高中化學(xué)中對(duì)化學(xué)平衡原理的巧用解析

◆潘洪生

(浙江省杭州市桐廬縣富春高級(jí)中學(xué))

要想巧用化學(xué)平衡原理解決現(xiàn)實(shí)問題，需要學(xué)生具備深厚的知識(shí)儲(chǔ)備量，并能夠?qū)瘜W(xué)原理了如指掌。但是從現(xiàn)階段學(xué)生的學(xué)習(xí)情況來(lái)看，因?yàn)闆]能準(zhǔn)確把握重難點(diǎn)而影響到學(xué)習(xí)效果，間接影響到學(xué)習(xí)興趣。基于此，在教學(xué)中教師需要開展專項(xiàng)訓(xùn)練，以化學(xué)平衡原理為核心，創(chuàng)新問題解決方案，從而不斷提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

一、高中化學(xué)平衡原理概述

化學(xué)平衡原理作為化學(xué)課程知識(shí)中不可或缺的一部分，是高中生必須掌握的化學(xué)知識(shí)，對(duì)提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力具有諸多幫助?；瘜W(xué)平衡原理作為化學(xué)內(nèi)在聯(lián)系的具體體現(xiàn)，最具代表性的是化學(xué)教材中可逆反應(yīng)這一內(nèi)容。當(dāng)化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)某種狀態(tài)的平衡時(shí)，將不會(huì)再出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)。在發(fā)生可逆反應(yīng)期間，正反應(yīng)與逆反應(yīng)的速度配比是一致的，混合物中包含的多種成分都不再出現(xiàn)變化，這就是教師口中的化學(xué)平衡狀態(tài)。通常情況下，逆反應(yīng)中的物質(zhì)的耗損量與新成分?jǐn)?shù)量在某種狀態(tài)下變成一致時(shí)，是化學(xué)平衡的最明顯標(biāo)志。發(fā)生化學(xué)反應(yīng)期間，若是生成物與耗損量將達(dá)到一致將可以證實(shí)是化學(xué)平衡。若是發(fā)動(dòng)平衡移動(dòng)，那么物質(zhì)的總量將不會(huì)產(chǎn)生變化，而是保證守恒。

二、高中化學(xué)中對(duì)化學(xué)平衡原理的巧用

(一)科學(xué)判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡

通過精準(zhǔn)判定化學(xué)反應(yīng)是否已經(jīng)實(shí)現(xiàn)平衡，能夠幫助學(xué)生在解決問題時(shí)準(zhǔn)確作答。高中化學(xué)中巧用化學(xué)平衡原理，便于學(xué)生更好把握化學(xué)平衡的本質(zhì)，并利用所學(xué)去判斷化學(xué)反應(yīng)間兩種物質(zhì)是否已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。這也就要求學(xué)生需要掌握準(zhǔn)確計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中多種物質(zhì)濃度的方法，對(duì)于學(xué)生而言這是比較輕松的。但是若是可逆反應(yīng)，學(xué)生不僅需要判斷多種反應(yīng)現(xiàn)象，還需要對(duì)比反應(yīng)比值，解讀相關(guān)數(shù)據(jù)信息后才能判斷反應(yīng)是否已經(jīng)實(shí)現(xiàn)平衡。如當(dāng)部分參與化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)產(chǎn)生顏色變化時(shí)，物質(zhì)的顏色會(huì)根據(jù)反應(yīng)的發(fā)生程度而進(jìn)行變化。若是物質(zhì)停止變化，我們則可以初步判斷反應(yīng)已經(jīng)及達(dá)到平衡。由于化學(xué)反應(yīng)所處環(huán)境的區(qū)別，對(duì)化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)也有所不同，在實(shí)際判斷過程中需要考慮多種影響因素、若是本次化學(xué)反應(yīng)出現(xiàn)在一個(gè)相對(duì)封閉的恒定量空間內(nèi)，當(dāng)空間內(nèi)壓強(qiáng)不再發(fā)生變動(dòng)時(shí)，我們可以確定此化學(xué)反應(yīng)依舊處于平衡，進(jìn)一步降低了氣體狀態(tài)的判定難度，便于學(xué)生更準(zhǔn)確的解答問題。

