高中化學速率與平衡試題的解題技巧

李 蓉

(湖南省沅江市第一中學,湖南 沅江 413100)

化學作為高中階段的一門重要學科,在高考化學中,化學速率與平衡有著很大的分值比重.對于化學速率與平衡試題來說,涉及到的知識內容比較多,解題難度大,要求學生具備較高的解題能力.因此,在高中化學解題教學中,對速率與平衡試題深入分析,幫助學生尋找解題思路,掌握題目解題方法,強化學生化學解題能力.

1 利用極端思維方式,完成化學試題解題

高中化學速率與平衡題目中,主要研究的是可逆反應,由于可逆反應不能夠進行到底,借助逆向思維方式,利用極限法解題,完成求解.因此,在速率與平衡試題解題訓練中,教師需要根據題目條件,引入極限分析思維,準確尋找解題切入點,幫助學生準確解題[1].

例1某個密閉容器中,溫度恒定,進行如下反應:

一氧化碳和水蒸氣各1 mol,在容器內反應到平衡,通過測量二氧化碳是0.6 mol,之后再加入3 mol的水蒸氣,達到平衡之后,二氧化碳的體積分數可能是( ).

A.20% B.22.2% C.17% D.11.1%

解析根據題目條件分析,在原混合物中,二氧化碳與氫氣的量均為0.6 mol,一氧化碳與水蒸氣均是0.4 mol,達到平衡后,再次加入3 mol的水蒸氣,平衡向反應正方向移動,一氧化碳轉化率增加,二氧化碳體積分數增加,但是無法確定二氧化碳體積分數的具體數值.教師可以利用極限法分析題目,即一氧化碳轉化率增大的極限為100%,最小的極限值則是零,結合化學平衡進行計算,根據兩種極端狀態,求解出二氧化碳的體積分析,即20%與12%,根據求解中的結果,在再次平衡之后,二氧化碳的體積分數應當處于兩個極限值之間,因此,正確答案是C.

在此題解答中,教師鼓勵學生利用極端分析思維,通過計算,尋找解題突破點,利用一氧化碳的最大極限和最小極限轉化率,對二氧化碳體積分數進行計算,找出數值的大概取值范圍,判斷得出準確答案.

2 采取粗略估算方式,快速解答化學問題

高中化學解題中,一些速率與平衡試題,雖然可以利用公式進行計算,得出準確的答案,但計算的過程比較復雜,教師可以根據題目的特殊性,不采取計算的方式解題.在速率與平衡試題解答中,讓學生根據平衡移動方向與結果,分析數量關系,采取粗略估算的方式,快速找出問題答案,簡化計算步驟,提高學生解題效率.

A.6 B.5 C.4 D.3

解析在此題解題中,如果利用化學平衡進行計算,計算步驟復雜,很容易出現錯誤.因此,教師要求學生認真審題,從中找出關鍵信息,通過粗略估算解題.在具體的解題中,根據題意,知道化學反應是在恒溫恒壓的環境中進行的,可以從正反應的方向構建化學平衡,在平衡之后,由于容器體積增大,說明在恒溫恒壓下,容器內的氣體總物質的量增加,所以不等式的2+n>4+3,求解得出n>5,符合題意的是A選項.

在此題解題中,改變以往化學平衡的計算模式,避免復雜的計算過程,使得解題錯誤,引入粗略計算的方式,準確找出題目中n的取值范圍,結合題目選項,找出準確的答案,讓學生快速準確解題.

3 利用平均分割思維,保證解題準確性

在解題過程中,速率與平衡題目具有特殊性,此類試題題型較多,但考查的方向基本相同.對于此類題目,對不同的起始狀態加入同一種物質,在初始量是倍數關系時,利用平均分割的方式,將量多的變成若干少量的,通過這樣等同平衡,明確問題解答思路,完成題目的結算[2].

解析通過審題可知,密閉容器并沒有對容積、壓強進行要求,需要結合題目中的條件進行分類討論:(1)假設密閉容器恒壓,第二次加入氣體的物質的量是第一次的兩倍,則容器容積也是兩倍,對第二次的容器進行平均分割,分割為第一個容器容積相同的兩個容器,求解出Z的物質的量的是1 mol×2=2 mol.(2)假設密閉容器的容積恒定,容器可以看做是恒壓的,以此作為基礎,采取加壓方式使其體積變成原來的體積,在加壓狀態下,反向朝著正方向移動,求解出Z的物質的量大于2 mol.

在此類試題解題中,教師需要引導學生靈活利用平均分割思維,對題目情況分類討論,之后對密閉容器適當的分割,使得解題思路更加清晰、簡單,簡化解題過程中的計算,采取平均分割法,計算出答案.

4 采取先拐先平方法,提高解題有效性

在不少的速率與平衡試題中,有著一些曲線圖像,圖像中有著拐點,如濃度與時間圖像中,通過對拐點的先后分析,對其壓強、溫度進行分析,先出現拐點的曲線,意味著先到達平衡狀態,通過這樣的分析,根據變化找出規律,即壓強、溫度高,則濃度大.因此,教師需要讓學生靈活利用先拐先平的方法,快速分析解題,得出問題的最終答案[3].

圖1 化學反應濃度與時間關系圖

解析在實際的解題中,讓學生認真閱讀題目,分析圖中的曲線,拐點位置標示剛剛達到平衡狀態.因此,根據圖像分析,T2達到平衡狀態時,所用的時間比T1少,則表明T2的速率大于T1的,因此,T2的溫度比T1的高,由于溫度越高,c(A)越小,所以得出此化學反應的正反應是吸熱反應,溫度上升,K持續增長,所以可以得出反應的溫度T1小于T2,平衡常數K(T1)小于K(T2).

在此題解答中,教師引導學生利用先拐先平的方式,對圖像進行分析,準確提煉題目信息,合理推理和判斷,省略復雜繁瑣的計算過程,幫助學生準確地解題.

5 利用等效模式,有效解答試題

在高考化學考試中,經常從新的情境和角度出題,所考查的知識內容與能力并沒有變化.因此,在速率與平衡試題中,教師可以引入等效模型,結合題目信息,找出解題突破點,有效解答化學試題.

A.a大于bB.a等于b

C.無法比較 D.a小于b

解析通過對題目分析可以得知,想要解答題目,采取等效假設的方式,構建等效模型解題.在第一次達到平衡狀態之后,再次充入2 mol的SO3,此時的平衡移動方式是正反應方向,物質的量的不斷增加,如二氧化硫、三氧化硫以及氧氣等.想要對兩次平衡中二氧化硫的體積分數大小進行比較,難度比較大,因此,可以采取等效假設的方式,即V2 mol的SO3(舊平衡)等效2V4 mol的SO3(平衡三),壓縮V4 mol的SO3(平衡四)等效V4 mol的SO3(新平衡).通過這樣的方式,對平衡三與平衡四進行對比,壓縮容器使得平衡方向向逆反應反向移動,可以得出a大于b,因此,正確答案是A.

在解題中,對于新舊平衡關系難以直接對比的題目,通過等效轉化,構建等效模型的方式解答.在解題中,通過假設,構建與舊平衡等效的平衡,之后,通過增大體積轉化成與新平衡等效的平衡模型,根據其中的數量關系,得出正確答案.

高中化學速率與平衡試題解題中,主要的考點是平衡狀態的判斷、平衡移動方向的判斷以及平衡移動結果分析等.在實際的解題過程中,需要根據題目類型,靈活利用解題方式,有效解答速率與平衡試題.在解題訓練中,要求學生不斷地歸納和總結,掌握更多的解答方式,加強學生解題能力訓練,提高學生考試成績.