朱学明
陕西省白河县高级中学
摘要:化学平衡是中学化学教学中能很好的培养学生思维和计算的重要理论部分,是高考必考部分。在能力考查方面,能考查学生的计算能力、分析能力、表达能力、逻辑思维能力。理解化学平衡的六大特征是深入理解化学平衡概念的关键。
关键字词:化学平衡、平衡特征、等效平衡
化学反应速率和化学平衡原理是中学化学的重要理论之一,是高考必考的内容,且考题一般有难度。在平时教学或高考备考教学中,怎样突破这一大难点呢?化学平衡的特征揭示了反应速率与化学平衡内在联系,同时又是讨论平衡移动的基础前提。我们的做法如下。
一、由实例归纳出化学平衡的概念
引导学生通过对比分析实例,得出一定条件下的可逆反应进行到一定程度时,
反应混合物中的反应物和生成物将处于平衡状态,然后进一步分析反应混合物要处于平衡状态的原因便顺理成章地归纳出化学平衡的概念。实例及其分析如下表。
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由上表数据及对数据分析得出:化学平衡是一定条件下的可逆反应里,正反应
⑤变,⑥多 ①逆
速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组成成分百分含量保持不变的状态。
②等,④动 ③定
二、理解化学平衡的六大特征,深入理解化学平概念
化学平衡概念概括了化学平衡的六大特征。引导学生通过对照实例与概念字句
理解化学平衡的六大特征及其反映出的反应速率与化学平衡的内在联系,从而加深对化学平衡概念的理解。
1、化学平衡讨论的对象是可逆反应
一定条件下的可逆反应,由于在正反应速率逐渐减小的同时其逆反应速率逐渐
增大,经一定时间后正反应速率与逆反应速率相等,因此化学平衡是可逆反应所经历的一系列状态中的一种特殊状态。
2、微观本质和宏观特征是化学平衡的基本标志
一定条件下的可逆反应进行到一定程度,反应混合物中各组成成分百分含量保
持不变,这是因为正反速率等于逆反应速率。它们都是一定条件下可逆反应达到平衡的基本标志。其关如下:
要注意的是判定可逆反应是否达到平衡的基本依据是化学平衡的微观本质和
化学平衡的宏观特征。用其它方法判定时,都必须经过用基本依据检验而符合基本依据者才能作为判据,否则不能作为判据。常见的符合基本判据的方法如下:
一是、正反应速率和逆反应速率相等
①单位时间内断裂或生成同种化学键数目相等。
②单位时间内消耗反应物和消耗生成物的物质的量等于其系数比。
③一种反应物消耗物质的量与另一种反应物生成物质的量等于其系数比。
二是、反应混合物中各组成成分百分含量保持不变。
④一定温度的密闭容器中,各反应物和生成物的分子数不变。
⑤各组分浓度在其它条件不变时,不变。
⑥外界条件不变时,转化率不变。
⑦外界温度不变时,正逆反应放出或吸收的热量不变。
3、化学平衡是动态平衡
宏观上反应混合物各组成成分百分含量在给定条件下保持一定,从表面上看反
应好像已经“停止”,实际情况是微观上的正、逆反应仍在不停地进行,只是V正=V逆>0,因此化学平衡是一种动态平衡。
4、化学平衡是可变的
化学平衡是相的、暂时的,若平衡的条件改变了,平衡就要发生移动。生产上
利用这一特征通过改变平衡的条件,V正≠V逆,使平向我们预期的方向移动。致于怎样改变条件,才能使平衡向我预期的方向移动,这化学平衡移动的问题。
5、建立化学平衡有多种途径
对同一个可逆反应,条件不变,无论从正反应开始还是从逆反应开始,达平衡
时体系中各物质的浓度与原平衡相同,即平衡状态相同。也就是说,一定条件下的可逆反应可通过多种途径达到相同的平衡状态,即建立平衡状态与途径无关。
将上述六大特征归纳起来如下表所示:
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三、分析实例加深对化学平衡特征的理解
化学平衡概念中的“一定条件”和上面谈到的“相同条件”及“条件不变”的
意义是相同的,都指的是平衡体系所处的“浓度、压强、温度相同”。根据可逆反应的计量关系和克拉珀珑方程PV=nRT(P=CRT,C=n/V)将这一条件归结为初始条件(温度、压强、反应器容积、起始加入量)时有以下两种不同的情况:
1、定温定容时,按可逆反应计量数换算成同一边时起始加入量相同,所达平
衡状态相同。
2、定温定压时,按可逆反应计量数换算成同一边时起始加入量的比例相同,
所达平衡状态相同。
建立平衡的途径 甲:从正反应开始 乙:从逆反应开始
上表中示例说明,只要在定温定压下换算成同一边起始加入量比例相同或定温
定容下换算成同一边起始加入量相同时所达平衡状态相同,平衡体系各物质百分含量相同,它们的浓度也相同。
对反应H2 + I2 2HI,在定温定容下起始加入量比例相同(起始加入量不相同),所达平衡体系各物质浓度肯定不同,但所达平衡体系各物质的百分含量是否也不同呢?回答是所达平衡体系各物质的百分含量一定是相同的,这是上述平衡特征的一个特例。其原因是改变压强不能使该平衡移动 (见平衡移动原理)。
上述三例就是一些专家们提出的等效平衡,用以降低理解化学平衡特征的难
度。现把等效平衡解题思路归纳如下:
N2 + 3H2 2NH3 H2 + I2 2HI
定温定容等效平衡 起始加入量 按化学方程式计量数换算成同一边时起始加入量必须相同 ①按化学方程式计量数换算成同一边时起始加入量必须相同。
②按化学方程式计量数换算成同一边时起始加入量比例相同(起始量不同)。
特点 平衡体系各物质的百含量相同。转化率相同。
平衡体系各物质的浓度相同 平衡体系各物质浓度可能相同
平衡体系各物质的物质的量相同 平衡体系各物质的物质的量可能相同
定温定压等效平衡 起始加入量 按化学方程式计量数换算成同一边时起始加入量比例相同(起始加入量可相同也可不相同)。
特点 平衡体系各物质的百含量相同。转化率相同。
平衡体系各物质的浓度相同
平衡体系各物质的物质的量相同
解题的实质 判断等效平衡的类型,由其特点分析问题。
通过上述不难看出,只有透彻理解化学平衡六大特征,才能完整理解化学平衡
概念。在此基础上理解平衡移动原理也就迎刃而解了。
作者简介:朱学明,生于1972年6月,男,籍贯:陕西白河,陕西省白河县高级中学,中高,研究生学历,高中化学教学。
参考文献:
大连理工大学化学实验室:《无机化学(第五版)》
普通高中课程标准实验教科书选修四《化学反应原理》