有關(guān)溶液中離子濃度的大小比較題型歸納及解題策略

有關(guān)溶液中離子濃度的大小比較題型歸納及解題策略電解質(zhì)溶液中離子濃度大小比較問題，是高考的“熱點(diǎn)”之一。多年以來全國(guó)高考化學(xué)試卷幾乎年年涉及。這種題型考查的知識(shí)點(diǎn)多，靈活性、綜合性較強(qiáng)，有較好的區(qū)分度，它能有效地測(cè)試出學(xué)生對(duì)強(qiáng)弱電解質(zhì)、電離平衡、水的電離、pH、離子反應(yīng)、鹽類水解等基本概念的掌握程度及對(duì)這些知識(shí)的綜合運(yùn)用能力。現(xiàn)結(jié)合07年各省市高考試題和模擬題談?wù)劷獯鸫祟悊栴}的方法與策略。一、要建立正確一種的解題模式1．首先必須有正確的思路：2．要養(yǎng)成認(rèn)真、細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕忸}習(xí)慣，要在平時(shí)的練習(xí)中學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用常規(guī)的解題方法，例如：淘汰法、定量問題定性化、整體思維法等。二、要注意掌握兩個(gè)微弱觀念1．弱電解質(zhì)的電離平衡弱電解質(zhì)電離的過程是可逆的、微弱的，在一定條件下達(dá)到電離平衡狀態(tài)，對(duì)于多元弱酸的電離，可認(rèn)為是分步電離，且以第一步電離為主。如在H2S的水溶液中：H2SHS-+H+，HS-S2-+H+，H2OH++OH－，則離子濃度由大到小的順序?yàn)閏(H+)＞c(HS-)＞c(S2-)＞c(OH－)。2．鹽的水解平衡在鹽的水溶液中，弱酸根的陰離子或弱堿的陽離子都會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，在一定條件下達(dá)到水解平衡。在平衡時(shí)，一般來說發(fā)生水解反應(yīng)是微弱的。多元弱酸根的陰離子的水解，可認(rèn)為是分步進(jìn)行的，且依次減弱，以第一步為主。如在Na2CO3溶液中存在的水解平衡是：CO32－＋H2OHCO3－＋OH－，HCO3－＋H2OH2CO3＋OH－，則c(Na+)＞c(CO32－)＞c(OH－)＞c(HCO3－)＞c（H+）。三、要全面理解三種守恒關(guān)系1．電荷守恒：電解質(zhì)溶液中所有陽離子所帶有的正電荷數(shù)與所有的陰離子所帶的負(fù)電荷數(shù)相等。例如：NaHCO3溶液中：n(Na+)＋n(H+)＝n(HCO3－)＋2n(CO32－)＋n(OH－)推出：c(Na+)＋c(H+)＝c(HCO3－)＋2c(CO32－)＋c(OH－)2．物料守恒：電解質(zhì)溶液中由于電離或水解因素，離子會(huì)發(fā)生變化變成其它離子或分子等，但離子或分子中某種特定元素的原子的總數(shù)是不會(huì)改變的。例如：NaHCO3溶液中n(Na+)：n(C)＝1：1，推出：c(Na+)＝c(HCO3－)＋c(CO32－)＋c(H2CO3)3．質(zhì)子守恒：電解質(zhì)溶液中分子或離子得到或失去質(zhì)子（H+）的物質(zhì)的量應(yīng)相等。例如：在NH4HCO3溶液中H3O+、H2CO3為得到質(zhì)子后的產(chǎn)物；NH3、OH－、CO32－為失去質(zhì)子后的產(chǎn)物，故有以下關(guān)系：c(H3O+)+c(H2CO3)=c(NH3)+c(OH－)+c(CO32－)。以上三種守恒是解題的關(guān)鍵，對(duì)于這一類題的如何切入、如何展開、如何防止漏洞的出現(xiàn)等只有通過平時(shí)的練習(xí)認(rèn)真總結(jié)，形成技能，才能很好地解這一類型的題。四、要熟悉常見題型與對(duì)策1．單一溶質(zhì)溶液中離子濃度大小關(guān)系①強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽溶液對(duì)策：只考慮電解質(zhì)的電離與水的電離。如H2SO4溶液中，c(H+)＝2c(SO42－)＋c(OH－)。②弱酸或弱堿溶液對(duì)策：只考慮電離。如在H3PO4溶液中，要考慮它是多步電離：c(H+)＞c(H2PO4－)＞c(HPO42－)＞c(PO43－)。③多元弱酸的正鹽溶液對(duì)策：考慮弱酸根的分步水解。如在Na2CO3溶液中c(Na+)＞c(CO32－)＞c(OH－)＞c(HCO3－)。④酸式鹽要考慮電離和水解誰為主對(duì)策：a.電離為主的NaHSO3、NaH2PO4溶液呈酸性，如NaHSO3溶液中離子濃度大小為c(Na+)＞c(HSO3－)＞c（H+）＞c(SO32－)＞c(OH－)b．水解為主的NaHCO3、NaH2PO4、NaHS溶液，呈堿性如NaHCO3溶液中離子濃度大小為c(Na+)＞c(HCO3－)＞c(OH－)＞c(CO32－)＞c（H+）【例1】（07年福建）在Na2S溶液中，下列關(guān)系錯(cuò)誤的是()A．c(Na+)＞c(S2－)＞c(OH－)＞c(HS－)B．c(Na+)+c(H+)＝c(HS－)+2c(S2－)+c(OH－)C．c(Na+)＝2c(HS－)+2c(S2－)+2c(H2S)D．c(OH－)＝c(H+)+c(HS－)+2c(H2S)【解析】本題屬于多元弱酸的正鹽溶液中離子濃度大小比較題，依上述對(duì)策結(jié)合守恒關(guān)系知：A中多元弱酸根分步水解第一步為主，后面一步仍然有OH－出來，所以c(OH－)＞c(S2－)，A錯(cuò)。