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1、无机化学教学中化学平衡问题的探析 【摘要】化学平衡是无机化学教学中的一个重要概念，本文将化学平衡的含义、特征以及与之亲密相关的平衡常数、转化率、平衡移动定律、多重平衡在酸碱平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡、氧化还原平衡中的详细应用状况进行了归纳和总结，旨在帮助初学者加深对这部分内容的理解和驾驭。 【关键词】平衡体系无机化学平衡常数平衡浓度 无机化学是化学、材料、医药、化工、检验等很多专业必修的一门重要基础课程，也是学习分析化学、有机化学、物理化学的前提和基础。系统的无机化学主要包括化学原理和元素两大部分，其中化学原理是大多数专业学习无机化学这门课程时的重点内容。有关于化学平衡问题的理论和计算是化学
2、原理的核心部分，在无机化学的学习中占有非常重要的地位。无机化学中涉及到化学平衡内容有诸多章节，按其从属关系可以分为总论和分论。化学平衡就是总论；分论包括酸碱平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡、氧化还原平衡，这些内容是化学平衡在各自平衡体系中的详细体现和应用。现阶段大部分出版的无机化学教材针对这部分内容都是分章节介绍，涉及到常数、公式和原理太多，学生在学习阶段难以将相关内容进行联系融合，驾驭有肯定难度。教学探讨发觉，在学习完分论四大平衡以后，应刚好将其与前面总论化学平衡内容进行对比、归纳和总结，找出它们之间的共性和特性，将会有助于帮助学生理解这部分内容。 一、化学平衡的基本含义和特征 1.基本含义 在
3、肯定条件下，绝大多数化学反应都是可逆反应，即该反应只能进行到“某一程度”就达到反应的终点。此时反应物的消耗速度和产物的生成速度相等，形成一个动态平衡，该平衡状态我们称之为化学平衡。化学平衡的基本含义还包括：化学平衡是可逆反应所能进行的最大限度，达到平衡状态时系统的组成不再随时间而改变；平衡常数是状态函数，因此系统的组成与达到平衡状态的途径无关；化学平衡是动态的、有条件的、相对的，当条件发生变更时，平衡就会发生移动，建立与新条件相适应的新平衡。 2.特征 (1)平衡浓度 化学平衡所阐述的详细含义是指可逆反应在肯定温度下达到平衡状态时，各反应物的浓度与产物的浓度存在肯定关系，即“平衡浓度”之间的关
4、系。生成物平衡浓度幂之积与反应物平衡浓度幂之积的比值称为这一反应的平衡常数。这是解决与此相关的酸碱平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡、氧化还原平衡计算的必要前提。为此，我们还须要了解与平衡浓度相关的起始浓度和改变浓度，明确这三种浓度之间的关系，即起始浓度随意值，改变浓度有比例，平衡浓度相制约。 (2)阅历平衡常数和标准平衡常数 化学反应平衡常数，是表明反应达到最大限度的特征值，可分为阅历平衡常数K和标准平衡常数。两者在定义和表达形式上虽然相像，但含义却有很大差异。阅历平衡常数又称试验平衡常数，是由试验测定而获得的，依据反应类型不同及体系达到平衡时各物质浓度表示方法的差别，可分为浓度平衡常数K，和压力
5、平衡常数K。阅历平衡常数通常具有量纲，对于有气体和溶液同时参与的反应，量纲极为困难，因此在运用时非常不便。标准平衡常数的表示是以平衡浓度(或平衡分压)与标准浓度(或标准压强)的比值(即相对浓度)来代替平衡浓度，从而达到一个无量纲的平衡常数，它同样可以表达体系达到平衡时各物质的浓度关系，而且运用更为简洁便利。此外，标准平衡常数标准一样，有对应关系，因此运用更为广泛。 此外，在运用平衡常数时我们还须要留意以下几点：平衡体系中固体、纯液体以及稀溶液中溶剂水的浓度(活度)都近似，因此它们都不会出现在平衡常数的表达式中；平衡常数是温度的函数，温度不变，平衡常数不变；同一化学反应，在同一温度下，平衡常数的
6、详细数值与方程式的写法有关，写法不同，表达式中的指数不同，平衡常数不同；平衡常数是表示化学反应进行程度的一个定量标度，利用平衡常数的大小比较不同反应进行的程度时，各反应的化学计量数必需相同，否则可能得出错误结论。 二、化学平衡在各类平衡体系中的详细应用 在实际应用中，化学平衡经常涉及包括平衡常数、转化率、平衡移动定律和多重平衡等详细问题，这也是驾驭化学平衡的重点和难点。下面将具体探讨这些问题在酸碱平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡、氧化还原平衡中的详细应用。 1.标准平衡常数 在总论化学平衡体系中，标准平衡常数一般用来表示。在分论酸碱平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡、氧化还原平衡从反应类型上来说都属于离
7、子反应。因此反应的标准平衡常数一般用来表示，随着反应体系的不同，的详细含义也不同，列出了常用标准平衡常数在各平衡中的详细表示形式。在酸碱平衡体系中，常常探讨的是水的解离平衡和弱酸、弱碱的解离平衡，平衡常数的表示分别为探讨的侧重点是各种困难体系中溶液蚶值的计算。在沉淀溶解平衡中，推断多离子共存溶液中沉淀的生成与溶解是计算的重点，衡量的标准就是平衡溶液体系中反应商J与离子积常数的大小。在配位平衡反应中，分别表示协作物的不稳定常数和形成常数，其数值大小分别表示协作物分解或是形成反应趋势的大小。在电化学氧化还原平衡中，经常考察的详细重点是利用各种反应的电极电势来计算相应的标准平衡常数。 2.平衡转化率
8、 对于一般可逆反应，除了标准平衡常数以外，有关化学平衡转化率的概念也比较多。虽然在不同平衡体系中的叫法各不相同，但是其本质都是一样的，表示某物质达到平衡时已经转化的浓度与起始浓度的比值。例如，酸碱平衡体系中的弱酸弱碱的解离度和盐的水解度；沉淀溶解平衡中的溶解度等。平衡常数与平衡转化率之间也存在肯定关系，一般来说，反应的平衡常数。越大，平衡转化率也就越大。另一方面，只要化学反应计量方程式与的表达式相匹配，平衡转化率也可以确定反应程度的相对大小。 3.平衡移动定律 前面的探讨我们已知建立化学平衡的条件是相对的，体系的外界条件发生变更，平衡就会发生移动。勒夏特列(Le Chatelier)原理从定性
9、的角度具体阐述了平衡移动的普遍原理。勒夏特列原理在四大平衡体系中主要是考虑浓度因素反应商J对于平衡移动的影响，一旦平衡浓度发生变更，平衡必定发生移动。平衡移动的方向主要是考虑反应商J与标准平衡常数的大小，在酸碱平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡反应中影响平衡移动的因素通常分别为溶液pH、pOH值的变更、溶度积的变更和协作物生成与溶解；在氧化还原平衡体系中，浓度变更干脆体现在电极电势的数值，因此电极电势的变更干脆反应出平衡的移动。平衡移动的结果是建立新的平衡体系，最终使得正向和逆向反应速度相等并且反应的对于氧化还原平衡而言则是。 4.多重平衡 以上探讨的标准平衡常数、平衡转化率和平衡移动定。 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页