王凱
化學(xué)平衡移動(dòng)的內(nèi)容抽象、思維能力要求高,而判斷轉(zhuǎn)化率的變化對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)又是一個(gè)難點(diǎn),此部分內(nèi)容抽象,難于想像,他們往往把握不準(zhǔn)而丟分。但若引入建模方法,將部分過(guò)程模型化,則可給學(xué)生以直觀印象,起到事半功倍的效果,提高做題準(zhǔn)確率。下面我就此體會(huì)說(shuō)明如下:
一、建模方法概述
建模就是建立模型,就是為了理解事物而對(duì)事物做出的一種抽象,是對(duì)事物的一種無(wú)歧義的書(shū)面描述。建立系統(tǒng)模型的過(guò)程,又稱模型化??梢酝ㄟ^(guò)對(duì)系統(tǒng)本身運(yùn)動(dòng)規(guī)律的分析,根據(jù)事物的機(jī)理來(lái)建模;也可以通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)或統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的處理,并根據(jù)關(guān)于系統(tǒng)的已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)建模。還可以同時(shí)使用幾種方法,實(shí)際建模時(shí),必須在模型的簡(jiǎn)化與分析結(jié)果的準(zhǔn)確性之間作出適當(dāng)?shù)恼壑?,這常是建模遵循的一條原則。
二、化學(xué)平衡中的轉(zhuǎn)化率
1.定義:平衡轉(zhuǎn)化率是指某一可逆化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí),轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的某種原料的量占該種原料起始量的百分?jǐn)?shù)。
2.計(jì)算方法:如 aA+bB?葑cC+dD α(A)=(A的初始濃度-A的平衡濃度)/A的初始濃度?鄢100%=(c0(A)-【A】)/c0(A)?鄢100%
即:表達(dá)式:ɑ =n轉(zhuǎn)化率/n起始量╳100%
三、化學(xué)平衡移動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響
對(duì)于aA(g)+bB(g)?葑 cC(g)反應(yīng)
1.改變溫度。若升溫平衡正向移動(dòng),則反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率均增大;若升溫平衡逆向移動(dòng),則反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率均減小。
2.改變壓強(qiáng)。探究壓強(qiáng)對(duì)平衡轉(zhuǎn)化率的影響時(shí)就可用建模思想,首先用建模方法建立模型:假設(shè)有一容器,一側(cè)器壁可自由移動(dòng),其次分析:當(dāng)這側(cè)器壁向內(nèi)移動(dòng)時(shí),就增大了壓強(qiáng)(通過(guò)壓縮體積來(lái)實(shí)現(xiàn)),此時(shí)若a+b>c,則平衡正向移動(dòng),A和B的轉(zhuǎn)化率均增大。
當(dāng)這側(cè)器壁向外移動(dòng)時(shí),就減小了壓強(qiáng)(通過(guò)擴(kuò)大體積來(lái)實(shí)現(xiàn)),若a+b>c,則平衡逆向移動(dòng),A和B的轉(zhuǎn)化率均減小。
若a+b 若a+b=c,則不論增大壓強(qiáng)或減小壓強(qiáng),平衡均不移動(dòng),反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率均不變。這些也都可通過(guò)建立模型來(lái)討論推理。 3.改變反應(yīng)物的濃度 (1)恒溫恒容條件下 a.反應(yīng)達(dá)到平衡后,若單獨(dú)加入A,則增大了反應(yīng)物A的濃度,平衡正向移動(dòng),A的轉(zhuǎn)化率增大,B的轉(zhuǎn)化率減小。 反應(yīng)達(dá)到平衡后,若單獨(dú)加入B,則增大了反應(yīng)物B的濃度,平衡正向移動(dòng),B的轉(zhuǎn)化率增大,A的轉(zhuǎn)化率減小。 b.若按起始比例同時(shí)加入少量A和B,直接分析,變化因素多,不好分析,難度較大。若用建模的方法來(lái)解決,則可化繁為簡(jiǎn),化抽象為具體,化難為易:先假設(shè)一密閉容器中,有一可自由移動(dòng)的薄板,此薄板先將原有氣體壓縮,空出一定體積真空,供新加入的氣體A和B充分反應(yīng),此時(shí)只要空間體積合適,則其達(dá)到平衡時(shí)與原平衡為等效平衡,即各反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率相等,此時(shí)只需考慮將原有氣體加壓后,平衡移動(dòng)情況。分三種情況: (1)若a+b>c 加壓后,平衡正向移動(dòng),反應(yīng)物A和B的轉(zhuǎn)化率都增大。 (2) 若a+b=c 加壓后,平衡不移動(dòng),反應(yīng)物A和B的轉(zhuǎn)化率都不變。 (3)a+b 若不按起始比例同時(shí)加入少量A和B,則改變因素太多,無(wú)法討論,在此不累述。 (2)恒溫恒壓條件下 a.反應(yīng)達(dá)到平衡后按起始比例同時(shí)加入少量A和B,應(yīng)用建模方法:假設(shè)一密閉容器中,其一側(cè)器壁可自由移動(dòng)。 反應(yīng)達(dá)平衡后再按起始比例同時(shí)加入少量A和B,要保持恒壓,需將器壁外移,從而體系體積增大,多出的空間,供新加入的氣體A和B充分反應(yīng),空間合適,新反應(yīng)達(dá)平衡后其與原平衡為等效平衡,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率相同,又由于原平衡不移動(dòng),反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率不變,可綜合得出:反應(yīng)物A和B轉(zhuǎn)化率都不變。 學(xué)生在解答化學(xué)平衡中轉(zhuǎn)化率的變化得分率低,還有另一個(gè)原因是題目給的條件分析不透徹。因此,要在課堂上讓學(xué)生理解轉(zhuǎn)化率的變化,關(guān)鍵是教師要精選例題,特別要引導(dǎo)學(xué)生在審題過(guò)程中進(jìn)行4個(gè)關(guān)注:一要關(guān)注容器是否可變,二要關(guān)注化學(xué)反應(yīng)是否可逆,三要關(guān)注各物質(zhì)的狀態(tài)是否都為氣體,四要關(guān)注反應(yīng)兩邊氣體體積是否相等。下面就設(shè)計(jì)以下例題幫助學(xué)生理解概念。 1.增大某一反應(yīng)物濃度可使其它反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大,自身轉(zhuǎn)化率下降。 2.若容器體積不變,使其它反應(yīng)物的濃度減小,則自身的轉(zhuǎn)化率也下降。 3.若容器體積不變, 對(duì)于反應(yīng)aA(g)+bB(g)?葑cC(g)+dD(g),達(dá)到平衡后,按原比例同倍數(shù)的增加反應(yīng)物A和B的量。 通過(guò)建立模型,化抽象思維活動(dòng)為具體可見(jiàn),可操作的過(guò)程,思維過(guò)程清晰,可視,從而降低思維難度,提高學(xué)習(xí)效率和做題準(zhǔn)確度,教師在教學(xué)中不斷培養(yǎng)學(xué)生解決化學(xué)平衡問(wèn)題的技巧和方法,則學(xué)生的思維將得以拓展,化學(xué)平衡移動(dòng)原理就能運(yùn)用自如。