B根據(jù)電荷守恒可得，C根據(jù)物料守恒可得，D根據(jù)質(zhì)子守恒可得出?！敬鸢浮緼【點(diǎn)評(píng)】充分利用三個(gè)守恒，解題熟練了，這類題目就可以提高成功率?！具w移·體驗(yàn)】1．（07江西）在氯化銨溶液中，下列關(guān)系式正確的是（）A．c（Cl－）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH－）B．c（NH4+）＞c（Cl－）＞c（H+）＞c（OH－）C．c（Cl－）＝c（NH4+）＞c（H+）＝c（OH－）D．c（NH4+）＝c（Cl－）＞c（H+）＞c（OH－）2．混合溶液中離子濃度大小關(guān)系對(duì)策：①首先考慮電荷守恒，如鹽酸和氨水混合，誰過量均有c（NH4+）＋c（H+）=c（Cl－）＋c（OH－）②然后考慮離子間的反應(yīng)；③再次酸、堿混合時(shí)考慮是完全反應(yīng)還是一種過量；④若是等物質(zhì)的量混合時(shí)要考慮是電離為主還是水解為主ⅠCH3COOH與CH3COONa，NH3·H2O與NH4Cl溶液混合電離大于水解ⅡHClO與NaClO，HCN與NaCN溶液混合水解大于電離【例2】(07年高考理綜四川)在25℃時(shí)，將pH=11的NaOH溶液與pH=3的CH3COOH溶液等體積混合后，下列關(guān)系式中正確的是()A．c(Na＋)=c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)B．c(H＋)=c(CH3COO－)＋c(OH－)C．c(Na＋)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(H＋)D．c(CH3COO－)＞c(Na＋)＞c(H＋)＞c(OH－)【解析】本題考查了弱電解質(zhì)的電離、混合液中離子濃度的大小關(guān)系。pH＝11的NaOH溶液中c(OH－)=10－3mol·L－1，而pH＝3的CH3COOH溶液中c(H+)=10－3mol·L－1，因此將pH＝11的NaOH溶液與pH＝3的CH3COOH溶液等體積混合后，二者溶液中已存在的OH－與H+恰好完全反應(yīng)，又因?yàn)镃H3COOH是弱酸在溶液中并沒有完全電離，因此隨反應(yīng)的進(jìn)行CH3COOH又會(huì)不斷的電離生成H+，也就是說而這反應(yīng)后混合溶液中任存在大量的CH3COOH，即溶液顯酸性。因此溶液中c(H+)>c(OH－)，且c(CH3COO－)>c(Na+)，即D選項(xiàng)是正確的。其中B選項(xiàng)應(yīng)為c(H+)+c(Na+)==c(CH3COO－)+c(OH一)。【答案】D【易錯(cuò)提醒】對(duì)于二者混合后溶液的酸堿性判斷錯(cuò)誤而錯(cuò)選其他選項(xiàng)。【例3】(07年高考理綜天津)草酸是二元中弱酸，草酸氫鈉溶液顯酸性。常溫下，向10mL0.01mol·L－1NaHC2O4溶液中滴加0.01mol·L－1NaOH溶液，隨著NaOH溶液體積的增加，溶液中離子濃度關(guān)系正確的是()A．V(NaOH)=0時(shí)，c(H＋)=1×10－2mol·L－1B．V(NaOH)＜10mL時(shí)，不可能存在c(Na＋)=2c(C2O－)＋c(HC2O)C．V(NaOH)=10mL時(shí)，c(H＋)=1×10－7mol·L－1D．V(NaOH)＞10mL時(shí)，c(Na＋)＞c(C2O－)＞c(HC2O)【解析】本題以中和滴定為載體考查了考生對(duì)溶液中各離子濃度的大小關(guān)系的比較方法的掌握程度。由于草酸是二元中弱酸，故HC2O不能完全電離產(chǎn)生H＋，所以V(NaOH)=0時(shí)，c(H＋)＜1×10－2mol·L－1，A項(xiàng)錯(cuò)；根據(jù)電荷守恒關(guān)系有c(Na+)+c(H+)＝c(HC2O4－)+2c(C2O－)+c(OH－)，當(dāng)V(NaOH)=10mL時(shí)，NaHC2O4與NaOH恰好完全反應(yīng)，因C2O42－水解而呈堿性，C錯(cuò)；當(dāng)V(NaOH)＜10mL時(shí)c(H＋)=c(OH－)時(shí)，由上述關(guān)系知B項(xiàng)不正確；由于C2O42－水解是微弱的，故當(dāng)V(NaOH)＞10mL時(shí)，c(Na＋)＞c(C2O－)＞c(HC2O)的關(guān)系正確?！敬鸢浮緿【遷移·體驗(yàn)】2．(07年高考廣東化學(xué))下列各溶液中，微粒的物質(zhì)的量濃度關(guān)系正確的是()A．0.1mol/LNa2CO3溶液：c(OH－)＝c(HCO3－)＋c(H＋)＋2c(H2CO3)B．0.1mol/LNH4Cl溶液：c(NH)＝c(Cl－)C．向醋酸鈉溶液中加入適量醋酸，得到的酸性混合溶液：c(Na＋)＞c(CH3COO－)＞c(H＋)＞c(OH－)D．向硝酸鈉溶液中滴加稀鹽酸得到的pH＝5的混合溶液：c(Na＋)＝c(NO3－)3．(07年高考江蘇)下列溶液中各微粒的濃度關(guān)系不正確的是()A．0.1mol·L－1HCOOH溶液中：c(HCOO－)＋c(OH－)=c(H＋)B．1L0.1mol·L－1CuSO4·(NH4)2SO4·6H2O的溶液中：c(SO－)＞c(NH)＞c(Cu2＋)＞c(H＋)＞c(OH－)C．