【摘要】本文論述化學(xué)平衡原理在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，提出化學(xué)平衡原理在化學(xué)理論層面的應(yīng)用、化學(xué)平衡原理在化學(xué)實(shí)驗(yàn)層面的應(yīng)用、化學(xué)平衡原理在解題訓(xùn)練層面的應(yīng)用等具體做法，旨在幫助學(xué)生牢固掌握判斷化學(xué)平衡原理的方法，促進(jìn)學(xué)生快速、準(zhǔn)確地解答化學(xué)試題。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué) 課堂教學(xué) 化學(xué)平衡原理

【中圖分類號(hào)】G63 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2023）20-0125-04

化學(xué)平衡原理指的是在宏觀條件一定的可逆反應(yīng)中，化學(xué)反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率相等但不等于零，反應(yīng)物與生成物各組分濃度不再發(fā)生改變的狀態(tài)。如果一個(gè)已經(jīng)達(dá)平衡狀態(tài)的系統(tǒng)被改變，那么該系統(tǒng)會(huì)隨之發(fā)生改變而對(duì)該改變進(jìn)行抗衡，所以說這是一種動(dòng)態(tài)平衡。在高中化學(xué)教學(xué)中，化學(xué)平衡原理有著十分廣泛的應(yīng)用，不僅被應(yīng)用于方程式中，而且被應(yīng)用在化學(xué)實(shí)驗(yàn)、解決化學(xué)問題中。學(xué)生只有掌握化學(xué)平衡原理的判斷方法，才能快速解答化學(xué)問題。因此，教師應(yīng)重視加強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡原理的應(yīng)用，不斷提高學(xué)生參與化學(xué)學(xué)習(xí)的積極性，幫助學(xué)生牢固掌握判斷化學(xué)平衡原理的方法，為接下來的解題做好準(zhǔn)備，從而促進(jìn)學(xué)生快速、準(zhǔn)確地解答化學(xué)試題。

一、化學(xué)平衡原理在化學(xué)理論層面的應(yīng)用

（一）判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)

在高中化學(xué)教學(xué)過程中，學(xué)生會(huì)遇到大量的化學(xué)反應(yīng)，運(yùn)用化學(xué)平衡原理來判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，既可以加深對(duì)化學(xué)平衡本質(zhì)的理解，又可以借助所學(xué)知識(shí)準(zhǔn)確判斷出化學(xué)反應(yīng)中兩種或者多種化學(xué)物質(zhì)是否達(dá)到平衡狀態(tài)。在這種情況下，學(xué)生應(yīng)精準(zhǔn)掌握化學(xué)反應(yīng)過程中存在的多種物質(zhì)濃度及方法，假如可以發(fā)生可逆反應(yīng)，不僅可以判斷出多種反應(yīng)現(xiàn)象，還可以對(duì)比反應(yīng)值逆解讀反應(yīng)相關(guān)數(shù)據(jù)，最終判斷出是否真正實(shí)現(xiàn)反應(yīng)平衡。

例如，當(dāng)判定密閉容器內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，假如反應(yīng)體系中的氣體總壓強(qiáng)沒有出現(xiàn)變化，即可判定該化學(xué)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。如在體積恒定容器中氮?dú)夂蜌錃獍l(fā)生反應(yīng)：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g），容器內(nèi)產(chǎn)生的氣體處于混合狀態(tài)時(shí)，氣體總質(zhì)量沒有出現(xiàn)變化，容器的體積在化學(xué)反應(yīng)過程中同樣沒有出現(xiàn)變化情況，根據(jù)質(zhì)量守恒定律相關(guān)知識(shí)，混合氣體的總壓強(qiáng)并沒有因此再出現(xiàn)變化，所以該化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。又如，在一些化學(xué)反應(yīng)中，當(dāng)有有顏色的化學(xué)物質(zhì)參加反應(yīng)，而該物質(zhì)的顏色沒有出現(xiàn)變化時(shí)，該化學(xué)反應(yīng)也處于平衡狀態(tài)。如在2NO2（g）?2NO（g）+O2（g）化學(xué)反應(yīng)中，由于NO2（g）為有色物質(zhì)，當(dāng)該物質(zhì)的顏色不變即濃度不變時(shí)，我們就能夠判定這一化學(xué)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。

