淺談化學(xué)平衡判斷的方法與技巧

趙永君

[摘要]利用化學(xué)平衡“等”和“定”的特點(diǎn)，以及由其引申出的判據(jù)進(jìn)行化學(xué)平衡判斷，有利于建立起系統(tǒng)的平衡判斷方法，使教學(xué)收到立竿見影的效果。

[關(guān)鍵詞]等速定濃分量總量

[中圖分類號(hào)]G633.8[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1674-6058（2015）02-0104

化學(xué)教學(xué)中關(guān)于化學(xué)平衡判斷的內(nèi)容量較多且繁雜、離散，所涉知識(shí)點(diǎn)很難構(gòu)建起清晰而又系統(tǒng)的知識(shí)脈絡(luò)體系，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中常欠缺整體性的思考，應(yīng)用困難。針對(duì)以上問題，現(xiàn)將教學(xué)過程中的所思所得結(jié)合例題對(duì)化學(xué)平衡判斷的方法與技巧稍做歸納。

一、用“等”字判斷化學(xué)平衡

教學(xué)過程中可根據(jù)化學(xué)平衡的定義，用“逆”“動(dòng)”“等”“定”四個(gè)字歸納出化學(xué)平衡的特點(diǎn)，并用“等”和“定”的特點(diǎn)進(jìn)行化學(xué)平衡判斷。

首先，教學(xué)過程中出現(xiàn)的幾種表述平衡的說法皆可歸納為一個(gè)“等”字。如，單位時(shí)間內(nèi)，同一物質(zhì)的正逆反應(yīng)速率（υ）相等；同一物質(zhì)的消耗速率和生成速率相等；同一物質(zhì)的消耗量等于生成量；同一物質(zhì)鍵的斷裂和形成相等；若用不同物質(zhì)判斷平衡時(shí)，都可轉(zhuǎn)化為同一物質(zhì)的正逆反應(yīng)速率相等來(lái)進(jìn)行判斷。結(jié)構(gòu)圖如下：

上圖引申出的幾種判據(jù)：正—逆、消耗—生成、斷裂—形成都可歸結(jié)為“等”。若采用以上判據(jù)使用不同物質(zhì)判斷平衡時(shí)，只要描述的方向?qū)α?，等式中的?shù)量關(guān)系與化學(xué)方程式對(duì)應(yīng)物質(zhì)的計(jì)量數(shù)比值相同即可判斷。

二、用“定”字判斷化學(xué)平衡

可逆反應(yīng)中，當(dāng)各組分質(zhì)量或濃度保持不變時(shí)，可判斷反應(yīng)已達(dá)平衡。教材中出現(xiàn)的以下各物理量皆可歸納為一個(gè)“定”字，并用其來(lái)判斷反應(yīng)是否已達(dá)平衡。如，混合體系中各組分的量簡(jiǎn)稱為分量判據(jù)，混合體系的整體量簡(jiǎn)稱為總量判據(jù)。

分量判據(jù)——質(zhì)量（m）、質(zhì)量分?jǐn)?shù)（ω）、物質(zhì)的量（n）、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)（χ）、體積分?jǐn)?shù)（ψ）、濃度（c）、轉(zhuǎn)化率（α） ，分量的變化最終由各組分物質(zhì)的量（n）決定。

總量判據(jù)——混合氣體壓強(qiáng)（P總）、混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量（M）、恒壓下混合氣體的密度（ρ）、混合氣體總體積（V總）、混合氣體總物質(zhì)的量（n總），總量的變化最終由氣相可逆反應(yīng)前后化學(xué)反應(yīng)計(jì)量數(shù)之和不等（Δ n ≠ 0）條件下的混合氣體的總物質(zhì)的量（n總）決定。

無(wú)論是用分量判斷還是用總量判斷平衡，都應(yīng)從反應(yīng)起點(diǎn)和平衡點(diǎn)著眼比較，如選用某個(gè)量來(lái)判斷化學(xué)平衡，若此量從反應(yīng)起點(diǎn)到平衡點(diǎn)由變化到不變情況下，也就是由變到定時(shí)，此量則可用于判斷平衡；若此量從反應(yīng)起點(diǎn)到平衡點(diǎn)始終是恒量時(shí)，此量則不可用于判斷平衡。實(shí)際上就是“變”“定”“恒”這三個(gè)字的比較，從起點(diǎn)和平衡點(diǎn)這兩點(diǎn)入手。結(jié)構(gòu)圖如下：