0.1mol·L－1NaHCO3溶液中：c(Na＋)＋c(H＋)＋c(H2CO3)=c(HCO)＋c(CO－)＋c(OH－)D．等體積等物質(zhì)的量濃度的NaX和弱酸HX混合后的溶液中：c(Na＋)＞c(HX)＞c(X－)＞c(H＋)＞c(OH－)4．（07年海門）下列混合溶液中，各離子濃度的大小順序正確的是（）A．10mL0.1mol/L氨水與10mL0.1mol/L鹽酸混合：c(Cl-)>c(NH4+)>c(OH-)>c(H+)B．10mL0.1mol/LNH4Cl溶液5mL0.2mol/LNaOH溶液混合：c(Na+)=c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)C．10mL0.1mol/LCH3COOH溶液與5mL0.2mol/LNaOH溶液混合：c(Na+)=c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)D．0mL0.1mol/LCH3COONa溶液與6mL1mol/L鹽酸混合：c(Cl-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)5．（07年長(zhǎng)沙）在25mL0.1mol／LNaOH溶液中逐滴加入0.2mol／L醋酸溶液，曲線如下圖所示，有關(guān)粒子濃度關(guān)系比較正確的是（）A．在A、B間任一點(diǎn)，溶液中一定都有c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)B．在B點(diǎn)，a>12.5，且有c(Na+)=c(CH3COO-)=c(OH-)=c(H+)C．在C點(diǎn)，c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)D．在D點(diǎn)，c(CH3COO-)+c(CH3COOH)>2c(Na+)3．在一“同”下的情況（1）同一溶液中離子濃度的比較對(duì)策：首先確定溶液中電解質(zhì)的種類，然后再分析電解質(zhì)的電離程度和鹽類水解程度的大小?！纠?】(07年北京模擬)硫酸在水中的電離方程式為：H2SO4=H++HSO4—，HSO4—H++SO42—。則下列有關(guān)說法正確的是（）A．Na2SO4溶液顯堿性B．HSO4—在水中既能發(fā)生電離，又會(huì)發(fā)生水解C．相同濃度的稀H2SO4和NaHSO4溶液中SO42—離子的濃度后者大D．NaHSO4溶液中：c(Na+)>c(HSO4—)>c(SO42—)>c(H+)>c(OH—)【解析】根據(jù)題給信息硫酸在水中并非都完全電離，所以有A答案正確，而B中應(yīng)該只能電離不能水解所以錯(cuò)，C中可以看出稀硫酸中幾乎全為HSO4—，電離受到抑制，而NaHSO4中電離沒有收抑制，D錯(cuò)在c(SO42—)>c(H+)不可能的。【答案】AC（2）同一濃度的不同溶液中同一離子濃度的比較對(duì)策：首先分析物質(zhì)的組成差異，然后弄清離子在水解時(shí)是促進(jìn)、抑制還是無影響，這樣才能正確的解答?！纠?】(07年山西模擬）物質(zhì)的量濃度相同的下列各組物質(zhì)的溶液中，對(duì)指定的離子的濃度作大小比較，其中錯(cuò)誤的是（）A．c（PO43－）：Na3PO4＞Na2HPO4＞NaH2PO4＞H3PO4B．c（CO32－）：(NH4)2CO3＞Na2CO3＞NaHCO3＞NH4HCO3C．c（NH4+）：(NH4)2SO4＞(NH4)2CO3＞NH4HSO4＞NH4ClD．c（S2－）：Na2S＞H2S＞NaHS【解析】物質(zhì)的量濃度相同的下列各組物質(zhì)的溶液中，離子的濃度作大小比較，其中ACD都符合題設(shè)所給的條件B中c（CO32－）(NH4)2CO3＞Na2CO3明顯錯(cuò)誤，因?yàn)镹H4+和CO32－互相促進(jìn)水解。【答案】B（3）不同溶液中同一離子濃度的比較對(duì)策：先按照某種性質(zhì)分組后再比較。【例6】（07湖北）均為0.1mol·L－1①Ba(OH)2②Na2CO3③NaHCO3④NaOH⑤NH4Cl⑥NH4HSO4⑦KNO3溶液pH值由大到小的順序?yàn)椋ㄌ钚蛱?hào)）【解析】根據(jù)題意知不同溶液中同一離子的比較，先按酸堿性大體可以分成堿性中性和酸性三種，然后具體在分析電離和水解程度問題，此題可知①②③④為堿性溶液⑦為中性⑤⑥為酸性?！敬鸢浮竣佗堍冖邰撷茛蕖军c(diǎn)評(píng)】此題主要考查pH值排列順序所以對(duì)溶液酸堿性要比較清楚，大體分類后同類在一起比較效果較好，避免很亂。【遷移·體驗(yàn)】6．（04年北京理綜）已知0.1mol·L－1的二元酸H2A溶液的pH=4.0，則下列說法中正確的是（）A．在Na2A、NaHA兩溶液中，離子種類不相同B．在溶質(zhì)物質(zhì)的量相等的Na2A、NaHA兩溶液中，陰離子總數(shù)相等C．在NaHA溶液中一定有：c(Na+)+c(H+)=c(A－)+c(OH－)+2c(A2－)D．在Na2A溶液中一定有：c(Na+)>c(A2－)>c(H+)>c(OH－)附：【遷移·體驗(yàn)】答案1．【答案】A。本題考查離子濃度大小比較，NH4Cl是可溶性的鹽，屬于強(qiáng)電解質(zhì)，在溶液中完全電離NH4Cl＝NH4+＋Cl－。因?yàn)镹H4Cl是強(qiáng)弱堿所生成的鹽，在水中要發(fā)生水解；NH4++H2ONH3·H2O+H+，所以c(NH4+)比c(H+)及c(OH－)大得多；溶液因水解而呈酸性，所以c(H+)＞c(OH－)。