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高中化学选修模块出现之后,较之以前的旧教材,深度和广度的度均有提高,导致学生进入选修模块的学习后,立即觉得难度大增,包括化学平衡的一系列问题。
在教学过程中,化学平衡因其内容抽象,理论性强,一直是高中化学教师讨论的热点问题,也是学生化学学习中的一个难点。
其实,化学平衡问题并不像学生想象的那样,只是学习方学法不当,没有抓住学习的本质,想通过死记硬背来解决问题,对基本原理不理解,结果记得越来越多,导致所学内容整个都混在一起,弄得一塌糊涂,最后甚至连最基本的平衡状态的判定都不会了。化学平衡的学习可从以下几方面来进行学习。
一、对整个模块要有整体把握,掌握各平衡之间的关系
化学平衡在反应原理中占有很大比重。第二章学习化学平衡的建立、特征、实质、化学平衡常数、平衡转化率,到了第三章中出现水的电离平衡、弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡及沉淀溶解平衡,这一系列平衡均可以看作是第二章中化学平衡的分支。在学习的过程中,只要在一开始将化学平衡的一系列问题理解了,那么后面的学习就很容易了。
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二、弄清平衡的研究对象——可逆反应的本质
可逆反应存在两个方向相反的反应,正反应和逆反应。一般情况下,对于给定的一个具体反应,从左往右为正反应,从右往作为逆反应。可逆反应的一个实质特点是,反应物不能彻底转化为生成物,即转化率永远不能百分之百。非可逆反应则与之相反,反应只朝一个方向进行,转化率可达百分之百。
三、对于平衡的学习,只抓最本质的概念与原理
化学平衡的定义是:在一定条件下(有条件限制,条件改变平衡可能发生移动),可逆反应中(化学平衡研究的对象),正、逆反应速率相等(达平衡的特征),反应体系的组成不再随时间变化而变化(达平衡的结果)。化学平衡的实质是:K=Qc。抓住平衡的定义与实质就可解决所遇到的一系列问题。
例如:在恒容的且对外没有热传递的密闭容器中,发生如下反应,mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g);当m、n、p、q为任意整数时,该反应达到平衡的标志是( )
①体系的压强不再发生变化;②体系的温度不再发生变化;③各组分的物质的量浓度不再发生变化;④各组分的质量不再发生变化;⑤反应速率VA:VB:VC:VD=m:n:p:q;⑥单位时间内,若消耗了m molA物质,同时也消耗了qmolD物质。
分析:解决问题时,首先注意到几个方面:①反应的特点:是否为可逆反应;②参与反应的各物质的聚集状态;③m+n(>,<,=)p+q?
然后,再去分析题中所提问题:①体系的压强不再发生变化:不一定,若m+n=p+q时,就不能作为判据。②体系的温度不再发生变化:可以,首先要注意到该题中对外没有热传递的密闭容器,若反应没有达平衡,温度会一直在升高或降低。③各组分的物质的量浓度不再发生变化。④各组分的质量不再发生变化,这就是达平衡的标志,记牢定义。⑤反应速率VA:VB:VC:VD=m:n:p:q;许多同学有时会在这里出错,记住参与反应的各物质速率之比永远等于各物质所对应的化学计量数之比。⑥单位时间内,若消耗了m molA物质,同时也消耗了q molD物质。掌握正反应速率与逆反应速率的表述,用什么物质来表示要搞清楚。正反应速率:反应物消耗的速率或生成物生成的速率;逆反应速率:反应物生成的速率或生成物消耗的速率,二者是相反的。
四、化学平衡移动方向的判断
1.定性判断平衡移动
勒·夏特列原理虽然不是一个放之四海而皆准的原理,有其使用的局限性,但也并不是像许多人批判的那样,错误百出,无法使用。在高中阶段,因为对化学平衡的研究学习知识处在认识和对原理简单的学习阶段,只要注意到使用条件的话,使用勒·夏特列原理可以让学生较快地掌握关于化学平衡移动的判断。随着对化学平衡的进一步认识,再引导学生从本质上进行更高层次的研究学习,这样更符合学生的认知结构,使学习更具有层次性。
2.定量判断化学平衡
