重視新課程“定量思想”的學(xué)習(xí)賞能力

王　鵬

“反應(yīng)原理模塊”的教學(xué)要特別注意引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)用“定量思想”來分析問題,掌握化學(xué)原理知識(shí),進(jìn)而去解決各類習(xí)題,同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)素養(yǎng)。

下面一塊來分析一下現(xiàn)在的“反應(yīng)原理模塊”教材內(nèi)容。在第1章“化學(xué)反應(yīng)與能量”中將“測(cè)定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱”放到課堂教學(xué)中的“實(shí)踐活動(dòng)”,意在通過實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)能量變化的感性認(rèn)識(shí),同時(shí)學(xué)習(xí)相應(yīng)的定量實(shí)驗(yàn)技能,讓學(xué)生考慮如何在定量實(shí)驗(yàn)操作中盡量減小誤差。本章中對(duì)“化學(xué)反應(yīng)的焓變”的要求也提升到新教材應(yīng)用蓋斯定律進(jìn)行探討與計(jì)算。這樣從定量層次討論化學(xué)能轉(zhuǎn)化問題,使大家對(duì)化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化認(rèn)識(shí)產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。

第2章“化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡”中引入“焓變”與“熵變”定量探討化學(xué)進(jìn)行的方向;引入“化學(xué)平衡常數(shù)”定量探討和描述化學(xué)反應(yīng)的限度,應(yīng)用化學(xué)平衡常數(shù)定量探討溫度、濃度和壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響;引入“活化能”,結(jié)合反應(yīng)速率常數(shù)定量探討溫度和催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響。

第3章“水溶液中的離子平衡”是在分析化學(xué)反應(yīng)限度和平衡移動(dòng)情況的基礎(chǔ)上引入“電離平衡常數(shù)”對(duì)水溶液中的弱電解質(zhì)的電離平衡進(jìn)行定量探討和研究;引入“溶度積”對(duì)沉淀在水中的溶解平衡和沉淀的溶解與生成、轉(zhuǎn)化進(jìn)行定量研究和探討。在第二節(jié)實(shí)踐活動(dòng)中的“實(shí)驗(yàn)測(cè)定酸堿滴定曲線”中實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_給出,是讓學(xué)生體會(huì)定量實(shí)驗(yàn)在化學(xué)研究中的作用。

化學(xué)反應(yīng)原理在內(nèi)容上如此多的定量探討的內(nèi)容,可以說定量思想是貫穿教材始終的,這是新課改教材的特點(diǎn),也是為學(xué)生以后的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ),養(yǎng)成良好的習(xí)慣,培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)。不難看出,在這個(gè)“定量”的主線中,“常數(shù)”有著舉足輕重的作用,化學(xué)平常常數(shù)、水的離子積常數(shù)、電離常數(shù)、水解常數(shù)以及溶度積常數(shù)構(gòu)成整個(gè)第二章和第三章的核心,在教學(xué)中應(yīng)該特別注意指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)使用這些常數(shù)來解決問題。除了定量的計(jì)算之外,還可以利用它們分析反應(yīng)過程,理解反應(yīng)原理,同時(shí)對(duì)平衡移動(dòng)進(jìn)行定性的分析。

從新教材的編排不難看出,對(duì)勒夏特列原理的要求已經(jīng)降低,取而代之的就是化學(xué)平衡常數(shù)。物理化學(xué)專家高盤良教授認(rèn)為:引入化學(xué)平衡常數(shù)判斷化學(xué)平衡的移動(dòng),要比用勒沙特列原理判斷化學(xué)平衡的移動(dòng)更為科學(xué)?；瘜W(xué)平衡的移動(dòng)是高中化學(xué)教學(xué)中的重點(diǎn),也是難點(diǎn),而且是在歷年高考中出現(xiàn)幾率很大的一類題目。這類題目的解決不但能考察學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和應(yīng)用情況,更能在培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、邏輯推理能力和信息提取與處理能力上發(fā)揮重要作用。

下面通過幾個(gè)具體的實(shí)例來看一下定量的思想在解決具體問題時(shí)的應(yīng)用。

例 在恒溫時(shí),一固定容積的容器內(nèi)發(fā)生如下反應(yīng):2NO2(g)N2O4(g)。達(dá)到平衡時(shí),再向容器內(nèi)通入一定量的NO2(g),重新達(dá)到平衡后,與第一次平衡時(shí)相比,NO2的體積分?jǐn)?shù)( )

A.不變B.增大C.減小D.無法判斷

這是幾年前的一道高考題,在以前給學(xué)生講解的時(shí)候一般把它按照等效平衡的思想來給學(xué)生講解。將后來加入的NO2(g)先加入到另外的容器中,使之與原來容器建立等效平衡,這時(shí)2個(gè)容器中NO2的體積分?jǐn)?shù)是相同的。然后將后面容器中的所有氣體壓縮到原來容器中,由于體積減小、壓強(qiáng)增大,所以平衡向生成N2O4的方向移動(dòng),NO2的體積分?jǐn)?shù)減小。用這種方式給學(xué)生分析,對(duì)于化學(xué)平衡掌握得不是很熟練的學(xué)生很容易出錯(cuò)。下面利用平衡常數(shù)來分析一下這個(gè)問題。該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=c2(NO2)/c(N2O4),由于平衡常數(shù)只受溫度影響,因此在達(dá)到新的平衡后平衡常數(shù)不變,因此可以看出要想使該常數(shù)不變,c2(NO2)/c(N2O4)的比值就不能變,也就是如果c(NO2)變?yōu)樵瓉淼?倍,那么c(N2O4)要變?yōu)樵瓉淼?倍,因此NO2的體積分?jǐn)?shù)減小,這樣學(xué)生更容易得出正確的結(jié)論。

下面這個(gè)例子只能通過分析平衡常數(shù)來解決。

例 將pH=3的鹽酸溶液和pH=3的醋酸溶液等體積混合,所得溶液的pH值為( )

A.pH>3B.pH<3C.pH=3D.無法確定

對(duì)于這個(gè)題目如果從鹽酸對(duì)醋酸的電離平衡角度分析,將很難得到正確的答案;而如果從電離平衡常數(shù)來分析,則很容易得到正確結(jié)論。溶液中存在電離平衡HAcH++Ac-,其平衡常數(shù)為K=c(H+)c(Ac-)/c(HAc)。pH如果發(fā)生變化,只可能是平衡發(fā)生移動(dòng),達(dá)到新的平衡后平衡常數(shù)是不變的。若平衡左移,則c(Ac-)/c(HAc)的比值變大,由于K不變,因此c(H+)必須變小,這與假設(shè)的平衡左移是矛盾的。同理,也可以看出平衡右移也是不可能的,因此只有平衡不移動(dòng)的情況下電離平衡常數(shù)才不變,所以pH不變。

定量思想在現(xiàn)在高中化學(xué)中應(yīng)用將越來越廣泛,應(yīng)該多用定量的思想去分析教材,去備課,重要的是要讓學(xué)生重視定量思想的學(xué)習(xí)和應(yīng)用,為以后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

(作者單位:山東省淄博市臨淄二中)