綜合起來，不難得出：c(Cl－)＞c(NH4+)＞c(H+)＞c(OH－)。2．【答案】AD。溶液中離子濃度大小比較要綜合運(yùn)用電離平衡，鹽類水解知識(shí)，要記住三個(gè)守恒：電荷守恒、物料守恒、質(zhì)子守恒。A根據(jù)質(zhì)子守恒，水電離出的H＋和OH－的物質(zhì)的量相等，Na2CO3溶液中H＋分別以HCO3－、H＋、H2CO3形式存在，故A對(duì)，B中由于NH4＋水解，c(NH4＋與c(Cl－)不等，B錯(cuò)，C中根據(jù)電荷守恒有：c(Na＋)+c(H＋)==c(OH－)+c(CH3COO－)，因?yàn)閏(H＋)＞c(OH－)，故c(CH3COO－)＞c(Na＋)，C錯(cuò)。D中Na＋、NO3－不水解加入稀鹽酸后二者的物質(zhì)的量濃度比仍是1：1，故D對(duì)。3．【答案】CD。根據(jù)電荷守恒知，A正確；在CuSO4·(NH4)2SO4·6H2O晶體中，含有等物質(zhì)的量的NH4+和SO42-，但由于NH4+的水解，所以所得溶液中c（SO42-）>c(NH4+)>c(Cu2+)，又由于Cu2+、NH4+發(fā)生微弱水解都使溶液呈酸性，故c(Cu2＋)＞c(H＋)＞c(OH－)，B正確；在NaHCO3溶液中根據(jù)電荷守恒有c(Na＋)＋c(H＋)=c(HCO)＋2c(CO－)＋c(OH－)，由于NaHCO3在水溶液中水解程度大于電離程度，即c(H2CO3)＞c(CO－)，故c(Na＋)＋c(H＋)＋c(H2CO3)＞c(HCO)＋c(CO－)＋c(OH－)，C錯(cuò)；等體積等物質(zhì)的量濃度的NaX和弱酸HX混合后其離子濃度大小，取決于X的水解程度與HX的電離程度，故D不能確定其大小關(guān)系。4．【答案】B。10ml0.1mol/L氨水與10ml0.1mol/L鹽酸混合后，恰好完全反應(yīng)生成強(qiáng)酸弱堿鹽NH4Cl，水解溶液呈酸性，離子濃度順序?yàn)椋篶(Cl-)>c(NH4+)>c(OH-)>c(H+)。10ml0.1mol/LNH4Cl與5ml0.2mol/LNaOH也是恰好完全反應(yīng)生成NaCl和NH3·H2O，溶液顯堿性，Na+、Cl-濃度較大且相等。10ml0.5mol/LCH3COONa與6ml1mol/LHCl反應(yīng)后，HCl過量，Cl-濃度自然大于鈉離子濃度，但H+濃度肯定比OH-大。5．【答案】C。在A、B間任一點(diǎn)，有可能c(OH-)>c(CH3COO-)，A錯(cuò)。在B點(diǎn)，c(Na+)=c(CH3COO-)，c(OH-)=c(H+)，但c(Na+)=c(CH3COO-)≠c(OH-)=c(H+)，B錯(cuò)。在D點(diǎn)，由物料守恒知，c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Na+)，D也錯(cuò)。C正確。6．【答案】C。此題考查溶液的電荷守恒問題，C答案符合電荷守恒D中呈堿性所以氫離子濃度小，AB明顯錯(cuò)誤相同平衡、相似平衡、等效平衡和等變平衡 一、相同平衡 相同平衡是指初始量不同而建立的平衡狀態(tài)完全相同的平衡。求同平衡是指求建立相同平衡狀態(tài)的計(jì)算問題，它是化學(xué)平衡計(jì)算的一類新題型。這類計(jì)算問題是從教材中的平衡定義引入得出的，其內(nèi)容是：一定條件下的可逆反應(yīng)，無論從正反應(yīng)起，還是從逆反應(yīng)起，還是從正、逆反應(yīng)同時(shí)開始，只要條件不變，都可建立相同的平衡狀態(tài)。 對(duì)于這種相同平衡狀態(tài)的規(guī)律是： 1．該類問題的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是：從正反應(yīng)開始，反應(yīng)物的初始量的數(shù)值為化學(xué)計(jì)量數(shù)注意：不是化學(xué)計(jì)量數(shù)比！。 2．從逆反應(yīng)開始，生成物的初始量的數(shù)值為化學(xué)計(jì)量數(shù)時(shí)，可建立與上述標(biāo)準(zhǔn)態(tài)相同的平衡狀態(tài)。 3．當(dāng)從正、逆反應(yīng)同時(shí)開始時(shí)，反應(yīng)物之間、生成物之間、反應(yīng)物和生成物的初始量具有如下的關(guān)系：反應(yīng)物之間或生成物之間是化學(xué)計(jì)量數(shù)之比關(guān)系，某一反應(yīng)物的初始量與化學(xué)計(jì)量數(shù)之比加上生成物的初始量與化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于1。如：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)1mn00標(biāo)準(zhǔn)態(tài)200pq從逆反應(yīng)開始3abcd從正、逆反應(yīng)同時(shí)開始①a＜m，b＜n②a∶b=m∶nc∶d=p∶q③＋＝1，＋＝1，＋＝1，＋＝1。一定條件下的可逆反應(yīng)，當(dāng)兩組反應(yīng)物的初始量是化學(xué)計(jì)量數(shù)之比的倍數(shù)時(shí)，可將反應(yīng)式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)增大相應(yīng)倍數(shù)，并以此作為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，這時(shí)也是相同平衡狀態(tài)的計(jì)算問題。