高中化學平衡計算類問題的解答方法

摘要：化學平衡是高中化學較為抽象的知識點，其中化學平衡計算類問題，實現了對化學平衡原理、數學知識的雙重考查，難度較大.教學中，為幫助學生突破化學平衡計算類問題，教師一方面，做好理論知識講解，幫助學生構建系統知識脈絡，厘清知識之間的內在關聯，吃透化學平衡知識本質；另一方面，做好經典習題的解題示范，傳授不同解題方法，剖析不同習題的解答思路，鍛煉學生的思維，增強學生的解題技能.

關鍵詞：高中化學；化學平衡；計算類問題

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2025）07-0131-03

高中化學平衡相關概念以及基礎知識較多，如化學平衡狀態、濃度商、化學平衡常數、物質的轉化率等，是解答計算類問題的重要依據.教學中，教師既要注重基礎知識講解，深化學生理解，又要有針對性地鍛煉與提升學生的解題能力，促進學生基礎知識掌握向能力提升、思維提升推進.

1假設法

解答高中化學平衡計算類問題時常應用到假設法，主要表現為假設某一未知物質的量、假設某一物質參加反應的物質的量，或者假設化學反應達到某種狀態等［1］.完成假設后，可以運用題干描述以及化學平衡相關理論構建相關方程，求出最終結果.教學中，為幫助學生更好地掌握運用假設法求解計算類問題的思路，確保假設的合理性，通過熟練列出三段式，厘清各物質參數之間的關系，教師可以借助多媒體詳細展示相關習題的求解過程，并做好一些細節上的解釋，使學生真正地理解、掌握.

例1在一定壓強下，按w=n（Cl2）n（CH2=CHCH3）向密閉容器中充入氯氣與丙烯，發生反應CH2=CHCH3（g）+Cl2（g）CH2=CHCH2Cl（g）+HCl（g），圖1表示平衡時，丙烯的體積分數（φ）和溫度T、w的關系以及正、逆反應的平衡常數與溫度的關系，則當溫度為T1，w=1時，反應平衡時丙烯的體積分數（φ）為.

解析解答該題關鍵在于讀懂題干和圖像.由于題干中并沒有給出具體的數據，因此，需要假設出相關的量，通過假設法進行計算.在計算前需要能夠從“w=1”中確定物質的量之間的關系.由w=n（Cl2）n（CH2=CHCH3）可知此時n（Cl2）=n（CH2

=CHCH3）.同時，根據T1時，K=1，可以構建出對應的方程.

由圖1可知，溫度為T1，w1=1時平衡常數K=1.假設，化學反應開始時，CH2=CHCH3（g）和Cl2（g）的濃度均為1 mol/L，變化的量為x mol/L，則列出對應的三段式

CH2=CHCH3（g）+Cl2（g）CH2=CHCH2Cl（g）+HCl（g）

起始時/mol1100

變化/molxxxx

平衡/mol1-x1-xxx

可得平衡時CH2=CHCH3（g）、Cl2（g）、CH2=CHCH2Cl（g）、HCl（g），對應的濃度分別為（1-x） mol/L、（1-x） mol/L、x mol/L、x mol/L，則K=x2（1-x）2=1，解得x=12 mol/L，則平衡時丙烯的體積分數（φ）為1/21/2+1/2+1/2+1/2×100%=25%.

2極限法

極限法指考慮極限情況下的參數或狀況，以更好地揭示規律，快速解決問題.極限法是解決高中化學平衡計算類問題的重要方法，尤其在求解某一參數范圍問題時較為常用[2].根據教學實踐，運用極限法解答高中化學平衡計算類問題的一般思路為將某一物質按照不反應和完全反應兩種極限進行考慮和計算，而實際物質參與反應的量在計算的參數之間.這一點對不少學生而言理解起來較為抽象.教學中，教師不僅要做好極限法的理論講解，使學生認識到極限法在解答化學平衡計算類問題中的便利以及重要性，而且要講解經典案例，使學生認真感受解題過程，體會運用極限法解題的步驟，養成運用極限法解題的良好意識，促進學生解題能力與解題效率的提高.

例3在容積不變恒溫密閉的容器中發生反應X（g）+3Y（g）2Z（g），若起初X、Y、Z的濃度分別為c1、c2、c3且均不為零，達到平衡時，X、Y、Z對應的濃度分別為0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.08 mol/L，則c1的取值范圍為.

解析根據題干描述，只知道X反應后的濃度，剛開始化學反應平衡移動的方向不清楚，因此，并不能準確判斷X在反應中是反應物還是生成物，要求c1的取值范圍需要分類討論，分別從反應正向移動以及反應逆向移動兩個方面采用極限法進行分析.

