张玲
摘 要:在中学,包括了氧化还原反应、离子反应和化学反应的《化学能源及能量变化》是化学中的重中之重,很多同学也在这里栽了跟头,很多同学也为之苦恼,为了在高考中取得好成绩,我们就要一步一步将脚印踩实,打好基础。所以,为了更好地学习和复习这一部分的内容,我将对此进行总结。
关键词:化学反应;能量变化;突破
疑难点一:氧化还原反应相关概念辨析,比较有结构层次
首先,判断相关的化学反应类型要看实验的实质,即物质电子得失的问题。被氧化的物质失去电子,相反的,由于液态物质中处于电平衡状态,被还原的物质也就要得到电子,也就是说失电子数目必定等于得电子数目;其次,要注意是哪个元素的化合价改变了,要是熟悉,我们可以将所有元素的化合价都一一标在对应元素的上方,这样做题下来,就很容易看到哪个元素的化合价改变了;最后,在没有给出反应方程式的题目中还要注意一下反应发生的环境,是酸性、碱性、亦或是中性,考虑一下对应液体对反应有没有影响。常见的疑难点就是一些不多见的元素有多个化合价,就比如说Cu有+1、+2价的化合价,N也有几个不同的化合价,其实在判断化和价的时候,方法有二:①根据平时老师额外讲出的特殊元素的化合价,将其背下,这样做题会比较高效率;②先判断其它元素的化合价变化,这样耗时相对会比较多。
疑难点二:氧化还原反应的综合应用
对于氧化还原的解答时注意几点:①关于氧化还原方程式中氧化性与还原性强弱的比较,必须看准题目要求,采用分析比较法和观察电子的得失情况,细心作答;②关于氧化还原的配平,一般有几个方法:顺向法、逆向法、整体法以及零价法。另外,还要注意题目所给的条件,先判断生成物,由反应物推出生成物的元素,注意是否有参入其他元素,造成生成物生成其他物质,然后再配平;如果是离子反应,还应注意反应是否为离子反应,可以考虑用电荷守恒配平;③对于氧化还原的计算,一般采用守恒法,根据氧化剂和还原剂电子的得失电子相等,通过守恒关系列出相关关系式求解;④对于自己没有思路的题目,可以采取多次观察题目。对于信息题,将有关元素氧化还原反应知识和物质变化、实验现象写下,观察期间存在的内在联系和隐含的条件。要是实在没有办法,可以考虑将反应物有可能的化合价写出来,再一一匹配,最终得到答案。
疑难点三:离子方程式的书写及判断
对于这个高考的必考题,我们要好好对待,其中这种题目的陷阱在于下列几种情况:①所给的现象违背了反应事实:价态变化不合化合价守恒定律,在价态变化失实情况下,要注意生成物是否能生成;反应物质失实,一般失实的反应方程式中,常表现为写错离子符号和化学式,在应对这种情况,可以先判断离子两边的电性是否相等,一般题目用此方法都可以排除一个错误的选项,再观察其他选项。一般要注意Na2Co3,NaO2,Na2O2的化合价变化;②用错连接符号:一般为可逆反应与离子反应的混淆,平衡状态与非平衡状态的混淆,以及符号可逆符号与等号的混淆;其次为无机化合物与有机化合物的混淆,而乱用箭头和等号,这就要同学们细心观察的;③用错物质状态符号,常因为反应程度不同而错用状态符号,或者在反应中作为生成物的,在方程式中没有漏写沉淀符号,生成物为气体时漏写气态符号。特别要注意反应的程度,不同的反应程度可能会生成不同的生成物;④用错反应的用量,想某溶液中加入酸或碱,要考虑量的问题,过量的酸或碱往往会对中和反应或其它反应造成影响,导致理想的生成物变成另外的物质,由此可能导致实验有较大的误差;滴加反应物的顺序不同也会导致反应物的实质反应的用量。例如向碳酸钠溶液中滴加几滴盐酸,反应物盐酸是少量的,若是在盐酸中滴加碳酸钠溶液就不是这种情况了,这就相当于盐酸过量了,由此,两者的生成物也是不一样的,前者的盐酸为少量,反应程度较低,生成物是碳酸氢根离子,而后者的量足够甚至过量,反应程度完全,生成物为二氧化碳,具体的还是要根据题目判断了,所以总结下来要注意反应程度和反应物量的问题;⑤错用物质的表述方式,陷阱在于把难溶、难电离的物质写成离子形式。对于这种棘手的题目,我们要熟记一般的难溶、难电离的物质,就可以在我们做题时有条件反射,一眼就能看出其形式的错误。还有的就是把易溶、易电离的物质写成化学式,这是一种逆向的思维,同学们一般看着觉得没有写错,就不会很注重其题目所要求的反应方程式类型,也就很难察觉到,就要我们通过细心辨识。也可以在判断之前了解该方程式是离子方程还是其它方程式,规定好之后,所要考虑的就可以大大缩小;⑥漏掉部分方程式,两个溶液互相反应,不一定只有一个方程式,我们要考虑多方面的,可以先将两溶液所含的离子,水溶后变成的离子写在一块,看看它们之间哪个会相互反应,看看结合之后是否会生成沉淀、氣体等物质,若可以,则可以相互反应。
