化学平衡计算中的一些解题技巧探析

南通市第二中学 姚维燕

发表于《高中数理化解题研究》第5期 ISSN1008-0333

化学平衡是高中化学学习的重要基础，是高中化学有关平衡知识的核心内容，对溶解平衡、水解平衡等知识的学习具有重要指导作用。化学平衡计算也深受高考命题者的青睐，有关知识构成的试题是高考反复测试的重点和热点，此类试题通常具有知识面广、灵活性强、逻辑性强和概念性强等特征，对测试学生的思维能力有很好的区分作用。为了提高高中生化学平衡计算的能力，笔者结合化学教学实践，以典型例题为切入点，探析了解析化学平衡计算的方法和技巧，包括三步法、图式法、极值法、读图法和等效平衡法。

一、三步法与图式法

三步法是高中化学平衡计算的基本方法，也被称为常规法，就是根据可逆反应方程式，列出起始量、转化量和平衡量，然后根据已知条件进行求解的一种方法。需要指出的是，在三步法应用过程中，一定要确保计算单位的统一性，可用 、 或L。

为了帮助学生扫除灵活性思维障碍，教师可根据学生学习实际和认知规律，通过样例构建化学平衡问题图式，利用图式法解决化学平衡问题。所谓图式，就是以某一主题为核心构建的认知体系，它属于一些观念和关系的集合。简单来讲，图式就是一种有组织的知识体系。针对问题图式建立灵活的、横纵交织的化学平衡问题变式系统，问题由浅入深、由简到难，引导学生深入思考，激活学生化学思维。横向问题系统就是以化学平衡知识间的关系为纽带进行设计和选取，主要是为了帮助学生巩固已学化学平衡知识系统，进一步优化学生认知结构。纵向问题系统就是以化学平衡知识的由简到难。但对于大部分而言，学生独立建立这些知识系统时有一定难度的，所以需要教师积极引导和帮助，加强化学平衡知识的归纳总结，让学生获得具有普遍性意义的抽象知识，使之产生广泛的迁移效应。

二、极值法与读图法

化学平衡状态是可逆反应在特定条件下达到的最大限度。平衡时，反应物的转化率将达到最大值，而反应物物质的量、体积分数和浓度将达到最低值，生成物的浓度将达到最大值。一个可逆反应达到平衡时，所有反应物或生成物都不可能为零。所以，一旦遇到化学平衡计算中求取值范围的题目时，采用极值法求解是最合适的。

例1：在体积一定的封闭容器中进行如下反应： ⇆ 。已知反应过程中某一时刻氮气、氢气和氨气的浓度分别为0.1 、0.3 、0.2 。在平衡状态下，以下结果正确的是()

氮气和氢气浓度为0.2 和0.6 B.氮气浓度为0.15 C.氨气和氢气浓度均为0.18 D.氨气浓度为0.4

题解：对于这道题，如果反应从已知某一时刻开始向正反应方向进行，最终达到平衡状态，那么此时氨气的浓度应该小于0.4 。反过来的话，氮气浓度不该大于0.2 ，氢气浓度不该大于0.6 。从已知量的关系很容易判断出，不管是正反应还是逆反应，最终氮气与氢气的浓度比都为1:3，所以氮气和氢气浓度不可能均为0.18 。因此正确答案为B。

化学平衡问题中常常会涉及化学平衡图像，主要包括浓度-时间图、速率-时间图、速率-温度图、恒温恒压线图和含量-时间-温度图物种类型。读图法的总体思路是：看清坐标，把握图像走势，联系化学反应方程式，结合相关原理进行对比分析。具体的解题步骤分为看图像、想规律和做判断。看图像就是要看坐标的意义、图线变化趋势、起点、拐点、交点、浓度变化、速率变化等;想规律就是联想外界条件改变对化学平衡的影响规律;做判断就是将图像中给出的关系与所学规律进行对比分析，然后做出正确判断。

三、等效平衡法

该方法是平衡化学计算中一种特殊但非常有效的求解方法，在部分题目中通过已知条件通常无法进行直接计算，而利用等效平衡的原理能够巧妙地对已知数据加以转换，并顺利求出正确答案。因此，该方法在化学平衡计算中应用的比较多。等效平衡分为两种类型，即恒温恒容和恒温恒压。恒温恒容就是说，如果a+b=c+d，一旦发生“极限转换”，对应物质的物质的量之比相等，就能够实现同等的平衡状态。而恒温恒压就是说，如果a+b=c+d，一旦发生“极限转换”，那么生成物与最初起始物质的物质的量或浓度相等，就能够实现同等的平衡状态。

例2：在温度和气压不变情况下，在可变容积的封闭容器中进行如下反应： ⇆ 。在平衡状态下，O气体体积分数为a%，如果温压恒定，将0.4LM、0.3LN、3LO、0.5LP作为起始物质注入原容器之中，在平衡状态下O气体的体积分数依然为a%，那么x、y的值为多少。

题解：例2属于第二种类型的等效平衡，即恒温恒压，因此只要对应物的物质的量之比相等，那么就能够实现同等平衡状态，在最初的平衡中，起始时注入的V(M):V(N)=4:3，因此新平衡中，所有反应物在完成极限转换后也要求M，N气体的体积比为4：3。也就是说，O、P两种气体要完全转换为M、N，因此，x:y=3:0.5=6:1，x、y值为6、1。

综上所述，三步法、图式法、极值法、读图法和等效平衡法是高中化学平衡计算问题的有效求解方法和技巧，特别是在系统复习过程中更能够凸显这些方法的优势。在实际教学中，通过探析平衡计算有效求解方法，可以帮助学生深入认识和掌握解题规律，提高高中化学教学效果。