由上圖可知：分量判斷的各物理量都?xì)w結(jié)為n的比較，總量判斷的各物理量都?xì)w結(jié)為n總的比較。

三、“等”和“定”的應(yīng)用解析

【例1】下列方法中可以證明H2（g）+I2（g）2HI（g）已達(dá)平衡狀態(tài)的是 （ ）。

①單位時(shí)間內(nèi)消耗n mol H2的同時(shí)消耗n mol HI ；

②1個(gè)H—H鍵斷裂的同時(shí)有2個(gè)H—I鍵斷裂；

③反應(yīng)速率υ消耗（H2）=υ消耗（I2） ；

④反應(yīng)速率υ正（H2）=0.5υ逆（HI） ；

⑤I2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再隨時(shí)間發(fā)生變化；

⑥溫度和體積一定時(shí)，某一反應(yīng)物濃度不再變化；

⑦溫度和體積一定時(shí)，混合氣體的顏色不再變化；

⑧溫度和體積一定時(shí)，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化；

⑨溫度和體積一定時(shí)，容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化；

⑩溫度和壓強(qiáng)一定時(shí)，混合氣體密度不再變化。

討論：在上述⑥ ～ ⑩ 的說法中能說明 2NO2 （g）N2O4 （g） 達(dá)平衡狀態(tài)的是 。

解析：先分類，① ～ ⑩中，使用“等”字判斷的有①②③④；使用“定”字判斷的有⑤⑥⑦⑧⑨⑩，其中運(yùn)用分量判據(jù)的有⑤⑥⑦，總量判據(jù)的有⑧⑨⑩。

分析：①方向?qū)α?，與對(duì)應(yīng)物質(zhì)化學(xué)計(jì)量數(shù)比例不相等，錯(cuò)誤；

②方向?qū)α?，比值相同，正確。

③方向相同，錯(cuò)誤；

④方向相反，比值相同，正確；

⑤ω（I2）歸結(jié)為n（I2）判斷，n（I2）的值從起點(diǎn)到平衡點(diǎn)是由變到定的過程，正確；

⑥c（反應(yīng)物）歸結(jié)為n（反應(yīng)物）判斷，n（反應(yīng)物）從起點(diǎn)到平衡點(diǎn)是由變到定的過程，正確；

⑦此反應(yīng)中I2是有顏色的，歸結(jié)為c（I2）判斷，c（I2）從起點(diǎn)到平衡點(diǎn)是由變到定的過程，正確。

此反應(yīng)為化學(xué)計(jì)量數(shù)之和相等（Δn = 0）的反應(yīng)，反應(yīng)從起點(diǎn)到平衡點(diǎn)的混合氣體的總物質(zhì)的量（n總）和混合氣體的總質(zhì)量（m總）都不變，始終為恒量，又因?yàn)镸=m總 / n總 ， ρ = m總 / V總， 恒壓下的V總?cè)Q于n總 ， 所以⑧⑨⑩中M、P總、ρ 都?xì)w結(jié)為混合氣體n總的判斷，n總從起點(diǎn)到平衡點(diǎn)始終為恒量，錯(cuò)誤。

該問的正確答案為②④⑤⑥⑦。

對(duì)于該題在上述⑥ ～ ⑩ 的說法中能說明 2NO2 （g） N2O4 （g） 達(dá)平衡狀態(tài)的是 。

使用“定”字判斷，其中運(yùn)用分量判據(jù)的有⑥⑦，運(yùn)用總量判據(jù)的有⑧⑨⑩。

因?yàn)镹O2是有顏色的，⑥⑦歸結(jié)為c判斷，c（NO2）從起點(diǎn)到平衡點(diǎn)是由變到定的過程，都正確。

此反應(yīng)為化學(xué)計(jì)量數(shù)之和不等（Δn ≠ 0）的反應(yīng)，反應(yīng)從起點(diǎn)到平衡點(diǎn)的混合氣體的總物質(zhì)的量（n總）是由變到定的過程，所以⑧⑨⑩中M、P總、ρ 都?xì)w結(jié)為混合氣體n總的判斷，正確。

該問題正確答案為⑥⑦⑧⑨⑩。

【例2】在一定溫度下的恒容容器中，當(dāng)下列物理量不再發(fā)生變化時(shí)，表明反應(yīng)： A（s）+3B（g） 2C（g）+2D（g）已達(dá)平衡狀態(tài)的是 （ ）。

A.混合氣體的壓強(qiáng)

B.氣體的總物質(zhì)的量

C.混合氣體的密度

D.B的物質(zhì)的量濃度

解析：此反應(yīng)A物質(zhì)為固體，此反應(yīng)是氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)之和不等（Δn ≠ 0）的反應(yīng)，反應(yīng)從起點(diǎn)到平衡點(diǎn)的混合氣體的總物質(zhì)的量（n總）和混合氣體的總質(zhì)量（m總）都是由變到定的過程，A、B、C都屬于總量判據(jù)，其中A、B都?xì)w結(jié)為混合氣體n總的判斷，正確；對(duì)于C，ρ = m總 / V總 ，因?yàn)楹闳?，V總不變，ρ取決于m總，所以ρ從起點(diǎn)到平衡點(diǎn)是由變到定的過程，正確；D屬于分量判據(jù)，歸結(jié)為n（B），n（B）從起點(diǎn)到平衡點(diǎn)是由變到定的過程，正確。

此題正確答案為ABCD。

綜上所述，以化學(xué)平衡特點(diǎn)“等”和“定”為出發(fā)點(diǎn)，以及由“等”引申出的判據(jù)和由“定” 引申出的分量、總量判據(jù)，進(jìn)行化學(xué)平衡判斷，能夠使知識(shí)更加系統(tǒng)化，從而能逐步提高學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法分析、解決平衡判斷問題的能力，為其后繼知識(shí)的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯羅艷）