摘 要:中學(xué)化學(xué)教學(xué)一般根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律來判斷惰性氣體對化學(xué)平衡的影響,但該過程中極易出現(xiàn)思維混亂,為了使判斷過程更加簡單明了、具有較強(qiáng)的說服力,本文以平衡常數(shù)為基礎(chǔ)通過推理計(jì)算證實(shí)了惰性氣體影響化學(xué)平衡狀態(tài)的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律,并探究了理科思維教學(xué)方法和解題技巧。
關(guān)鍵詞:惰性氣體;化學(xué)平衡;平衡常數(shù)
惰性氣體對化學(xué)平衡的影響在目前的教學(xué)中,學(xué)生只能從經(jīng)驗(yàn)層次分析,解決具體問題時(shí)往往因思維混亂,不知所措。那么如何依據(jù)平衡常數(shù)借助于數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯推理判斷惰性氣體對化學(xué)平衡的影響,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦砜茖W(xué)習(xí)思維,下面將結(jié)合化學(xué)平衡移動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律以平衡常數(shù)為基礎(chǔ)對各種情況下惰性氣體對化學(xué)平衡的影響進(jìn)行詳細(xì)的分析。
一、 充入惰性氣體對化學(xué)平衡的影響
對于恒溫恒容下向平衡體系充入惰性氣體,由于總體積沒有改變,原有各物質(zhì)物質(zhì)的量沒有改變,故其濃度也無變化,化學(xué)平衡不移動(dòng);對于恒溫恒壓下向平衡體系充入惰性氣體,氣體壓強(qiáng)不變但氣體總物質(zhì)的量增大,導(dǎo)致反應(yīng)體系的總體積增大,平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)。值得注意的是,此處并不同于增大反應(yīng)體系的體積,氣體壓強(qiáng)減小,平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)。很多學(xué)生在此誤用經(jīng)驗(yàn)規(guī)律“增大反應(yīng)體系的體積,氣體壓強(qiáng)減小,平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)”,并沒有注意到這中間壓強(qiáng)是否真的發(fā)生了變化。雖然最終判斷結(jié)果都是一樣的,但明顯事實(shí)并非如此。此外在使用勒夏特列原理判斷惰性氣體對化學(xué)平衡影響過程中,尤其是對于恒溫恒容的情況,它表現(xiàn)出了一定的局限性。盡管老師一般都能通過各種方法運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)規(guī)律將這個(gè)過程予以解釋,但其繁雜的思維部分學(xué)生似懂非懂,疑慮重重。
二、 平衡常數(shù)與充入惰性氣體時(shí)平衡移動(dòng)的關(guān)系
平衡常數(shù)是化學(xué)反應(yīng)在平衡狀態(tài)下的一個(gè)特征常數(shù),運(yùn)用平衡常數(shù)判斷平衡狀態(tài),通過數(shù)據(jù)計(jì)算驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn)規(guī)律,表現(xiàn)出了較強(qiáng)的嚴(yán)密性和邏輯性,十分有助于學(xué)生理科學(xué)習(xí)思維的養(yǎng)成。
三、 非理想氣體的化學(xué)平衡
上述討論只是針對理想氣體而言,對于非理想氣體,在低溫、高壓的情況下,氣體分子之間的距離縮小,分子之間的相互作用和分子自身的體積就不能忽略不計(jì)。此時(shí)描述有氣體參與的化學(xué)反應(yīng)的平衡狀態(tài),就需要引入另一個(gè)概念——逸度,它是對非理想氣體壓強(qiáng)的一個(gè)校正,在此本文不做過多敘述。因此在向平衡體系中充入惰性氣體的過程中,惰性氣體分子對反應(yīng)體系中原有各氣體分子多少有一定的影響,無論是恒溫恒容還是恒溫恒壓,化學(xué)平衡也就可能不再和理想氣體的情況相同。
總之,對于惰性氣體對化學(xué)平衡的影響,在教學(xué)過程中老師和學(xué)生都應(yīng)該注重從平衡常數(shù)進(jìn)行分析推理,加強(qiáng)學(xué)生理科學(xué)習(xí)思維的培養(yǎng),而不是單單的記住經(jīng)驗(yàn)規(guī)律,靠經(jīng)驗(yàn)規(guī)律去解決相關(guān)問題。
參考文獻(xiàn):
[1]Derek Cheung. The Adverse Effects of Le Chteliers Principle on Teacher Understanding of Chemical Equilibrium[J]. Journal of Chemical Education,2009(4):514-518.
[2]劉國梁. 惰性氣體的充入對化學(xué)反應(yīng)速率和平衡的影響[J]. 學(xué)周刊,2011(11):161-162.
[3]劉仲鵬. 化學(xué)平衡中轉(zhuǎn)化率變化的判斷策略[J]. 讀與寫(教育教學(xué)刊),2015,12(9):157-158.
[4]劉金庫,楊小紅,盧怡,陳建兵,朱子春. 淺析化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)及其在應(yīng)用無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用[J]. 化工高等教育,2015(4):79-83
[5]潘衛(wèi)軍,傅小明.無機(jī)化學(xué)中標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的計(jì)算及形式[J].教育教學(xué)論壇,2015,8(33):182-183.
作者簡介:陳繼生,四川省廣安市,四川省廣安中學(xué)。