化学等效平衡思想的生成

化学等效平衡思想的应用常出现在高考卷和各地的模拟卷中，但大部分学生在学习或解题时却感到困惑。究其原因是现行各种版本的化学教材都没有正式提出等效平衡的思想，造成学生运用等效平衡思想解题时的盲点。教师如何利用现有教学资源，突破难点和解决重点呢？

依托教材生成丰富的教学资源在这里就显得尤为重要。教师不仅要使用教材，更需根据课程标准和考试说明将教材内容进行整合、创生与开发，这样有助于每一个学生进行有效的学习和共同发展。

一、教材中认识等效平衡

教材中有这样一些内容可提炼出等效平衡的思想，例如，某温度下，在10L真空容器中发生反应

I2（g）+H2（g）?葑2HI（g）

将1molI2（g）和1molH2(g)通入密闭容器中，可逆反应达到平衡后，体系中有0.2molI2（g），求该温度下此反应的平衡常数。

随后可继续让学生思考以下两个问题：

1.各取2molI2（g）和2molH2(g)，相同的条件进行反应，当达到化学平衡时，反应体系的混合物里I2（g）、H2(g)、HI（g）物质的量各为多少？

2.如果反应是从生成物开始反应，在相同条件下加入2molHI（g），达到化学平衡时，反应体系的混合物里I2（g）、H2(g)、HI（g）物质的量又各是多少？

第1问先用“三段式”找出平衡时各组分的物质的量关系，再用温度不变时，平衡常数和题设条件计算出的平衡常数相等，即K1=K已知，很容易计算出达到平衡时体系中各组分物质的量为题设条件的二倍。

同理，第2问利用“三段式”和平衡常数的倒数关系，即K2=1/K已知也很容易解决，细心的同学还可发现平衡时体系中各组分物质的量和题设条件完全相同。

学生解决这两个问题后，教学指导意见要求的基本教学任务已经完成，但是为了分解今后教学中的难点，借助此问题的解析，教师可引导学生“小题大做”，指导学生进入等效平衡思想的学习。

二、合作中生成等效平衡的概念

从上面例题出发，继续引导小组合作探究上述三种情况下体系中各组分的含量（物质的量分数、体积分数、质量分数），通过计算，学生会惊奇的发现，同种物质在三种平衡体系中物质的量可以不相等，但各组分的含量却相等。由此得到感性认识：同一个可逆反应，在一定的外界条件下，平衡和反应过程无关（反应无论从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始都可），只要反应物(或生成物)的物质的量的极值符合一定的条件，达到平衡时，各组成成分的含量相同，这样的化学平衡称等效平衡。所以引出等效平衡的概念为：同一可逆反应，一定条件下，改变起始时反应物或生成物物质的量或物质的量浓度，达到平衡时，混合物中各组分的含量（体积分数、物质的量分数、质量分数）相同，这样的平衡称等效平衡。

三、探究中提炼等效平衡的条件

是不是满足反应物(或生成物)的物质的量的极值成比例或相等就一定是等效平衡呢？利用教材P45表格数据，学生可直观得到答案：不是。等效平衡的形成是有条件的，再引导学生重审等效平衡例题的解析过程，不难发现：等效平衡产生的根本原因与平衡常数有对应的关联。等效平衡是根据平衡常数计算得来的一类特殊的化学平衡，同一个可逆反应只有当温度不变时，平衡常数K值才会有关联。因此，等效平衡只能在等温条件下进行讨论，即外界条件只能有两种情况：（1）等温等容（压强随气体物质的量的变化而变化），（2）等温等压（体积随气体物质的量的变化而变化）。

1．等温等压条件

任一可逆反应：mA(g)+nB(g)?葑pC(g)+qD(g)，在等温等压条件下，气体的体积与气体的物质的量成正比，当投料方式成比例改变时，容器的体积也会以相同的比例发生变化，我们可将容器虚拟构建成体积完全相同的几部分（如下图所示），容器I与容器Ⅱ虚拟构建的几部分是完全等同的可逆反应。因此，当投料方式成比例改变时，容器体积也会随之以相同比例发生变化，整个体系各组分的浓度没有发生变化，平衡在整个过程中不会发生移动，因此反应物的转化率没有改变，即：各反应物会以相同比例的物质的量进行转化，生成物的物质的量也会以相同比例改变，但各组分的含量不会发生变化，构成等效平衡。

