淺議化學(xué)平衡與分析化學(xué)的入門(mén)

王 娜 胡曉文

（日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山東 日照 276826）

分析化學(xué)是一門(mén)非常重要的大學(xué)化學(xué)課程，它以無(wú)機(jī)化學(xué)的相關(guān)理論知識(shí)為基礎(chǔ)， 以具體的實(shí)驗(yàn)室操作技術(shù)為依托，以四大滴定技術(shù)為核心內(nèi)容，綜合理論與實(shí)踐，劃分出的一門(mén)實(shí)用性極強(qiáng)的化學(xué)分支學(xué)科。 本人在長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐中，對(duì)于分析化學(xué)課程的講授總結(jié)出一些教學(xué)心得。 其中，系統(tǒng)地、科學(xué)地講好化學(xué)平衡這一基礎(chǔ)章節(jié)，對(duì)于引導(dǎo)學(xué)生建立良好的思維形態(tài)，掌握分析化學(xué)的學(xué)習(xí)技巧，順利入門(mén)，意義深遠(yuǎn)。

化學(xué)平衡是分析化學(xué)這一課程的基礎(chǔ)篇章，學(xué)生們?cè)诟咧谢瘜W(xué)階段就已經(jīng)簡(jiǎn)單地學(xué)習(xí)過(guò)關(guān)于化學(xué)平衡的內(nèi)容，因此具備一定的理論基礎(chǔ)，講授起來(lái)學(xué)生很容易理解和接受。 講述化學(xué)平衡應(yīng)達(dá)到兩個(gè)目標(biāo)層次：第一，把知識(shí)點(diǎn)講清楚，使學(xué)生能夠熟練掌握化學(xué)平衡規(guī)律及其運(yùn)用來(lái)解題，這是最基本也是最重要的教學(xué)目的。 第二，從思維形態(tài)上將知識(shí)點(diǎn)總結(jié)并引申，提升學(xué)生的理論層次，啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生將化學(xué)平衡與后面各章節(jié)滴定分析技術(shù)的原理和應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)。 本文從以下三個(gè)方面剖析化學(xué)平衡的講授，幫助學(xué)生順利進(jìn)入分析化學(xué)的入門(mén)學(xué)習(xí)。

1 化學(xué)反應(yīng)的狀態(tài)分析

大學(xué)化學(xué)和高中階段的化學(xué)相比，在思維模式上有一個(gè)質(zhì)的變化，體現(xiàn)在重視狀態(tài)分析。 高中化學(xué)側(cè)重于整個(gè)化學(xué)變化的過(guò)程，不論給出何種解題條件，總體上均要求出最終產(chǎn)物是什么、含量是多少，或者推斷這種物質(zhì)是什么及其含量等，總之，對(duì)應(yīng)的過(guò)程是完整的；大學(xué)化學(xué)則是突出具體的一個(gè)或者某些環(huán)節(jié)，研究各個(gè)狀態(tài)下，產(chǎn)生怎樣的化學(xué)變化及結(jié)果。 因此，從化學(xué)平衡這一基礎(chǔ)知識(shí)就體現(xiàn)出狀態(tài)分析。具體說(shuō)來(lái)， 對(duì)于一個(gè)化學(xué)反應(yīng)， 應(yīng)列出并分析如下項(xiàng)目：首先，初始狀態(tài)下（即始態(tài)）各物質(zhì)的量或者濃度；然后，達(dá)到某一時(shí)刻， 各物質(zhì)參與反應(yīng)的物質(zhì)的量或者濃度 （即變化的量）；再者，達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，每種物質(zhì)的物質(zhì)的量或者平衡濃度（即平衡態(tài)的量或者終態(tài)的量）。

科學(xué)準(zhǔn)確地劃分狀態(tài)，并進(jìn)行分析，既是解題的需要，同時(shí)也反映出化學(xué)思維的提高。 研究化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡需要分析狀態(tài)，以后的各種滴定分析，更是需要清晰準(zhǔn)確的狀態(tài)分析。 例如，我們?cè)诶L制酸堿滴定的滴定曲線時(shí)，需要做實(shí)驗(yàn)并分析大量的數(shù)據(jù)，每一組數(shù)據(jù)包括加入的滴定劑的體積和此時(shí)溶液的PH 值，都代表著不同的狀態(tài)，把多組數(shù)據(jù)連接起來(lái)就組成一條酸堿滴定曲線，因此，分析酸堿滴定曲線，其實(shí)就是分析不同的狀態(tài)。 其中，最有研究意義的四個(gè)狀態(tài)分別是：滴定前，化學(xué)計(jì)量點(diǎn)前0.1%，化學(xué)計(jì)量點(diǎn)，計(jì)量點(diǎn)后0.1%。 通過(guò)對(duì)這四個(gè)狀態(tài)的分析，可以進(jìn)行不同濃度，不同種類(lèi)酸堿互相滴定的比較研究。

事實(shí)上， 狀態(tài)分析滲透至分析化學(xué)主要內(nèi)容的方方面面，已經(jīng)成為一種分析研究問(wèn)題所必備的方法，因此，從講述化學(xué)平衡就開(kāi)始提高學(xué)生進(jìn)行狀態(tài)分析的水平，打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)于分析化學(xué)入門(mén)來(lái)說(shuō)十分重要。

