在人民教育出版社出版的高中《化學(xué)》第二冊(cè)(必修加選修)第36頁(yè)有這么一道練習(xí)題,題目是:在425℃時(shí),在1L密閉容器中進(jìn)行的反應(yīng)H2+I(xiàn)22HI達(dá)到平衡,分別說(shuō)明下列示意圖所表示的含義,由圖中的事實(shí)可以說(shuō)明化學(xué)平衡具有哪些特征。
對(duì)于這道練習(xí)題,有些老師并沒(méi)有太在意,更不會(huì)引導(dǎo)學(xué)生去思考,覺(jué)得這道題沒(méi)有什么可利用的價(jià)值,所以一跳而過(guò)。實(shí)際上老師若能充分挖掘這道練習(xí)題的信息,它是一道有關(guān)化學(xué)平衡圖像計(jì)算及等效平衡學(xué)習(xí)的很好的例題。對(duì)于這道題,本人進(jìn)行了如下處理,設(shè)計(jì)了如下問(wèn)題:
1.要正確的寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)化學(xué)方程式需要知道什么?學(xué)生思考討論后得出結(jié)論:反應(yīng)物、生成物、各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)。
2.反應(yīng)物、生成物在反應(yīng)過(guò)程中的量(包括質(zhì)量、物質(zhì)的量、濃度等)是如何變化的?學(xué)生思考討論后得出結(jié)論:在反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)物的量逐漸減小,生成物的量逐漸增大。
3.化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)的確定有幾種方法?學(xué)生思考討論后得出結(jié)論:有三種方法,①各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比=各物質(zhì)的速率比;②各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比=各物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化量之比;③各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比=各物質(zhì)的濃度變化量之比。用哪種方法確定各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)要根據(jù)題目給出的具體條件來(lái)確定。
4.撇開(kāi)該題目所給的題干條件,直接根據(jù)容器中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度C的變化與時(shí)間t的關(guān)系示意圖所給的信息,分別寫(xiě)出它們對(duì)應(yīng)的有關(guān)反應(yīng)化學(xué)方程式。學(xué)生思考討論計(jì)算后寫(xiě)出:(1)示意圖的反應(yīng)化學(xué)方程式為H2+I(xiàn)22HI;(2)示意圖的反應(yīng)化學(xué)方程式為2HIH2+I(xiàn)2。
5.根據(jù)示意圖分別在這兩個(gè)化學(xué)方程式中寫(xiě)出對(duì)應(yīng)各物質(zhì)的起始濃度和平衡時(shí)的濃度。
(1)示意圖的反應(yīng)化學(xué)方程式中對(duì)應(yīng)各物質(zhì)的起始濃度和平衡時(shí)的濃度如下:
H2+I(xiàn)22HI
起始(mol/L)1.00 1.00 0.00
平衡(mol/L)0.21 0.21 1.58
(2)示意圖的反應(yīng)化學(xué)方程式中對(duì)應(yīng)各物質(zhì)的起始濃度和平衡時(shí)的濃度如下:
2HI H2+I(xiàn)2
起始(mol/L)2.00 0.00 0.00
平衡(mol/L)1.58 0.21 0.21
6.觀察反應(yīng)(1)和反應(yīng)(2)平衡時(shí)相同物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度,由此得出什么結(jié)論?學(xué)生思考討論后得出結(jié)論:反應(yīng)(1)和反應(yīng)(2)平衡時(shí)相同物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度相同,說(shuō)明兩個(gè)反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)是同一個(gè)平衡狀態(tài)。
7.相同條件下,同一個(gè)可逆反應(yīng),不管從正反應(yīng)方向開(kāi)始還是從逆反應(yīng)方向開(kāi)始,如果要使反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)是同一個(gè)平衡狀態(tài),對(duì)反應(yīng)物的用量有何要求?學(xué)生思考討論后得出結(jié)論:只要把起始時(shí)反應(yīng)物的用量用極限法轉(zhuǎn)化為同種物質(zhì)的用量,同種物質(zhì)的用量相同,則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)是同一個(gè)平衡狀態(tài)。
8.趁熱打鐵,讓學(xué)生做如下等效平衡題,并總結(jié)出完全等效平衡的規(guī)律。練習(xí):在一個(gè)固定體積的密閉容器中,向容器中充入2molA和1molB,發(fā)生如下反應(yīng):2A(g)+B(g)3C(g)+D(g),反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)C的濃度為1.2mol/L。若維持容器的體積和溫度不變,按下列方法加入起始物質(zhì),達(dá)到平衡時(shí)C的濃度仍為1.2mol/L的是( )。
A.4molA+2molB
B.3molC+1molD
C.1.8molA+0.8molB+0.3molC+0.1molD
D.1.6molA+0.8molB+0.6molC+0.2molD
學(xué)生經(jīng)過(guò)練習(xí)思考后得出結(jié)論:相同條件下,同一個(gè)可逆反應(yīng),不管從正反應(yīng)方向開(kāi)始還是從逆反應(yīng)方向開(kāi)始,或從正、逆反應(yīng)兩個(gè)方向同時(shí)開(kāi)始,只要反應(yīng)物用量相當(dāng)(即把起始時(shí)反應(yīng)物的用量用極限法轉(zhuǎn)化為同種物質(zhì)的用量時(shí),同種物質(zhì)的用量相同),則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)是同一個(gè)平衡狀態(tài)且完全等效。
經(jīng)過(guò)這樣階梯式的問(wèn)題設(shè)計(jì),讓學(xué)生難以理解的完全等效平衡就被學(xué)生輕松地掌握了。
(責(zé)任編輯 羅 艷)