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“等效平衡”的教学设计

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                                                                             “等效平衡”的教学浅析
                                                                                             马鞍山中加双语学校 龚道荣 

化学平衡是历年来高考的重点和热点,而化学平衡中的“等效平衡”更是化学平衡中的难点,若能洞悉各类“等效平衡”的有关问题,那么一切有关化学平衡的问题也就迎刃而解了。“等效平衡”的问题已有较多的文章见诸报刊杂志,但在教学实践中教师和学生还是感到困难重重。如何突破这一难点,让学生不仅易于掌握,而且能灵活应用,就成为教学研究的一个重要课题。
一、难点分类
 “等效平衡”的教学难点:一是“等效平衡”的概念,在相同条件下的同一可逆反应里,建立的两个或多个化学平衡中,各同种物质的含量相同,这些化学平衡均属等效平衡(包括“等同平衡”)。关键是“各同种物质的含量相同”;二是“等效平衡”在恒温恒容条件下的应用;三是在恒温恒压条件下的应用;四是在计算中的应用。
二、难点分散渗透
 为了突破难点,我在教学中将上述难点分散渗透在三节课中。
 1.先渗透“等效平衡”概念,并举例让学生学会判断哪些属于等效平衡,哪些不属于等效平衡。再讨论第一类:在恒温恒容条件下的应用。
 例1.恒温恒容条件下:
(1)A容器中加入1molSO2和1molO2反应达到平衡,SO2的转化率为a%,另一同温同容的B容器中加入2molSO2和2molO2反应达到平衡,SO2的转化率为b%,则a%____________b%。
 (2)2HIH2+I2(气)平衡,增大HI的物质的量,平衡____________移动,新平衡后HI的分解率____________,HI的体积分数____________。
 (3)N2O4 2NO2平衡,减少N2O4的物质的量,平衡____________移动,N2O4的转化率____________,N2O4的体积分数____________,NO2的体积分数____________。
 分析:(1)同温:




 ①B和C是“等效的”
 ②A C
 A变为B也相当于加压。
 B容器相当于加压,平衡正向移动,更多的SO2和O2转化为SO3,a%<b%。
 (2)(a)判断平衡移动:增大反应物HI浓度,平衡正移(或反应物HI浓度增大,v正增大,v正>v逆,说明平衡正向移动)。理解:加入HI原平衡被破坏,新加入的HI又分解为H2和I2,即正向移动(注意:不能得出HI分解率增大的结论)。
 (b)判断含量变化和分解率变化:同温下,比如原起始时1molHI(VL),现起始时相当于2molHI(VL),相当于加压,分别达到平衡,两平衡中HI的分解率相同,同种物的含量相同,HI分解率不变,体积分数不变。
 (3)减小反应物N2O4浓度,平衡逆向移动(或反应物N2O4浓度减小,v正减小,v正<v逆,说明平衡逆向移动=。理解:原平衡破坏,小部分NO2又化合生成N2O4(注意:不能得出N2O4的转化率如何变化的结论)。
 结论:(1)判断平衡移动:应用浓度改变对平衡的影响来判断。
 (2)判断含量变化和转化率变化:恒温恒容条件下,若反应物只有一种,增大(或减小)此物的量,相当于加压(或减压)来判断;若反应物不止一种,同倍数增大(或减小)各反应物的量,相当于加压(或减压)来判断。
 2.先练习巩固上次的思路,再讨论第二类:在恒温恒压条件下的应用。
例2.恒温恒压:
 (1)加入1molN2和3molH2达到平衡,N2体积分数为a%,N2转化率为b%;若再加入1molN2和3molH2,平衡正向移动,新平衡后N2体积分数为a%,N2转化率为b%;若减少0.5molN2和1.5molH2,平衡逆向移动,新平衡后N2体积分数为a%,N2转化率为b%,平均摩尔质量不变。
 (2)H2+I2(气) 2HI,加入1molH2和2molI2(气)达到平衡,若H2减少0.5mol,I2减少1mol,平衡逆向移动,各物质含量不变。
 
www.350xue.com 分析:(a)判断平衡移动(略)。
 (b)恒温恒压,若1molN2和3molH2达到平衡时为VL,则又加1molN2和3molH2达到平衡时为2VL,各同种物的浓度相同,是等效的,转化率相同,各同种物的含量相同,平均摩尔质量相同。
 结论:恒温恒压条件下,只要保持相当于两反应物的物质的量之比为定值(可以任意扩大或缩小),即各同种物的物质的量浓度相同,均是等效关系。
 3.第三次渗透是在可逆反应计算学习以后,学生已学会应用极限法和三步计算模式,再讨论第三类:“等效平衡”在计算中的应用。
 三、探求简便方法
 如果求得简便易懂的方法,难点不攻自破。我们将三步计算模式(始、变、平)改变为“变形三步”模式(始、变、始′),用于“等效平衡”的计算非常简单易学。关键是理解其中“平”变为“始′”,所以“变形三步”中的“始”与“始′”是等效关系。
例3.在一定温度下,把2molSO2和1 molO2通过一个一定容积的密闭容器里,发生如下反应:2SO2+O2 2SO3。当此反应进行到一定程度时,反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中,维持温度不变,令a,b,c分别代表初始加入SO2,O2,SO3的物质的量。如果a,b,c取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保证达到平衡时,反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时的完全相同,请填写下列空白:
 (1)若a=0,b=0,则c=_____________;
 (2)若a=0.5,则b=_____________和c=_____________;
 (3)若a,b,c取值必须满足的一般条件是(请用两方程式表示,其中一个只含a和c,另一个只含b和c)_____________。
 分析:均是等效平衡关系。
 解:(1)c=2
 (2)2SO2+O2 2SO3
 始 2 1  0
 变 1.5 0.75 1.5   b=0.25
 始′ 0.5  0.25 1.5  c=1.5
 (3)2SO2 + O2 2SO3
 始  2   1  0
 变  2-a1-b c
 始′  a  b  c
 (2-a)/c=2/2  a+c=2
 (1-b)/c=1/2   2b+c=2
 恒温恒压时,必须用物质的量浓度的值代入计算。
 例4.某恒温恒容的密闭容器充入3molA和2molB,反应:
3A(气)+2B(气) xC(气)+yD(气)
达到平衡时C的体积分数为m%。若将0.6molA,0.4molB,4molC,0.8molD作为起始物充入,同温同容下达到平衡时C的体积分数仍为m%,则x=_____________,y=_____________。
 解:3A+ 2B xC+yD
 始 3   2  0 0 
 变3-0.6  2-0.4 4 0.8
 始′0.6  0.4  40.8
  (3-0.6)/4=(3/x)  x=5
  (4/0.8)=(x/y)  y=1 
 应用上述方法教学后,绝大部分学生认为:思路清晰、方法易学、有钻研兴趣。学生作业和测试结果均是做题快,准确度高。
我们在学习过程中只要掌握了上述三种条件下的等效平衡规律,并在学习中加以灵活运用,就可以在《化学平衡》一章的学习中轻松自如,如鱼得水。


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