（二）運(yùn)用平衡原理書寫化學(xué)方程式

在整個(gè)化學(xué)教學(xué)中，無論是初中階段，還是高中階段，化學(xué)方程式都占據(jù)著極為重要的地位，是一項(xiàng)重點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容。在化學(xué)學(xué)習(xí)過程中，有不少化學(xué)題目都是圍繞化學(xué)方程式展開的，學(xué)生不僅要學(xué)會(huì)正確寫出化學(xué)方程式，還要真正理解化學(xué)方程式的含義，如此方能正確解答有關(guān)化學(xué)方程式的問題。在高中化學(xué)教學(xué)中，教師要運(yùn)用化學(xué)平衡原理幫助學(xué)生深刻記憶、透徹理解并牢固掌握化學(xué)方程式，使學(xué)生進(jìn)一步了解化學(xué)反應(yīng)的原理，繼而深刻分析化學(xué)平衡原理。

例如，對(duì)恒定容量的容器來說，當(dāng)反應(yīng)體系內(nèi)的氣體總壓強(qiáng)保持不變時(shí)，我們可以確定化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。如4NH3+5O2=4NO2+6H2O的化學(xué)方程式中，根據(jù)已學(xué)的質(zhì)量守恒定律可知，容器內(nèi)混合氣體的總質(zhì)量不變，容器內(nèi)的體積也不變，說明當(dāng)反應(yīng)體系內(nèi)的氣體總壓強(qiáng)保持不變時(shí)或混合氣體的密度保持不變時(shí)，此化學(xué)反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)。

二、化學(xué)平衡原理在化學(xué)實(shí)驗(yàn)層面的應(yīng)用

（一）借助實(shí)驗(yàn)教學(xué)契機(jī)運(yùn)用化學(xué)平衡原理

化學(xué)平衡是建立在可逆反應(yīng)基礎(chǔ)之上的，可逆反應(yīng)則是在同一條件下，既能夠正向進(jìn)行還能逆向進(jìn)行的一類特殊化學(xué)反應(yīng)。大部分化學(xué)反應(yīng)都具有可逆性，均能夠在不同程度上達(dá)到平衡狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高中化學(xué)教學(xué)過程中最重要的環(huán)節(jié)之一，教師應(yīng)當(dāng)充分借助實(shí)驗(yàn)教學(xué)的契機(jī)運(yùn)用化學(xué)平衡原理開展教學(xué)，通過現(xiàn)場(chǎng)演示或者播放案例的方式呈現(xiàn)可逆反應(yīng)，指導(dǎo)學(xué)生以可逆反應(yīng)為依托分析與研究化學(xué)平衡原理，使學(xué)生進(jìn)一步理解化學(xué)平衡的內(nèi)涵，增強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)知。

例如，在教學(xué)“濃度變化對(duì)化學(xué)平衡的影響”時(shí)，教師可以利用重鉻酸根離子與鉻酸根離子之間的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)來探究濃度變化對(duì)化學(xué)平衡的影響，指出實(shí)驗(yàn)原理是Cr2O72-+H2O?2CrO42-+2H＋，具體實(shí)驗(yàn)步驟是先往K2Cr2O7溶液中緩緩滴入NaOH溶液，當(dāng)溶液顏色由橙變成黃色時(shí)，化學(xué)反應(yīng)平衡往正反應(yīng)方向移動(dòng)，然后往里面加入適量的酸，則溶液顏色由黃色變成橙色。通過觀察這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，我們知道化學(xué)反應(yīng)平衡往逆反應(yīng)方向移動(dòng)。接著，教師帶領(lǐng)學(xué)生總結(jié)濃度變化對(duì)化學(xué)平衡影響的規(guī)律，即增大反應(yīng)物的濃度或者減小生成物的濃度，平衡往正反應(yīng)方向移動(dòng)；減小反應(yīng)物的濃度或者增大生成物的濃度，平衡往逆反應(yīng)方向移動(dòng)。由此可見，適當(dāng)增加相對(duì)廉價(jià)的反應(yīng)物或者及時(shí)分離出生成物，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，能夠提高產(chǎn)物產(chǎn)量，減少生產(chǎn)成本。

（二）鼓勵(lì)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)探究體驗(yàn)化學(xué)平衡原理