疑难点四:反应热的相关综合问题
要熟练掌握反应热的知识点容易,但要在考试中全会做这类的题目并且完全答中是比较难的,现在我给大家理清一下做这类题目的思路和方法:首先我们要从定义开始,理透反应热的概念,其次我们要分清放热反应和吸热反应的表现。其中还要注意键能、内能及其稳定性的关系,物质的键能越小,其内能越高,稳定性越差。紧记吸热和放热的表示方法,不要因为错记而乱了阵脚。对于热化学方程式,我们要牢记几点:ΔH的符号,当反应为放热反应时ΔH为负,当反应为吸热反应时,ΔH符号为正的,一般ΔH的单位为kg/mol;绝大多数ΔH是在条件为25℃、101325Pa下测定的,书写热化学方程式的时候就要注意这一点;即物质的状态。在热化学方程中,要注意反应物以及生成物的状态,气体、液体、固体和溶液都要一一区别开来,且谨记一点,热化学方程式中不能出现沉淀和气体符号,同学们要准确区分开来。注意化学计量数,由于ΔH与反应物的反应量有关,所以热化学方程式中的个物质前所对应的系数要与ΔH成比例,如果化学计量数加倍,ΔH值也要加倍。注意ΔH计算方式有三种,可以从不同的方面计算,从而减少计算量。
参考文献:
[1]卓秋红.化学反应与能量变化疑难聚焦[J].2012,09.
[2]卓秋红.“化学反应与能量变化易错点分析”的探讨[J].数理化解题研究,2008,01:49-54.endprint
张瑜
摘 要:化学平衡是高中化学的重要内容,也是高考的必考知识。作为研究可逆化学反应的核心知识,化學平衡原理在化学教学中有着极为广泛的应用。如何指导学生运用化学平衡原理来解决实际问题是每一名高中化学教师所要切实探究的课题。本文从化学平衡原理的概念出发,结合到化学平衡原理的重要特征,对学生在应用化学平衡原理解答化学问题的过程中存在的一些问题进行探究。
关键词:化学平衡;化学平衡原理;概念及应用;问题及对策
化学平衡作为高中化学理论的核心组成部分,其对于帮助学生深刻理解化学现象、化学反应本质具有重要意义。一方面,相对于其他化学知识而言,化学平衡原理更加抽象,学生学习和使用起来更有难度;另一方面,由于化学平衡原理与化学实验研究、化工生产过程等过程联系十分紧密,其也是历年来高考化学学科的考察重点。笔者结合到自身的教学经验,举例探究学生在化学平衡原理的应用过程中存在的几个需要解决的问题。
一、化学平衡原理的概念及应用
1.概念
在探究化学平衡原理之前,我们先对“化学平衡”这一概念做简要释义。化学平衡是基于可逆化学反应(在一定条件下,反应既可以正向进行又可以逆向进行的化学反应)提出的一个概念,其是指:在一定的宏观条件下(温度、压强、体积等)的可逆化学反应中,化学反应的正反应速率等于逆反应速率,这在具体的化学反应中直观表现为反应物和生成物的各组分浓度不再发生变化。在可逆化学反应中,用正逆化学反应速率来表示化学平衡可以得到化学平衡的本质:正反应速率等于逆反应速率。化学平衡原理又叫做“勒夏特列原理”。从本质上来看,化学平衡原理是一个能够定性预测化学平衡点的原理。在高中化学教材中,化学平衡原理被表示为:改变可逆反应的宏观条件(反应物或生成物的浓度,反应体系的压强、温度、体积等),原有的化学平衡将会被打破,化学反应将会朝向减弱这种改变的方向进行(移动),直至建立新的化学平衡。
2.化学平衡原理的应用
化学平衡原理是研究化学平衡问题的重要手段,高中化学涉及到的所有平衡移动问题都可以用化学平衡原理来判断和解释。为此,深刻理解和掌握化学平衡原理对于学生而言十分重要。下面就化学平衡原理在高中化学问题中的应用进行简单介绍。
(1)应用于浓度改变(其他条件不变)的化学平衡
根据化学平衡原理中的“改变化学反应宏观条件,化学反应将会朝向减弱这种改变的方向进行”,那么增加化学反应体系某一反应物的浓度或减少某一生成物的浓度,化学反应将会朝向减少此反应物浓度的方向进行,原有的化学平衡被打破,新的化学平衡建立。平衡移动的结果是使反应体系中增加的反应物减少或使减少的生成物增加,化学平衡向正反应方向移动;同样地,减少化学反应体系某一反应物的浓度或增加某一生成物的浓度,平衡移动的结果是使反应体系中减少的反应物增加或使增加的生成物减少,化学平衡向逆反应方向移动。
