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1、混淆“可逆反应”与“完全反应”
例1:将16 mLNO和NH3的混合气体在催化剂作用下,400℃左右发生下列可逆反应:6NO+4 NH35N2+6H2O 已知反应达平衡后在相同条件下混合气体体积变为17mL。则在原混合气中,NO和NH3的物质的量之比可能是 ( )
A.3:5 B.3:4 C.3:2 D.3:1
解题思路:
6NO + 4 NH3 5N2 + 6H2O ΔV
6 4 5 6 1
6mL 4mL (17mL-16mL)
所以:参与反应的NO和NH3体积分别是6 mL和4 mL。又因为:6 mL+4 mL<16 mL, 因而存在过量情况, 若NO为6mL,则NH3为10mL,若NH3为4mL,则NO为12mL。所以n(NO) ∶n( NH3) =6∶10或12∶4。 选A、D
错解原因分析:该解法错把反应当作是完全进行到底的反应。
正确解题思路:该反应是可逆反应,反应不能进行到底,根据可逆反应达平衡时任一组分均大于零原则,以上两种情况均不可能。但是根据以上计算,我们可得出NO 和NH3的物质的量之比的范围是6∶10< n(NO) ∶n( NH3)<12∶4,即3∶5<n(NO) ∶n( NH3) <3∶1, 选项B、C介于这个范围之间。
故本题正确答案为B、C。
2、混淆“起始状态”
例2:在密闭容器中,下列反应:C(s)+H2O(g) CO(g) +H2(g) 达到平衡后,其他条件不变,缩小容器的体积,则容器中混合气体的平均式量 ( )
A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 无法判断
解题思路:方程式右边只有H2O是气体,H2O的相对分子质量是18;方程式右边按CO和H2以物质的量之比1:1混合得其平均相对分子质量是15。缩小容器的体积(即增大压强)后,平衡向左移动,平均式量变大,选A。
错解原因分析:存在思维定势:认为反应从正反应开始,因此判断CO和H2的物质的量之比1∶1。实际上反应也可以从逆反应开始,并且CO和H2的物质的量之比也不一定是1∶1。
正确解题思路:可以假设反应达平衡时气体质量为mg , 气体物质的量为n mol,则平均式量M1=m/ n。缩小容器的体积,平衡向左移动,重新达到新的平衡,假设平衡向左移动时气体物质的量减少x mol。则达到新平衡时,平均式量:M2=(m−12 x)/(n− x),
则:M1− M2=[ x(m −12 n)] /[ n(n − x)],式中(n − x)肯定大于0,也就是说平均式量的变化趋势取决于m与12 n 的相对大小,即M1与12的相对大小。
如果反应从正反应开始,则M1(m/ n)介于18与15之间,(M1− M2)>0。
如果反应从逆反应开始,则M1(m/ n)介于28 (CO远远过量)与2 (H2远远过量)之间, ( M1− M2)的值可能大于小于或等于0。
综上所述,D选项正确。
3、混淆“假想平衡移动”与“实际平衡移动”
例3:一定温度下,在AL的密闭容器中加入a g SO3(g) 发生反应:2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g) 并达平衡状态;在容积保持不变的情况下,再向密闭容器中加入a g SO3(g),待再次达到平衡时,SO3的转化率将 (填增大、不变、减小),平衡向 方向移动。
解题思路:这是一个等温等容的等效平衡问题,可按这样的思路考虑:把第二次加入的a g SO3(g),在相同的温度下,也放在另一个AL的密闭容器中达平衡状态。这样,两个容器中的平衡体系应是等同的,SO3的转化率相同。然后将两个容器合并,并加压使总体积压缩为AL,由于2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g) 正反应为气体总体积增大的方向,所以加压平衡向左(逆反应)移动,SO3的转化率减小。
错解原因分析:在比较SO3的转化率时,设想了一等效平衡状态考虑的,结论正确。“平衡左移”是在充入与原平衡相当的气体(即等效平衡气体——此时假想第二次加入的SO3(g)已处于平衡状态)基础上考虑的。在此基础上的平衡移动是“假想平衡移动”,而非“实际平衡移动”。
正确解题思路:SO3的转化率按等效平衡方法考虑:SO3的转化率减小。而平衡移动方向应从改变的条件——加入SO3(g)来考虑:c(SO3)增大,正反应速率增大,逆反应速率不变;正反应速率大于逆反应速率,所以平衡向正反应(右)方向移动。
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