高中化學(xué)平衡計算類問題的解答方法

摘要：化學(xué)平衡是高中化學(xué)較為抽象的知識點，其中化學(xué)平衡計算類問題，實現(xiàn)了對化學(xué)平衡原理、數(shù)學(xué)知識的雙重考查，難度較大.教學(xué)中，為幫助學(xué)生突破化學(xué)平衡計算類問題，教師一方面，做好理論知識講解，幫助學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)知識脈絡(luò)，厘清知識之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，吃透化學(xué)平衡知識本質(zhì)；另一方面，做好經(jīng)典習(xí)題的解題示范，傳授不同解題方法，剖析不同習(xí)題的解答思路，鍛煉學(xué)生的思維，增強學(xué)生的解題技能.

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；化學(xué)平衡；計算類問題

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2025）07-0131-03

高中化學(xué)平衡相關(guān)概念以及基礎(chǔ)知識較多，如化學(xué)平衡狀態(tài)、濃度商、化學(xué)平衡常數(shù)、物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率等，是解答計算類問題的重要依據(jù).教學(xué)中，教師既要注重基礎(chǔ)知識講解，深化學(xué)生理解，又要有針對性地鍛煉與提升學(xué)生的解題能力，促進學(xué)生基礎(chǔ)知識掌握向能力提升、思維提升推進.

1假設(shè)法

解答高中化學(xué)平衡計算類問題時常應(yīng)用到假設(shè)法，主要表現(xiàn)為假設(shè)某一未知物質(zhì)的量、假設(shè)某一物質(zhì)參加反應(yīng)的物質(zhì)的量，或者假設(shè)化學(xué)反應(yīng)達到某種狀態(tài)等［1］.完成假設(shè)后，可以運用題干描述以及化學(xué)平衡相關(guān)理論構(gòu)建相關(guān)方程，求出最終結(jié)果.教學(xué)中，為幫助學(xué)生更好地掌握運用假設(shè)法求解計算類問題的思路，確保假設(shè)的合理性，通過熟練列出三段式，厘清各物質(zhì)參數(shù)之間的關(guān)系，教師可以借助多媒體詳細展示相關(guān)習(xí)題的求解過程，并做好一些細節(jié)上的解釋，使學(xué)生真正地理解、掌握.

例1在一定壓強下，按w=n（Cl2）n（CH2=CHCH3）向密閉容器中充入氯氣與丙烯，發(fā)生反應(yīng)CH2=CHCH3（g）+Cl2（g）CH2=CHCH2Cl（g）+HCl（g），圖1表示平衡時，丙烯的體積分數(shù)（φ）和溫度T、w的關(guān)系以及正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系，則當溫度為T1，w=1時，反應(yīng)平衡時丙烯的體積分數(shù)（φ）為.

解析解答該題關(guān)鍵在于讀懂題干和圖像.由于題干中并沒有給出具體的數(shù)據(jù)，因此，需要假設(shè)出相關(guān)的量，通過假設(shè)法進行計算.在計算前需要能夠從“w=1”中確定物質(zhì)的量之間的關(guān)系.由w=n（Cl2）n（CH2=CHCH3）可知此時n（Cl2）=n（CH2

=CHCH3）.同時，根據(jù)T1時，K=1，可以構(gòu)建出對應(yīng)的方程.

由圖1可知，溫度為T1，w1=1時平衡常數(shù)K=1.假設(shè)，化學(xué)反應(yīng)開始時，CH2=CHCH3（g）和Cl2（g）的濃度均為1 mol/L，變化的量為x mol/L，則列出對應(yīng)的三段式

CH2=CHCH3（g）+Cl2（g）CH2=CHCH2Cl（g）+HCl（g）

起始時/mol1100

變化/molxxxx

平衡/mol1-x1-xxx

可得平衡時CH2=CHCH3（g）、Cl2（g）、CH2=CHCH2Cl（g）、HCl（g），對應(yīng)的濃度分別為（1-x） mol/L、（1-x） mol/L、x mol/L、x mol/L，則K=x2（1-x）2=1，解得x=12 mol/L，則平衡時丙烯的體積分數(shù)（φ）為1/21/2+1/2+1/2+1/2×100%=25%.