如教師在開展密閉容器內(nèi)氮?dú)馀c氧氣的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)時(shí)，若是空間內(nèi)其他壓強(qiáng)很長(zhǎng)一段時(shí)間沒有變化，則可以初步判定，氮?dú)馀c氧氣進(jìn)行了化學(xué)反應(yīng)，并達(dá)到了平衡。若是在實(shí)驗(yàn)中物質(zhì)出現(xiàn)變化，需要準(zhǔn)確判斷發(fā)生反應(yīng)的氣體，并總結(jié)實(shí)驗(yàn)操作中存在的問題。通常情況下，可逆反應(yīng)中有許多因素能夠影響到實(shí)化學(xué)平衡，若是反應(yīng)過程中受到外界因素的影響，將會(huì)直接破壞反應(yīng)間的平衡狀態(tài)。以溫度為例，作為常見影響化學(xué)平衡的因素，在開展實(shí)驗(yàn)時(shí)，化學(xué)反應(yīng)會(huì)出現(xiàn)吸熱或放熱的情況，此時(shí)需要依據(jù)溫度數(shù)值的變化而科學(xué)判定。當(dāng)溫度很平穩(wěn)時(shí)，證明化學(xué)反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡。

(二)加大解析力度全面掌握化學(xué)平衡原理

隨著課改的不斷深化，化學(xué)課程受到師生的廣泛重視，化學(xué)平衡原理作為課程教育的重要內(nèi)容，只有不斷增加對(duì)化學(xué)平衡原理的解析，才能準(zhǔn)確把握其規(guī)律，從而不斷提升學(xué)習(xí)能力。當(dāng)前，高中生多半是借助解答習(xí)題的方式來(lái)深化自我對(duì)化學(xué)平衡原理的認(rèn)知，在解答過程中學(xué)生需要重視實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記錄，總結(jié)實(shí)驗(yàn)變化對(duì)應(yīng)的反映知識(shí)。在練習(xí)過程中，總結(jié)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，獨(dú)自或以小組的形式歸納實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，依據(jù)化學(xué)平衡原理的多種特征判斷實(shí)驗(yàn)情況，從而準(zhǔn)確解決問題。借助對(duì)化學(xué)平衡原理的深度解析，總結(jié)歸納與化學(xué)平衡關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，由淺至深的梳理平衡原理知識(shí)，以便在遇到問題時(shí)第一時(shí)間確定關(guān)鍵量，依據(jù)核心信息及多項(xiàng)關(guān)聯(lián)要素，準(zhǔn)確解決問題。需要注意的是，可逆反應(yīng)中，實(shí)驗(yàn)變化物質(zhì)與產(chǎn)物作為不能完全轉(zhuǎn)換的物質(zhì)。學(xué)生在解答問題時(shí)，需要充分利用這一規(guī)律，清晰數(shù)量解題思路，明確反應(yīng)中多種變化物質(zhì)。在日常教育活動(dòng)中，教師需要帶領(lǐng)學(xué)生一同總結(jié)可逆反應(yīng)，巧妙利用平衡原理判定生成物與反應(yīng)物，若是兩種變量不再出現(xiàn)變化，則證明反應(yīng)已經(jīng)初步達(dá)成平衡。

(三)扎實(shí)化學(xué)平衡知識(shí)基礎(chǔ)

