“化學平衡”教學難點的突破

本節課內容選自“人教版”（必修）第二章第二節，介紹化學平衡的建立，是化學基本理論的重要組成部分。由于學生是第一次接觸化學平衡，感覺比較抽象，學習起來有一定的難度。所以，幫助學生建立化學平衡的觀點，理解化學平衡的特征是本節課的重點。

在教材中，通過“CO + H₂O（g）催化劑高溫 CO₂ + H₂ ”這個反應，在相同條件下，分別通入0.01molCO和0.01molH₂ O（g）、0.01molCO₂ 和0.01molH₂ ，達到平衡狀態時，反應混合物里CO、H₂ O（g）、CO₂ 、H₂ 各為0.005mol，來表述化學平衡的建立和化學平衡的特征。在“CO + H₂ O（g）催化劑高溫CO₂+ H₂ ”這個反應中，由于反應物和生成物每種物質的計量數都是1，并且達到平衡狀態時每一種物質的物質的量正好是0.005mol，造成很多學生錯誤地認為：正反應速率等于逆反應速率是反應體系中不同的物質的反應速率相等，而不是反應體系中同一物質的消耗速率和生成速率相等；進而對化學平衡的特征和化學平衡中的等效思想理解得不夠透徹。

為此，對于化學平衡的建立，可以利用化學反應速率的知識，把在800℃、1L的密閉容器中的0.01molCO和0.01molH₂ O（g）的反應改為1molN₂和3molH₂ 的反應，反應情況為：

N₂+ 3H₂ 催化劑高溫 2NH₃

起始量：1mol 3mol0

一段時間后：0.5mol 1.5mol1mol

解釋：這個反應的過程可以用時間—反應速率圖象表示如下： 

因密閉容器的體積為1L，所以反應過程中各物質的濃度在數值上等于各自的物質的量。反應開始時，N₂和H₂的濃度最大，因而它們反應生成NH₃的正反應速率最大；而NH₃的起始濃度為零，因而分解生成N₂和H₂的逆反應速率為零。之后隨著反應的進行，反應物N₂和H₂的濃度逐漸減小，正反應速率就逐漸減小；生成物NH₃的濃度逐漸增大，逆反應速率就逐漸增大，最后二者相等。

假設達到平衡所用的時間為1min，不難算出，v（N₂）=0.5mol/（L#8226;min ），

v（H₂）=1.5mol/（L#8226;min ），v（NH₃）=1mol/（L#8226;min ），這三種物質的化學反應速率并不相等，所以，正反應速率等于逆反應速率是指反應體系中同一物質的消耗速率和生成速率相等，如：①當在生成nmolNH₃時，同時消耗n molNH₃；②當H₂的分解速率等于H₂的生成速率時，都可判斷可逆反應達到平衡狀態。而當用不同的物質的反應速率來表示時，應根據同一反應中，速率之比等于反應方程式中對應物質的化學計量數之比的關系來判斷，如：①當生成2nmolNH₃，同時生成nmolN₂時；②當同一時間內消耗3nmolH₂，同時消耗2nmolNH₃時；③當N₂的分解速率和H₂的生成速率之比為1∶3時，都能判斷可逆反應達到平衡狀態。

如果外界條件不發生變化，可逆反應進行到一定程度的時候，正反應速率等于逆反應速率，此時化學反應進行到最大限度，反應物和生成物的濃度不再發生變化，反應物和生成物的混合物就處于化學平衡狀態。那么，同樣是這一反應，如果不是從N₂和H₂開始反應，而是取2 mol的NH₃，以相同的條件進行反應，生成N₂和H₂，當達到化學平衡狀態時，反應混合物里的N2為0.5mol、H₂為1.5mol、NH₃為1mol，其組成與前者完全相同。

通過對N₂ + 3H₂催化劑高溫2NH3這個典型例題的討論和分析，可得到結論：化學平衡的建立與途徑無關，只要可逆反應在相同狀況下，無論是從正反應或逆反應開始，都可以建立相同的平衡狀態，達到平衡時各物質的濃度不因反應從哪邊開始而變化。從而讓學生更好地理解和掌握化學平衡的建立及其基本特征。

(責任編輯 廖銀燕）

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