学科教育论文-化学平衡移动中反应物转化率的变化.doc

学科教育论文-化学平衡移动中反应物转化率的变化摘要：化学平衡移动中反应物的转化率的变化一直是高中化学平衡部分教学的难点。如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。关键词：化学平衡；反应物；变化化学平衡的教学是高中化学原理概念中的一大难点，也是重点，并且该内容在必修、选修中都有涉及，如何把握在两个模块中的深度和广度？对于一些难点应当如何处理？对于一些重点应当如何挖掘？是每位教师都在极力探讨的一个问题。由于受高中教材深度、广度的限制，这一部分知识不仅抽象而且表述也非常模糊。在教学实践中，对于一些模棱两可的问题教师往往都是凭经验处理。笔者在查阅大量资料的基础上，结合相关例证，谈一谈自己的看法，并藉此抛砖引玉。化学平衡是有条件的动态平衡，当影响化学平衡的条件改变时，原来的平衡被破坏，进而在新的条件下逐渐建立新的平衡，这个原平衡向新平衡的转变就叫做化学平衡的移动。化学平衡移动中反应物的转化率是增大还是减小，一直是高中化学平衡部分教学的难点，也是学生解题中感到困惑的问题，笔者现根据多年教学的积累，就外界条件改变反应物的转化率是如何变化的做以下总结。化学教材中关于化学平衡移动原理的介绍是分为两部分的。第一部分为化学平衡的建立；另一部分是化学平衡常数。其中，前者是很重要的，也有一定的难度。但是教材精心设置知识台阶，采用图画和联想等方法，帮助学生建立化学平衡的观点。如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。勒夏特列原理是指在一个平衡体系中，若改变影响平衡的一个条件，平衡总是要向能够减弱这种改变的方向移动。比如在一个可逆反应中，当增加反应物的浓度时，平衡要向正反应方向移动，平衡的移动使得增加的反应物浓度又会逐步减少；但这种减弱不可能消除增加反应物浓度对这种反应物本身的影响，与旧的平衡体系中这种反应物的浓度相比而言，还是增加了。在有气体参加或生成的可逆反应中，当增加压强时，平衡总是向体积缩小的方向移动，比如在N2+3H22NH3这个可逆反应中，达到一个平衡后，对这个体系进行加压，比如压强增加为原来的两倍，这时旧的平衡要被打破，平衡向体积缩小的方向移动，即在本反应中向正反应方向移动，建立新的平衡时，增加的压强即被减弱，不再是原平衡的两倍，但这种增加的压强不可能完全被消除，也不是与原平衡相同，而是处于这两者之间。一、温度改变，对反应物转化率的影响转化率：在一定条件下，可逆反应达化学平衡状态时，某一反应物消耗量占该反应物起始量的质量分数，叫该反应物的转化率。任何反应都伴随着能量的变化，通常表现为放热或吸热，所以温度对化学平衡移动也有影响。改变温度，若平衡向正方向移动，反应物的转化率增大；若平衡向逆方向移动，反应物的转化率减小。1.对于焓增加反应，即吸热反应（H>0），升高温度，平衡向右移动；降低温度，平衡向左移动；2.对于焓减小反应，即放热反应（H<0），升高温度，平衡向左移动；降低温度，平衡向右移动；（在改变温度情况下，平衡右移，反应物转化率提高，生成物转化率降低；左移则反之。）这是因为在升温时，吸热反应比放热反应速率增加得快，降温时吸热反应比放热反应速率减小的多的缘故。二、压强改变，对反应物转化率的影响改变压强，若平衡向正方向移动，反应物的转化率增大；若平衡向逆方向移动，反应物的转化率减小。例：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)此反应前后气体的体积（即物质的量）有改变，若减小容积，即加压，平衡向正方向移动，反应物N2和H2的转化率增大；若增大容积，即减压，平衡向逆方向移动，反应物N2和H2的转化率减小；若在恒温恒容下充入惰性气体，即压强增大，但对于N2，H2和NH3来说浓度没有改变，所以速率不变，平衡不移动，反应物的转化率也不变化。例：H2(g)+I2(g)2HI(g)此反应前后气体的体积（即物质的量）没有改变，无论是增大容积（减压）还是减小容积（增压），I2，H2和HI的浓度变化相同，速率变化也相同，平衡不移动，反应物I2，H2的转化率不变；若在恒温恒容下充入惰性气体，即压强增大，但对于I2，H2和HI来说浓度没有改变，所以速率不变，平衡不移动，反应物的转化率也不变化。在其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，都可以使化学平衡向正反应方向移动；增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动。三、加入反应物，对反应物转化率的影响在恒温恒容下：1.若只有一种反应物时，加入反应物，相当加压；减小反应物，相当减压，平衡的移动依据勒夏特列原理分析即可。例:aA(g)bB(g)+dD(g)在恒容下，加入A，开始平衡向正方向移动，但达到的新平衡点与原平衡点比较：若a=b+d，新平衡与原平衡等效，A的转化率不变。若a>b+d，新平衡向正方向移动，A的转化率增大。若a<b+d，新平衡向逆方向移动，A的转化率减小。2.若反应物有多种时例：mA(g)+Nb(g)pC(g)+qD(g)(1)若增大A的量，平衡向正方向移动，B的转化率增大，A的转化率减小；若增大B的量，平衡向正方向移动，A的转化率增大，B的转化率减小。(2)若按原比例同倍数增加A和B的量，相当在加压，若m+n=p+q时，新平衡与原平衡等效，A和B的转化率不变。若m+n>p+q时，新平衡向正方向移动，A和B的转化率增大。若m+n<p+q时，新平衡向逆方向移动，A和B的转化率减小。(3)若A和B的量不按原比例加入，分析何者增大倍数较大，则相当单独加入了这一物质，同a分析即可。例：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)原充入量1mol4mol达平衡后又加入1mol1mol增加倍数1倍1/4倍经分析相当只加入了N2，则H2的转化率上升，N2的转化率降低。通过不同条件下对反应物转化率的讨论，我们清楚平衡向正方向移动，反应物的转化率不一定升高。四、化学平衡移动的应用1.判断物质：由于压强的改变，根据平衡移动的方向，可以判断反应物或者生成物的状态。2.判断系数：由于压强的改变，根据平衡移动的方向，可以判断方程式中反应物和生成物之间的计量系数的大小关系。3.判断反应热：由温度的改变，根据平衡移动的方向，可以判断正反应或逆反应是放热还是吸热。4.判断转化率：根据条件改变对化学平衡的影响，可以判断达到新的平衡时某反应物转化率的提高或降低。研究化学平衡的目的并不是为了保持平衡状态不变，而是为了利用外部的条件的改变，使化学平衡向有利的方向移动。关于化学平衡移动原理的应用范围和局限性，学生应明确：1.平衡移动原理对所有的动态平衡都适用，为以后将要学习的电离平衡、水解平衡作铺垫；2.平衡移动原理能用来判断平衡移动的方向，但不能用来判断建立新平衡所