二、相似平衡 我們知道，對(duì)于一可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后，反應(yīng)物及生成物的三種量初始量、變化量和平衡量存在著一定的關(guān)系。1反應(yīng)物和生成物的變化量始終是化學(xué)計(jì)量數(shù)之比的關(guān)系。 2若果反應(yīng)物的初始量是化學(xué)計(jì)量數(shù)之比關(guān)系，那么它們的變化量和平衡量都是化學(xué)計(jì)量數(shù)之比關(guān)系；若果反應(yīng)物的初始量不是化學(xué)計(jì)量數(shù)之比關(guān)系，那么它們的平衡量也不是化學(xué)計(jì)量數(shù)之比關(guān)系。生成物也相同 對(duì)于一可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后，反應(yīng)物及生成物存在著幾組不同的的初始量時(shí)，若是符合標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)存在前述相同平衡的規(guī)律及關(guān)系。 如果反應(yīng)物的初始量不是化學(xué)計(jì)量數(shù)的倍數(shù)關(guān)系時(shí)，則存在以下關(guān)系： 1反應(yīng)物及生成物的變化量始終是化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系。 2如果反應(yīng)物的兩組初始量是倍數(shù)關(guān)系，則對(duì)應(yīng)的變化量及平衡量也是倍數(shù)關(guān)系。如果反應(yīng)物的兩組初始量不是倍數(shù)關(guān)系，則對(duì)應(yīng)的平衡量也不會(huì)是倍數(shù)關(guān)系。生成物也相同 如果所給反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)總體積不變的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大或減小不能使化學(xué)平衡移動(dòng)；成倍地增加反應(yīng)物或生成物的量，平衡狀態(tài)也不會(huì)改變。 以上兩種情況所涉及的某些平衡量間存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。我們姑且把它叫做相似平衡。它們可能是相同平衡狀態(tài)，但某些量存在倍數(shù)關(guān)系。如果兩個(gè)化學(xué)平衡狀態(tài)相似，則應(yīng)符合相似平衡原理簡(jiǎn)稱相似原理。相似平衡原理：對(duì)于兩個(gè)相似平衡，各對(duì)應(yīng)物質(zhì)的平衡量的比值應(yīng)相等。或任一物質(zhì)平衡時(shí)物質(zhì)的量或體積百分含量相同。若存在下面兩個(gè)相似平衡：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)a1b1c1d1a2b2c2d2x1y1z1w1x2y2z2w2 則：一定條件下的可逆反應(yīng)，當(dāng)兩組反應(yīng)物的初始量成化學(xué)計(jì)量數(shù)比關(guān)系時(shí)，即可建立與標(biāo)準(zhǔn)態(tài)相似的平衡狀態(tài)。對(duì)于2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)這類可逆反應(yīng)，改變壓強(qiáng)或同倍改變?nèi)萜黧w積時(shí)，也可以得到相似平衡。如果反應(yīng)物的初始量不是化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系，只要兩組反應(yīng)物的初始量成倍數(shù)關(guān)系，也可以建立相似平衡的關(guān)系。三、等效平衡等效平衡問題是指利用等效平衡相同平衡或相似平衡來進(jìn)行的有關(guān)判斷和計(jì)算問題，即利用與某一平衡狀態(tài)等效的過渡平衡狀態(tài)相同平衡進(jìn)行有關(guān)問題的分析、判斷，或利用相似平衡的相似原理進(jìn)行有關(guān)量的計(jì)算。所以等效平衡也是一種思維分析方式和解題方法。這種方法往往用在相似平衡的計(jì)算中。由上敘述可知，相同平衡、相似平衡和等效平衡是不同的，相同平衡是指有關(guān)同一平衡狀態(tài)的一類計(jì)算，相似平衡是指幾個(gè)不同但有著比值關(guān)系的平衡的一類計(jì)算，而等效平衡則是利用平衡等效來解題的一種思維方式和解題方法。 建立相同平衡或相似平衡與外界條件有關(guān)，一是恒溫恒容，一是恒溫恒壓。 在恒溫、恒容下，對(duì)于象2Xg＋Yg2Zg這種類型反應(yīng)前后氣體的體積數(shù)不等的平衡反應(yīng)，只要能使各物質(zhì)的初始物質(zhì)的量分別相等，就可以建立相同平衡。