理清思路重方法解答化學(xué)平衡題

摘要：通過例題，分析了化學(xué)平衡題的解題思路，闡述了解答化學(xué)平衡題的三步法、差量法和守恒法，并探討了化學(xué)平衡題的教學(xué)策略，以期為促進(jìn)高中化學(xué)教學(xué)提供借鑒.

關(guān)鍵詞：化學(xué)平衡;思路;方法;高中化學(xué)

中圖分類號(hào)：G632文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008-0333（2022）07-0137-03

收稿日期：2021-12-05

作者簡(jiǎn)介：范玉芳（1986.3-），女，安徽省界首人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事高中化學(xué)教學(xué)研究.[FQ）]

化學(xué)平衡是高中化學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)，相關(guān)知識(shí)較為抽象，習(xí)題類型復(fù)雜多變.教學(xué)中為提高學(xué)生的解題能力，應(yīng)優(yōu)選、精講經(jīng)典習(xí)題，為學(xué)生深入的剖析相關(guān)的解題思路，鞏固學(xué)生所學(xué)的同時(shí)，使其掌握相關(guān)的解題方法與技巧，在以后的解題中能夠熟練應(yīng)用.

1 例題

工業(yè)生產(chǎn)中將除去工業(yè)煙氣中氮氧化物的過程成為“脫硝”.某脫硝反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：

K=[c（N2）]4·[c（H2O）]6[c（NO）]4·[c（NH3）]4·c（O2）

正反應(yīng)為放熱反應(yīng).

（1）若增大K值，則可采取的措施為.

（2）400℃條件下，在恒容密閉的容器中發(fā)生上述反應(yīng)，測(cè)的部分物質(zhì)濃度與時(shí)間的關(guān)系，如圖1（a）所示，則min后，反應(yīng)的正逆反應(yīng)速率相等;前4min內(nèi)用O2表示平均反應(yīng)速率v（O2）=.

（3）如圖1（b），其他條件不變，若n（NH3）/n（NO）<1，NO的轉(zhuǎn)化率隨著該比值的上升而上升，原因?yàn)?若n（NH3）/n（NO）>1，由于NH3發(fā)生副反應(yīng)導(dǎo)致煙氣中NO的濃度增大，使得轉(zhuǎn)化率降低，該副反應(yīng)的化學(xué)方程式為.

（4）電解NO也可進(jìn)行煙氣脫硝：

8NO+7H2O通電3NH4NO3+2HNO3

為獲得純凈的NH4NO3，將上述所得溶液中通入適量的NH3，濃度增大的離子有;稀釋所得溶液，則c（NH+4）/c（NO-3）的比值將（選填“增大”、“不變”或“變小”），理由是.

2 解題思路分析

上述習(xí)題共包含4個(gè)小問，其中第（1）小問根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式可知發(fā)生的反應(yīng)為：

4NO（g）+4NH3（g）+O2（g）

4N2（g）+6H2O（g），ΔH<0

可知要想使K值變大，應(yīng)降低溫度.問題（2）考查反應(yīng)速率的表示問題，但題目中給出的是反應(yīng)圖像，因此，需要學(xué)生具備一定的讀圖能力.反應(yīng)物與生成物物質(zhì)的量濃度不再發(fā)生變化時(shí)反應(yīng)平衡，正逆反應(yīng)速率，對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)為12 min.平衡時(shí)a反應(yīng)物減少的物質(zhì)的量濃度為0.8mol/L-0.2mol/L=

0.6mol/L，生成物b的物質(zhì)的量濃度為0.6mol/L，因此，a為NO或NH，b為N2，則4min內(nèi)用NO表示平均反應(yīng)速率v（NO）=0.4mol/L/4min=0.1mol/（L·min），則用O2表示平均反應(yīng)速率

v（O2）=14v（NO）=0.025mol/（L·min）.問題（3）中

n（NH3）/n（NO）的比值增大，可看做增加了NH3的濃度平衡正向移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率增加.n（NH3）/n（NO）>1時(shí)，根據(jù)提示可知副反應(yīng)應(yīng)生成了NO，導(dǎo)致其濃度增加，轉(zhuǎn)化率降低，即，發(fā)生的反應(yīng)為：

4NH3+5O24NO+6H2O

問題（4）NH3和HNO3反應(yīng)生成NH4NO3，溶液酸性減弱，因此，濃度增大的離子有NH+4、OH-，稀釋溶液促進(jìn)NH+4的水解，其濃度減小，c（NH+4）/c（NO-3）的比值減小.

