對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)的探究及思考

李強(qiáng)龍

摘 要：高中學(xué)生聽到化學(xué)平衡狀態(tài)這一塊內(nèi)容，都說難度大，這是由于內(nèi)容比較抽象，學(xué)生不易理解?，F(xiàn)在的學(xué)生大多數(shù)基礎(chǔ)比較差，教師應(yīng)盡可能地將內(nèi)容簡(jiǎn)單化，先讓學(xué)生能夠聽懂，增強(qiáng)學(xué)生的興趣和自信心。

關(guān)鍵詞：化學(xué)平衡；探究；速率平衡

中圖分類號(hào)：G63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9132（2017）25-0037-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2017.25.021

為了培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，本人利用了蘭州蘭煉蘭化工業(yè)生產(chǎn)上的一些圖片，在充分考慮反應(yīng)速率和原料轉(zhuǎn)化率的基礎(chǔ)上，對(duì)可逆反應(yīng)開始前、反應(yīng)進(jìn)行中、反應(yīng)一段時(shí)間后的生成物和反應(yīng)物濃度的變化情況以及化學(xué)反應(yīng)速率的情況進(jìn)行討論，最后畫圖并分析得出各組分的濃度保持不變，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，從而引出了化學(xué)平衡狀態(tài)的概念。

一、結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)，直接導(dǎo)入

怎樣才能讓學(xué)生喜歡化學(xué)呢？結(jié)合本人多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，我發(fā)現(xiàn)課堂的導(dǎo)入非常關(guān)鍵。通過圖片導(dǎo)入化學(xué)平衡的概念，引出化學(xué)平衡的概念等一系列的問題，可以促使學(xué)生帶著問題進(jìn)一步學(xué)習(xí)化學(xué)平衡。

二、數(shù)形結(jié)合，引出化學(xué)平衡的特征

（一）化學(xué)平衡的建立

根據(jù)反應(yīng)速率V正=V逆，對(duì)于一個(gè)從正反應(yīng)開始的化學(xué)反應(yīng)，在反應(yīng)開始的瞬間，反應(yīng)體系內(nèi)只有反應(yīng)物而沒有生成物，此時(shí)V正最大而V逆為0。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物的濃度逐漸減小，生成物的濃度逐漸增大，則正反應(yīng)速率逐漸減小而逆反應(yīng)速率逐漸增大。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到某一時(shí)刻時(shí)，V正=V逆，此時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)減少的反應(yīng)物和單位時(shí)間內(nèi)生成的反應(yīng)物的量相同，反應(yīng)物和生成物的濃度不再發(fā)生變化，反應(yīng)混合物中各組分的質(zhì)量（或體積）分?jǐn)?shù)也不再發(fā)生變化，這時(shí)，該化學(xué)反應(yīng)就達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)。

（二）化學(xué)平衡特征的剖析

1.“逆”：化學(xué)平衡研究的對(duì)象是可逆反應(yīng)或可逆過程。

2.“等”：化學(xué)平衡的實(shí)質(zhì)是正逆反應(yīng)速率相等，即V正=V逆。

3.“動(dòng)”：化學(xué)平衡是動(dòng)態(tài)平衡，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，反應(yīng)混合物中各組分的濃度雖不再變化，但反應(yīng)并沒有停止，即V正=V逆≠0。

4.“定”：平衡時(shí)反應(yīng)混合物中各組分的濃度及質(zhì)量（或體積）分?jǐn)?shù)保持一定，（但不一定相等）。反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定，不隨時(shí)間變化而變化。

5.“變”：化學(xué)平衡是一定外界條件下的平衡，如果外界條件發(fā)生改變，則化學(xué)平衡狀態(tài)可能隨之發(fā)生變化，即產(chǎn)生平衡的移動(dòng)。

6.“同”：化學(xué)平衡的建立與反應(yīng)的途徑無關(guān)。

三、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)在高考化學(xué)中的應(yīng)用

根據(jù)本人的教學(xué)經(jīng)歷，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)的掌握不是很好，因此，現(xiàn)將其做出如下總結(jié)：

