大值。
例6:1molCO和1molH2O(g)在一定条件下发生如下反应:
CO(g) H2O(g)? H2(g) CO2(g)
达到平衡状态时,生成0.67molCO2,若在上述相同条件下将H2O(g)改为4mol,反应达平衡时,生成CO2的物质的量可能是( )
(A)0.52mol (B)1.4mol
(C)2mol (D)0.94mol
解析:若1molCO全部反应完全,则生成CO2为1mol,故将H2O(气)改为4mol时,平衡向右移动,生成的CO2的物质的量应大于0.67mol,但小于1mol。故选(D)
八、图像法:
化学平衡的有关图像是中学化学中基础图像知识的一个重要方面,它能把抽象的化学平衡理论形象直观地表述出来。学生能熟练地解答化学图像问题,也是现行教学大纲的要求。分析解答化学平衡图像问题要注意几点:
(1)看懂图像:
一看面(横坐标与纵坐标),二看线(线的走向,变化的趋势),三看点(拐点、交点、原点),四看是要不要作辅助线(如等温线、等压线)。
(2)联想规律:即联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。
例7:可逆反应:mA(g) nB(g) ? eC(g) fD(s), 反应过程中,当其他条件不变时,C的体积分数[a(C)]在不同温度(T)和不同压强(P)的条件下随时间(t) 的变化关系如下图,下列叙述正确的是:( )
(A)化学方程式中:m n gte
(B)达到平衡后,使用催化剂,C的体积分数将增大
(C)达到平衡后,若温度升高,化学平衡向逆反应方向移动
(D)达到平衡后,若增大体系的压强,化学平衡向正反应方向移动
分析:从温度图像中可知在温度T2时先达到平衡,所以T2gtT1,从T1到T2的过程中体系的温度升高,C的体积分数a(C)减小,表明化学平衡向逆方向移动,因此正反应是放热反应;从压强图像中可知在压强P2时先达到平衡,所以P2gtP1,从P1到P2的过程中体系的压强增大,C的体积分数a(C)减小,表明化学平衡向逆方向移动,因此正反应是气体体积增大的反应,所以m nlte。所以正确答案为(C)。
最大值最小值和极大值极小值有什么区别?
代表意义不同
最值,是函数的定义域内的最高点和最低点。函数最值分为函数最小值与函数最大值。简单来说,最小值即定义域中函数值的最小值,最大值即定义域中函数值的最大值。函数最大(小)值的几何意义:函数图像的最高(低)点的纵坐标即为该函数的最大(小)值。
函数极值是一定范围内(给定区间)内取得的最大值或最小值,分别称为极大值或极小值,极值也称为相对极值或局部极值。
拓展延伸:极值有严格定义,就是导数零点(变号零点)处为极值,最值是极值和一段区间端点值的比较,可以理解为极值可以是最值,但不一定是。