31種解題方法讓你考試無憂(8)
虛擬法
所謂虛擬法,就是在分析或解決問題時(shí),根據(jù)需要和可能,虛擬出能方便解題的對象,并以此為中介,實(shí)現(xiàn)由條件向結(jié)論轉(zhuǎn)化的思維方法。
●難點(diǎn)磁場
請?jiān)囎鱿铝蓄}目,然后自我界定學(xué)習(xí)本篇是否需要。
A、B、C、D為四種易溶物質(zhì),它們在稀溶液中建立如下平衡:
A+2B+H2OC+D
當(dāng)加水稀釋時(shí),平衡向_______(填“正”或“逆”)反應(yīng)方向移動(dòng),理由是
。
●案例探究
[例題]600 K時(shí),在容積可變的透明容器內(nèi),反應(yīng)2HI(g)I2(g)+H2(g)達(dá)到平衡狀態(tài)A。保持溫度不變,將容器的容積壓縮成原容積的一半,達(dá)到平衡狀態(tài)B。
圖8―1
(1)按圖8―1所示的虛線方向觀察,能否看出兩次平衡容器內(nèi)顏色深淺的變化?并請說明理由。
答:
(2)按圖8―1所示的實(shí)線方向觀察(活塞無色透明),能否看出兩次平衡容器內(nèi)顏色深淺的變化?并請說明理由。
答:
命題意圖:考查學(xué)生對平衡移動(dòng)及有色氣體濃度被等知識(shí)的認(rèn)識(shí)。
知識(shí)依托:勒夏特列原理。
錯(cuò)解分析:從實(shí)線方向觀察,根據(jù) A、B 兩狀態(tài)下的 I2 的濃度關(guān)系:
cB(I2)=2cA(I2)
誤以為能觀察到容器內(nèi)顏色的變化。
解題思路:狀態(tài)A與狀態(tài)B的不同點(diǎn)是:pB=2pA,但題設(shè)反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng),即由狀態(tài)A到狀態(tài)B,雖然壓強(qiáng)增大到原來的2倍,但是平衡并未發(fā)生移動(dòng),所以對體系內(nèi)的任何一種氣體特別是 I2(g) 而言,下式是成立的:cB[I2(g)]=2cA[I2(g)]。
對第(2)小問,可將有色氣體 I2(g) 沿視線方向全部虛擬到活塞平面上――猶如夜晚看碧空里的星星,都在同一平面上。則視線方向上的 I2 分子多,氣體顏色就深;反之,則淺。
答案:(1)可以觀察到顏色深淺的變化。由于方程式兩邊氣體物質(zhì)的物質(zhì)的量相等,容積減半,壓強(qiáng)增大到2倍時(shí),I2(g)及其他物質(zhì)的物質(zhì)的量均不變,但濃度卻增大到原來的2倍,故可以看到I2(g)紫色加深。
(2)不能觀察到顏色深淺的變化。因?yàn)橛蔂顟B(tài)A到狀態(tài)B,平衡并未發(fā)生移動(dòng),盡管 cB[I2(g)]=2cA[I2(g)],但 vB[I2(g)]=vA[I2(g)],即視線方向上可觀察到的 I2(g) 分子數(shù)是相同的,故不能觀察顏色深淺的變化。
●錦囊妙計(jì)
化學(xué)中,虛擬法的應(yīng)用是廣泛的,除可虛擬物質(zhì)狀態(tài)外,還有很多可用虛擬法解決的問題,如①配平復(fù)雜氧化還原反應(yīng)時(shí),可將復(fù)雜化合物中各元素的化合價(jià)皆虛擬為零;②虛擬出某些混合物的“化學(xué)式”;③虛擬出某些解題時(shí)用到的數(shù)據(jù);④虛擬出解題需要的某些條件;⑤虛擬反應(yīng)過程;⑥虛擬反應(yīng)結(jié)果等等。
●殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練
1.(★★★)在一密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):
aA(g)bB(g)
達(dá)平衡后,保持溫度不變,將容器容積增加一倍,新平衡建立時(shí),cB 是原來的 60%,則( )
A.平衡向正反應(yīng)方向發(fā)生了移動(dòng) B.A 物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率變小了
C.B 物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大了 D.a>b
2.(★★★)在常溫常壓下,向5 mL 0.01 mol?L-1FeCl3(aq)中滴入0.5 mL 0.01 mol?L-1的NH4SCN(aq),發(fā)生如下反應(yīng):
FeCl3+3NH4SCNFe(SCN)3+3NH4Cl ( )
所得溶液顯紅色,改變下列條件,能使溶液顏色變淺的是
A.向溶液中加入少量KCl晶體
B.向溶液中加入少量的水
C.向溶液中加入少量無水硫酸銅,變藍(lán)后立即取出
D.向溶液中滴加2滴1 mol?L-1的FeCl3(aq)
3.(★★★★)在一定溫度和壓強(qiáng)下,某容器內(nèi)存在如下平衡(平衡 A):
2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)
這是工業(yè)合成尿素的反應(yīng)。如果將容器的容積縮小為原來的 1/3,則達(dá)到平衡時(shí)(平衡 B)下列說法一定正確的是( )
A.氣體的平均式量比原來大 B.氣體的平均式量比原來小
C.氣體的平均式量與原來相等 D.依據(jù)題給條件無法確定