3 教學(xué)策略

上述化學(xué)平衡習(xí)題考查的知識(shí)點(diǎn)較多，主要有化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)反應(yīng)圖像、化學(xué)平衡移動(dòng)的分析、銨根離子水解等.要想正確作答上述習(xí)題，需要學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中深入理解，牢固掌握基礎(chǔ)知識(shí)，構(gòu)建系統(tǒng)的知識(shí)體系，因此在以后的高中化學(xué)教學(xué)中應(yīng)注重以下策略的應(yīng)用：

其一，化學(xué)平衡相關(guān)知識(shí)較為抽象，教學(xué)中既要注重結(jié)合具體的實(shí)例為學(xué)生分析相關(guān)的理論，又要靈活運(yùn)用多媒體技術(shù)，借助相關(guān)的動(dòng)畫為學(xué)生形象、宏觀展示化學(xué)平衡移動(dòng)知識(shí)，更好的加深其印象.同時(shí)，圍繞相關(guān)問題與學(xué)生在課堂上積極互動(dòng)，激活高中化學(xué)課堂的同時(shí)，進(jìn)一步澄清其認(rèn)識(shí)，使其更好地把握化學(xué)平衡移動(dòng)的本質(zhì).

其二，傳授高效的學(xué)習(xí)方法.注重觀察學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)，給予學(xué)生學(xué)習(xí)上的指引.如為幫助學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，可引導(dǎo)學(xué)生靈活運(yùn)用思維導(dǎo)圖、表格等將相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)整合起來，將知識(shí)點(diǎn)之間的區(qū)別與聯(lián)系徹底的搞清楚，弄明白.

其三，要求學(xué)生養(yǎng)成良好的做題習(xí)慣，提高做題效率.做題的過程中應(yīng)根據(jù)自身的實(shí)際情況有選擇的做題，做題的過程中不能簡(jiǎn)單的追求得出正確答案，應(yīng)認(rèn)真總結(jié)不同題型考查的知識(shí)點(diǎn)、高效的解題思路、做題的過程中遇到的問題等.如甲醇相關(guān)的化學(xué)題中，作為燃料電池的原料，工業(yè)上利用二氧化碳和氫氣在一定條件下反應(yīng)合成甲醇，根據(jù)這樣的化學(xué)反應(yīng)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的化學(xué)平衡題，讓學(xué)生思考和解答.在此種類型題目中，考查化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，以及化學(xué)平衡反應(yīng)原理，需很容易忽視其解題方法，教師在日常教學(xué)和訓(xùn)練中，加強(qiáng)學(xué)生解題方法和習(xí)慣培養(yǎng)，讓學(xué)生進(jìn)行歸納和總結(jié).針對(duì)每個(gè)題目進(jìn)行反思，養(yǎng)成良好的反思習(xí)慣，掌握平衡原理試題解題方法.在每個(gè)考試小結(jié)后，讓學(xué)生積極回顧所學(xué)知識(shí)，對(duì)課程內(nèi)容和關(guān)鍵問題進(jìn)行總結(jié)，加強(qiáng)學(xué)生知識(shí)記憶和理解，構(gòu)建化學(xué)知識(shí)網(wǎng)絡(luò).在高考復(fù)習(xí)中，重視讀題和審題，指導(dǎo)學(xué)生掌握良好的學(xué)習(xí)方法，提出相應(yīng)的解題要求，形成問題解答的好習(xí)慣.針對(duì)存在的問題及時(shí)分析原因，積極向其他學(xué)生請(qǐng)教，盡快的堵住知識(shí)漏洞，尤其應(yīng)做好做錯(cuò)習(xí)題的摘抄，定期進(jìn)行錯(cuò)題重做，不斷的鞏固自身的薄弱知識(shí)點(diǎn)，提醒自己在以后的解題不能犯下同樣錯(cuò)誤.

4 解題方法

4.1 三步法

高中化學(xué)平衡題解題中，三步法是最為常見的解題方式，根據(jù)題目中的信息，列出起始量、變化量以及平衡量，結(jié)合方程式做出計(jì)算.

