淺談對(duì)“氣體體積分?jǐn)?shù)”的認(rèn)識(shí)

摘 要：體積分?jǐn)?shù)這種說(shuō)法是不為學(xué)生理解和接受的，這是個(gè)有待于老師去解析的課題。把組分體積想象著分離出來(lái)，再放到容器所具有的溫度和壓強(qiáng)下，這時(shí)具有的體積與容器總體積之比，即為該組分的體積分?jǐn)?shù)，很明顯，體積分?jǐn)?shù)等于物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。

關(guān)鍵詞：平衡圖像計(jì)算 氣體體積分?jǐn)?shù) 理想氣體狀態(tài)方程 物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)

中圖分類號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2012）12（c）-0049-01

體積分?jǐn)?shù)這種說(shuō)法是不為學(xué)生理解和接受的，這是個(gè)有待于老師去解析的課題。把組分體積想象著分離出來(lái)，再放到容器所具有的溫度和壓強(qiáng)下，這時(shí)具有的體積與容器總體積之比，即為該組分的體積分?jǐn)?shù)，很明顯，體積分?jǐn)?shù)等于物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。

在講有關(guān)平衡計(jì)算時(shí)曾碰到這樣的一題目：

將1 mol I2（g）和2 mol H2置于2L密閉容器中，在一定溫度下發(fā)生反應(yīng)：

12分）將1 mol I2（g）和2 mol H2置于2 L密閉容器中，在一定溫度下發(fā)生反應(yīng)：

I2（g）+H2（g）＝2HI（g）；△H＜0，并達(dá)平衡。HI的體積分?jǐn)?shù)w（HI）隨時(shí)間變化如圖曲線（Ⅱ）所示：

（1）達(dá)到平衡時(shí)，I2（g）的物質(zhì)的量濃度為 。

（2）若改變反應(yīng)條件，在甲條件下ω（HI）的變化如圖曲線（I）所示，在乙條件下ω（HI）的變化如圖曲線（III）所示。甲條件可以是 乙條件可以是 （填入下列條件的序號(hào)）。

①恒容條件下，升高溫度。

②恒容條件下，降低溫度。

③恒溫條件下，縮小反應(yīng)容器體積。

④恒溫條件下，擴(kuò)大反應(yīng)容器體積。

⑤恒溫恒容條件下，加入適當(dāng)催化劑。

（3）若保持溫度不變，在另一相同的2L密閉容器中加入a molI2（g）、b molH2和c molHI（a、b、c均大于0），發(fā)生反應(yīng)，達(dá)平衡時(shí)，HI的體積分?jǐn)?shù)仍為0.60，則a、b、c的關(guān)系式是—————— 。

解析：起始時(shí)：c（I2）=1/2=0.5 mol/L，c（H2）=2/2=1 mol/L，設(shè)反應(yīng)了x mol/L

----I2（g）+H2（g）=2HI（g）；

始： 0.5 -1 -0

變： x -x -2x

平： 0.5-X 1-X 2X

2X/1.5=0.6，X=0.45mol/L

達(dá)到平衡時(shí)，I2（g）的物質(zhì)的量濃度為：0.5-0.45=0.05 mol/L

在講解完題目一后，學(xué)生們很疑惑的提出了這樣的疑問，題干中提到的是HI的體積分?jǐn)?shù)，而我計(jì)算時(shí)用的卻為物質(zhì)的量的分?jǐn)?shù)，他們認(rèn)為我算法是錯(cuò)誤的，應(yīng)該是氣體的體積為容器的體積，故無(wú)論是I2還是H2還是HI的體積都是容器的體積，故當(dāng)HI的體積分?jǐn)?shù)為0.6時(shí)，則HI的物質(zhì)的量的計(jì)算應(yīng)為：

（2 L/22.4 L.mol-1）×0.6=0.0536 mol當(dāng)然指的是在標(biāo)況下。

當(dāng)學(xué)生提出這樣的疑問的時(shí)候，我才意識(shí)到，體積分?jǐn)?shù)這種說(shuō)法是不為學(xué)生理解和接受的，這是個(gè)有待于我去解析的課題。學(xué)生們饒有興趣的討論著，我意識(shí)到這是個(gè)非常珍貴的資源，能夠很好地激發(fā)學(xué)生探討問題的興趣。我把學(xué)生分成了若干個(gè)小組進(jìn)行討論，然后讓學(xué)生派出自己組領(lǐng)導(dǎo)將討論的結(jié)果進(jìn)行總結(jié)。下面就是我和學(xué)生們的共同努力得出的結(jié)論。

