齊小玲

摘 要：本文利用例題分析了化學反應中轉(zhuǎn)化率的問題，指出了平衡態(tài)和非平衡態(tài)所對應的知識范疇，幫助學生深刻理解化學平衡移動相關(guān)知識，進而有助于學生形成“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”學科素養(yǎng)

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)化率;平衡態(tài);學科素養(yǎng)

一、背景

根據(jù)2017年修訂的《普通高中化學課程標準》的要求[1]，為更好的體現(xiàn)化學學科育人的價值，適應高中學生發(fā)展核心素養(yǎng)的要求，化學學科教學中應貫穿核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，而這五大核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”“科學探究與創(chuàng)新意識”“科學態(tài)度與社會責任”。而化學平衡相關(guān)知識有助于很好的落實“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”的核心素養(yǎng)。

本人在多年教學中發(fā)現(xiàn)，學生在區(qū)分平衡轉(zhuǎn)化率和非平衡轉(zhuǎn)化率中經(jīng)常犯錯，尤其是涉及到原因分析，思維很混亂，所以本人鑒于此將化學平衡中學生經(jīng)常易錯的轉(zhuǎn)化率問題進行分類總結(jié)，有助于學生深刻理解化學平衡的相關(guān)知識，以及落實學科素養(yǎng)。

二、化學平衡中轉(zhuǎn)化率

1、概念（1）平衡轉(zhuǎn)化率是指可逆反應達到平衡時已反應的反應物濃度或物質(zhì)的量與總反應物濃度或物質(zhì)的量的比值。它隸屬于化學熱力學部分，而化學熱力學的基本原理是研究化學及有關(guān)的物理現(xiàn)象，主要涉及化學反應能朝著什么方向進行，以及反應進行的限度問題[2]。（2）非平衡轉(zhuǎn)化率指可逆反應未達到平衡時已反應的反應物濃度或物質(zhì)的量與總反應物濃度或物質(zhì)的量的比值。它隸屬于化學動力學部分，而化學動力學主要是解決反應的機理以及反應的速率快慢的問題[2]。

2、例題解析

Ⅰ（2019全國Ⅲ28）近年來，隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展，氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量也隨之迅速增長。因此，將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的技術(shù)成為科學研究的熱點。回答下列問題：

Deacon發(fā)明的直接氧化法為：4HCl（g）+O2（g）=2Cl2（g）+2H2O（g）。下圖為剛性容器中，進料濃度比c（HCl）∶c（O2）分別等于1∶1、4∶1、7∶1時HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關(guān)系：

（3）在一定溫度的條件下，進一步提高HCI的轉(zhuǎn)化率的方法是______________。（寫出2種）

解析：此題關(guān)鍵點在于讀出其為平衡轉(zhuǎn)化率，那么我們思考的方向影響化學平衡正向移動的因素，有濃度、壓強、溫度而本題限定了溫度，所以我們只有兩個因素可以考慮即濃度和壓強，根據(jù)平衡移動原理，我們就可確認答案是增加反應體系壓強、及時除去產(chǎn)物。

Ⅱ（2018全國Ⅲ28）對于反應2SiHCl3（g）=SiH2Cl2（g）+SiCl4（g），采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑，在323K和343K時SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的結(jié)果如圖所示。

②在343K下：要提高SiHCl3轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是___________;要縮短反應達到平衡的時間，可采取的措施有____________、___________。

解析：本題從題干沒有明顯的字眼表征其是平衡轉(zhuǎn)化率還是非平衡轉(zhuǎn)化率，那么從圖像上分析可以發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化率包括了兩個部分在343K時，曲線a前110min左右屬于非平衡轉(zhuǎn)化率，而后屬于平衡轉(zhuǎn)化率，同理b曲線前280min左右屬于非平衡轉(zhuǎn)化率，而后屬于平衡轉(zhuǎn)化率。而②第一問就涉及到平衡轉(zhuǎn)化率的措施，平衡轉(zhuǎn)化率角度，確定了溫度，就只有壓強和濃度，對于此反應壓強不起作用，所以只有一個因素就是濃度，即減小生成物的濃度。增加反應物濃度無法實現(xiàn)轉(zhuǎn)化率增大利用等效平衡就可以解決。對于第二問就涉及到反應速率的措施，屬于動力學范疇，它包括了濃度、壓強、溫度、催化劑，在限定溫度的條件下，只能考慮其它三個因素：增加反應物濃度即增大壓強，改進催化劑。

Ⅲ（2013福建卷，23）利用化石燃料開采、加工過程產(chǎn)生的H2S廢氣制取氫氣，既廉價又環(huán)保.利用廢氣制取氫氣來的方法有多種①高溫熱分解法

已知：H2S（g）H2（g）+1/2S2（g）在恒容密閉容器中，控制不同溫度進行H2S分解實驗。以H2S起始濃度均為cmol·L-1測定H2S的轉(zhuǎn)化率，結(jié)果見下圖。圖中a為H2S的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系曲線，b曲線表示不同溫度下反應經(jīng)過相同時間且未達到化學平衡時H2S的轉(zhuǎn)化率。說明隨溫度的升高，曲線b向曲線a逼近的原因：____________________________。

解析：此題可知a曲線為平衡轉(zhuǎn)化率曲線，b曲線為非平衡轉(zhuǎn)化率曲線，現(xiàn)在問題是b曲線向a曲線逼近，我們可知這屬于化學動力學問題，此題答案為溫度升高，速率加快，平衡時間縮短，越來越接近平衡點。

三、總結(jié)

化學平衡中轉(zhuǎn)化率問題很好的詮釋了“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”的核心素養(yǎng)。學生必須分清楚化學熱力學和動力學的相關(guān)知識，進而利用證據(jù)推理，在此過程中能夠區(qū)別利用平衡因素以及速率影響因素來對問題進行解答。所以筆者認為教師在教學中應該加強學生對此知識的核心認知，進而可以深刻理解化學動力學和熱力學知識的不同。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]張祖德.無機化學[s]安徽：中國科學技術(shù)大學出版社，2017.