范玉芳
(安徽省界首第一中學 236500)
化學平衡是高中化學的重點、難點知識,相關知識較為抽象,習題類型復雜多變.教學中為提高學生的解題能力,應優(yōu)選、精講經典習題,為學生深入的剖析相關的解題思路,鞏固學生所學的同時,使其掌握相關的解題方法與技巧,在以后的解題中能夠熟練應用.
工業(yè)生產中將除去工業(yè)煙氣中氮氧化物的過程成為“脫硝”.某脫硝反應的平衡常數(shù)表達式為:
正反應為放熱反應.
(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,測的部分物質濃度與時間的關系,如圖1(a)所示,則____min后,反應的正逆反應速率相等;前4min內用O2表示平均反應速率v(O2)=____.
圖1
(3)如圖1(b),其他條件不變,若n(NH3)/n(NO)<1,NO的轉化率隨著該比值的上升而上升,原因為____;若n(NH3)/n(NO)>1,由于NH3發(fā)生副反應導致煙氣中NO的濃度增大,使得轉化率降低,該副反應的化學方程式為____.
(4)電解NO也可進行煙氣脫硝:
上述習題共包含4個小問,其中第(1)小問根據平衡常數(shù)的表達式可知發(fā)生的反應為:
4N2(g)+6H2O(g),ΔH<0
上述化學平衡習題考查的知識點較多,主要有化學平衡常數(shù)、化學反應速率、化學反應圖像、化學平衡移動的分析、銨根離子水解等.要想正確作答上述習題,需要學生在學習的過程中深入理解,牢固掌握基礎知識,構建系統(tǒng)的知識體系,因此在以后的高中化學教學中應注重以下策略的應用:
其一,化學平衡相關知識較為抽象,教學中既要注重結合具體的實例為學生分析相關的理論,又要靈活運用多媒體技術,借助相關的動畫為學生形象、宏觀展示化學平衡移動知識,更好的加深其印象.同時,圍繞相關問題與學生在課堂上積極互動,激活高中化學課堂的同時,進一步澄清其認識,使其更好地把握化學平衡移動的本質.
其二,傳授高效的學習方法.注重觀察學生在課堂上的表現(xiàn),給予學生學習上的指引.如為幫助學生構建系統(tǒng)的知識網絡,可引導學生靈活運用思維導圖、表格等將相關的知識點整合起來,將知識點之間的區(qū)別與聯(lián)系徹底的搞清楚,弄明白.
其三,要求學生養(yǎng)成良好的做題習慣,提高做題效率.做題的過程中應根據自身的實際情況有選擇的做題,做題的過程中不能簡單的追求得出正確答案,應認真總結不同題型考查的知識點、高效的解題思路、做題的過程中遇到的問題等.如甲醇相關的化學題中,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合成甲醇,根據這樣的化學反應,設計相應的化學平衡題,讓學生思考和解答.在此種類型題目中,考查化學反應中的能量變化,以及化學平衡反應原理,需很容易忽視其解題方法,教師在日常教學和訓練中,加強學生解題方法和習慣培養(yǎng),讓學生進行歸納和總結.針對每個題目進行反思,養(yǎng)成良好的反思習慣,掌握平衡原理試題解題方法.在每個考試小結后,讓學生積極回顧所學知識,對課程內容和關鍵問題進行總結,加強學生知識記憶和理解,構建化學知識網絡.在高考復習中,重視讀題和審題,指導學生掌握良好的學習方法,提出相應的解題要求,形成問題解答的好習慣.針對存在的問題及時分析原因,積極向其他學生請教,盡快的堵住知識漏洞,尤其應做好做錯習題的摘抄,定期進行錯題重做,不斷的鞏固自身的薄弱知識點,提醒自己在以后的解題不能犯下同樣錯誤.
高中化學平衡題解題中,三步法是最為常見的解題方式,根據題目中的信息,列出起始量、變化量以及平衡量,結合方程式做出計算.
例題1按照一定的比例將氫氣和氮氣混合,已知在相同條件下,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,使得氣體在一定條件下達到平衡狀態(tài),已知氣體在平衡后容器壓強是相同狀況下反應前的0.76倍.
(1)平衡狀態(tài)時,混合氣體中氨的物質的量是多少?
(2)反應達到平衡狀態(tài)時,氮氣的轉化率是多少?
此題在解答時,教師引導學生對題目信息進行分析,利用三步法進行解題.首先根據題干信息列出方程組,求解氫氣和氮氣的起始濃度.
=0.5mol×3.6×2g·mol-1
通過方程組求解得出n(氮氣)=0.1mol,n(氫氣)=0.4mol.之后假設氮氣的變化量是a(mol),根據化學方程式列出三式,對其起始量、變化量和平衡量進行分析,結合題目中已知平衡后容器壓強是反應前壓強的0.76倍,可以得出平衡后容器內氣體物質的量是反應前氣體物質的量的0.76倍,所以NH3的物質的量是0.12mol.根據第一小題中求解的氮氣的變化量,計算出平衡時氮氣的轉化率是60%.
在高中化學解題中,利用差量法解答平衡題,需要將差量作為特殊的產物,同時,差量需要和反應物的某種量成一定比例.在化學反應中,反應前后出現(xiàn)氣體壓強差、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在一個可變的密閉容器中,其內有X、Y的混合氣體,在一定條件下,混合氣體發(fā)生化學反應:
如果壓強和溫度保持不變,化學反應達到平衡時,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反應前混合氣體的體積是1.2V;
②反應前混合氣體的體積是1.1V;
③當反應平衡時,X氣體消耗了0.05V;
④當反應平衡時,Y氣體消耗了0.05V.
A.②③ B.②④ C.①③ D.①④
在解答時,讓學生根據題意進行分析,并且列出相應的反應關系式:
標記出其起始量和變化量.利用差量法對題目和化學反應做出分析,得出氣體X在反應中消耗了0.05V.在化學反應平衡狀態(tài)時,氣體體積減少0.1V,所以得出反應前混合氣體的體積是1.1V.所以正確答案是A.
在高中化學平衡題解題中,守恒法是常用的解題方式,根據其個數(shù)守恒、電子守恒、質量守恒、濃度守恒以及物質的量等,對化學反應中某個特定的量保持不變或者成比例,通過列出算式進行求解.
例題3將amol的氮氣和bmol的氫氣進行反應,當達到平衡狀態(tài)時,生成的氨有cmol,當反應達到平衡后,混合氣體中氨的質量分數(shù)是多少?
在此題解答中,利用質量守恒定理進行分析解答,通過分析可以得出,平衡狀態(tài)時,混合氣體的質量是起始時氮氣和氫氣的質量和,即(28a+2b)g,根據題意列出關系式
除了利用質量守恒外,還可以讓學生利用電子守恒、電荷守恒等原則,結合相應的化學平衡題目進行訓練,提高學生解題能力.