2 可逆反應(yīng)

可逆反應(yīng)這一概念在高中化學(xué)已經(jīng)講過(guò)，化學(xué)平衡針對(duì)的是可逆反應(yīng)，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，這是學(xué)生們對(duì)于可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡的最初認(rèn)識(shí)。 在大學(xué)化學(xué)里繼續(xù)講可逆反應(yīng)，重在對(duì)可逆反應(yīng)這一知識(shí)點(diǎn)的延伸及應(yīng)用，即可逆反應(yīng)的方向及其限度問(wèn)題。 化學(xué)反應(yīng)從數(shù)量上比較，不可逆的反應(yīng)少，可逆的反應(yīng)多。 因此，我們要研究并掌控可逆反應(yīng)的方向和限度，使其被作用于生產(chǎn)實(shí)際，同時(shí)盡可能提高轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率。 與此對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)就是反應(yīng)商判據(jù)，通過(guò)比較反應(yīng)商和平衡常數(shù)的大小來(lái)判斷反應(yīng)的方向以及平衡移動(dòng)的方向。

以上是對(duì)于理論層面的介紹，實(shí)際教學(xué)中將可逆反應(yīng)和狀態(tài)分析結(jié)合起來(lái)， 使學(xué)生明確如下內(nèi)容：對(duì)于任意的可逆反應(yīng)，參與的每種物質(zhì)以及各種生成物在達(dá)到平衡時(shí)濃度都不會(huì)為零，都有其平衡態(tài)的濃度；我們可以根據(jù)反應(yīng)商判據(jù)改變一些條件，使平衡朝著需要的方向移動(dòng)。 具體到滴定分析時(shí)，可以舉沉淀——溶解平衡為例，使理論更加形象化：難溶物質(zhì)（即沉淀）的溶解過(guò)程和析出沉淀過(guò)程互為可逆過(guò)程， 沒(méi)有完全不溶解的沉淀，只有溶解度大小之區(qū)別，對(duì)于一種難溶物質(zhì)的溶液，根據(jù)計(jì)算得出的反應(yīng)商（即離子積）與其平衡常數(shù)（即溶度積）的大小關(guān)系來(lái)判斷此時(shí)的溶液——沉淀體系所處狀態(tài)。 這樣講述既做到不拘泥于課本上的例子，又能提前令學(xué)生接觸到沉淀滴定的相關(guān)知識(shí)，有助于培養(yǎng)學(xué)生探索新知的積極性。

3 平衡常數(shù)

平衡常數(shù)是化學(xué)平衡的核心知識(shí)點(diǎn)，更是繼續(xù)學(xué)習(xí)和研究分析化學(xué)的重要工具。 每一種類(lèi)型的滴定分析都是以各自的化學(xué)反應(yīng)平衡為基礎(chǔ)的，每種類(lèi)型的化學(xué)平衡都對(duì)應(yīng)著特定的化學(xué)平衡常數(shù)。 例如，酸堿滴定中有弱酸弱堿及其對(duì)應(yīng)鹽類(lèi)以及指示劑的解離平衡常數(shù)；氧化還原滴定技術(shù)中有標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與電池電動(dòng)勢(shì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；配位滴定中有各物質(zhì)的穩(wěn)定平衡常數(shù)；沉淀分析技術(shù)中有沉淀溶解平衡常數(shù)。 可見(jiàn)，平衡常數(shù)滲透至分析化學(xué)各個(gè)領(lǐng)域。

因此， 在講述化學(xué)平衡常數(shù)時(shí)一定要將標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)、濃度平衡常數(shù)和壓力平衡常數(shù) （后兩者屬于經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)）三者的區(qū)別和聯(lián)系講透徹，嚴(yán)格區(qū)分三種類(lèi)型平衡常數(shù)的書(shū)寫(xiě)方法，加強(qiáng)練習(xí)。 在介紹標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)時(shí)，對(duì)于什么是物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)從定義上把好關(guān)，避免混淆。 結(jié)合反應(yīng)商判據(jù)的知識(shí)點(diǎn)，不同類(lèi)型的平衡常數(shù)又有相應(yīng)形式的反應(yīng)商，練好反應(yīng)商的書(shū)寫(xiě)基本功。

4 結(jié)束語(yǔ)

以上分別從三個(gè)層面論述了化學(xué)平衡章節(jié)講授的具體方案。 化學(xué)平衡作為基礎(chǔ)理論對(duì)于分析化學(xué)教學(xué)的重要意義不言而喻。 因此，從根源上打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，合理適度地引導(dǎo)并啟發(fā)學(xué)生接受新的思維模式，在學(xué)習(xí)分析化學(xué)的核心內(nèi)容時(shí)將起到事半功倍的效果，對(duì)于幫助學(xué)生完成分析化學(xué)的入門(mén)學(xué)習(xí)意義深遠(yuǎn)。

［1］武漢大學(xué).分析化學(xué)[M].4 版.北京：高等教育出版社，2000：65-77.

［2］葉芬霞.無(wú)機(jī)及分析化學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2004：19-28.