王凱
化學平衡移動的內(nèi)容抽象、思維能力要求高,而判斷轉(zhuǎn)化率的變化對學生來說又是一個難點,此部分內(nèi)容抽象,難于想像,他們往往把握不準而丟分。但若引入建模方法,將部分過程模型化,則可給學生以直觀印象,起到事半功倍的效果,提高做題準確率。下面我就此體會說明如下:
一、建模方法概述
建模就是建立模型,就是為了理解事物而對事物做出的一種抽象,是對事物的一種無歧義的書面描述。建立系統(tǒng)模型的過程,又稱模型化。可以通過對系統(tǒng)本身運動規(guī)律的分析,根據(jù)事物的機理來建模;也可以通過對系統(tǒng)的實驗或統(tǒng)計數(shù)據(jù)的處理,并根據(jù)關(guān)于系統(tǒng)的已有的知識和經(jīng)驗來建模。還可以同時使用幾種方法,實際建模時,必須在模型的簡化與分析結(jié)果的準確性之間作出適當?shù)恼壑裕@常是建模遵循的一條原則。
二、化學平衡中的轉(zhuǎn)化率
1.定義:平衡轉(zhuǎn)化率是指某一可逆化學反應達到化學平衡狀態(tài)時,轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的某種原料的量占該種原料起始量的百分數(shù)。
2.計算方法:如 aA+bB?葑cC+dD α(A)=(A的初始濃度-A的平衡濃度)/A的初始濃度?鄢100%=(c0(A)-【A】)/c0(A)?鄢100%
即:表達式:ɑ =n轉(zhuǎn)化率/n起始量╳100%
三、化學平衡移動對轉(zhuǎn)化率的影響
對于aA(g)+bB(g)?葑 cC(g)反應
1.改變溫度。若升溫平衡正向移動,則反應物的轉(zhuǎn)化率均增大;若升溫平衡逆向移動,則反應物的轉(zhuǎn)化率均減小。
2.改變壓強。探究壓強對平衡轉(zhuǎn)化率的影響時就可用建模思想,首先用建模方法建立模型:假設(shè)有一容器,一側(cè)器壁可自由移動,其次分析:當這側(cè)器壁向內(nèi)移動時,就增大了壓強(通過壓縮體積來實現(xiàn)),此時若a+b>c,則平衡正向移動,A和B的轉(zhuǎn)化率均增大。
當這側(cè)器壁向外移動時,就減小了壓強(通過擴大體積來實現(xiàn)),若a+b>c,則平衡逆向移動,A和B的轉(zhuǎn)化率均減小。
若a+b 若a+b=c,則不論增大壓強或減小壓強,平衡均不移動,反應物轉(zhuǎn)化率均不變。這些也都可通過建立模型來討論推理。 3.改變反應物的濃度 (1)恒溫恒容條件下 a.反應達到平衡后,若單獨加入A,則增大了反應物A的濃度,平衡正向移動,A的轉(zhuǎn)化率增大,B的轉(zhuǎn)化率減小。 反應達到平衡后,若單獨加入B,則增大了反應物B的濃度,平衡正向移動,B的轉(zhuǎn)化率增大,A的轉(zhuǎn)化率減小。 b.若按起始比例同時加入少量A和B,直接分析,變化因素多,不好分析,難度較大。若用建模的方法來解決,則可化繁為簡,化抽象為具體,化難為易:先假設(shè)一密閉容器中,有一可自由移動的薄板,此薄板先將原有氣體壓縮,空出一定體積真空,供新加入的氣體A和B充分反應,此時只要空間體積合適,則其達到平衡時與原平衡為等效平衡,即各反應物轉(zhuǎn)化率相等,此時只需考慮將原有氣體加壓后,平衡移動情況。分三種情況: (1)若a+b>c 加壓后,平衡正向移動,反應物A和B的轉(zhuǎn)化率都增大。 (2) 若a+b=c 加壓后,平衡不移動,反應物A和B的轉(zhuǎn)化率都不變。 (3)a+b 若不按起始比例同時加入少量A和B,則改變因素太多,無法討論,在此不累述。 (2)恒溫恒壓條件下 a.反應達到平衡后按起始比例同時加入少量A和B,應用建模方法:假設(shè)一密閉容器中,其一側(cè)器壁可自由移動。 反應達平衡后再按起始比例同時加入少量A和B,要保持恒壓,需將器壁外移,從而體系體積增大,多出的空間,供新加入的氣體A和B充分反應,空間合適,新反應達平衡后其與原平衡為等效平衡,反應物轉(zhuǎn)化率相同,又由于原平衡不移動,反應物轉(zhuǎn)化率不變,可綜合得出:反應物A和B轉(zhuǎn)化率都不變。 學生在解答化學平衡中轉(zhuǎn)化率的變化得分率低,還有另一個原因是題目給的條件分析不透徹。因此,要在課堂上讓學生理解轉(zhuǎn)化率的變化,關(guān)鍵是教師要精選例題,特別要引導學生在審題過程中進行4個關(guān)注:一要關(guān)注容器是否可變,二要關(guān)注化學反應是否可逆,三要關(guān)注各物質(zhì)的狀態(tài)是否都為氣體,四要關(guān)注反應兩邊氣體體積是否相等。下面就設(shè)計以下例題幫助學生理解概念。 1.增大某一反應物濃度可使其它反應物轉(zhuǎn)化率增大,自身轉(zhuǎn)化率下降。 2.若容器體積不變,使其它反應物的濃度減小,則自身的轉(zhuǎn)化率也下降。 3.若容器體積不變, 對于反應aA(g)+bB(g)?葑cC(g)+dD(g),達到平衡后,按原比例同倍數(shù)的增加反應物A和B的量。 通過建立模型,化抽象思維活動為具體可見,可操作的過程,思維過程清晰,可視,從而降低思維難度,提高學習效率和做題準確度,教師在教學中不斷培養(yǎng)學生解決化學平衡問題的技巧和方法,則學生的思維將得以拓展,化學平衡移動原理就能運用自如。