“等效平衡”的教学设计
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“等效平衡”的教学设计,
“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。
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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－ａ1－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 40.8
（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。
