摘要:化學(xué)平衡原理是高考的一個(gè)重要考點(diǎn),在單選題、不定項(xiàng)選擇題、計(jì)算題等各類題型中都會(huì)涉及這部分內(nèi)容。本文通過簡(jiǎn)述判斷化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡的技巧和方法及擴(kuò)展學(xué)習(xí),以期幫助學(xué)生更好地掌握這部分內(nèi)容。
關(guān)鍵詞:高中化學(xué);平衡原理;方法
一、直接判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡的技巧
可逆反應(yīng)是高中化學(xué)平衡原理學(xué)習(xí)階段的一個(gè)重要概念,理解領(lǐng)悟這個(gè)概念對(duì)如何滿足化學(xué)平衡的條件具有重要意義。某個(gè)化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過程中,不僅存在著正方向發(fā)生的正反應(yīng),還存在著與正方形相反的逆反應(yīng),那么該化學(xué)反應(yīng)就是可逆反應(yīng)。在大自然環(huán)境中,可逆反應(yīng)一般存在于絕大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)里面。因此,大家會(huì)疑惑:可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡原理之間有怎樣的內(nèi)在聯(lián)系呢?答案是可逆反應(yīng)中往往伴隨著化學(xué)平衡,而非可逆反應(yīng)中沒有伴隨著化學(xué)平衡。那么,可逆反應(yīng)在進(jìn)行到什么程度或什么狀態(tài),它才能達(dá)到平衡狀態(tài)呢?平衡,從字面意思來理解,就是各個(gè)化學(xué)物質(zhì)已經(jīng)處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)了,也就意味著正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等。正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率是否相等是直接判斷一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的重要方法。
二、根據(jù)其他方法判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡
直接判斷化學(xué)平衡的方法是比較簡(jiǎn)單的,但是大多數(shù)的出題老師是不會(huì)在題目中直接給出可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等這一條件。題目的條件中一般會(huì)隱藏著該化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡,因此需要學(xué)生耐心閱讀,挖掘出化學(xué)平衡的滿足條件。雖然比較困難,但是這樣才能真正地考察出學(xué)生是否掌握了化學(xué)平衡原理。在實(shí)際生活中,我們不會(huì)直接看出化學(xué)反應(yīng)的速率,要通過測(cè)量去判斷速率。下面是筆者在實(shí)際學(xué)習(xí)過程中總結(jié)下來的判斷化學(xué)平衡的一些經(jīng)驗(yàn)。
(一)有氣體參與的化學(xué)反應(yīng)
在出現(xiàn)氣體的可逆反應(yīng)中,我們要特別注意:氣體的壓強(qiáng)、顏色和體積的變化。課本中給出了平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算公式,平均摩爾質(zhì)量=總質(zhì)量/總的物質(zhì)的量。其標(biāo)準(zhǔn)單位為kg/mol。例如,當(dāng)可逆反應(yīng)中,只有氣體來作為反應(yīng)物和生成物的時(shí)候,并且反應(yīng)物和生成物的物質(zhì)的量不相同,若是達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài),則說明總的物質(zhì)的量已經(jīng)恒定,不再變化。反之,如果總的物質(zhì)的量沒有趨于穩(wěn)定,則表示該可逆反應(yīng)不能滿足化學(xué)平衡的條件。
需要注意的地方是,這類只有氣體參與的化學(xué)反應(yīng)中必須滿足一個(gè)前提,即反應(yīng)物的物質(zhì)的量不能與生成物的相等。如果在這類都是氣體參與的化學(xué)反應(yīng)中,平均物質(zhì)的量一直沒有改變,那么,不能單純地用平均摩爾質(zhì)量這個(gè)物理量來辨別其是不是否處于化學(xué)平衡中。
