李強龍
摘 要:高中學生聽到化學平衡狀態(tài)這一塊內容,都說難度大,這是由于內容比較抽象,學生不易理解。現(xiàn)在的學生大多數基礎比較差,教師應盡可能地將內容簡單化,先讓學生能夠聽懂,增強學生的興趣和自信心。
關鍵詞:化學平衡;探究;速率平衡
中圖分類號:G63 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9132(2017)25-0037-02
DOI:10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2017.25.021
為了培養(yǎng)學生的學習興趣,本人利用了蘭州蘭煉蘭化工業(yè)生產上的一些圖片,在充分考慮反應速率和原料轉化率的基礎上,對可逆反應開始前、反應進行中、反應一段時間后的生成物和反應物濃度的變化情況以及化學反應速率的情況進行討論,最后畫圖并分析得出各組分的濃度保持不變,正反應速率和逆反應速率相等,從而引出了化學平衡狀態(tài)的概念。
一、結合工業(yè)生產,直接導入
怎樣才能讓學生喜歡化學呢?結合本人多年的教學經驗,我發(fā)現(xiàn)課堂的導入非常關鍵。通過圖片導入化學平衡的概念,引出化學平衡的概念等一系列的問題,可以促使學生帶著問題進一步學習化學平衡。
二、數形結合,引出化學平衡的特征
(一)化學平衡的建立
根據反應速率V正=V逆,對于一個從正反應開始的化學反應,在反應開始的瞬間,反應體系內只有反應物而沒有生成物,此時V正最大而V逆為0。隨著反應的進行,反應物的濃度逐漸減小,生成物的濃度逐漸增大,則正反應速率逐漸減小而逆反應速率逐漸增大。當反應進行到某一時刻時,V正=V逆,此時,單位時間內減少的反應物和單位時間內生成的反應物的量相同,反應物和生成物的濃度不再發(fā)生變化,反應混合物中各組分的質量(或體積)分數也不再發(fā)生變化,這時,該化學反應就達到了化學平衡狀態(tài)。
(二)化學平衡特征的剖析
1.“逆”:化學平衡研究的對象是可逆反應或可逆過程。
2.“等”:化學平衡的實質是正逆反應速率相等,即V正=V逆。
3.“動”:化學平衡是動態(tài)平衡,達到平衡狀態(tài)時,反應混合物中各組分的濃度雖不再變化,但反應并沒有停止,即V正=V逆≠0。
4.“定”:平衡時反應混合物中各組分的濃度及質量(或體積)分數保持一定,(但不一定相等)。反應物的轉化率一定,不隨時間變化而變化。
5.“變”:化學平衡是一定外界條件下的平衡,如果外界條件發(fā)生改變,則化學平衡狀態(tài)可能隨之發(fā)生變化,即產生平衡的移動。
6.“同”:化學平衡的建立與反應的途徑無關。
三、化學平衡狀態(tài)的判斷依據在高考化學中的應用
根據本人的教學經歷,我發(fā)現(xiàn)學生對化學平衡狀態(tài)的判斷依據的掌握不是很好,因此,現(xiàn)將其做出如下總結:
判斷一個化學反應是否達到平衡狀態(tài),關鍵是根據平衡狀態(tài)的概念,判斷正、逆反應的速率是否相等或反應混合物中各組分的濃度是否保持不變。對于不同條件下的不同反應可具體化為不同的指標。
1.正、逆速率相等(V正=V逆)。
這是指反應體系中用同一種物質表示的正反應速率和逆反應速率相等。對不同種物質而言,速率不一定相等,但其比例應與對應的化學計量數之比相同。下面以N2+3H2=2NH3為例,說明判斷V正=V逆的依據:在單位時間、單位體積內:
(1)若消耗1mol N2,同時有1mol N2生成,則V正=V逆,反應已達平衡。
(2)若消耗1mol N2,同時有3mol H2生成,則V正=V逆,反應已達平衡。
(3)若有1mol N2消耗,同時消耗2mol NH3生成,則V正=V逆,反應已達平衡。
(4)若斷裂1mol N≡N的同時,斷裂6mol N—H鍵或形成3mol H—H鍵,則V正=V逆,反應已達平衡。
2.反應混合物中各組分的濃度不變。
反應達平衡時,因為V正=V逆≠0,所以,在同一瞬間,同一物質的消耗量等于生成量,則反應混合物中各組分成分物質的量、質量、濃度、百分含量(質量分數、體積分數)、反應物的轉化率等是一定值,不隨時間變化而變化。這些現(xiàn)象都可以作為判斷反應已達平衡狀態(tài)的依據。
3.體系內溫度一定。
化學反應總是伴隨著能量變化。當化學反應未達到化學平衡時,反應會吸收或釋放熱量。
4.有氣體參與的可逆反應。
對于有氣體參與的可逆反應,除可用上述判斷依據外,還可從以下情況討論:
(2)從氣體密度ρ考慮:
ρ = m/V 式中m為氣體的總質量,V為容器的體積。
a.若反應體系中各物質均為氣體,則:
恒容時,ρ值恒定不變,不能作為判斷依據。
恒壓時,若反應前后體積不變,則ρ值恒定不變,不能作為判斷依據。若反應前后體積有變化,則ρ值不隨時間而改變時,可作為判斷平衡達到的依據。
b.若反應體系中有非氣體物質參加時,則:
恒容時,ρ值不隨時間改變而改變時,可判斷反應已達到平衡。
恒壓時,若反應前后體積不變,且ρ值不隨時間而改變時,可作為判斷平衡達到的依據。
5.根據反應體系的顏色變化判斷是否達到平衡狀況。
本節(jié)內容已歸納大量判斷平衡的方法,旨在培養(yǎng)學生的邏輯思維能力,讓學生知道在學習中可以做到“條條大路通羅馬”這一層面。
綜上所述,優(yōu)秀的教師傳給學生的是方法、興趣、解決問題時處變不驚的態(tài)度和審視問題的穿透力。有句話讓我記憶非常深刻,談到教師與專家的區(qū)別是什么時說,把一個原本復雜的問題或事物,用簡單的,容易理解的語言呈現(xiàn)給學生,這就是教師。所以,教師是學生的引路人,讓學生慢慢走入正道。
參考文獻:
[1] 楊華.關于化學平衡教學的思考[J].河北理科教學研究,2011(1):39-42.
[2] 杜志建.教材幫(YLNJ)[M].新疆:新疆青少年出版社,2016.