兩個(gè)平衡的所有對(duì)應(yīng)平衡量包括正逆反應(yīng)速率、各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量濃度、氣體體積分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)等完全相等。而對(duì)于Xg＋Yg2Zg這種類型反應(yīng)前后氣體的體積數(shù)相等的平衡反應(yīng)，只要能使各物質(zhì)初始物質(zhì)的量之比相等就可以建立相似平衡。即兩平衡的關(guān)系是相似關(guān)系。兩平衡中各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、氣體體積分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、各反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等對(duì)應(yīng)相等；而兩平衡中的正逆反應(yīng)速率、各組分平衡時(shí)的物質(zhì)的量及物質(zhì)的量濃度等對(duì)應(yīng)成比例。 在恒溫、恒壓下，只要使各物質(zhì)初始濃度相等即可建立相似平衡。即兩平衡的關(guān)系是相似關(guān)系。兩平衡中的正、逆反應(yīng)速率、各組分平衡時(shí)的物質(zhì)的量濃度、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、氣體體積分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、各反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等對(duì)應(yīng)相等；而兩平衡中各組分平衡時(shí)的物質(zhì)的量等對(duì)應(yīng)成比例。 四、等變平衡 如果兩反應(yīng)物的初始量的數(shù)值之和為它們化學(xué)計(jì)量數(shù)之和，在相同條件下達(dá)到的平衡狀態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)態(tài)達(dá)到的平衡狀態(tài)的某一反應(yīng)物或某一生成物的百分含量相同，則這兩種狀態(tài)下反應(yīng)物和生成物的變化量是相同的，這類問題叫等變平衡問題。等變平衡問題需要求的是兩反應(yīng)物的初始量之間的關(guān)系。這種問題可采用極限分析法或一般形式的推導(dǎo)。如成都市00一診293的解法 如有下列可逆反應(yīng)，且兩組不同的初始量所建立的兩種平衡狀態(tài)存在等變平衡關(guān)系，則則這兩種狀態(tài)下反應(yīng)物和生成物的變化量是相同的，并且存在以下的關(guān)系：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)ⅠabcdⅡxyzw 1a＋b＝m＋n， 2設(shè)x＞y，＞＞例：已知T℃、PkPa時(shí)，往容積可變的密閉容器中充入2molX和1molY，此時(shí)容積為VL。保持恒溫恒壓，使反應(yīng)：2Xg＋Yg2Zg達(dá)到平衡時(shí)，Z的體積分?jǐn)?shù)為04。試回答下列有關(guān)問題： 1使溫度和壓強(qiáng)在上述條件下恒定不變，再往上述密閉容器內(nèi)充入4molZ，則反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，容器的容積為，Z的體積分?jǐn)?shù)為。 2若另選一容積固定不變的密閉容器，仍控制溫度為T℃，使4molX和2molY反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，Z的體積分?jǐn)?shù)仍為04，則該密閉容器的容積為。 3若控制溫度仍為T℃，另選一容積為VL的固定不變的密閉容器，往其中充入一定量的X和Y，使反應(yīng)達(dá)到平衡，這時(shí)Z的體積分?jǐn)?shù)仍為04。則充入的X和Y的物質(zhì)的量應(yīng)滿足的關(guān)系是：anY＜nX＜bnY，其中a為，b為。 答：1VL；042VL305；5 解析：2Xg＋Yg2Zg2Xg＋Yg2Zg① 210210 2xx2x1051 22x＋1x＋2x＝3x1051 ＝04，x＝05，2x＝1 1由于平衡與過程無關(guān)， 2Xg＋Yg2Zg2Xg＋Yg2Zg2142142yy2y1051 2＋2y1＋y42y3＋15＋3＝75 由相似平衡的原理：兩個(gè)平衡中各物質(zhì)的平衡量的比值相等。 ＝，4y＝2，2y＝1VL＝25VL 22Xg＋Yg2Zg2Xg＋Yg2Zg4204202zz2z212 22z1z2z2＋1＋2＝5 由相似平衡的原理：兩個(gè)平衡中各物質(zhì)的平衡量的比值相等。 ＝，4z＝4，z＝1。該容器的體積為：VL。 3本小題采用極限分析法。2Xg＋Yg2Zg2Xg＋Yg2Zg 25050120 00 10511051 由上圖示知，當(dāng)Y初始物質(zhì)的量為05mol時(shí)，X初始物質(zhì)的量為25mol，X的物質(zhì)的量度為Y的物質(zhì)的量的5倍，但由于變化量不可能為0，故Y初始物質(zhì)的量要大于05，即b＜5。當(dāng)X初始物質(zhì)的量為1mol時(shí)，Y初始物質(zhì)的量為2mol，X的物質(zhì)的量度為Y的物質(zhì)的量的05倍，但由于變化量不可能為0，故X初始物質(zhì)的量要大于1，即a＞05。 