化学平衡中的假设思想

在中学化学中，化学平衡问题多局限于定性的阐述，很少有定量的分析。因此，有关化学平衡习题的处理主要是“定性”和“半定量”法，对于近几年高考试题，这种方法主要应用三大假设思想――极端假设、等效假设、过程假设。下面分别谈谈三大假设思想。

1. 极端假设

化学平衡研究的对象是不能完全进行的反应。极端假设就是把研究的对象或过程假设到能够完全进行的理想的极限情况，使因果关系变得非常明显，从而得出正确的结论。

例1.在一定条件下，将A、B、C三种物质各1mol通入一个密闭容器中发生反应：2A+B2C，达到平衡时，B的物质的量可能是（ ）

A. 1.5mol B. 1mol C. 0.5mol D. 0

解析：B的物质的量应该是一个范围值，所以应该找出B的最大、最小值，从而框定范围。所以本题应采用极端假设法，考虑平衡完全向左进行，完全向右进行两种情况。

2A + B 2C

起始 1 1 1

向左 1+1 1+0.5 0

向右 0 1-0.5 1+1

得到的B的极值为1.5mol和0.5mol，实际上该反应为可逆反应，不可能向左向右进行完全，所以，B的取值范围应该是0.5mol

例2.在一个容器固定的反应器中，有一可左右滑动的密封隔板，两侧分别进行如图1所示的可逆反应。各物质的起始加入量：Ｍ2.5mol，Ｎ3mol，Ｐ0mol，Ａ.Ｃ.Ｄ各0.5mol，Ｂｘmol。当ｘ在一定范围内变化时，均可以通过调节反应器的温度，使两侧反应都达到平衡，并且隔板恰好处于反应器正中位置，如图1所示。若达到平衡时，测得Ｍ转化率为75％。请填写下列空白：

图1

①达到平衡时，反应器左室气体总物质的量为mol；

②若欲使右室反应开始时ｖ正＞ｖ逆，ｘ的取值范围是。

③若欲使右室反应开始时ｖ逆＞ｖ正，ｘ的取值范围是。

解析：因为左室反应前后体积不变，所以达到平衡后，左室气体总物质的量为2.5mol于隔板恰好处于反应器的正中位置，所以平衡时右室气体总物质的量应为2.5mol。对于②中的条件，假设右室反应达到平衡时有ｙmolＡ发生反应。

Ａ（ｇ） ＋ 4Ｂ（ｇ） 2Ｃ（ｇ） ＋ Ｄ（ｇ）

起始量／mol 0.5 x 0.5 0.5

转化量／mol ｙ 4ｙ 2ｙ ｙ

平衡1量／mol （0.5－ｙ） （ｘ－4ｙ） （0.5＋2ｙ） （0.5＋ｙ）

（向正反应方向） 则有： 1.5＋ｘ－2ｙ＝2.5

0＜ｙ＜0.5

解得：1＜ｘ＜2

平衡2量／mol （0.5+ｙ） （ｘ+4ｙ） （0.5-2ｙ） （0.5-ｙ）

（向逆反应方向） 1.5＋ｘ+2ｙ＝2.5

0 ＜ 2 y＜0.5

ｘ的取值范围为0.5＜ｘ＜1。

2. 等效假设

在等效假设中，要让学生树立等效思维。所谓等效思维，就是在效果相同的前提下，把实际的、难于理解的问题变成理想的、易于思考的问题。它是数学上“等价转化思想”在化学解题中的应用，是一种常用的有效的科学思维方法。它常常是通过变换思维角度，对题目作适当假设，或者代换，或者转化，或者变化途径。等效思维的关键在于其思维的等效性，即你的假设、代换都必须符合原始题意。等效思维在化学平衡中是一种实用的解题技巧，有些题只有用此法才可解决，有些题若用此法可解得更巧更快。

例.在一定温度下，将a molPCl5通入一容积不变的密闭容器中，达到如下平衡：

PCl5（气）PCl3（气）+ Cl2 (气) ，测得平衡混合气的压强为P1 ；此时，再向此反应器中通入a mol PCl5，在温度不变时，重新达到平衡时，测得压强为P2，则P1 与P2 的关系是（ ）

Ａ．P1=P2 B．2P1

解析：等效思维一：第二次平衡，可以这样变换：将容器体积扩大1倍，通入2a mol PCl5,此时建立的平衡与第一次平衡相同，压强相等；再将容器体积快速恢复为原容积，此时压强为2P1，压强增大，平衡向逆反应方向移动，混合气体总物质的量减小，压强减小，直到建立新平衡，即第二次平衡，此时 压强小于2P1，但比P1要大。故答案为D。

等效思维二：将第一次平衡复制一份甲容器复制两个,再把这一份压缩到原容器,此时压强为2P1，压强增大，向生成SO3的方向移动，，再把这一份压缩到原容器，同样得出正确答案。

综上所述，应用等效思维分析有关化学平衡问题的一般思路如下：根据已知条件，先合理变换条件或途径，使之成为效果相同的平衡；然后将体系恢复为原条件，根据平衡移动原理，对结果进行分析。

3. 过程假设

化学平衡的移动是根据勒沙特列原理来进行判断的。但对于一些较为复杂的、抽象的过程往往难以得出结论，如果将其假设为若干个简单、具体的过程；会使问题变得简捷明了，从而得以解决；这种假设叫过程假设。

例.在一个密闭容器中进行如下反应：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），若反应的起始浓度有以下四种情况，则在达到平衡时三氧化硫浓度最大的是（ ）种情况。

A、SO2：2mol O2：1mol SO3：0mol

B、SO2：1mol O2：1mol SO3：1mol

C、SO2：2mol O2：2mol SO3：2mol

D、SO2：0mol O2：1mol SO3：3mol

解析： 2SO2（g） + O2（g） 2SO3（g）

A、2mol 1mol 0mol

B、 1mol 1mol 1mol