例題1按照一定的比例將氫氣和氮?dú)饣旌希阎谙嗤瑮l件下，混合氣體的密度是氫氣的

3.6倍，將0.5mol的混合氣體在密閉容器中反應(yīng)，使得氣體在一定條件下達(dá)到平衡狀態(tài)，已知?dú)怏w在平衡后容器壓強(qiáng)是相同狀況下反應(yīng)前的0.76倍.（1）平衡狀態(tài)時(shí)，混合氣體中氨的物質(zhì)的量是多少？

（2）反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率是多少？

此題在解答時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)題目信息進(jìn)行分析，利用三步法進(jìn)行解題.首先根據(jù)題干信息列出方程組，求解氫氣和氮?dú)獾钠鹗紳舛?

n（N2）+n（H2）=0.5mol28g·mol-1×n（N2）+2g·mol-1×n（H2）

=0.5mol×3.6×2g·mol-1

通過方程組求解得出n（氮?dú)猓?0.1mol，

n（氫氣）=0.4mol.之后假設(shè)氮?dú)獾淖兓渴莂（mol），根據(jù)化學(xué)方程式列出三式，對(duì)其起始量、變化量和平衡量進(jìn)行分析，結(jié)合題目中已知平衡后容器壓強(qiáng)是反應(yīng)前壓強(qiáng)的0.76倍，可以得出平衡后容器內(nèi)氣體物質(zhì)的量是反應(yīng)前氣體物質(zhì)的量的0.76倍，所以NH3的物質(zhì)的量是0.12mol.根據(jù)第一小題中求解的氮?dú)獾淖兓浚?jì)算出平衡時(shí)氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率是60%.

4.2 差量法

在高中化學(xué)解題中，利用差量法解答平衡題，需要將差量作為特殊的產(chǎn)物，同時(shí)，差量需要和反應(yīng)物的某種量成一定比例.在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)前后出現(xiàn)氣體壓強(qiáng)差、體積差以及密度差等，都可以利用差量法思考和解答問題.

例題2在一個(gè)可變的密閉容器中，其內(nèi)有X、Y的混合氣體，在一定條件下，混合氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：

X+3Y2Z

如果壓強(qiáng)和溫度保持不變，化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，容器體積是V，已知生成氣體Z的體積占總體積的10%，下述說發(fā)展的正確的是（）.

①反應(yīng)前混合氣體的體積是1.2V;

②反應(yīng)前混合氣體的體積是1.1V;

③當(dāng)反應(yīng)平衡時(shí)，X氣體消耗了0.05V;

④當(dāng)反應(yīng)平衡時(shí)，Y氣體消耗了0.05V.

A.②③B.②④C.①③D.①④

在解答時(shí)，讓學(xué)生根據(jù)題意進(jìn)行分析，并且列出相應(yīng)的反應(yīng)關(guān)系式：

X（g）+3Y（g）2Z（g）

標(biāo)記出其起始量和變化量.利用差量法對(duì)題目和化學(xué)反應(yīng)做出分析，得出氣體X在反應(yīng)中消耗了0.05V.在化學(xué)反應(yīng)平衡狀態(tài)時(shí)，氣體體積減少0.1V，所以得出反應(yīng)前混合氣體的體積是1.1V.所以正確答案是A.

4.3 守恒法

在高中化學(xué)平衡題解題中，守恒法是常用的解題方式，根據(jù)其個(gè)數(shù)守恒、電子守恒、質(zhì)量守恒、濃度守恒以及物質(zhì)的量等，對(duì)化學(xué)反應(yīng)中某個(gè)特定的量保持不變或者成比例，通過列出算式進(jìn)行求解.

例題3將a mol的氮?dú)夂蚥 mol的氫氣進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成的氨有c mol，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，混合氣體中氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？

在此題解答中，利用質(zhì)量守恒定理進(jìn)行分析解答，通過分析可以得出，平衡狀態(tài)時(shí)，混合氣體的質(zhì)量是起始時(shí)氮?dú)夂蜌錃獾馁|(zhì)量和，即（28a+2b）g，根據(jù)題意列出關(guān)系式

N2（g）+3H2（g）2NH3（g）

計(jì)算得出w（NH3）=17c28a+2b×100%.

除了利用質(zhì)量守恒外，還可以讓學(xué)生利用電子守恒、電荷守恒等原則，結(jié)合相應(yīng)的化學(xué)平衡題目進(jìn)行訓(xùn)練，提高學(xué)生解題能力.

參考文獻(xiàn)：

[1] 傅倩文，竺麗英.利用三段式診斷法探查化學(xué)平衡概念的理解[J].化學(xué)教育（中英文），2020，41（13）：73-79.

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[責(zé)任編輯：季春陽(yáng)]