以合成氨反应表示:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),我们增加反应体系中N2的浓度,根据化学平衡原理,NH3的量会增加以使得N2的量减少。
(2)应用于温度改变(其他条件不变)的化学平衡
这里涉及到吸热反应和放热反应,升高反应温度,化学反应体系热量增加,化学反应朝着减少反应体系热量的方向移动,如果是放热反应,则化学平衡逆向移动;反之亦然。
仍以合成氨反应表示:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92kJ/mol。这是个放热反应,如果降低反应体系温度,化学平衡正向移动,从而使得产物增加。但值得注意的是,在实际的合成氨反应中,放热温度仍旧被设定为一个较高的值,这主要是处于提高该反应催化剂活性的考虑。
(3)应用于压力改变(其他条件不变)的化学平衡
增加某一反应物的压强或减小某一生成物的压强,化学反应将会朝着减弱(减小该反应物压强或增大该生成物的压强)这种改变的方向进行,化学平衡正向移动;反之亦然。
仍旧以合成氨反应表示:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)。增加反应物N2或者H2的压强,NH3的压强将会增大以减小N2或H2的压强。但值得注意的是,对反应左边和右边系数和相等时,不论外部压强不对平衡产生影响。如CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),改变某一分组的压强,平衡不移动。
二、化学平衡原理的应用中需要重点解决的问题
(一)外界条件改变反应速率引起平衡移动的问题
外界条件改变反应速率是引起平衡移动的根本原因,学生容易受到题设条件的干扰而判断失误,例如对于反应N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),问:增大反应体系压强,正逆反应速率如何变化,多数学生的理解是增大压强平衡右移,故V正增大,V逆减小,这是错误的理解。正确的理解应该是增大压强正逆反应速率同时增加,但V正增加的倍数>V逆增加的倍数,故平衡右移。
(二)图像判断、比较平衡问题
利用图像判断、比较化学平衡也是化学平衡原理常见的应用形式。如图,学生对此类题目容易产生错误的理解:他们认为T1折线在T2折线的上方,故T1>T2,判斷T1折线的反应先达到化学平衡。正确的分析方法为:T2折线的反应先达到化学平衡,在对应温度下,T2折线的反应速率>T1,随着温度的升高,反应速率加快,T2折线先达到化学平衡。
对于图像类问题,可遵循“由点到线、面”,“先拐先平、定一议二”的方法。
(三)转化率问题
利用化学平衡原理解决化学反应的转化率是一类常见的题目,这一类题目的综合性较强,学生常由于混淆了思路而导致错解。学生的常规思路:化学平衡右移,反应物的转化率增大。这种方法过于绝对,容易导致错解。以aA(g)+bB(g)?cC(g)为例,总结规律如下:
1.aA(g)+bB(g)?cC(g),条件,增加组分A的量,平衡右移。
如:①a+b=c,A的平衡转化率不变;②a>b+c,A的平衡转化率增大;③a
2.aA(g)+bB(g)?cC(g)+dD(g)
(1)仅增加A的量,平衡右移,A的转化率减小,B的转化率增大。
(2)按相同比例增加A、B的量:
如:①a+b=c+d,A、B的转化率均不变;②a+b>c+d,A、B的转化率均增大;③a+b (四)等效平衡 等效平衡的建立主要分两种情况探究:可逆反应两边气体相等或不等。两种情况均假定反应朝某一方向进行到底,可以得到规律: 两边气体不相等:恒温恒容,对应量相同可视为等效平衡;恒温恒压,对应量成比例可视为等效平衡,如,2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)。 两边气体相等:恒温恒容和恒温恒压时对应量均成比例,则可以视为等效平衡,如,2HI(g)?H2(g)+I2(g)。 参考文献: [1]汤元清.浅谈高中化学平衡移动原理的应用[J].数理化学习(高中版),2014(12):43-44. [2]王雯.例谈“勒夏特列原理”处理化学平衡问题中的几个误区[J].中学化学,2016(4):55-57. [3]阮昌宏.化学平衡中的几个问题[J].中学化学教学参考,2014(16):65-66.