首先此反應(yīng)的條件不一定就是標(biāo)準(zhǔn)狀況（0℃、1atm），其次就算是標(biāo)況的話既然認(rèn)為氣體的體積是容器的體積，則所有氣體的體積分?jǐn)?shù)均為100%并且不會(huì)隨著反應(yīng)的進(jìn)程而改變，故這種想法肯定是錯(cuò)誤的，但是氣體的體積就是容器的體積是學(xué)生自接觸氣體時(shí)就被灌輸?shù)乃枷?，所以他們有這種想法是無(wú)可厚非的現(xiàn)在的問題是如何給學(xué)生解析氣體的體積分?jǐn)?shù)這個(gè)概念。氣體的體積分?jǐn)?shù)還有從氣體的特征講起，氣體分子是有體積、質(zhì)量的，并且氣體分子間有距離，當(dāng)多種氣體分子在同一個(gè)容器的內(nèi)混合的時(shí)候，雖然氣體分子的體積很小，并且各種氣體分子體積大小也是相似的，但是再小也要占有位置的，當(dāng)在同一個(gè)容器的時(shí)候就有“占山為王”的意思了，即這個(gè)“山頭”被我占了，那么其他的氣體分子就不能再占了，故誰(shuí)的氣體分子數(shù)多，誰(shuí)就占的“山頭”多，那么說(shuō)的體積分?jǐn)?shù)就大。由理想氣體狀體方程：

pV=nRT

可知，在相同的溫度與壓強(qiáng)下氣體的體積與其物質(zhì)的量成正比，即：

n1∶n2=v1∶v2=N1∶N2，

故在理解氣體的體積分?jǐn)?shù)時(shí)就可以理解為氣體的物質(zhì)的量的百分?jǐn)?shù)，氣體的體積、密度與條件（如溫度、壓強(qiáng)）有密切的關(guān)系，條件變，氣體的體積或密度就變。所以理解氣體的體積分?jǐn)?shù)，應(yīng)這樣理解：把該組分體積想象著分離出來(lái)，再放到容器所具有的溫度和壓強(qiáng)下，這時(shí)具有的體積與容器總體積之比，即為該組分的體積分?jǐn)?shù)，很明顯，體積分?jǐn)?shù)等于物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。所以以后理解體積分?jǐn)?shù)即為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)就行了，物質(zhì)的量與條件就沒有關(guān)系了。與此概念類似的還有相對(duì)密度，也必須是同溫同壓下氣體的密度之比。

這樣一來(lái)學(xué)生就明白了，但學(xué)生又會(huì)問到“氣體的體積就是容器的體積”以及“氣體的體積分?jǐn)?shù)就是氣體的物質(zhì)的量百分?jǐn)?shù)”這兩個(gè)觀點(diǎn)都是正確的，為什么得出的結(jié)論卻不一致呢？學(xué)生的這一問確實(shí)讓我們深思一下了，其實(shí)仔細(xì)想想這兩個(gè)并不沖突的，因?yàn)榍耙粋€(gè)結(jié)論是從宏觀的角度來(lái)看待氣體的，而后一個(gè)結(jié)論是從微觀上倆看待的氣體的，由“量變”而“質(zhì)變”所以使用起來(lái)也是不一樣的，各有各的適用范圍。

通過我和學(xué)生認(rèn)真的探討，學(xué)生終于對(duì)“氣體的體積分?jǐn)?shù)”有了新的認(rèn)識(shí)，同時(shí)我和學(xué)生都深刻的體會(huì)到新舊知識(shí)的沖突會(huì)造成認(rèn)知上的失衡，這時(shí)我們都不要急躁，學(xué)生總會(huì)在這樣的時(shí)候十分的興奮和好奇，我們教師此時(shí)應(yīng)該充分的利用好這一資源，耐心的予以引導(dǎo)和求證，這樣既能滿足學(xué)生對(duì)知識(shí)的渴望又能讓學(xué)生體會(huì)到探討問題的樂趣，當(dāng)然象這樣的情況我們作教師的要在平時(shí)做好功課，才能在出現(xiàn)難解問題時(shí)處事不驚，應(yīng)付自如。有了這樣的準(zhǔn)備，我們的才能對(duì)課堂上出現(xiàn)的問題泰然的接受并加以智慧的推進(jìn)，正如布魯姆大師說(shuō)的“沒有預(yù)料不到的結(jié)果，教學(xué)也就不成為一種藝術(shù)了”，我們大家都要會(huì)期待這樣問題多一些。