在选修模块中,新增了化学平衡常数与浓度商的概念,这两个概念的加入,使学生在理解平衡移动时,认识又提高了一个层次,而且是从定量角度进行分析,所得出的结论更可信。
有许多题目,不仅分析平衡移动,还涉及到转化率的大小对比等一系列问题,使用平衡常数,建立平衡模型,进行分析,结果一目了然,学生也不会弄混。
典例分析:在0.1mol·L-1CH3COOH溶液中存在如下电离平衡:
CH3COOH CH3COO-+H+,对于该平衡,下列描述正确的是( )
A.加入水时,平衡向逆反应方向移动
B.加入少量氢氧化钠固体,平衡向正反应方向移动
C.加入少量0.1mol·l- HCl溶液,溶液重氢离子浓度减小
D.加入少量醋酸钠固体,平衡向正反应方向移动
解析:A选项:加入水,冲稀了,平衡向哪个方向移动呢?我们可以利用K与Qc来进行判断。假设CH3COOH溶液为1L,加水冲稀至2L,则假设冲稀至2L的瞬间各物质浓度为原来的1/2,平衡还未来得及移动,则有:
原平衡时:K=[H+]·[CH3COO-]/[CH3COOH],而Qc=(1/2)[H+]·(1/2)[CH3COO-]/(1/2)[CH3COOH],Qc B选项:加入少量氢氧化钠固体,OH-+H+=H2O,H+浓度减小,平衡向正反应方向移动。
C选项:加入少量0.1mol·l-HCl溶液,H+浓度增大,平衡逆向移动。
D选项:加入少量醋酸钠固体,CH3COO-浓度增大,平衡逆向。
3.建立合理的平衡模型,并设特殊值,将抽象的题目具体化
在化学平衡的题目中,有许多关于转化率、物质百分含量等的比较,因为并不是得出最后的数据,只是进行量的大小比较,但又无法直接比较,所以此时建立平衡模型最容易解决问题。
在教学过程中,化学平衡因其内容抽象,理论性强,一直是高中化学教师讨论的热点问题,也是学生化学学习中的一个难点。
其实,化学平衡问题并不像学生想象的那样,只是学习方学法不当,没有抓住学习的本质,想通过死记硬背来解决问题,对基本原理不理解,结果记得越来越多,导致所学内容整个都混在一起,弄得一塌糊涂,最后甚至连最基本的平衡状态的判定都不会了。化学平衡的学习可从以下几方面来进行学习。
一、对整个模块要有整体把握,掌握各平衡之间的关系
化学平衡在反应原理中占有很大比重。第二章学习化学平衡的建立、特征、实质、化学平衡常数、平衡转化率,到了第三章中出现水的电离平衡、弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡及沉淀溶解平衡,这一系列平衡均可以看作是第二章中化学平衡的分支。在学习的过程中,只要在一开始将化学平衡的一系列问题理解了,那么后面的学习就很容易了。
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二、弄清平衡的研究对象——可逆反应的本质
可逆反应存在两个方向相反的反应,正反应和逆反应。一般情况下,对于给定的一个具体反应,从左往右为正反应,从右往作为逆反应。可逆反应的一个实质特点是,反应物不能彻底转化为生成物,即转化率永远不能百分之百。非可逆反应则与之相反,反应只朝一个方向进行,转化率可达百分之百。
三、对于平衡的学习,只抓最本质的概念与原理
化学平衡的定义是:在一定条件下(有条件限制,条件改变平衡可能发生移动),可逆反应中(化学平衡研究的对象),正、逆反应速率相等(达平衡的特征),反应体系的组成不再随时间变化而变化(达平衡的结果)。化学平衡的实质是:K=Qc。抓住平衡的定义与实质就可解决所遇到的一系列问题。
例如:在恒容的且对外没有热传递的密闭容器中,发生如下反应,mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g);当m、n、p、q为任意整数时,该反应达到平衡的标志是( )
①体系的压强不再发生变化;②体系的温度不再发生变化;③各组分的物质的量浓度不再发生变化;④各组分的质量不再发生变化;⑤反应速率VA:VB:VC:VD=m:n:p:q;⑥单位时间内,若消耗了m molA物质,同时也消耗了qmolD物质。
分析:解决问题时,首先注意到几个方面:①反应的特点:是否为可逆反应;②参与反应的各物质的聚集状态;③m+n(>,<,=)p+q?