2．等温等容条件

等温等容条件下，体系的压强会随物质的量的变化而变化，有的可逆反应平衡状态不会随压强改变发生移动，而有的化学平衡却会随压强改变发生移动。因此，等温等容条件下，就要分两种情况来探究等效平衡。

像H2（g）+I2（g）?葑2HI（g）这类前后气体系数和相等的可逆反应，以不同方式投料，运用极限转换法转换后，各物质的物质的量成比例改变时，各组分的浓度会以相同的比例改变，反应速率也会随之改变，但正、逆反应速率改变的程度相等，平衡不发生移动，反应物的转化率也不会改变，达到平衡时，各组分的物质的量浓度会同比例改变，但是各组分的含量不变，形成等效平衡。

像2A(g)+B(g)?葑3c(g)+D(g)这类前后气体系数和不相等的可逆反应，运用极限转换法转换后，若起始时加入物质的物质的量比值相等，各组分的浓度会同比例的改变，反应速率也会随之改变，但正逆反应速率改变的程度不相等，平衡移动导致平衡时各组分的物质的量浓度不会同比例改变，此时不是等效平衡。这种情况，只有当运用极限转换法，起始加入物质的物质的量完全相同时，才能够成等效平衡。

3.等效平衡的理解

（1）等效平衡只与外界条件和始态有关，而与途径无关。外界条件相同时，无论反应从正、逆反应哪一方向开始，无论是将反应物一次性投入还是分次投入，只要起始量按上述条件加入，就可达到等效平衡状态。

（2）“等效平衡”不同于“完全相同的平衡状态”。“完全相同的平衡状态”是指在达到平衡状态时，任何组分的含量对应相等，并且反应的速率相同，各组分的物质的量浓度相同。“等效平衡”只需平衡混合物中各组分的含量对应相同，反应的速率、各组分的物质的量、浓度等可以不同。

（3）虽是等效平衡，但转化率与起始量有关，反应热与参加反应的量有关，故它们可以不同。

四、题目重组中运用等效平衡

概念的理解不能只靠理论讲解，要以疑设题、以练帮思、以练释疑，将大量试题进行归类改编，用精炼的题目解惑等效平衡的难点是非常有必要的。

以反应N2O4(g)?葑2NO2(g)，H=akJ／mol为例。

题目1.若在恒温恒压下，向甲、乙两体积可变的容器中，分别充入甲：lmolN2O4（g）；乙：2molN2O4（g）当达到平衡后，试比较：

（1）甲、乙两个容器中放出的热量与a的关系；（2）甲、乙两个容器中N2O4的转化率的大小关系；（3）甲、乙两个容器中平衡常数的大小关系；（4）甲、乙两个平衡体系中反应速率的大小关系；（5）甲、乙两个容器中NO2、N2O4的浓度的大小关系；（6）甲、乙两个容器中NO2、N2O4的物质的量的大小关系；（7）甲、乙两个容器中NO2、N2O4的体积百分含量的大小关系。

题目2.恒温恒容下，向甲、乙两个容积相等的密闭容器中，分别充入甲：lmolN2O4（g）；乙：2molN2O4（g）当达到平衡后，试比较：

（1）甲、乙两个容器中放出的热量与a的关系；（2）甲、乙两个容器中N2O4的转化率的关系；（3）甲、乙两个容器中平衡常数的大小关系；（4）甲、乙两个平衡体系中反应速率的大小关系；（5）甲、乙两个容器中NO2、N2O4的浓度的大小关系；（6）甲、乙两个容器中NO2、N2O4的物质的量的大小关系；（7）甲、乙两个容器中NO2、N2O4的体积百分含量的大小关系。

新课程理念下，教材不是唯一的教学资源，教师可根据课程标准和考试说明对教材内容进行整合，调整教学思路，从教材中生成新的教学资源，更好地服务于教学。

参考文献

[1] 王祖浩.化学反应原理（苏教版）.南京：江苏教育出版社，2008.

[2] 沈英.用变形题组诠释高中化学“等效平衡”的内涵与外延.浙江教学研究，2009（6）.

（责任编辑 郭振玲）