這是一種等變平衡，現(xiàn)以X的初始量為24mol，Y為06mol為例加以說明。 2Xg＋Yg2Zg②2Xg＋Yg2Zg③ 24060120608 100510020102 1401101051 ①與②狀態(tài)中反應(yīng)物的初始量之和等于兩物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和2.4＋0.6＝2＋1＝3，它們的變化量相同，而初始量和平衡量并不相同，而Z物質(zhì)的百分含量依然是04。③狀態(tài)中反應(yīng)物的初始量之和不等于兩物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和12＋0.6＝18，僅管Z物質(zhì)的百分含量依然是04，但其變化量卻與①不相同。 這種變化量沒有改變，但平衡量變了，而Z物質(zhì)的百分含量依然不變的平衡叫做等變平衡。 解法二：1和2兩小問可用圖示法表示：V2V25V5V7.55V7.5V (1)(2) 第3小問可用一般推導(dǎo)得出一般式。 2Xg＋Yg2Zg nXnY0 2xx2x nX2x＋nYx＋2x＝nX＋nYx ＝04，2x＝ 由于平衡量不能為0，故可得出： ①nX2x＞0，nX＞，nX＞05nY； ②nYx＞0，nY＞，nX＜5nY。 解法三：恒溫、恒壓下進(jìn)行下列可逆反應(yīng)： 2Xg＋Yg2Zg平衡時(shí)Z的體積分?jǐn)?shù) ①初2mol1mol004 ②初002mol04 ③初006mol04 顯然，恒溫恒壓下，分別在該容器中進(jìn)行的三個(gè)初始量不同的反應(yīng)，分別達(dá)到平衡時(shí)，①和②能達(dá)到等同平衡，①或②和③能達(dá)到等效平衡。所以它們分別達(dá)到平衡時(shí)，Z的體積分?jǐn)?shù)都為04。 2Xg＋Yg2Zg n0mol006 n變mol2xx2x n平mol2xx62x共6＋x ＝04，x＝15mol，平衡時(shí)容器內(nèi)共75mol氣體。 達(dá)平衡時(shí)，令容器的體積為V1，由阿伏加德羅定律知： ，V1＝25VL 2由題意：2molX和1molY在T℃、PkPa條件下初始容積為VL的可變密閉容器中達(dá)到平衡時(shí)，Z的體積分?jǐn)?shù)為04。 2Xg＋Yg2Zg n0mol210 n變mol2yy2y n平mol22y1y2y共3＋y ＝04，y＝05mol，平衡時(shí)容器內(nèi)總的物質(zhì)的量為25mol。 令此時(shí)容器的體積為V2，由阿伏加德羅定律知： ，V2＝VL ①X：2mol，Y：1molX，Y，Z V，T，PV，T，P ②X：2mol，Y：1molX：4mol，Y：2molV，TV3，T 由①可抽象：在溫度為T、VL的定容器中充入2molX和1molY達(dá)平衡時(shí)，Z的體積分?jǐn)?shù)為04，此平衡態(tài)設(shè)為Ⅰ。 由②可看出在定容V3容器中充入4molX和2molY達(dá)平衡時(shí)，Z的體積分?jǐn)?shù)為04，此平衡態(tài)設(shè)為Ⅱ。 很明顯，Ⅰ和Ⅱ的關(guān)系為等效平衡。 ＝2，即在V3容器中X、Y的初始量都是在VL容器中X、Y初始量的2倍。 故V3＝VL 32Xg＋Yg2Zg n0molnXnY0 n變mol2zz2z n平molnX2z＋nYz＋2z＝nX＋nYz＝04， nX－2z＞0nX＞2z＞0 nY－z＞0nY＞z＞0nX＋nY＝6z 2z＜nX＜5z z＜nY＜4znX＋nY＝6z ＜＜ ＜＜5＜＜5 nY＜nX＜5nY，對(duì)照anY＜nX＜bnY a＝，b＝5 評(píng)析：③小題與①②小題無多大關(guān)系，而考生易把③小題當(dāng)成①②小題的等效平衡分析，結(jié)果誤入歧途?！净瘜W(xué)平衡熱點(diǎn)關(guān)注】:“等效平衡”的專題知識(shí)、類型歸納：一、等效平衡的建立過程和形成原理：[過程1]：假設(shè)在800℃、催化劑存在條件下，向容積1L的密閉容器內(nèi)，充入0.01molCO和0.01molH2O(g)發(fā)生可逆反應(yīng)：CO+H2O(氣)CO2+H2↑（正向開始）起始物質(zhì)的量(mol)：0.010.0100變化物質(zhì)的量(mol)：0.0050.0050.0050.005平衡物質(zhì)的量(mol)：0.0050.0050.0050.005（最終結(jié)果）[過程2]：假設(shè)在800℃、催化劑存在條件下，向容積1L的密閉容器，充入0.01molCO2和0.01molH2(g)發(fā)生可逆反應(yīng)：CO+H2O(氣)CO2+H2↑（逆向開始）起始物質(zhì)的量(mol)：000.010.01變化物質(zhì)的量(mol)：0.0050.0050.0050.005平衡物質(zhì)的量(mol)：0.0050.0050.0050.005（最終結(jié)果）【歸納分析】:假設(shè)800℃催化劑存在條件下，發(fā)生可逆反應(yīng)：CO+H2O(氣)CO2+H2↑（從正方向開始）起始物質(zhì)的量(mol)：0.010.0100（從逆方向開始）起始物質(zhì)的量(mol)：000.010.01最終時(shí),建立起了完全相同的化學(xué)平衡狀態(tài)。