2極限法

極限法指考慮極限情況下的參數(shù)或狀況，以更好地揭示規(guī)律，快速解決問題.極限法是解決高中化學(xué)平衡計算類問題的重要方法，尤其在求解某一參數(shù)范圍問題時較為常用[2].根據(jù)教學(xué)實踐，運用極限法解答高中化學(xué)平衡計算類問題的一般思路為將某一物質(zhì)按照不反應(yīng)和完全反應(yīng)兩種極限進行考慮和計算，而實際物質(zhì)參與反應(yīng)的量在計算的參數(shù)之間.這一點對不少學(xué)生而言理解起來較為抽象.教學(xué)中，教師不僅要做好極限法的理論講解，使學(xué)生認識到極限法在解答化學(xué)平衡計算類問題中的便利以及重要性，而且要講解經(jīng)典案例，使學(xué)生認真感受解題過程，體會運用極限法解題的步驟，養(yǎng)成運用極限法解題的良好意識，促進學(xué)生解題能力與解題效率的提高.

例3在容積不變恒溫密閉的容器中發(fā)生反應(yīng)X（g）+3Y（g）2Z（g），若起初X、Y、Z的濃度分別為c1、c2、c3且均不為零，達到平衡時，X、Y、Z對應(yīng)的濃度分別為0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.08 mol/L，則c1的取值范圍為.

解析根據(jù)題干描述，只知道X反應(yīng)后的濃度，剛開始化學(xué)反應(yīng)平衡移動的方向不清楚，因此，并不能準確判斷X在反應(yīng)中是反應(yīng)物還是生成物，要求c1的取值范圍需要分類討論，分別從反應(yīng)正向移動以及反應(yīng)逆向移動兩個方面采用極限法進行分析.

當化學(xué)反應(yīng)正向移動且物質(zhì)全部反應(yīng)時，達到平衡時，X、Y、Z對應(yīng)的濃度分別為0.1 mol/L、

0.3 mol/L、0.08 mol/L，由三段式可知參加反應(yīng)的X、Y的濃度分別為0.04 mol/L、0.12 mol/L，則c1起初的濃度為0.1 mol/L+0.04 mol/L=0.14 mol/L.當化學(xué)逆向移動且物質(zhì)全部反應(yīng)，則生成的X、Y的濃度分別為0.1 mol/L、0.3 mol/L，則c1起初的濃度為0.綜上可知c1的取值范圍為0＜c1＜0.14 mol/L.

3守恒法

守恒法解答高中化學(xué)平衡計算類問題的依據(jù)是反應(yīng)前后物質(zhì)原子的種類和數(shù)量不會發(fā)生變化，即原子守恒.計算化學(xué)反應(yīng)達到平衡時某物質(zhì)的平衡轉(zhuǎn)化率，運用守恒法可以實現(xiàn)簡化計算，提高計算效率的效果.教學(xué)中，教師應(yīng)通過引導(dǎo)，使學(xué)生提高從原子角度分析化學(xué)平衡的意識，明確化學(xué)反應(yīng)前后原子的變化關(guān)系以及原子的去處，通過構(gòu)建方程解答相關(guān)問題.

例4使用物質(zhì)L可以實現(xiàn)分離稀土的目的.在溶液中某稀土離子（用M表示）與L存在平衡：M+LML，K1；ML+LML2，K2.研究發(fā)現(xiàn)，當c0（L）=1.0×10-5 mol/L時，測得平衡時各物種c平/c0（L）隨c0（M）/c0（L）的變化曲線如圖2所示，當c0（M）/c0（L）=0.51時，則M的平衡轉(zhuǎn)化率為（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）.