在高中化學(xué)教學(xué)過程中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)這一重要環(huán)節(jié)不僅是學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)的主要途徑，也是學(xué)生研究各種化學(xué)原理、規(guī)則與規(guī)律的關(guān)鍵方式，更是鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力的常規(guī)手段之一。為更好地運(yùn)用化學(xué)平衡原理，教師需要及時(shí)轉(zhuǎn)變教育觀念，堅(jiān)持以“學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)為主，演示實(shí)驗(yàn)為輔”的教學(xué)原則，盡可能為學(xué)生創(chuàng)設(shè)更多親自動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，鼓勵(lì)他們依托實(shí)驗(yàn)深層次探究化學(xué)平衡原理，切實(shí)體會(huì)化學(xué)平衡原理的內(nèi)涵，進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)效果。

例如，在“壓強(qiáng)變化對(duì)化學(xué)平衡的影響”教學(xué)中，教師可以利用多媒體設(shè)備播放N2（g）+3H2（g）[]2NH3（g）這一可逆反應(yīng)的視頻，帶領(lǐng)學(xué)生一起分析壓強(qiáng)對(duì)合成氨的平衡的影響。學(xué)生在觀察實(shí)驗(yàn)視頻的過程中發(fā)現(xiàn)增大壓強(qiáng)時(shí)，該化學(xué)平衡往正反應(yīng)方向移動(dòng)，減小壓強(qiáng)時(shí)，化學(xué)平衡往逆反應(yīng)方向移動(dòng)。接著，教師播放可逆反應(yīng)FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO2（g）實(shí)驗(yàn)視頻，并通過改變壓強(qiáng)的大小，引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。學(xué)生發(fā)現(xiàn)針對(duì)該實(shí)驗(yàn)，通過改變壓強(qiáng)的大小對(duì)反應(yīng)的平衡沒有影響。隨后教師指導(dǎo)學(xué)生討論探究其他條件不變，壓強(qiáng)增大或者減小時(shí)，N2O4（g）?2NO2（g）反應(yīng)平衡是否移動(dòng)、移動(dòng)方向如何？學(xué)生討論后回答，并歸納總結(jié)出“在其他條件不變時(shí)，增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡向著氣體總體積減小的方向移動(dòng)；反之，減小壓強(qiáng)，化學(xué)平衡向著氣體總體積增大的方向移動(dòng)”的規(guī)律。

（三）轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)方式內(nèi)化化學(xué)平衡原理

在高中課程體系中，化學(xué)作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)類科目，涉及大量的實(shí)驗(yàn)研究，尤其是學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)平衡原理這一相對(duì)抽象的知識(shí)時(shí)，更是離不開實(shí)驗(yàn)的幫助，通過做實(shí)驗(yàn)學(xué)生可以更加深入地分析化學(xué)平衡原理，進(jìn)而理解化學(xué)平衡原理的本質(zhì)。對(duì)此，高中化學(xué)教師應(yīng)該適當(dāng)轉(zhuǎn)變有關(guān)化學(xué)平衡原理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，利用發(fā)現(xiàn)問題的方式引導(dǎo)學(xué)生沿著正確的方向思考，讓學(xué)生深入實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)程序與反應(yīng)變化，進(jìn)而內(nèi)化化學(xué)平衡原理。

例如，以“化學(xué)平衡的移動(dòng)”教學(xué)為例，本節(jié)課是以化學(xué)平衡狀態(tài)為基礎(chǔ)，通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，探究反應(yīng)物的濃度對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)的影響。課堂上，在探究反應(yīng)物的濃度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響時(shí)，教師可以轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)方式，安排以下實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。教師事先準(zhǔn)備好0.05 mol/L的氯化鐵溶液、0.1 mol/L的硫氰化鉀溶液、1 mol/L的硫氰化鉀溶液、0.1 mol/L的氫氧化鈉溶液，以及若干支試管。實(shí)驗(yàn)原理：FeCl3（aq）+6KSCN（aq）?Fe（SCN）3（aq）+6KCl（aq）。實(shí)驗(yàn)步驟：（1）向盛有5 mL 0.05 mol/L FeCl3溶液的試管中加入5 mL 0.1 mol/L KSCN溶液，溶液顯紅色；（2）將（1）中紅色溶液分置于兩支試管中；向其中一支試管中滴加4滴飽和FeCl3溶液，充分振蕩，觀察顏色變化；向第二支試管中滴加4滴1 mol/LKSCN溶液，觀察溶液顏色變化；（3）向（2）的兩支試管中各加入3至5滴0.01 mol/LNaOH溶液，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并要求學(xué)生完成下表。

