黑龍江 盧國(guó)鋒

駕馭阿伏加德羅定律 突破化學(xué)平衡計(jì)算瓶頸

黑龍江 盧國(guó)鋒

阿伏加德羅定律是以氣體為研究對(duì)象，揭示溫度、壓強(qiáng)、體積、粒子數(shù)四者關(guān)系的定律。唯有對(duì)阿伏加德羅定律全方位、深層次的理解，才能有效解決氣體參與化學(xué)平衡的相關(guān)計(jì)算。

一、深入解讀阿伏加德羅定律

1．研究對(duì)象“氣體”的理解：①所處溫度、壓強(qiáng)下，物質(zhì)狀態(tài)為氣體；②被比較氣體既可以是純凈氣體又可以是混合氣體；③通常應(yīng)用在不同氣體之間的比較，當(dāng)然也可以是同一種氣體的比較。

2．表述內(nèi)容的理解：決定氣體體積只有兩個(gè)因素，氣體分子數(shù)和氣體分子間距離，氣體分子間距離只與溫度和壓強(qiáng)有關(guān)，同溫同壓時(shí)任何氣體分子間距離都相等，此時(shí)氣體體積只與氣體分子數(shù)有關(guān)，體積相同則氣體分子數(shù)一定相同。

阿伏加德羅定律的可以表述為氣體“四同”規(guī)律—同溫、同壓、同體積必定同分子數(shù)。拓展為三同定一同，①若兩種氣體溫度、壓強(qiáng)、分子數(shù)三者相同，則兩種氣體體積一定相同；②若兩種氣體溫度、體積、分子數(shù)三者相同，則兩種氣體壓強(qiáng)一定相同；③若兩種氣體壓強(qiáng)、體積、分子數(shù)三者相同，則兩種氣體溫度一定相同。

3．阿伏加德羅定律推論理解

“四同”中有兩同，即同溫同壓或同溫同體積時(shí)，體積和壓強(qiáng)與氣體分子數(shù)成正比關(guān)系。

結(jié)論1：若反應(yīng)在恒溫恒壓體系中進(jìn)行，氣體的體積分?jǐn)?shù)就等于氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。

結(jié)論2：同T、p任何氣體的氣體摩爾體積都是定值，只要求掌握標(biāo)準(zhǔn)狀況下（溫度為0℃壓強(qiáng)為101kPa）氣體摩爾體積22．4L/mol。使用22．4L/mol，一定看條件和狀態(tài)。

結(jié)論3：同T、p氣體的密度之比等于摩爾質(zhì)量之比。

結(jié)論4：同溫同壓同質(zhì)量的氣體，體積與摩爾質(zhì)量成反比。

結(jié)論5：混合氣體的總壓強(qiáng)等于各組分氣體分壓之和。

二、化學(xué)平衡計(jì)算應(yīng)用舉隅

例1 （2014新課標(biāo)）下圖為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系［其中n（H2O）∶n（C2H4）＝1∶1］。列式計(jì)算乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點(diǎn)的平衡常數(shù)K＝_______________（用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。

【解析】寫出相關(guān)反應(yīng)方程式C2H4（g）＋H2O（g）C2H5OH（g），結(jié)合信息寫出平衡常數(shù)表達(dá)式Kp＝。設(shè)C2H4、H2O的起始物質(zhì)的量分別為1mol，利用三段法計(jì)算平衡各組分物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算分壓帶入表達(dá)式計(jì)算。設(shè)C2H4、H2O的起始物質(zhì)的量分別為1mol，A點(diǎn)乙烯轉(zhuǎn)化率為20%，參加反應(yīng)的乙烯為0．2mol，則：

開始（mol）1 1 0

轉(zhuǎn)化（mol）0．2 0 ．2 0．2

平衡（mol） 0．8 0 ．8 0．2

例2 （2015四川）一定量的CO2與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中反應(yīng)：C（s）＋CO2（g）幑幐2CO（g）。平衡時(shí)，體系中氣體體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如下圖所示：

已知：氣體分壓（p分）＝氣體總壓（p總）×體積分?jǐn)?shù)。下列說法正確的是（ ）

A．550℃時(shí)，若充入惰性氣體，v正、v逆均減小，平衡不移動(dòng)

B．650℃時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡后CO2的轉(zhuǎn)化率為25．0%

C．T℃時(shí)，若充入等體積的CO2和CO，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)

D．925℃時(shí)，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)Kp＝24．0p總

【解析】A項(xiàng)，可變的恒壓密閉容器中反應(yīng)，若充入惰性氣體，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，則v正、v逆均減小，正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，則平衡正向移動(dòng)，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由圖可知，650℃時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡后CO的體積分?jǐn)?shù)為40%，氣體體積分?jǐn)?shù)即為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不包括碳，設(shè)開始加入的二氧化碳為1mol，轉(zhuǎn)化了xmol，

（作者單位：黑龍江省大慶第五十六中學(xué)）