（稱為：“等效平衡”）【得出結(jié)論】：可逆反應(yīng)的化學(xué)平衡的實(shí)現(xiàn)只與外界條件有關(guān),而與建立平衡的途徑無關(guān)。對(duì)于相同條件下進(jìn)行的同一可逆反應(yīng)，無論是從正反應(yīng)方向開始、還是從逆反應(yīng)方向開始、或是正逆兩方向同時(shí)開始，只要在起始時(shí)“反應(yīng)物加入的數(shù)據(jù)相當(dāng)”，最終必然建立起完全相同的平衡狀態(tài)。（等效平衡原理解析）二、等效平衡的判斷：1、步驟：（1）進(jìn)行等效轉(zhuǎn)化；（2）判斷起始濃度是否相當(dāng).2、解題“關(guān)鍵點(diǎn)”-------起始濃度相當(dāng)?shù)呐袛喾椒ǎ喝?、等效平衡的主要類型?、對(duì)“前后氣體總分子數(shù)有變化”的可逆反應(yīng):恒溫恒容——進(jìn)行“等效轉(zhuǎn)化”后，對(duì)應(yīng)“各物質(zhì)起始投料的物質(zhì)的量”與原來起始條件下“各物質(zhì)起始投料的物質(zhì)的量”對(duì)比完全相同，則能建立等效平衡?！胺治龇椒ā保涸瓉砥鹗紬l件、現(xiàn)在起始條件下，各反應(yīng)物、生成物的物質(zhì)的量的差值的絕對(duì)值，如果等于方程式的系數(shù)比，就能建立等效平衡；否則，不行。例1．在一定溫度下，把2molSO2和1molO2通入一個(gè)一定容積的密閉容器里，發(fā)生反應(yīng)2SO2+O22SO3，當(dāng)此反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)，就處于化學(xué)平衡狀態(tài)。若該容器中維持溫度不變，令a、b、c分別代表初始時(shí)SO2、O2和SO3的物質(zhì)的量。如果a、b、c取不同的數(shù)值，它們必須滿足一定的相互關(guān)系，才能保證達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)混合物中三種氣體的體積分?jǐn)?shù)仍跟上述平衡時(shí)完全相同。請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝?1)若a=0，b=0，則c=____。(2)若a=0.5mol，則b=____，c=____。(3)a、b、c取值必須滿足的一般條件是(請(qǐng)用兩個(gè)方程式表示，其中一個(gè)只含a和c，而另一個(gè)只含b和c)_________________、___________________。答案：(1)c=2(2)b=0.25，c=1.5(3)a+c=2b+c/2=1例2．在一個(gè)1L的密閉容器中，加入2molA和1molB，發(fā)生下述反應(yīng)：

達(dá)到平衡時(shí)，C的濃度為1.2mol/L,C的體積分?jǐn)?shù)為a%。維持容器的體積和溫度不變，按下列配比作為起始物質(zhì)，達(dá)到平衡后，C的濃度仍是1.2mol/L的是（）：A、3molC+1molDB、1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molDC、1molA+0.5molB+1.5molCD、4molA+2molB答案：(AB)2、對(duì)“前后氣體總分子數(shù)有變化”的可逆反應(yīng):恒溫恒壓——進(jìn)行“等效轉(zhuǎn)化”后,對(duì)應(yīng)“各物質(zhì)起始投料的物質(zhì)的量”與原來起始條件下“各物質(zhì)起始投料的物質(zhì)的量”的比值相同，則能建立等效平衡?！胺治龇椒ā保合葘ⅰ艾F(xiàn)在起始條件”下，生成物的物質(zhì)的量全都折算成0，再對(duì)比分析，如果“現(xiàn)在起始條件”時(shí)反應(yīng)物起始物質(zhì)的量之比等于“原來起始條件”下反應(yīng)物起始物質(zhì)的量之比，就能建立等效平衡；否則，就不行。例3．已知在恒溫恒壓條件進(jìn)行的可逆反應(yīng):N2(g)+3H2(g)2NH3(g)起始物質(zhì)的量(mol):1:4:0（假設(shè)容器體積：V）等效于(mol):1.5:6:0（容器體積變?yōu)椋?.5V）等效于(mol):0:0.5:1（先折算：0.5:0.5+1.5=2:0）（容器體積變?yōu)椋?.5V）解析：上面3個(gè)條件下，反應(yīng)物N2(g)、H2(g)的起始濃度均相同，最終建立等效平衡起始物質(zhì)的量(mol):a:b:c（先折算：a+c/2:b+3c/2:0）如果要建立等效平衡,三者關(guān)系應(yīng)滿足關(guān)系：（a+c/2）：（b+3c/2）=1：4例4．恒溫恒壓下，在一個(gè)可變?nèi)莘e的容器中發(fā)生如下反應(yīng)：A(g)+B(g)C(g)若開始時(shí)放入1molA和1molB，達(dá)到平衡后，生成amolC。(1)若開始時(shí)放入3molA和3molB，到達(dá)平衡后，生成C的物質(zhì)的量為mol(2)若開始放入xmolA、2molB和1molC，到達(dá)平衡后，C物質(zhì)的量是3amol，x=mol.(3)若在(2)的平衡混合物中再加入3molC，待再次到達(dá)平衡后，C的物質(zhì)的量是mol.答案：(1)3a(2)x=2（先進(jìn)行折算，再分析對(duì)比）(3)6a例5．將3molA和1molB放入恒溫恒容密閉容器中,發(fā)生反