【化学平衡教学的“适度”和“有序”】化学平衡移动教学视频
时间：2019-02-05 03:30:10 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要:为了探索新课程与新高考形势下的化学平衡教学,笔者深入分析了近三年以来高考试题中关于化学平衡问题的考查维度,深入分析化学平衡问题的内在逻辑架构,提出:要在“适度”前提下,根据学生认知能力和知识内在逻辑进行逐层递进的问题设置,使学生循序渐进,最终达到能创造性的解决问题的目的。
关键词:化学平衡教学;考查维度
文章编号:1005-6629(2010)07-0004-05 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
化学平衡一直是高中化学最富有思维深度和理论价值的内容,但因其教学深、广度难以把握,所以,容易出现因层次、难度设置不当而导致学生的思维混乱。而在新的课程标准和新的高考形势下,考查平衡问题又有了新的动向。此时,若一味的借用过去成熟的教学思想和套路是行不通的。根据对近几年高考趋势的分析和平衡理论的深入理解,笔者认为,选修阶段化学平衡教学成功的关键在于做到“适度”和“有序”。
1 从近几年高考动向看化学平衡教学的“度”
全面分析对比近三年全国各地高考试题,无论是否实施新课程的省份与地区,有些“度”的把握是一致的。
1.1 一些旧课程中的传统难题近乎绝迹
(1)等效平衡问题考查的分值越来越少,三年来每年全国仅有一道选择题,而且基本都在还没有实施新课程的地区。即使是这两年全国Ⅱ和北京的两道题,也可以不必用到等效平衡的概念来解决,更不必要总结等效平衡的种种情况了。
(2)单纯的计算问题,甚至是利用压强变化、密度变化来进行的计算问题不再出现。
(3)对建立模型等解题技巧的考查基本不再出现。
其实,这些问题本身并不是平衡的核心和本质问题,主要是数学、模型等方法在平衡中的应用。他们增加了平衡问题的难度,而且使得擅长化学应用型思维的学生并不具有优势。
1.2 应用型、信息型问题比重加大
(1)勒夏特列原理和平衡常数的应用,考查的分值非常大。具体来说是,各种因素对平衡状态的影响,平衡会向哪个方向移动?原料利用率、产率会增大还是减小?平衡常数变大还是变小?新的平衡状态是怎样的?并且将结论应用到生产、生活的实例中,以体现化学科学的价值和学生学习化学的意义。
(2)更加重视对数据图表等信息的分析归纳和加工。以前,图像解析一直是平衡问题考查的重要方式,但近两年又增加了通过数据变化趋势分析问题、归纳反应特征,2009 年在全国Ⅱ、浙江、广东卷中各有一大题,要求根据不同反应条件下的物理量变化来绘图,对信息加工能力的要求更高了。
通过以上两方面维度的分析,我们发现,新课程平衡问题不是难度上的增大或减小,也不是知识点的简单增减,而是对学生能力培养目标的变化,即淡化技巧训练、题型归类,强化对问题本质的理解,加强对应用能力、创新能力的培养,旨在培养真正具有“化学学科素养”的人才。
2教学中如何使学生能力循“序”渐进
通过上述分析,可以发现,面向新的高考,实施题海战术不断训练解题技巧将徒劳无获,学生在面对各种新的情境时会无所适从。在选修阶段,学生是初学平衡理论,而不是复习,所以,应该打好理论基础,创设富有层次、维度适当的问题情境,使学生在理论应用和创造中实现能力的逐步提升。
为此,我们将平衡问题按照学生的接受能力和知识的内在逻辑进行分层,逐一落实。
2.1认识化学平衡状态
不知道什么样的状态是平衡状态,不知道何时能到达平衡,就谈不上判断平衡的移动以及勒夏特列原理的应用。要准确地认识平衡状态,知道平衡是如何建立的,需要储备以下两项知识:
(1)学生要充分理解c、V、p、ω、ρ等物理量的含义及其变与不变的本质原因。因此,必须先复习c、V、p、ω这些物理量,知道它们的基本公式;对于压强p,我们可以不引入理想气体状态方程,但要了解在等温等容的容器中,压强与物质的量成正比,理解恒温恒压的原理。而对于ф(体积分数)虽然概念陌生,但在学习阿伏伽德罗定律时已经理解了,此时只是进一步提升。定量问题正好是必修化学的薄弱环节,一般的学生会感到很混乱和害怕,所以,此时加以总结,会增强学生学习后续内容的自信心。