接著，教師組織學(xué)生對(duì)上述實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入思考、討論，并且由學(xué)生代表來解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并得出結(jié)論：增大生成物濃度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；減小生成物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；增大反應(yīng)物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；減小反應(yīng)物濃度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。經(jīng)過深入探討，學(xué)生能夠深刻記憶上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)原理。這有助于他們?cè)诖竽X中形成相對(duì)完善的知識(shí)體系，進(jìn)一步加深他們對(duì)化學(xué)平衡原理的認(rèn)識(shí)和理解。

三、化學(xué)平衡原理在解題訓(xùn)練層面的應(yīng)用

（一）巧用化學(xué)平衡判定方法解答試題

在高中化學(xué)課程教學(xué)中，要想更好地運(yùn)用化學(xué)平衡原理，教師不僅可以在理論知識(shí)講授與實(shí)驗(yàn)操作兩個(gè)環(huán)節(jié)運(yùn)用化學(xué)平衡判定方法，還可以基于解題訓(xùn)練層面切入，圍繞化學(xué)平衡原理的運(yùn)用設(shè)計(jì)有針對(duì)性的訓(xùn)練習(xí)題，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)運(yùn)用化學(xué)平衡原理解題的機(jī)會(huì)，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)巧妙運(yùn)用化學(xué)平衡判定方法解答試題。因此，高中化學(xué)教師在解題訓(xùn)練中，應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生在解題過程中不斷通過練習(xí)與總結(jié)，進(jìn)而牢固掌握化學(xué)平衡原理的要點(diǎn)，增強(qiáng)他們對(duì)化學(xué)平衡知識(shí)和判別方法的理解。

例1：在一個(gè)密閉的容器內(nèi)，化學(xué)反應(yīng)mA（g）+nB（g）?pC（g）+qD（g）達(dá)到平衡狀態(tài)，不改變溫度條件，將容器體積擴(kuò)大1倍，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)重新達(dá)到平衡時(shí)，物質(zhì)B的濃度變?yōu)樵瓉淼?5%，那么以下說法正確的有（? ）。

A.化學(xué)平衡往逆反應(yīng)方向進(jìn)行移動(dòng)

B.物質(zhì)A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高

C.物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率降低

D.m+n

【分析】當(dāng)容器體積增大時(shí)會(huì)對(duì)化學(xué)平衡產(chǎn)生影響，學(xué)生在解答本題時(shí)，可以假設(shè)容器體積變大后不會(huì)對(duì)化學(xué)平衡產(chǎn)生影響，那么物質(zhì)B和C的濃度均為原來的50%，但反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，B的濃度是原來的45%，說明減小壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，如此則可說明m+n

（二）巧用化學(xué)平衡極限方法解答試題

從本質(zhì)來看，化學(xué)平衡都屬于可逆反應(yīng)，即為化學(xué)反應(yīng)中的反應(yīng)物與生成物均不能完全消耗掉。在處理有關(guān)化學(xué)反應(yīng)平衡類的選擇題時(shí)，教師提示學(xué)生可以結(jié)合化學(xué)平衡原理的特點(diǎn)將一些不是可逆反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)直接排除，提高他們做題的正確率。此外，在有關(guān)化學(xué)平衡原理的計(jì)算題中，教師還可以指導(dǎo)學(xué)生使用極限法，即假設(shè)可逆反應(yīng)的起始反應(yīng)物均完全反應(yīng)，以這種極限條件為假設(shè)將會(huì)得到生成物的最大值，這樣學(xué)生在解決化學(xué)平衡原理的計(jì)算題時(shí)就可以快速計(jì)算出正確的結(jié)果。

例2：已知在一個(gè)恒容密閉的容器中，1 mol的水蒸汽與1 mol的一氧化碳?xì)怏w在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）且達(dá)到平衡狀態(tài)，生成0.68 mol的二氧化碳，假設(shè)其他條件不變，再把4 mol的水蒸汽充入到密閉容器中，當(dāng)反應(yīng)再次達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，那么生成物二氧化碳的量可能是（? ）mol。