解析題干給出兩個聯(lián)系緊密的可逆反應(yīng)，要求根據(jù)圖像內(nèi)容探尋各物質(zhì)的濃度關(guān)系，求M的平衡轉(zhuǎn)化率.計算時需要構(gòu)建M與L的物質(zhì)的量關(guān)系，運用L守恒間接求出M參加反應(yīng)的濃度.

根據(jù)題意，平衡時c0（M）/c0（L）=0.51，則

c0（M）=0.51×1.0×10-5mol/L=5.1×10-6mol/L.又由c平（ML）=c平（L）=0.4c0（L）=4.0×10-6 mol/L.由L守恒可以得到c平（ML2）=1/2［c0（L）-c平（ML）-c平（L）］，則c平（ML2）=1.0×10-5mol/L-（2×4.0×10-6mol/L）2=1.0×10-6mol/L.則c轉(zhuǎn)（M）=4.0×10-6mol/L+1.0×10-6mol/L=5.0×10-6mol/L，則M的轉(zhuǎn)化率為5.0×10-6mol/L5.1×10-6mol/L×100%≈98%.

4估算法

估算法是一種粗略計算參數(shù)數(shù)值的一種方法，具有能快速做出判斷，提高解題效率的優(yōu)點[3].由于估算不夠精確，因此，能夠解決的高中化學(xué)平衡計算類問題的題型較為單一，常用于分析、解答選擇題題型.教學(xué)中，教師應(yīng)注重為學(xué)生講解估算法應(yīng)用的相關(guān)技巧，使學(xué)生能夠運用化學(xué)平衡原理進行科學(xué)估算，而非主觀臆斷.考慮到估算法的運用對學(xué)生分析問題的能力具有較高要求，教學(xué)中，教師可以借助習(xí)題的剖析，讓學(xué)生重視估算時的注意事項，提高估算的精準度.

例5已知反應(yīng)3A（g）+B（g）nC（g）+2D（g），向一密閉容器中充入2 mol A和1 mol B氣體.反應(yīng)一段時間后達到平衡.其中A的濃度變?yōu)樵瓉淼囊话?，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量增大了1/8，則n的值為（）.

A.1B.2C.3D.4

解析很多學(xué)生看到該題，會根據(jù)題意列出三段式，但計算較為煩瑣，耗費大量時間.由于該題是選擇題，因此，可以根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的特點以及化學(xué)反應(yīng)前后相關(guān)參數(shù)的變化進行估算，通過簡單地計算得出結(jié)果.

觀察題干中的反應(yīng)方程式可知，反應(yīng)物與生成物均為氣體.反應(yīng)前后的總質(zhì)量并不會發(fā)生變化，但是反應(yīng)后混合氣體的平均相對分子質(zhì)量反而增大了，只有一種可能，即該反應(yīng)是分子量減少的反應(yīng)，由此構(gòu)建不等式：n+2lt;3+1，解得nlt;2，由于n為正整數(shù)，因此，n=1，選擇A項.

5結(jié)束語

高中化學(xué)平衡計算類問題情境靈活多變，在各種測試以及高考中?？汲Ｐ?教學(xué)中，教師應(yīng)依托具體習(xí)題進行不同解題方法的應(yīng)用展示，做好解題思路的點撥，使學(xué)生形成對不同解題方法的深刻認識，尤其通過總結(jié)、反思解題過程，積累經(jīng)驗與技巧，應(yīng)用時能夠舉一反三，為高中化學(xué)學(xué)習(xí)成績的提升奠定堅實基礎(chǔ).

參考文獻：

［1］"吳佳佳.高中化學(xué)速率與平衡試題的解題方法探討[J].試題與研究，2024（19）：16-18.

[2] 金敖然.解析高中化學(xué)各類“化學(xué)平衡常數(shù)”的計算[J].中學(xué)化學(xué)，2024（06）：38-41.

[3] 閆志利.高中化學(xué)平衡計算題的解題技巧分析[J].智力，2022（13）：45-48.

［責任編輯：季春陽］