例1: 一定温度下2SO2(g)+O2(g)2SO3(g), 在10 L容器中加入5 mol SO2和3 mol O2,当反应达到平衡时,有3 mol SO2发生了反应,则:平衡时SO3的量为__________、体积分数为__________。气体压强变为原来的___________。气体密度比原来__________。
答案:3 mol;46.15 %;81.25 %;相等。
(2)能全面地分析发生化学反应过程中,究竟哪些物理量会发生变化?变化趋势是怎样的?最后怎样趋于动态的平衡。
例2:(由2008 年江苏卷改编)将一定量的SO2和含0.7 mol氧气的空气(忽略CO2)放入一定体积的密闭容器中,550 ℃时,在催化剂作用下发生反应:2SO2+O2 2SO3(正反应放热)。请回答:在到达平衡之前,随着反应向右进行,下列物理量是否发生变化,怎样变化:
a. SO3的浓度_____b. SO2百分含量_____
c. SO2的消耗速率____ d. SO3的生成速率____
e.容器中气体的压强__________
f.容器中混合气体的密度_________
答案:a.增大;b.减少;c.减小;d.增大;e.减小;f.不变。
2.2理解化学平衡移动
有时,我们发现学生经过了大量的习题训练之后,往往会犯一些非常低级的错误,甚至不会判断平衡移动方向。 很显然,这种情况的出现,是因为学生在开始学习时就没有抓住问题的本质。因此,在学习勒夏特列原理时,一定要从本质上来解释,注意问题设计的层次性,先打好基础,实现学生能力的螺旋式上升,而不是让学生死记住一些结论。
我们把化学平衡移动教学分为以下几个层次:
(1)通过典型实验,认识外界因素对化学平衡的影响,了解平衡发生移动的外在特征,能结合温度、浓度、压强的变化,将勒夏特列原理的表述具体化。
如人教版选修4关于和平衡体系的实验,根据该实验[1], 可以设计下列问题让学生思考:
例3: 对于如下反应:2NO2(g)N2O4(g)ΔH 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 答案:瞬间增大;瞬间增大;正反应速率逐渐增大,逆反应速率逐渐减小,直至二者相等。v-t图见图1。
通过对于多个实验的剖析,我们可以得出化学平衡移动的实质原因与判断标准:v正与 v逆的大小比较。
(3)举出一些实例,让学生分析化学平衡将会怎样移动,并写出分析的步骤。
例5:光照黄绿色的氯水一段时间,现象是_______,说明平衡向____方向移动了。改变的条件是_______,移动的原因是_________________,请画出从原平衡到新平衡的v-t图。
答案:氯水颜色逐渐变浅;正方向;光照使HClO浓度降低;在Cl2+H2OH++Cl-+HClO平衡体系中,生成物的浓度降低,使平衡向右移动。v-t关系如图2所示。
2.3理解平衡常数及其价值
笔者曾经用物理化学专家高盘良教授的话对学生隆重介绍化学平衡常数。他说:“勒夏特列原理是经验性的原理没有理论基础,是定性的规律没有定量的计算。它的科学的、严格的表述是:均相、封闭体系,当只有某一个因素改变时,平衡会向抵消外来因素改变的方向移动。如果违反了这个前提,可能会得到错误的结论。所以,勒夏特列原理并不是普遍遵守、什么情况下都可以用的。”而“平衡常数是建立在严谨的理论基础之上的, 是热力学理论解决化学平衡问题的伟大成果。无论在理论上还是指导实践中,都发挥着巨大的作用。利用平衡常数判断平衡移动方向,不管是开放体系还是混相体系,不管是单一因素还是多因素,都是可以使用,因此,它可以解决更广泛的问题。[2]” 然后,给学生介绍平衡常数,并通过计算得出各种结论,最后,总结勒夏特列原理。
