“三态分析模式”突破化学平衡移动的思维障碍

洪云龙

“化学平衡移动”是高中化学基本理论的重要组成部分，亦是学习电离平衡、盐类水解以及沉淀溶解平衡的基础.这部分内容理论性强，知识抽象，是高三化学复习的重点和学生颇感棘手的难点.

1.传统分析模式的不足

化学平衡的移动，就是改变外界条件，破坏旧的平衡状态，建立起新的平衡状态的过程.教辅书一般用以下模式来表示其过程：

可见，此模式的平衡移动过程只有“二态”：旧平衡态、新平衡态.笔者发现，用此“二态”模式来分析平衡移动问题，对于较简单的问题还倘且可以，但一旦遇到复杂、疑难的问题时就显得有点不足，表现为：“旧平衡态”过渡到“新平衡态”的中间过程在分析时比较笼统、抽象，缺乏具体、形象的思维模型，学生较难把握，易被“改变条件”所迷惑，对“改变条件后隐藏着的各种变化”不能很好地挖掘，因而产生思维混乱，造成解题障碍.为了弥补传统分析模式的不足，笔者在充分研究的基础上，建立起一种新的有效的思维模式——“三态分析模式”，经多年尝试、实践，效果良好.

2.“三态分析模式”的建立

“三态分析模式”，就是在分析平衡移动过程时，在原有“二态”（“旧平衡态”、“新平衡态”）的基础上再增加“一态”——“瞬间态”，形成“三态”分析的思维模式.所谓“瞬间态”，就是旧平衡在改变条件的瞬间，平衡还来不及移动时的状态.

“三态分析模式”的思维流程是：

（1）建立“三态”模型，标注有关量.

“旧平衡态”到“瞬间态”由改变条件的瞬间造成，此时平衡还来不及发生移动.平衡发生移动实则始于“瞬间态”，终于“新平衡态”.

标注的有关量可以是：浓度、体积、压强、温度、物质的量、正反应速率、逆反应速率等.其中，“瞬间态”的量由“旧平衡态”的量与“改变条件”的量两部分复合而成.

（2）比较分析，解决问题.

比较、分析某个或某几个有关量分别在“三态”模型之中发生了怎样的变化（增大、减小或不变），并据此解决平衡移动的有关问题.

“三态分析模式”能变笼统、抽象的平衡移动过程为具体、形象的“三态”思维模型，建立起来的简明、清晰的思维流程能很好地突破学生在理解、分析、解题上的思维障碍.不管遇到多么复杂的平衡移动问题，只要按此思维流程逐一仔细分析，就能排除干扰，识破陷阱，成功解决平衡移动问题.

3.“三态分析模式”应用举例

例1 （苏教版选修4教材第57页第6题）在一密闭容器中，反应aA（g）bB（g）达平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，当达到新的平衡时，B的浓度是原来的60%，则（ ）.

A. 平衡向正反应方向移动了

B. 物质A的转化率减小了

C. 物质B的质量分数增加了

D.a>b

解析 此题用勒夏特列原理从压强角度无法判断平衡移动的方向（因为化学计量数a、b相对大小不知），有些学生便改为比较浓度的大小来判断.因为达到新平衡时B的浓度是旧平衡时的60%，即平衡移动后B的浓度减小了，从而推出“平衡逆向移动”的错误结论.这明显是受表面现象所迷惑、干扰的结果.“三态分析模式”就像一双“火眼金睛”，帮助我们识破陷阱，看清真相.

（1）建立“三态”模型，标注有关量.

（2）比较分析，解决问题.

气体B在“旧平衡态”时浓度是cB，容器体积增大一倍后，在“瞬间态”时浓度变为50% cB，平衡移动后在“新平衡态”时浓度又变为60% cB.“旧平衡态”经平衡移动后变为“新平衡态”，气体B的浓度确实变小了，但能否据此推出“平衡逆向移动”呢？显然不能.因为此“二态”的容器体积已经不同（分别是V、2V），用公式n=cV进行计算，得知“旧平衡态”经平衡移动变为“新平衡态”后气体B的物质的量反而增多了，故反而推出平衡正向移动.这是通过比较“新平衡态”与“旧平衡态”而得出的结论.

通过比较“新平衡态”与“瞬间态”亦可得出相同结论.“新平衡态”气体B的浓度比“瞬间态”大，且此“二态”的容器体积均是2V，根据n=cV，得知平衡从“瞬间态”移动到“新平衡态”时气体B的物质的量增多了，故亦可推知平衡正向移动.平衡正向移动会导致物质B的质量分数和物质A的转化率增大.另外，增大容器体积实则是减小压强，根据勒夏特列原理，平衡应向气体化学计量数大的方向移动，故a

例2 在温度为t℃，压强为1.01×106pa的条件下，某密闭容器内，下列反应达到化学平衡：A（g）+B（g）3C，测得此时c（A）=0.022 mol/L；压缩容器使压强增大到2.02×106pa，第二次达到平衡时，测得c（A）=0.05 mol/L；若继续压缩容器，使压强增大到4.04×106pa，第三次达到平衡时，测得c（A）=0.075 mol/L.则下列关于C物质状态的推测正确的是（ ）.

A.C为非气态B. C为气态

C. 第二次达到平衡时C为气态

D. 第三次达到平衡时C为非气态

解析 此题看似复杂、抽象，但用“三态分析模式”能很好地突破思维障碍.

（1）建立“三态”模型，标注有关量.

（2）比较分析，解决问题.

压缩容器使压强由1.01×106pa增大到2.02×106pa，“瞬间态Ⅰ”的容器体积应是“旧平衡态”的12倍，故“瞬间态Ⅰ”的c（A）应是“旧平衡态”的2倍，为c（A）=0.022mol/L×2=0.044mol/L，又知“新平衡态Ⅰ”c（A）=0.05 mol/L，且“新平衡态Ⅰ”与“瞬间态Ⅰ”的容器体积相等，可知“瞬间态Ⅰ”变为“新平衡态Ⅰ”时气体A的物质的量增多了，故推知平衡逆向移动.因为增大压强平衡逆向移动，根据勒夏特列原理，逆向移动方向应是气体体积减小的方向，即气体生成物的化学计量数之和应大于气体反应物的化学计量数之和，故物质C只能是气态.继续压缩容器使压强增大到4.04×106pa，得“瞬间态Ⅱ”，“瞬间态Ⅱ”的容器体积应是“新平衡态Ⅰ”的1/2倍，故“瞬间态Ⅱ”c（A）应是“新平衡态Ⅰ”的2倍，为c（A）=0.05 mol/L×2=0.1mol/L，比“新平衡态Ⅱ”的c（A）=0.075 mol/L大，且“瞬间态Ⅱ”与“新平衡态Ⅱ”的容器体积相等，可知“瞬间态Ⅱ”变为“新平衡态Ⅱ”时气体A的物质的量减少了，故平衡正向移动，气体反应物的化学计量数之和应大于气体生成物的化学计量数之和，推知物质C应为非气态.答案：CD