“定量假設(shè)法”解決平衡移動問題研究

周金金

【內(nèi)容摘要】“定量假設(shè)法”是解決化學(xué)平衡問題的一種非常重要的方法，利用該方法往往可以使復(fù)雜的問題變得簡單，使學(xué)生對問題有更加明朗的認(rèn)識、深刻的理解，有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，也有利于拓寬學(xué)生思維深刻性和靈活性。

【關(guān)鍵詞】定量假設(shè)法 平衡移動問題 研究

化學(xué)平衡問題是高中化學(xué)教學(xué)及學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)問題之一，是高考化學(xué)題目中最容易被考查到的問題。學(xué)生只有掌握學(xué)習(xí)方法，才能靈活應(yīng)用相關(guān)理論知識去解決化學(xué)平衡問題，其中“定量假設(shè)法”是解決化學(xué)平衡問題的一種非常有用的方法。所謂的“定量假設(shè)法”就是在化學(xué)條件改變的瞬間，對改變前的化學(xué)平衡體系及改變后的化學(xué)平衡體系進(jìn)行“定量假設(shè)”，通過比較Q與K的相對大小來判斷平衡移動規(guī)律的方法。在蘇教版高中化學(xué)教材中，主要是通過比較Q與K的相對大小來判斷化學(xué)平衡移動方向，如果QK，則化學(xué)平衡逆向移動，如果Q=K，則為平衡狀態(tài)。

一、單一組分濃度改變時對化學(xué)平衡的影響

在單一組分濃度改變的條件下，通過比較Q與K值可以判斷化學(xué)平衡移動方向及移動結(jié)果。例如，在一定溫度條件下，在容積可變的化學(xué)容器內(nèi)，化學(xué)反應(yīng)2A（g）+B（g） 2C（g）達(dá)到了平衡狀態(tài)，如果只增加反應(yīng)物A的濃度，那么化學(xué)平衡會如何變化呢？我們可以利用“定量假設(shè)法”對這一題目進(jìn)行分析，首先假設(shè)反應(yīng)物A、B、C的濃度分別為c1、c2、c3，如果向容器中通入氣體A，使其濃度變?yōu)?c1，在原平衡條件下，Q=K=c32/（c12·c2），通入氣體A的瞬間，Q'=c32/[（2c1）2·c2]

二、壓強(qiáng)改變時對化學(xué)平衡的影響

針對反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的情況，我們可以利用以下例子來進(jìn)行說明：在一體積可變的密閉容器中，有可逆化學(xué)反應(yīng)A（g）+B（g） 2C（g），此時容器壓強(qiáng)為P，如果改變?nèi)萜黧w積，使其變?yōu)樵瓉淼囊话?，則此時容器中壓強(qiáng)為2P，我們可以利用“定量假設(shè)法”來判斷該可逆反應(yīng)的化學(xué)平衡移動方向及相應(yīng)結(jié)果。假設(shè)原平衡體系中A、B、C各反應(yīng)物的濃度分別為c1、c2、c3，體積改變后，則各反應(yīng)物的濃度分別為2c1、2c2、2c3，原平衡狀態(tài)下Q=K=c32/（c12·c2），在壓強(qiáng)增大的瞬間則Q'=4c32/（2c1·2c2）=K，由此我們可以判斷該可逆化學(xué)反應(yīng)沒有發(fā)生平衡移動，也就是說在反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的情況下，如果只改變壓強(qiáng)濃度，則化學(xué)反應(yīng)不發(fā)生平衡移動，此時各反應(yīng)物的濃度會隨著壓強(qiáng)改變而發(fā)生等倍數(shù)變化。

針對反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的情況，我們可以利用以下可逆化學(xué)反應(yīng)的案例來進(jìn)行說明：假設(shè)在某一溫度條件下，在一容積可變的容器中有一處于平衡狀態(tài)的可逆反應(yīng)2A（g）+B（g）

2C（g），若此時將該化學(xué)反應(yīng)平衡體系的體積增大為原來的2倍，容器中的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼囊话?，此時的化學(xué)反應(yīng)平衡應(yīng)如何變化呢？我么可以利用“定量假設(shè)法”假定在化學(xué)平衡沒有被打破前，A、B、C各反應(yīng)物的濃度分別為c1、c2、c3，當(dāng)容器容積體積增大一倍后，A、B、C各反應(yīng)物的濃度分別為1/2c1、1/2c2、1/2c3，在原平衡狀態(tài)下，Q=K=c32/（c12·c2），當(dāng)該體系達(dá)到新平衡后，Q'=2c32/（c12·c2）>K，由此我們可以判斷該可逆化學(xué)反應(yīng)平衡向逆向移動，也就是說在反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的情況下，如果減小壓強(qiáng)，則化學(xué)反應(yīng)向其他物質(zhì)系數(shù)增大的方向移動，反之則向氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減小的方向移動。

三、關(guān)于溶液中平衡體系移動的判斷

有關(guān)溶液中化學(xué)平衡體系移動的判斷我們可以用以下案例進(jìn)行說明：在一定溫度下，某溶液中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)Cl2（g） +H2O（g） H++Cl-+HClO，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，向改溶液中加入一定量的水，使溶液的體積增大為原來的2倍，則此時該化學(xué)反應(yīng)平衡應(yīng)如何移動呢？針對這一題目，我們可以采用“定量假設(shè)法”來進(jìn)行分析，假定在原溶液中該化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，各組分的濃度分別為c1、c2、c3、c4，當(dāng)溶液體積變?yōu)樵瓉?倍時，各組分濃度則分別為原來的1/2，在原平衡狀態(tài)下Q=K=c2·c3·c4/c1，溶液體積改變瞬間，Q'=c2·c3·c4/4c1

高中化學(xué)中有關(guān)化學(xué)平衡問題是高考考查的重點(diǎn)內(nèi)容，這一部分知識對學(xué)生的思維應(yīng)變能力有很高的要求，學(xué)生只有在全面掌握理論知識的基礎(chǔ)上，掌握正確的分析問題的方法，才能靈活解決各種有關(guān)化學(xué)平衡的問題。因此，在平時教學(xué)中，教師要重視定量假設(shè)法的巧妙運(yùn)用，結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)和認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，優(yōu)選有效策略，有效化解知識難點(diǎn)，激活學(xué)生思維，舉一反三，從而提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

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（作者單位：江蘇省阜寧中學(xué)）