这段话虽然很长,但是学生听得很认真、安静。学生很需要教师帮他们整理一下所学理论的优势、局限性和相互关系。
因此,我们的教学应能让学生感受到平衡常数的重要价值,并学会应用。
(1)一定温度下,将浓度商的数值与平衡常数进行比较,理解平衡状态的建立过程或判断平衡移动的方向。还可以利用平衡常数计算新的投料状况下的原料转化率。
例6:高炉炼铁中发生的基本反应如下: FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)△H>0;其平衡常数可表达为: K=c(CO2)/c(CO), 已知1100 ℃时, K=0.263, 此时, 测得高炉中c(CO2)=0.025 mol・L-1,c(CO)=0.1 mol ・L-1,在这种情况下,该反应是否处于平衡状态?__________(填“是”或“否”),此时化学反应向__________方向进行,其原因是__________。
答案:否;正反应;此时浓度商Qc= c(CO2)/c(CO)=0.25, Qc 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 22.2%; 0.09L/mol; 减小。(3)见图4。(4)见图5。(要求:变化趋势正确,且注意量的比例)
(2)解决图像及数据信息问题
关于图像解析题,要注意的是,一定不能让学生感觉化学平衡图像问题是一类新的问题。其实,问题的实质没有发生变化,只不过改变了问题出现的形式,在解答时多了一点图像解析的技巧。所以,不建议在进行专题教学时全面归纳各种图像的类型和解题模式,不要去限制学生的思维,而应让学生自己掌握普遍方法后具体问题具体分析。
我们更应该关注的是目前高考中的一个新兴热点难点问题,即要求学生自己绘制图像,而且,目前教学素材并不是特别多,很多又是高考难点,解决起来障碍较多。所以,我们可以自己编制一点题,比如,将识别图像题改为绘制图像题,或对数据信息题进行变式训练,学生只有深入理解了各条件下反应之间的关系,才能创造性地解决这类问题。
例11:(由2001年上海卷改编)某化学反应2A(g)
B(g)+D(g)在四种不同条件下进行,B、D起始浓度为0,反应物A的浓度(mol・L), 随反应时间(min)的变化情况如下表1:
根据上述数据,完成下列填空:
(1)在实验2,A的初始浓度c2=______mo・L-1,反应经20分钟就达到平衡,可推测实验2中还隐含的条件是_________________。
(2)设实验3的反应速率为v3,实验1的反应速率为v1,则v3________________v1(填>、=、、=、>。(3)吸热;比较实验4和实验1,发现投料相同,温度升高时,反应物A的浓度减少,说明平衡向右移动了,即正反应是吸热反应。(4)4个反应中反应物A的浓度(mol・L-1)随反应时间(min)的变化的图像见图6,3、4两个反应中生成物B的浓度(mol・L-1)随反应时间(min)的变化的图像见图7所示。
综上所述,选修“化学平衡”属于教师引导下学生的探索学习,我们应该注意在适当时候设置维度与层次适当的问题,不要一开始就逾越学生的能力基础、逾越科学知识本身的层次架构,而应循序渐进,使学生通过我们的问题设置能够清晰地归纳出整个理论框架的内部结构关系,如速率与平衡的关系、勒沙特列原理与平衡常数的关系等等。然后在这样的有效学习成果下进行创造。
参考文献:
[1]人民教育出版社课程教材研究所化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书:化学.化学反应原理(选修4)[M].北京:人民教育出版社,2007
[2]选修模块学科及教学问题探讨.“广州市中小学教师继续教育网”的网络课程《广州市2009年普通高中教师职务培训》专题七,http://cs.省略/jiaoshijixu/2009/gzjs/hx/index.htm
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