高中化学对化学平衡原理的巧用研究

2019-01-12 21:12:05莫时军
魅力中国 2019年21期
关键词:化学平衡容器高中化学

莫时军

(四川省仪陇中学校,四川 南充 637600)

高中化学较之初中化学,其基础知识点复杂性和思维难度都有一定程度的提升,教材中所设计的化学原理、化学实验等内容也更加宽泛。在高中化学的教学内容中,化学平衡相关的知识点是教学工作中十分重要的部分,这部分内容在化学试卷上分数的占比较高,教师要想让学生对化学平衡相关知识点做到融会贯通,就需要培养学生掌握判断化学平衡的基本方法,以及熟练使用解决化学平衡题目的解题技巧,例如化学等效平衡法,其是研究化学平衡状态,解决化学平衡题目的最有效的方法之一。

在一定的化学反应条件下,可逆反应以正逆反应速率相等的情况同时发生即是化学平衡原理。化学平衡原理的定义简单明了,但在学生应用化学平衡原理判断可逆反应状态和应用原理解题时常常会遇到很多困难。为了帮助高中生解决这样的麻烦,在遇到相应题目时能够及时地想出相对应的解题方法和解题技巧,提高其解决相关题目的正确率和效率,促使学生能够较为轻松地学习高中化学,本人将提供一系列高效的解题技巧,供以广大化学教师和学生使用,帮助学生在学习高中化学的阶段养成分析和解决复杂问题的能力。

一、合理利用化学平衡的定义判断化学反应是否平衡

化学平衡原理的定义中提到化学平衡即为一定化学条件下,正逆反应速率达到相等的状态的可逆反应,并且在达到正逆反应速率相等以后混合溶液中的各种物质的浓度不再改变。简单地说,可逆反应的正反应速率和逆反应速率大小相等,可视为达到化学平衡。那么我们就能够通过合理利用化学平衡的定义来判断一个可逆的化学反应是否达到平衡状态,当满足正反应速率与逆反应速率大小相等的条件时,我们就可以通过观察实验现象或测量反应物浓度方法来判断该可逆反应是否已经达到化学平衡状态。例如,通过在进行使用碳酸钙和氯化氢溶液制取二氧化碳的直取实验时,因为该反应会生成二氧化碳、氯化钙和水,那么当混合溶液中的氯化氢和氯化钙的浓度保持不变以后就可以判定该反应已经达到了化学平衡状态。

二、根据多种方法判断化学反应是否平衡

(一)判断有色物质的浓度

一些化学反应存在有色物质参与或产生,对于这一类的化学反应,可以通过观察物质的颜色变化来进行判断,当混合物的颜色深浅不再变化时,即可确定该化学反应已经达到了化学平衡。例如:在浓盐酸和二氧化锰制取实验中,该制取反应的反应物浓盐酸和其生成物氯气均为有色物质,黄绿色的氯气尤为明显,当反应容器内的氯气颜色深浅保持稳定不再改变时,我们便可以判定该反应已经达到了化学平衡状态。在教学过程中,教师不仅仅需要教授学生如何解题,还应当培养学生类比推理的能力,对相应的题目能够举一反三。又例如:在铜和浓硝酸反应来制取二氧化氮的反应中,反应物中颜色变化不明显,但是二氧化氮呈现红棕色,在这个反应中,学生应当认识到可以通过观察容器内二氧化氮的颜色变化来判定该反应是否达到平衡,在课堂的教学和作业的布置中,教师应当重视对这一技巧的练习以及向学生介绍高中阶段常常遇到的化学反应中的各种有色物质,促使学生能够融会贯通地把这一解题技巧应用到相应的题目中。

(二)判断容器内气压变化

通常情况下,实验室内的化学反应都是在恒定容量的容器中进行的,那么在有气体参与或生成的反应中,恒定容器内的气压不再变化时,我们就能够判断该反应是否已经是化学平衡状态。例如:在氨气与氧气参与反应生成二氧化氮和水的化学反应中,通过已经学习过的质量守恒定理我们可以知道反应容器内的物质的总质量不会改变,并且因为是恒容容器,所以容器的体积也与反映前保持一致,那么当反应容器内的混合气体压强保持不变时,就可以说此反应已经达到了化学平衡状态。

(三)判断反应容器内的平均分子质量和反应体系中混合气体密度变化

在有气体参与或生成的反应中,如果一个反应容器内的混合气体的平均分子质量成为一个定值,或者混合气体的分子密度不变时,我们就能够判定这个反应已经达到了化学平衡状态。还是用上一个氨气与氧气参与反应生成二氧化氮和水的化学反应为例,反应后,如果参与反应的反应气体或者反应生成的生成气体的平均分子质量成为了一个定值,化学平衡状态就达到了。高中化学教师教授平均分子质量相关章节时就应向学生提及其与化学平衡部分的关系,让学生重视学习判断平均分子质量的方法。同时,教师还应当强调灵活使用解题技巧的重要性,化学平衡相关的题目众多,需要学生能够将各种判断方法熟记于心,灵活使用才能够在解题时游刃有余地将其应用到解题当中。

(四)判断图像变化

一部分化学平衡题目是以图像的形式出现的,图像通过横纵坐标给出不同时刻溶液中某一物质的浓度变化或气体中某一气体的分子密度变化来让学生进行判断反应是否达到化学平衡。帮助学生有效地完成这一类问题的前提,是要在教学过程中让学生对坐标图建立起清晰的认识,做到能够正确理解某一张坐标图的横纵坐标的实际意义,以及坐标曲线中各个关键节点例如起点、终点、拐点的意义,注意到坐标曲线的变化趋势。例如:化学平衡题目中的坐标图的纵坐标是化学反应速率时应当重点关注坐标曲线的变化,曲线的斜率与反应速率相关,斜率越大化学反应速率也就越大,这种情况下,判断化学反应是否达到平衡状态就只需要判断曲线斜率是否为0。

(五)判断温度变化

化学反应的发生往往伴随着放热和吸热的现象,在一个保温效果较好的容器中发生放热或吸热反应时,学生就应当重点关注容器内温度的变化,当混合物质的温度保持不变时,我们就可以轻松地判定该反应达到了化学平衡状态。

三、结束语

本文只是归纳了一部分解决化学平衡问题的技巧和方法,希望可以为高中化学教师和学生提供一定的帮助,起到提高教师教学成果和学生学习效率的作用,同时为后面对于电离相关章节的学习打下基础。在高中化学教学中,教师还是应当注重学生对于方法的理解,让学生能够从基本原理入手,由浅入深地建立起对于各种方法的认识和理解,从而能够让知识和方法都内化于心,还需要让学生尽量多接触一些不同种类的题目,确保一定的练习量,在解决化学平衡的相关题目时才能够灵活地结合所学知识巧妙地完成题目。

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