然后,再去分析题中所提问题:①体系的压强不再发生变化:不一定,若m+n=p+q时,就不能作为判据。②体系的温度不再发生变化:可以,首先要注意到该题中对外没有热传递的密闭容器,若反应没有达平衡,温度会一直在升高或降低。③各组分的物质的量浓度不再发生变化。④各组分的质量不再发生变化,这就是达平衡的标志,记牢定义。⑤反应速率VA:VB:VC:VD=m:n:p:q;许多同学有时会在这里出错,记住参与反应的各物质速率之比永远等于各物质所对应的化学计量数之比。⑥单位时间内,若消耗了m molA物质,同时也消耗了q molD物质。掌握正反应速率与逆反应速率的表述,用什么物质来表示要搞清楚。正反应速率:反应物消耗的速率或生成物生成的速率;逆反应速率:反应物生成的速率或生成物消耗的速率,二者是相反的。
四、化学平衡移动方向的判断
1.定性判断平衡移动
勒·夏特列原理虽然不是一个放之四海而皆准的原理,有其使用的局限性,但也并不是像许多人批判的那样,错误百出,无法使用。在高中阶段,因为对化学平衡的研究学习知识处在认识和对原理简单的学习阶段,只要注意到使用条件的话,使用勒·夏特列原理可以让学生较快地掌握关于化学平衡移动的判断。随着对化学平衡的进一步认识,再引导学生从本质上进行更高层次的研究学习,这样更符合学生的认知结构,使学习更具有层次性。
2.定量判断化学平衡
在选修模块中,新增了化学平衡常数与浓度商的概念,这两个概念的加入,使学生在理解平衡移动时,认识又提高了一个层次,而且是从定量角度进行分析,所得出的结论更可信。
有许多题目,不仅分析平衡移动,还涉及到转化率的大小对比等一系列问题,使用平衡常数,建立平衡模型,进行分析,结果一目了然,学生也不会弄混。
典例分析:在0.1mol·L-1CH3COOH溶液中存在如下电离平衡:
CH3COOH CH3COO-+H+,对于该平衡,下列描述正确的是( )
A.加入水时,平衡向逆反应方向移动
B.加入少量氢氧化钠固体,平衡向正反应方向移动
C.加入少量0.1mol·l- HCl溶液,溶液重氢离子浓度减小
D.加入少量醋酸钠固体,平衡向正反应方向移动
解析:A选项:加入水,冲稀了,平衡向哪个方向移动呢?我们可以利用K与Qc来进行判断。假设CH3COOH溶液为1L,加水冲稀至2L,则假设冲稀至2L的瞬间各物质浓度为原来的1/2,平衡还未来得及移动,则有:
原平衡时:K=[H+]·[CH3COO-]/[CH3COOH],而Qc=(1/2)[H+]·(1/2)[CH3COO-]/(1/2)[CH3COOH],Qc
C选项:加入少量0.1mol·l-HCl溶液,H+浓度增大,平衡逆向移动。
D选项:加入少量醋酸钠固体,CH3COO-浓度增大,平衡逆向。
3.建立合理的平衡模型,并设特殊值,将抽象的题目具体化
在化学平衡的题目中,有许多关于转化率、物质百分含量等的比较,因为并不是得出最后的数据,只是进行量的大小比较,但又无法直接比较,所以此时建立平衡模型最容易解决问题。