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1. 三段式法(通用解题模板)

化学平衡的计算与等效平衡 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 一种通过列出反应物、生成物的起始量、变化量和平衡量,利用化学计量数关系求解平衡问题的通用表格法。

从哪来 它建立在“1. 三段式法”这一前置知识点之上,是解决“2. 转化率计算”和“3. 平衡移动图像”中定量问题的核心工具。

为什么 化学平衡计算的核心难点在于“变化量”与“起始量”、“平衡量”之间的逻辑关联。三段式法将抽象的代数方程转化为直观的表格结构,强制学生明确“谁变了、变了多少、剩多少”。它利用了化学反应中各物质消耗或生成的比例恒定(即化学计量数之比)这一本质规律,将多变量问题降维为单变量(通常设为 $x$)问题,从而降低认知负荷,避免列错方程。

适合:逻辑严密、偏好代数推导的学生** **讲法:** 强调“守恒”与“比例”。 1. **核心逻辑
告诉学生,三段式本质是解方程。设变化量为 $x$(或 $nx, mx$),依据是质量守恒和化学计量数。 2. 步骤拆解: * 第一行写化学方程式,确认系数。 * 第二行写“起始”(Start),已知填已知,未知填0或变量。 * 第三行写“变化”(Change),根据系数比设 $x$,注意反应物减、生成物加。 * 第四行写“平衡”(End),起始 $\pm$ 变化。 3. 关键点:强调 $x$ 的物理意义,它是基于系数比例的统一变量,不是随意设的。
适合:形象思维强、对抽象符号敏感的学生** **讲法:** 强调“故事线”与“状态快照”。 1. **核心逻辑
把反应过程看作一部电影。 * 开场(起始):演员(物质)刚上台,手里拿着多少道具(物质的量)。 * 剧情(变化):随着时间推移,主角(反应物)道具减少,配角(生成物)道具增加。减少和增加的数量必须符合剧本规定(系数比)。 * 落幕(平衡):电影结束定格,每个人手里剩下的道具是多少。 2. 操作:画表格时,想象自己在记录这三个时刻的“库存清单”。 3. 关键点:提醒学生,平衡时不一定反应完,所以“落幕”时主角手里可能还有道具(剩余量不为0)。
适合:基础薄弱、容易混淆概念的学生** **讲法:** 强调“填坑”与“检查”。 1. **核心逻辑
三段式是一个填空题,不是计算题。 2. 口诀:“系数定比例,方向定加减,已知定未知”。 3. 步骤: * 先把方程式系数抄下来,作为“比例尺”。 * 把题目给的数字填进“起始”或“平衡”行。 * 用“平衡 - 起始 = 变化”或“起始 - 平衡 = 变化”算出中间那行。 * 最后用系数比检查中间那行是否成比例。 4. 关键点:如果中间行算出来不成比例,说明前面的“起始”或“平衡”填错了,或者系数抄错了。
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练一道
基础题
在 2L 密闭容器中,充入 2mol $N_2$ 和 3mol $H_2$,发生反应 $N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$。达到平衡时,测得 $NH_3$ 为 1mol。求 $N_2$ 的转化率。
变式
在恒容容器中,充入 1mol $SO_2$ 和 1mol $O_2$,发生反应 $2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$。达到平衡时,$SO_2$ 的转化率为 80%。求平衡时混合气体的总物质的量。
看解答过程
1. 列式: $$ \begin{array}{c|ccc} & N_2 & 3H_2 & 2NH_3 \\ \hline \text{起始 (mol)} & 2 & 3 & 0 \\ \text{变化 (mol)} & -x & -3x & +2x \\ \text{平衡 (mol)} & 2-x & 3-3x & 2x \end{array} $$ 2. 代入已知:平衡时 $NH_3 = 1$ mol,即 $2x = 1$,解得 $x = 0.5$。 3. 计算变化量:$N_2$ 的变化量 $\Delta n(N_2) = x = 0.5$ mol。 4. 计算转化率:$\alpha(N_2) = \frac{\text{变化量}}{\text{起始量}} \times 100\% = \frac{0.5}{2} \times 100\% = 25\%$。
试试手自己判
检测题
在 1L 密闭容器中,加入 2mol $A$ 和 3mol $B$,发生反应 $2A(g) + B(g) \rightleftharpoons 2C(g)$。达到平衡时,$C$ 的浓度为 1.2 mol/L。求 $B$ 的平衡浓度。
看答案和判分标准
答案:1. 平衡时 $n(C) = 1.2 \text{ mol/L} \times 1 \text{ L} = 1.2 \text{ mol}$。 2. 列三段式: $$ \begin{array}{c|ccc} & 2A & B & 2C \\ \hline \text{起始} & 2 & 3 & 0 \\ \text{变化} & -1.2 & -0.6 & +1.2 \\ \text{平衡} & 0.8 & 2.4 & 1.2 \end{array} $$ *注:$C$ 生成 1.2 mol,根据系数 2:1:2,$B$ 消耗 $1.2 / 2 = 0.6$ mol。* 3. $B$ 的平衡物质的量 = $3 - 0.6 = 2.4$ mol。 4. $B$ 的平衡浓度 = $2.4 \text{ mol} / 1 \text{ L} = 2.4 \text{ mol/L}$。
判对标准:
1. 正确列出三段式表格,且“变化”行数值符合 2:1:2 的比例关系(得 2 分)。
2. 正确计算出 $B$ 的平衡物质的量为 2.4 mol(得 2 分)。
3. 最终答案单位正确,数值为 2.4 mol/L(得 1 分)。
4. 若只算出物质的量未除以体积,扣 1 分。
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