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[例 在一个固定体积的密闭容器中,保持一定温度,进行以下反应: H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)已知加入1molH2和2molBr2时,达到平衡后生成 amol HBr(见下表“已知”项)。在相同条件下,且保持平衡时各组分的质量分数不变,对下列编号(1)~(3)的状态,请填写表中空白: [解析] 在分析中要注意到题设情景:(1)容器体积固定;
(2)反应H2(g)+Br2(g) 2HBr(g)是一个气体体积不变的反应(压强将不影响平衡);(3)编号(1)~(3)和已知状态达到相同的平衡状态(各组分的质量分数不变);(4)达平衡时HBr在混合气中的含量为a/3(由已知状态推导)。这样对于编号(1)起始状态相对于已知情况相当于压强增大一倍。因此平衡不移动,达平衡时HBr的量可以由:x/(2+4)=a/3
(反应前、后气体总量不变)得:x=2a
对于编号(2),可以先由平衡时HBr的含量不变,设体系中总的物质的量为y,则: 0.5a/y=a/3 y=1.5(mol)
再结合等效代换(按方程式系数关系),相当于HBr起始为0时,H2、Br2各为0.5mol,这样,为满足气体物质的总量为1.5mol和当起始HBr为0,H2:Br2=1:2(已知起始状态)只能是H2为0(0.5-0.5=O),Br2为0.5mol(1-0.5=0.5)。
编号(3),先设HBr起始量为x,平衡量为y,通过等效代换转换为如下状态:
H2为m+0.5x,Br2为n+0.5x,HBr为0,此时(m+0.5)/(n+0.5)=1/2,x= 2(n-2m)
混合气总物质的量:m+n+2(n—2m)=3(n-m)
平衡混合气中HBr含量:y/3(n-m)=a/3 y=a(n-m)
[评述] 本题考查对题设情景的阅读理解,对隐含信息(反应特点与反应条件)的挖掘。这是解答本题的关键。除此本题还特别考查了由题给具体情况(各种状态)统摄归纳成一般规律的能力。题给的3种状态及设问要求,一个比一个思维层次高梯度十分明显,层次十分清楚,测试结果也是这样。
有关化学平衡的理论分析题,在总复习中可以对初态与平衡态间的物料关系作如下归纳
上述两个反应的①、②初态过平衡对,A、B、C的平衡物质的量相等,且初态反应物的物质的量之比和方程式中各物质系数比相匹配。③、④两种状态达平衡时,A、B的平衡物质的量相同,但其初态反应物的物质的量之比和化学方程式中各物质系数不匹配。由此可延伸出多种试题,本题就是属于反应(2)(总量不变)中的③、④状况。(综合应用,较难) |