怎么計(jì)算總物質(zhì)的量呢?我們可以通過公式解決,一般都把可逆反應(yīng)按照在標(biāo)準(zhǔn)情況下進(jìn)行。氣體的物質(zhì)的量=氣體的體積/標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的摩爾體積(22.4L/mol)。
另外,如果我們根據(jù)氣體的顏色來判斷化學(xué)平衡時(shí),需要注意滿足的條件是反應(yīng)物與生成物兩者之間的顏色是可以看出差別的。當(dāng)密閉的環(huán)境中,壓強(qiáng)不再改變,氣體的顏色也保持不變后,那么該反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡。反之,說明反應(yīng)沒有達(dá)到化學(xué)平衡。
化學(xué)反應(yīng)中,一旦有氣體出現(xiàn),我們就要認(rèn)真讀題,找出題目中滿足化學(xué)平衡的條件。
(二)通過溫度來判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡
反應(yīng)物在參加反應(yīng)的過程中,它們的化學(xué)鍵會(huì)斷裂,重新組合成新的化學(xué)鍵,生成新的物質(zhì)。在新舊化學(xué)鍵交替的過程中,會(huì)發(fā)生能量的變化。所以溫度變化是會(huì)發(fā)生在任何一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中的。因而,化學(xué)反應(yīng)被劃分成兩類,即放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。
當(dāng)可逆化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在一個(gè)相對(duì)理想的環(huán)境中時(shí),在沒有達(dá)到平衡狀態(tài)的時(shí)候,溫度一定會(huì)有變化。相反,如果該環(huán)境的溫度保持不變,則證明滿足了化學(xué)平衡的要求。
(三)有固體和液體參與的可逆反應(yīng)
在這一類化學(xué)反應(yīng)中,我們要根據(jù):反應(yīng)物和生成物的量不再變化這個(gè)特性來判斷該反應(yīng)是否達(dá)到了平衡。
即使是剛形成的化學(xué)平衡,如果我們改變外界條件,平衡就會(huì)被破壞。如何判斷反應(yīng)方向,需要依靠化學(xué)平衡移動(dòng)原理(勒夏特列原理),即平衡建立后,如果加大反應(yīng)物的濃度或減少生成物的濃度,反應(yīng)向正方向移動(dòng);增大壓強(qiáng),平衡會(huì)向氣體壓強(qiáng)小的方向移動(dòng);升高溫度,反應(yīng)向吸熱的方向移動(dòng);催化劑不會(huì)破壞化學(xué)平衡。
[HTH]三、化學(xué)平衡原理在生活中的廣泛應(yīng)用[HT]
不僅化學(xué)反應(yīng)中體現(xiàn)著相對(duì)平衡,我們生活的自然界也有對(duì)平衡。這些例子比比皆是,人類只顧自己的生活能多些舒適,于是不計(jì)后果地砍伐森林,導(dǎo)致森林存量銳減,植被破壞,土地流失。過了一些年后,我們才發(fā)現(xiàn)由于植物數(shù)量的減少,不能吸收掉我們生活中排放的大量溫室氣體,造成氣候越來越暖,產(chǎn)生“暖冬”的現(xiàn)象;缺少了綠地和植物的保護(hù),各地頻發(fā)沙塵暴、洪水等自然災(zāi)害;生活垃圾也難以被微生物降解;就連煤炭、石油、天然氣等生活必須品的供應(yīng)也不能被正常滿足,這時(shí)我們才領(lǐng)教了大自然的威力;我們才知道自然界也需要平衡。于是,我們才領(lǐng)悟到既要金山銀山,又要綠水青山的道理。在未來,我們國家必須倡導(dǎo)發(fā)展綠色化學(xué)工業(yè),積極開展植物造林和退耕還林的雙向舉措,盡力地保護(hù)好生態(tài)平衡,造福于子孫后代。
四、結(jié)語
綜上所述,化學(xué)平衡原理是一個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn),是高中生必須面對(duì)的一項(xiàng)挑戰(zhàn),在考試中占著很大的比重。因此,我們要高度重視化學(xué)平衡的學(xué)習(xí)內(nèi)容,踏實(shí)地掌握判斷方法。在平時(shí)練習(xí)中,根據(jù)具體題目條件,科學(xué)分析,理性對(duì)待,多方面考慮反應(yīng)物和生成物在物質(zhì)的量、氣體體積、溫度、氣體壓強(qiáng)等在達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)有什么變化,做到融會(huì)貫通、學(xué)為己用。
參考文獻(xiàn):
[1]李廣虎.關(guān)于化學(xué)平衡相關(guān)概念學(xué)習(xí)策略的研究[J].化工管理,2017(10).
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作者簡(jiǎn)介:唐晨昊(2000),男,漢族,山東淄博人,研究方向:化學(xué)利用。