高中化学“建模法”在平衡移动中的应用

唐宇宏

摘 要： 化学平衡是高中化学的重要基础知识，也是高中化学的难点和高考的重点考查内容。鉴于该部分知识理论性较强，学生普遍感觉理解困难，许多学生对改变条件使得化学平衡移动及反应物转化率如何变化的相关问题模糊不清。教师在高三复习时应积极引导学生利用“建模法”创设思维模型，用建模的思想化抽象为具体，使复杂问题简单化，进而帮助学生更好地理解和熟练应用相关知识，顺利完成本章节的教学任务。

关键词： 高中化学 建模法 平衡移动 应用

化学平衡是高中化学重要的理论知识，也是多年来高考的重点考查内容。由于化学平衡内容抽象，因此学生尽管对相关知识掌握较好，但在解决实际问题时常常会束手无策。借鉴数学的建模思想。教师应引导学生对于一些抽象的化学平衡移动问题建立具体的思维模型，通过“分析抽象问题→构建化学模型→建立化学关系→回归解决问题”的解题思路，使问题简单、明了化。本文结合实例谈谈“建模法”在高中化学平衡移动中的应用。

一、用“建模法”判断化学平衡状态

可逆反应在一定条件下达到化学平衡状态后，正反应速率=逆反应速率，反应混合物中各组分的浓度及其他物理量均保持不变。然而，当外界条件改变时，平衡将被破坏并发生移动，平衡移动则导致一些物理量发生变化。我们可以引导学生建立这样的思维模式判断可逆反应是否达到平衡：若平衡移动必然导致某物理量发生改变，则一旦反应混合物中该物理量不再改变，说明可逆反应已达平衡。

例1：在一定温度下的恒容密闭容器中，能说明反应X（g）+Y（g）2XY（g）已达到平衡的是（ ）

A.容器内的总压不随时间变化

B.容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化

C.XY气体的物质的量分数不变

D.X和Y的消耗速率相等

解析：该反应的特点：首先是可逆反应，其次是反应前后气体体积相等。根据压强之比等于气体物质的量之比的推断，该反应在整个反应过程中总压强是不变的，故A不能说明该反应已经达到平衡。同理推断，容器中气体的平均相对分子质量始终不随时间变化，B不能说明该反应已经达到平衡。X和Y的化学计量数相等，其消耗速率始终相等，D也不能说明该反应已经达到平衡。显然C选项符合化学平衡状态的要求，能说明该反应已经达到平衡。答案为C。

二、用“建模法”解决化学平衡移动的问题

对于化学平衡移动问题，教师应该引导学生由外界条件的改变结合反应的特点（正反应为吸热还是放热反应、正反应是气体体积增大还是缩小的反应）判断平衡移动的方向。平衡移动必然导致各种量变，反过来，也可以由题目告知的量变信息，判断平衡移动的方向，再由平衡移动的方向结合反应特点（或条件的改变）可以判断条件的改变（或反应特点）。在处理具体习题时，教师应帮助学生建立以下思维模式：

启发学生由题中信息分析“条件的改变”、“反应的特点”、“各种量变”等要素，然后根据它们的联系作答。

解析：本题所列反应是正反应为放热、体积缩小的可逆反应。可依据温度、压强、浓度的变化对平衡的影响，以及气体的体积和压强、浓度的关系进行判断。A项温度不变，缩小气体的体积，根据玻意耳气体定律（PV=C）可知气体的压强必然增大，使平衡向正反应方向移动，所以，ClF的转化率增大。即A选项的说法正确。B项温度不变，增大体积，其压强必然减小，使平衡向逆反应方向移动。所以，ClF■的产率应降低，不应增高。故B选项的说法不对。C项升高温度，对放热反应来说，可使平衡向逆反应方向移动。同时，增大体积即减小压强，亦使平衡向逆反应方向移动。故C选项错。D项降低温度，体积不变，有利于平衡向放热反应方向移动，使F2的转化率升高。故D选项错。答案为A。

三、利用“建模法”解有关化学平衡的计算题

在高考理综试题中，有关化学平衡的计算题出现的频率很高。对于这类计算题，教师在复习过程中应引导学生学会建立“三行式”思维模式，利用“三行式”模型分析解决。这样一来，学生的思维方式和解决方法得当，无论遇到怎样复杂的试题时都不至于无从下笔。具体方法为：在可逆反应方程式下面列出到达平衡的过程中，各物质的起始量、转化量和平衡量（其中的“量”为物质的量或浓度，但必须一致），然后根据题中信息找关系，再列方程式计算。

解析：本题考点是有关化学平衡的计算，可以根据题中所给条件列出三行式，再找关系列函数式。

在高中化学平衡移动问题的解决中应用“建模法”，是简化问题解决过程、提高习题解答准确性的重要途径。教师应从培养学生分析问题、解决问题的高度认识“建模”的重要性，精心选择范例习题，让学生逐步掌握“建模”的方法、形成“建模”的习惯，为学生化学成绩的提高奠定坚实基础。

参考文献：

[1]朱宝.“建模法”在化学平衡中的应用.淮阴师范学院教育科学论坛，2011（Z2）.

[2]蔡振球.等效平衡中“建立模型法”的理解及应用.新课程（中旬），2012（12）.

[3]阳江.“数学建模”在研究化学平衡中的应用.高中数理化，2013（19）.