當化學反應正向移動且物質全部反應時，達到平衡時，X、Y、Z對應的濃度分別為0.1 mol/L、

0.3 mol/L、0.08 mol/L，由三段式可知參加反應的X、Y的濃度分別為0.04 mol/L、0.12 mol/L，則c1起初的濃度為0.1 mol/L+0.04 mol/L=0.14 mol/L.當化學逆向移動且物質全部反應，則生成的X、Y的濃度分別為0.1 mol/L、0.3 mol/L，則c1起初的濃度為0.綜上可知c1的取值范圍為0＜c1＜0.14 mol/L.

3守恒法

守恒法解答高中化學平衡計算類問題的依據是反應前后物質原子的種類和數量不會發生變化，即原子守恒.計算化學反應達到平衡時某物質的平衡轉化率，運用守恒法可以實現簡化計算，提高計算效率的效果.教學中，教師應通過引導，使學生提高從原子角度分析化學平衡的意識，明確化學反應前后原子的變化關系以及原子的去處，通過構建方程解答相關問題.

例4使用物質L可以實現分離稀土的目的.在溶液中某稀土離子（用M表示）與L存在平衡：M+LML，K1；ML+LML2，K2.研究發現，當c0（L）=1.0×10-5 mol/L時，測得平衡時各物種c平/c0（L）隨c0（M）/c0（L）的變化曲線如圖2所示，當c0（M）/c0（L）=0.51時，則M的平衡轉化率為（結果保留兩位有效數字）.

解析題干給出兩個聯系緊密的可逆反應，要求根據圖像內容探尋各物質的濃度關系，求M的平衡轉化率.計算時需要構建M與L的物質的量關系，運用L守恒間接求出M參加反應的濃度.

根據題意，平衡時c0（M）/c0（L）=0.51，則

c0（M）=0.51×1.0×10-5mol/L=5.1×10-6mol/L.又由c平（ML）=c平（L）=0.4c0（L）=4.0×10-6 mol/L.由L守恒可以得到c平（ML2）=1/2［c0（L）-c平（ML）-c平（L）］，則c平（ML2）=1.0×10-5mol/L-（2×4.0×10-6mol/L）2=1.0×10-6mol/L.則c轉（M）=4.0×10-6mol/L+1.0×10-6mol/L=5.0×10-6mol/L，則M的轉化率為5.0×10-6mol/L5.1×10-6mol/L×100%≈98%.

4估算法

估算法是一種粗略計算參數數值的一種方法，具有能快速做出判斷，提高解題效率的優點[3].由于估算不夠精確，因此，能夠解決的高中化學平衡計算類問題的題型較為單一，常用于分析、解答選擇題題型.教學中，教師應注重為學生講解估算法應用的相關技巧，使學生能夠運用化學平衡原理進行科學估算，而非主觀臆斷.考慮到估算法的運用對學生分析問題的能力具有較高要求，教學中，教師可以借助習題的剖析，讓學生重視估算時的注意事項，提高估算的精準度.

例5已知反應3A（g）+B（g）nC（g）+2D（g），向一密閉容器中充入2 mol A和1 mol B氣體.反應一段時間后達到平衡.其中A的濃度變為原來的一半，混合氣體的平均相對分子質量增大了1/8，則n的值為（）.

A.1B.2C.3D.4

解析很多學生看到該題，會根據題意列出三段式，但計算較為煩瑣，耗費大量時間.由于該題是選擇題，因此，可以根據化學反應方程式的特點以及化學反應前后相關參數的變化進行估算，通過簡單地計算得出結果.

觀察題干中的反應方程式可知，反應物與生成物均為氣體.反應前后的總質量并不會發生變化，但是反應后混合氣體的平均相對分子質量反而增大了，只有一種可能，即該反應是分子量減少的反應，由此構建不等式：n+2lt;3+1，解得nlt;2，由于n為正整數，因此，n=1，選擇A項.

5結束語

高中化學平衡計算類問題情境靈活多變，在各種測試以及高考中常考常新.教學中，教師應依托具體習題進行不同解題方法的應用展示，做好解題思路的點撥，使學生形成對不同解題方法的深刻認識，尤其通過總結、反思解題過程，積累經驗與技巧，應用時能夠舉一反三，為高中化學學習成績的提升奠定堅實基礎.

參考文獻：

［1］"吳佳佳.高中化學速率與平衡試題的解題方法探討[J].試題與研究，2024（19）：16-18.

[2] 金敖然.解析高中化學各類“化學平衡常數”的計算[J].中學化學，2024（06）：38-41.

[3] 閆志利.高中化學平衡計算題的解題技巧分析[J].智力，2022（13）：45-48.

［責任編輯：季春陽］