4.(★★★★★)CuCl2(aq) 因濃度不同,顏色往往不同。有的是黃色,有的是綠色,還有的是藍(lán)色。已知 CuCl2(aq) 中存在如下平衡:
[Cu(H2O)4]2++4Cl-[CuCl4]2-+4H2O
藍(lán)色 黃色
試回答下列問題:
(1)欲使溶液由黃色變?yōu)樗{(lán)色,可采取的兩種方法為:① ;② 。
(2)欲使溶液由藍(lán)色變?yōu)榫G色,可采取的兩種方法為:① ;② 。
難點(diǎn)磁場
解析:可將水虛擬為容器,將 A、B、C、D 四種易溶物質(zhì)虛擬為盛在“水――容器”中的氣體物質(zhì)。那么,加水稀釋,“氣體”的體積擴(kuò)大,壓強(qiáng)減小,根據(jù)勒夏特列原理,平衡向氣體體積增大的方向,即上列平衡的逆反應(yīng)方向移動(dòng)。由此,可以得出結(jié)論:溶液稀釋時(shí),平衡向溶質(zhì)粒子數(shù)增加的方向移動(dòng)。
答案:逆 因?yàn)橄♂尯螅瑔挝惑w積內(nèi)溶質(zhì)的粒子總數(shù)(或總濃度)減小,根據(jù)勒夏特列原理,平衡向單位體積內(nèi)溶質(zhì)的粒子總數(shù)(或總濃度)增加的方向移動(dòng)。
殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練
1.提示:虛擬一種中間狀態(tài),假設(shè)平衡不移動(dòng),則新平衡建立時(shí):cB 是原來的 50%,而事實(shí)上 cB 是原來的 60%,這表明擴(kuò)大容積平衡向生成 B 的方向――正反應(yīng)方向發(fā)生了移動(dòng)。
答案:AC
2.解析:從反應(yīng)實(shí)質(zhì)來看,溶液中存在的化學(xué)平衡是:
Fe3++3SCN-Fe(SCN)3
等系列反應(yīng)?梢娂尤 KCl 晶體,對此平衡無影響;但加入 2 滴 1 mol?L-1 的 FeCl3(aq),使溶液中 Fe3+ 濃度增大,平衡則向正反應(yīng)方向移動(dòng),溶液顏色變深。A、D 項(xiàng)皆不可選。
對于 B、C 選項(xiàng),因平衡體系中的水量發(fā)生了改變,導(dǎo)致溶液中所有溶質(zhì)的濃度或同等程度地增大,或同等程度地減。蝗粢袛嗥胶庖苿(dòng)的方向,從濃度的改變來看,似無從下手。如果我們變換一下思路,將上列平衡體系中的 Fe3+、SCN- 和 Fe(SCN)3 均虛擬為氣態(tài)物質(zhì)(虛擬其狀態(tài)),則向平衡體系中加水,可認(rèn)為增大了容器的容積,即減小了氣體反應(yīng)物的壓強(qiáng)(或濃度),平衡就向氣體體積擴(kuò)大的方向(即上列反應(yīng)的逆反應(yīng)方向)移動(dòng),這樣液體顏色就會(huì)變淺?梢 B 項(xiàng)可選而 C 項(xiàng)不可選。
若采用極限思維,對于 B 選項(xiàng),可作如下設(shè)想:加入的水不是很少而是很多,這樣上列平衡體系中,F(xiàn)e3+與 SCN- 相互碰撞結(jié)合成 Fe(SCN)3 分子的機(jī)會(huì)越稀越少,而 Fe(SCN)3 分子電離成 Fe3+ 和 SCN- 的機(jī)會(huì)則越來越多,無疑是加水的結(jié)果,平衡是向逆反應(yīng)方向移動(dòng)的,故而溶液顏色變淺。
答案:B
3.解析:容器容積縮小,反應(yīng)氣體壓強(qiáng)增大,合成尿素[CO(NH2)2]的反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng),由反應(yīng)方程式知,氣體物質(zhì)的量每減少 2 mol,就有
由于原混合氣體平均式量 r(A)介于Mr(NH3)、Mr(CO2)、Mr(H2O)中最大者(44)與最小者(17)之間,故有以下討論:
(1)若 r(A)>30,則移走 Mr=30的氣體后,剩余氣體平均式量增大,故有r(B)>r(A)
(2)若r(A)=30,則r(B)= r(A),
(3)若r(A)<30,則r(B)<r(A)
因?yàn)樵旌蠚怏w的平均式量在題設(shè)條件下無法確定,所以新平衡建立后氣體平均式量數(shù)值的變化無法確定。
答案:D
評注:若將“一定”改為:可能,則 A、B、C、D 四備選項(xiàng)都可選。
4.解析:(1)加入 Ag+ 降低 Cl- 濃度,可使平衡向左移動(dòng)。
將水虛擬為容器,將離子虛擬為氣體,則加“水――容器”容積擴(kuò)大,平衡向氣體體積擴(kuò)大的方向,即本反應(yīng)的逆反應(yīng)方向移動(dòng)。
(2)由美學(xué)知識(shí)可知,藍(lán)黃相混可得綠色。這樣 ,平衡向右移動(dòng),可使溶液由藍(lán)變綠。由(1)知,加水 CuCl2 濃度降低,平衡向左移動(dòng);則增大 CuCl2 的濃度(或 Cu2+ 的濃度,或 Cl- 的濃度)平衡向右移動(dòng)。
答案:(1)加水 加 AgNO3(s)[或 AgNO3(aq)]
(2)加 CuCl2(s)[或濃 CuCl2(aq)] 加NaCl(s)[或濃 NaCl(aq)等]
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
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