“守恒法”巧解化学中的等效平衡问题

丁 瑞●

江苏省盐城中学(224005)



“守恒法”巧解化学中的等效平衡问题

丁 瑞●

江苏省盐城中学(224005)

“守恒法”是化学解题中的常用方法，其应用可以将复杂的过程进行简化，快捷便利地解决问题.化学中的等效平衡问题一直是高考化学中的一个难点，很多学生不理解为什么两者会平衡，但如果从“守恒”的角度进行分析，就会使学生清晰整个过程，理解其中的缘由.现就“守恒法”在等效平衡问题中的应用浅谈自己的一点心得，与大家共享.

一、“守恒法”分析等效平衡的原理

等效平衡主要指一定条件下的可逆反应中，无论从正反应方向开始，还是逆反应方向开始，只要按照一定的量配比，达到化学平衡状态相同，平衡混合物中各组成物质的百分含量保持不变.

在教学过程中，很多学生不懂这两个平衡状态为什么会等效？教师可以引导学生利用“守恒法”进行分析，根据质量守恒定律，0.01molCO和0.01molH2O两者所提供的C、H、O的物质的量与0.01molCO2和0.01molH2两者所提供的C、H、O的物质的量完全一致.因为化学反应的本质是旧键的断裂与新键的形成，原子之间重新排列形成新物质的过程，所以无论物质以什么形式开始反应，只要所提供的总原子数相同，其本质是一样的，即两者达到同一平衡状态是必然的.

此观点适合于绝对等效，即在恒温恒容下的可逆反应达平衡时，两者所有的量均相等，而不单单是体积分数、浓度等相对含量等效.学生对这个观点非常认可、便于接受，避免了学生对公式死记硬背和盲目套用，具有很强的操作性、实用性.

二、“守恒法”分析等效平衡问题

1.“守恒法”巧解等效平衡中的大小

A.2molSO2和1molO2B.4molSO2和1molO2

C.2molSO2和1molO2和2molSO3

D.3molSO2和2molSO3

解析 根据“守恒法”， 2molSO2和2molSO3共提供4molS、10molO，学生很容易看出这与B选项中所提供的量相同，故B平衡时SO2的物质的量应该与题中平衡时SO2的物质的量相等，即m=n；而A中所提供的S、O的物质的量减少了，相当于在B的基础上减少了2molSO2，故达到平衡时SO2的物质的量会减少，即m>n；C中提供了4molS，12molO，相当于在B的基础上增加了1molO2，平衡会正向移动，故平衡时SO2会减少；D中提供了5molS、12molO，相当于在B的基础上增加了1molSO2，根据化学平衡移动原理，平衡虽然会向正反应方向移动，但新平衡时二氧化硫的浓度仍然比原平衡大，故达到平衡时SO2的物质的量会增大，即m

2.“守恒法”巧解等效平衡中的计算

(1)若X=0，Y=0，则Z=____.

(2)若X=0.75，则Y=____，Z=____.

(3)X、Y、Z应满足的一般条件为____.

解析 利用“守恒法”可知，1molN2和3molH2共能提供2molN和6molH，只要三个问题中能够提供2molN和6molH就可达到等效平衡.(1)Z=2mol；(2)根据氮原子守恒Z=2-0.75×2=0.5mol，根据氢原子守恒，Y=(6-0.5×3)÷2=2.25mol；(3)根据氮原子、氢原子守恒，可以得出关系式：2X+Z=2，2Y+3Z=6.

解析 利用常规计算方法，需要对平衡的方向进行判断，通过二元一次方程组进行求解，计算过程比较复杂.利用“守恒法”不难发现，无论反应是否平衡，都会符合如下关系：

n(S)∶n(O)=(2+4)∶(2×2+3×2+4×3)=3∶11，设SO2为xmol，则有：n(S)∶n(O)=(1.4+x)∶(0.8×2+x×2+1.4×3)=3∶11，解得，x=0.4.

可见，“守恒”使化学充满了丰富的内涵，“守恒法”解决等效平衡中的问题，省却了学生对平衡等效、平衡移动等过程的判断，直接将反应的“始”与“末”两个状态联系起来，利用其中的守恒关系抓住了问题的实质，达到了事半功倍的效果.

G

B