浅谈化学平衡判断的方法与技巧

赵永君

[摘要]利用化学平衡“等”和“定”的特点，以及由其引申出的判据进行化学平衡判断，有利于建立起系统的平衡判断方法，使教学收到立竿见影的效果。

[关键词]等速定浓分量总量

[中图分类号]G633.8[文献标识码]A[文章编号]1674-6058（2015）02-0104

化学教学中关于化学平衡判断的内容量较多且繁杂、离散，所涉知识点很难构建起清晰而又系统的知识脉络体系，学生在学习过程中常欠缺整体性的思考，应用困难。针对以上问题，现将教学过程中的所思所得结合例题对化学平衡判断的方法与技巧稍做归纳。

一、用“等”字判断化学平衡

教学过程中可根据化学平衡的定义，用“逆”“动”“等”“定”四个字归纳出化学平衡的特点，并用“等”和“定”的特点进行化学平衡判断。

首先，教学过程中出现的几种表述平衡的说法皆可归纳为一个“等”字。如，单位时间内，同一物质的正逆反应速率（υ）相等；同一物质的消耗速率和生成速率相等；同一物质的消耗量等于生成量；同一物质键的断裂和形成相等；若用不同物质判断平衡时，都可转化为同一物质的正逆反应速率相等来进行判断。结构图如下：

上图引申出的几种判据：正—逆、消耗—生成、断裂—形成都可归结为“等”。若采用以上判据使用不同物质判断平衡时，只要描述的方向对立，等式中的数量关系与化学方程式对应物质的计量数比值相同即可判断。

二、用“定”字判断化学平衡

可逆反应中，当各组分质量或浓度保持不变时，可判断反应已达平衡。教材中出现的以下各物理量皆可归纳为一个“定”字，并用其来判断反应是否已达平衡。如，混合体系中各组分的量简称为分量判据，混合体系的整体量简称为总量判据。

分量判据——质量（m）、质量分数（ω）、物质的量（n）、物质的量分数（χ）、体积分数（ψ）、浓度（c）、转化率（α） ，分量的变化最终由各组分物质的量（n）决定。

总量判据——混合气体压强（P总）、混合气体平均相对分子质量（M）、恒压下混合气体的密度（ρ）、混合气体总体积（V总）、混合气体总物质的量（n总），总量的变化最终由气相可逆反应前后化学反应计量数之和不等（Δ n ≠ 0）条件下的混合气体的总物质的量（n总）决定。

无论是用分量判断还是用总量判断平衡，都应从反应起点和平衡点着眼比较，如选用某个量来判断化学平衡，若此量从反应起点到平衡点由变化到不变情况下，也就是由变到定时，此量则可用于判断平衡；若此量从反应起点到平衡点始终是恒量时，此量则不可用于判断平衡。实际上就是“变”“定”“恒”这三个字的比较，从起点和平衡点这两点入手。结构图如下：

由上图可知：分量判断的各物理量都归结为n的比较，总量判断的各物理量都归结为n总的比较。

三、“等”和“定”的应用解析

【例1】下列方法中可以证明H2（g）+I2（g）2HI（g）已达平衡状态的是 （ ）。

①单位时间内消耗n mol H2的同时消耗n mol HI ；

②1个H—H键断裂的同时有2个H—I键断裂；

③反应速率υ消耗（H2）=υ消耗（I2） ；

④反应速率υ正（H2）=0.5υ逆（HI） ；

⑤I2的质量分数不再随时间发生变化；

⑥温度和体积一定时，某一反应物浓度不再变化；

⑦温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化；

⑧温度和体积一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化；

⑨温度和体积一定时，容器内压强不再变化；

⑩温度和压强一定时，混合气体密度不再变化。

讨论：在上述⑥ ～ ⑩ 的说法中能说明 2NO2 （g）N2O4 （g） 达平衡状态的是 。

解析：先分类，① ～ ⑩中，使用“等”字判断的有①②③④；使用“定”字判断的有⑤⑥⑦⑧⑨⑩，其中运用分量判据的有⑤⑥⑦，总量判据的有⑧⑨⑩。

分析：①方向对立，与对应物质化学计量数比例不相等，错误；

②方向对立，比值相同，正确。

③方向相同，错误；

④方向相反，比值相同，正确；

⑤ω（I2）归结为n（I2）判断，n（I2）的值从起点到平衡点是由变到定的过程，正确；

⑥c（反应物）归结为n（反应物）判断，n（反应物）从起点到平衡点是由变到定的过程，正确；

⑦此反应中I2是有颜色的，归结为c（I2）判断，c（I2）从起点到平衡点是由变到定的过程，正确。

此反应为化学计量数之和相等（Δn = 0）的反应，反应从起点到平衡点的混合气体的总物质的量（n总）和混合气体的总质量（m总）都不变，始终为恒量，又因为M=m总 / n总 ， ρ = m总 / V总， 恒压下的V总取决于n总 ， 所以⑧⑨⑩中M、P总、ρ 都归结为混合气体n总的判断，n总从起点到平衡点始终为恒量，错误。

该问的正确答案为②④⑤⑥⑦。

对于该题在上述⑥ ～ ⑩ 的说法中能说明 2NO2 （g） N2O4 （g） 达平衡状态的是 。

使用“定”字判断，其中运用分量判据的有⑥⑦，运用总量判据的有⑧⑨⑩。

因为NO2是有颜色的，⑥⑦归结为c判断，c（NO2）从起点到平衡点是由变到定的过程，都正确。

此反应为化学计量数之和不等（Δn ≠ 0）的反应，反应从起点到平衡点的混合气体的总物质的量（n总）是由变到定的过程，所以⑧⑨⑩中M、P总、ρ 都归结为混合气体n总的判断，正确。

该问题正确答案为⑥⑦⑧⑨⑩。

【例2】在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时，表明反应： A（s）+3B（g） 2C（g）+2D（g）已达平衡状态的是 （ ）。

A.混合气体的压强

B.气体的总物质的量

C.混合气体的密度

D.B的物质的量浓度

解析：此反应A物质为固体，此反应是气体化学计量数之和不等（Δn ≠ 0）的反应，反应从起点到平衡点的混合气体的总物质的量（n总）和混合气体的总质量（m总）都是由变到定的过程，A、B、C都属于总量判据，其中A、B都归结为混合气体n总的判断，正确；对于C，ρ = m总 / V总 ，因为恒容，V总不变，ρ取决于m总，所以ρ从起点到平衡点是由变到定的过程，正确；D属于分量判据，归结为n（B），n（B）从起点到平衡点是由变到定的过程，正确。

此题正确答案为ABCD。

综上所述，以化学平衡特点“等”和“定”为出发点，以及由“等”引申出的判据和由“定” 引申出的分量、总量判据，进行化学平衡判断，能够使知识更加系统化，从而能逐步提高学生运用科学方法分析、解决平衡判断问题的能力，为其后继知识的学习奠定良好的基础。

参考文献

[1] 化学课程教材研究开发中心.化学反应原理[M].北京：人民教育出版社，2013.

[2] 宋天佑，程鹏，王杏乔.无机化学[M]. 北京：高等教育出版社，2005.

[3] 刘知新. 化学教学论[M]. 北京：高等教育出版社，2004.

[4] 周青.化学学习论[M]. 北京：科学出版社，2010.

（责任编辑罗艳）