化學(xué)反應(yīng)在出現(xiàn)平衡時(shí)，因?yàn)榄h(huán)境的不穩(wěn)定，加之外界影響因素過多，將會(huì)對(duì)化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果造成不同程度的影響。這也就要求高中生必須具備扎實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)，能夠靈活應(yīng)用化學(xué)平衡原理對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，從而準(zhǔn)確解決問題，而不是不分主次盲目解題。如在容積恒定的前提下，對(duì)容器中注入稀有氣體，將會(huì)促使容器內(nèi)壓強(qiáng)出現(xiàn)明顯變化，卻無(wú)法影響化學(xué)反應(yīng)間的平衡狀態(tài)，導(dǎo)致這一問題的主要原因是稀有氣體雖然參與容器內(nèi)反應(yīng)，卻不能與生成物進(jìn)行二次反應(yīng)，簡(jiǎn)單的說(shuō)沒有產(chǎn)生構(gòu)成壓強(qiáng)變化的因素。此類變化的影響條件作為影響學(xué)生解題思路的條件，教師需要在日常教學(xué)中增加對(duì)此內(nèi)容的講解，使學(xué)生能夠全面掌握化學(xué)平衡原理的相關(guān)知識(shí)，從根本上規(guī)避問題的發(fā)生。

如對(duì)于可逆反應(yīng)C(s)+H2O(g)·CO(g)+H2(g)，在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，其平衡常數(shù)表達(dá)式正確的是( )。

B.K=[c(CO)·c(H2)]/[c(C)·c(H2O)]

C.K=[c(CO)·c(H2)/[c(H2O)]]

D.K=[c(H2O)]/[c(CO)·c(H2)]

解析：在一定溫度下，可逆反應(yīng)不論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，也不論是反應(yīng)物起始濃度的大小，最后都將實(shí)現(xiàn)平衡。K值越大，說(shuō)明平衡體系中生成物所占的比例越大，正向反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越大；反之，正向反應(yīng)進(jìn)行的程度就越小，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率就越小。簡(jiǎn)單的說(shuō)是指平衡常數(shù)的大小可以衡量反應(yīng)進(jìn)行的程度，判斷平衡移動(dòng)的方向，進(jìn)行平衡的相關(guān)計(jì)算。

三、擴(kuò)展學(xué)習(xí)

其一，對(duì)于有氣體參與的化學(xué)反應(yīng)，若反應(yīng)前后氣體分子數(shù)量并沒有出現(xiàn)變化，總壓力出現(xiàn)變化，反應(yīng)物或生成物分壓增加或減少，對(duì)化學(xué)平衡不會(huì)造成影響。

其二，與反應(yīng)無(wú)關(guān)的氣體進(jìn)入原本已經(jīng)達(dá)成平衡的體系中，是否會(huì)影響化學(xué)平衡，需要依據(jù)實(shí)際情況確定結(jié)果。

其三，恒溫、恒容的前提下達(dá)到化學(xué)平衡，此時(shí)若是注入惰性氣體，雖然會(huì)造成容器內(nèi)壓強(qiáng)數(shù)值變化，但是各個(gè)氣體內(nèi)分壓不變化，將不會(huì)對(duì)化學(xué)平衡造成影響。

其四，若是在恒溫、恒容的條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，各物質(zhì)的壓強(qiáng)變化與數(shù)量變化呈現(xiàn)出正比。在遇到這種情況時(shí)，可以直接依據(jù)反應(yīng)方程式確定各個(gè)物質(zhì)的分壓變化。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，化學(xué)平衡原理對(duì)于學(xué)生而言具有一定難度。要想使學(xué)生理解并掌握此知識(shí)，教師必須要引導(dǎo)學(xué)生整體把握化學(xué)反應(yīng)相關(guān)知識(shí)，解析化學(xué)平衡原理的特征與規(guī)律，注重原理的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，在學(xué)習(xí)中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)與不足，從而準(zhǔn)確把握其原理，提升學(xué)習(xí)能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡貴雄.關(guān)于“化學(xué)平衡原理”在高中化學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用研究[J].中華少年，2017，(12) ：178.

[2]孟丹丹，席詠梅，楊宏偉.中美高中化學(xué)教科書中“化學(xué)平衡”內(nèi)容比較分析[J].內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2017，(01) ：115-118.

[3]蘇欣然.高中化學(xué)中影響化學(xué)平衡的條件[J].化工管理，2017，(20) ：156.