判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，關(guān)鍵是根據(jù)平衡狀態(tài)的概念，判斷正、逆反應(yīng)的速率是否相等或反應(yīng)混合物中各組分的濃度是否保持不變。對(duì)于不同條件下的不同反應(yīng)可具體化為不同的指標(biāo)。

1.正、逆速率相等（V正=V逆）。

這是指反應(yīng)體系中用同一種物質(zhì)表示的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等。對(duì)不同種物質(zhì)而言，速率不一定相等，但其比例應(yīng)與對(duì)應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比相同。下面以N2+3H2=2NH3為例，說明判斷V正=V逆的依據(jù)：在單位時(shí)間、單位體積內(nèi)：

（1）若消耗1mol N2，同時(shí)有1mol N2生成，則V正=V逆，反應(yīng)已達(dá)平衡。

（2）若消耗1mol N2，同時(shí)有3mol H2生成，則V正=V逆，反應(yīng)已達(dá)平衡。

（3）若有1mol N2消耗，同時(shí)消耗2mol NH3生成，則V正=V逆，反應(yīng)已達(dá)平衡。

（4）若斷裂1mol N≡N的同時(shí)，斷裂6mol N—H鍵或形成3mol H—H鍵，則V正=V逆，反應(yīng)已達(dá)平衡。

2.反應(yīng)混合物中各組分的濃度不變。

反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，因?yàn)閂正=V逆≠0，所以，在同一瞬間，同一物質(zhì)的消耗量等于生成量，則反應(yīng)混合物中各組分成分物質(zhì)的量、質(zhì)量、濃度、百分含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)）、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等是一定值，不隨時(shí)間變化而變化。這些現(xiàn)象都可以作為判斷反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的依據(jù)。

3.體系內(nèi)溫度一定。

化學(xué)反應(yīng)總是伴隨著能量變化。當(dāng)化學(xué)反應(yīng)未達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，反應(yīng)會(huì)吸收或釋放熱量。

4.有氣體參與的可逆反應(yīng)。

對(duì)于有氣體參與的可逆反應(yīng)，除可用上述判斷依據(jù)外，還可從以下情況討論：

（2）從氣體密度ρ考慮：

ρ = m/V 式中m為氣體的總質(zhì)量，V為容器的體積。

a.若反應(yīng)體系中各物質(zhì)均為氣體，則：

恒容時(shí)，ρ值恒定不變，不能作為判斷依據(jù)。

恒壓時(shí)，若反應(yīng)前后體積不變，則ρ值恒定不變，不能作為判斷依據(jù)。若反應(yīng)前后體積有變化，則ρ值不隨時(shí)間而改變時(shí)，可作為判斷平衡達(dá)到的依據(jù)。

b.若反應(yīng)體系中有非氣體物質(zhì)參加時(shí)，則：

恒容時(shí)，ρ值不隨時(shí)間改變而改變時(shí)，可判斷反應(yīng)已達(dá)到平衡。

恒壓時(shí)，若反應(yīng)前后體積不變，且ρ值不隨時(shí)間而改變時(shí)，可作為判斷平衡達(dá)到的依據(jù)。

5.根據(jù)反應(yīng)體系的顏色變化判斷是否達(dá)到平衡狀況。

本節(jié)內(nèi)容已歸納大量判斷平衡的方法，旨在培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，讓學(xué)生知道在學(xué)習(xí)中可以做到“條條大路通羅馬”這一層面。

綜上所述，優(yōu)秀的教師傳給學(xué)生的是方法、興趣、解決問題時(shí)處變不驚的態(tài)度和審視問題的穿透力。有句話讓我記憶非常深刻，談到教師與專家的區(qū)別是什么時(shí)說，把一個(gè)原本復(fù)雜的問題或事物，用簡(jiǎn)單的，容易理解的語(yǔ)言呈現(xiàn)給學(xué)生，這就是教師。所以，教師是學(xué)生的引路人，讓學(xué)生慢慢走入正道。

參考文獻(xiàn)：

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