A.2? B.1.4? C.0.52? D.0.94

【分析】在處理這類題目時(shí)，教師可以指導(dǎo)學(xué)生采用極限假設(shè)法進(jìn)行計(jì)算，將1 mol的水蒸汽與1 mol的一氧化碳?xì)怏w反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，有0.32 mol CO、0.32 mol水蒸汽、0.68 mol CO2、0.68 mol H2。在此基礎(chǔ)上，再通入4 mol水蒸汽，化學(xué)平衡顯然向右移動(dòng)，假設(shè)反應(yīng)完全進(jìn)行，則生成的二氧化碳?xì)怏w為1 mol，但是不可能到1 mol，因此只能處于0.68至1 mol范圍之內(nèi)，通過對(duì)比分析，只有選項(xiàng)D中的0.94在這一范圍內(nèi)，符合答案要求。

（三）巧用化學(xué)平衡分割方法解答試題

在化學(xué)可逆反應(yīng)中，外界條件包括催化劑參與、溫度變化、容器體積等，均會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)平衡，將正反應(yīng)與逆反應(yīng)速率的相等狀態(tài)進(jìn)行打破，無論遇到有關(guān)化學(xué)平衡原理的任何題型時(shí)，學(xué)生都要認(rèn)真審題，仔細(xì)研究題干中涉及的環(huán)境變化條件，把起始量不一樣的兩個(gè)化學(xué)平衡進(jìn)行適當(dāng)分割，轉(zhuǎn)變成一樣的起始量，即對(duì)分割法的運(yùn)用，再結(jié)合題干中提供的具體條件進(jìn)行解題，從而幫助學(xué)生掌握運(yùn)用化學(xué)平衡原理分割法解答試題的竅門。

例3：在恒容、恒溫的條件下，有兩個(gè)體積一樣的甲、乙容器，往甲容器里面分別充入1 g的二氧化硫和氧氣，往乙容器里面分別充入2 g的二氧化硫和氧氣，那么下列說法不正確的有（? ）。

A.乙容器中的化學(xué)反應(yīng)速率比甲容器的大

B.乙容器中的化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后氧氣濃度比甲容器的大

C.乙容器中的二氧化硫氣體的轉(zhuǎn)化率比甲容器的大

D.乙容器中的化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后二氧化硫氣體的體積分?jǐn)?shù)比甲容器的大

【分析】本題主要考查化學(xué)平衡建立過程和化學(xué)平衡的影響因素。選項(xiàng)A為濃度越大反應(yīng)速率越大；選項(xiàng)B為由于乙容器中的量是甲容器中的兩倍，所以反應(yīng)后乙容器中剩余的氧氣多；選項(xiàng)C為由于乙容器中的量是甲容器中的兩倍，氣體物質(zhì)的量越大，壓強(qiáng)越大，因此乙容器中相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正移，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率增大；選項(xiàng)D為由C選項(xiàng)可知，乙容器中二氧化硫的轉(zhuǎn)化率變大，所以二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)小。綜上可知，D選項(xiàng)錯(cuò)誤，因此選D。

綜上所述，在高中化學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)充分認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡原理的重要性。雖然化學(xué)平衡原理學(xué)習(xí)起來有一定的難度，但是化學(xué)平衡原理是有特點(diǎn)、有規(guī)律可循的，教師應(yīng)把握好教學(xué)契機(jī)，從理論知識(shí)講授、化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作與課后解題訓(xùn)練等多個(gè)方面加以運(yùn)用，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)更多運(yùn)用化學(xué)平衡原理的機(jī)會(huì)，使學(xué)生在實(shí)際學(xué)習(xí)過程中不斷積累與歸納運(yùn)用化學(xué)平衡原理的經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生深刻體會(huì)到化學(xué)平衡原理的實(shí)用性，不斷增強(qiáng)自身的化學(xué)綜合能力。

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作者簡(jiǎn)介：陸采添（1990— ），廣西欽州人，本科，學(xué)士，主要研究方向?yàn)楦咧谢瘜W(xué)教學(xué)。

（責(zé)編 林 劍）