問題驅(qū)動模式下化學(xué)基本概念的教學(xué)

摘 要：根據(jù)學(xué)生的原認(rèn)知合理設(shè)計問題引導(dǎo)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強化學(xué)生的理解是教學(xué)活動中行之有效的一種手段。本文以“化學(xué)平衡常數(shù)”這一基本概念的教學(xué)為例，呈現(xiàn)了設(shè)置問題情境，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，引導(dǎo)“提出問題——分析問題——找出規(guī)律——解決問題”的基本概念型課堂教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：問題驅(qū)動；教學(xué)模式；化學(xué)基本概念；平衡常數(shù)

一、 教材分析

“化學(xué)平衡常數(shù)”是人教版化學(xué)選修4第二章第三節(jié)第3課時的內(nèi)容。將本節(jié)內(nèi)容放在化學(xué)平衡的概念和影響因素之后，是從定量的角度對化學(xué)平衡這一知識的深化，能幫助學(xué)生更加深入的理解化學(xué)平衡，對知識內(nèi)容的層次要求較高。從近幾年的高考題型來看，化學(xué)平衡常數(shù)屬于必考點，要求學(xué)生理解化學(xué)平衡常數(shù)的含義，能夠利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行簡單的計算。

本節(jié)課理論性強、概念抽象，學(xué)生經(jīng)過對化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素，化學(xué)平衡的概念及其影響因素相關(guān)知識的學(xué)習(xí)，具備了初步的抽象概念的理解能力和一定的邏輯推理和分析能力，但要讓學(xué)生在有限的課堂上完全理解而且會運用化學(xué)平衡常數(shù)解決具體問題則具有一定的難度。這就要求教師在教學(xué)設(shè)計時充分考慮學(xué)生的認(rèn)知起點，把握學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，設(shè)計合理的問題引導(dǎo)學(xué)生思考，循序漸進(jìn)地突破教學(xué)的重點和難點，使學(xué)生能較好地掌握這部分知識，達(dá)到課標(biāo)的要求。

二、 教學(xué)目標(biāo)

（一） 知識與技能

理解化學(xué)平衡常數(shù)的含義；能利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行簡單的計算。

（二） 過程與方法

在化學(xué)基本概念的教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和對抽象概念的理解能力；通過逐步滲透化學(xué)平衡常數(shù)計算的教學(xué)過程，培養(yǎng)學(xué)生的理論計算能力；通過引導(dǎo)學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)的分析，培養(yǎng)學(xué)生分析和處理數(shù)據(jù)的能力，提高學(xué)生的邏輯歸納能力。

（三） 情感態(tài)度與價值觀

以本節(jié)知識為載體使學(xué)生感受到獲取新知識新方法的喜悅，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；通過對實驗數(shù)據(jù)的分析，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)素養(yǎng)。

三、 教學(xué)重點、難點

化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式的書寫，化學(xué)平衡常數(shù)的含義，化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用。

四、 設(shè)計思路

在日常的教學(xué)過程中筆者發(fā)現(xiàn)，在“化學(xué)平衡常數(shù)”這一基本概念的教學(xué)中，存在著教學(xué)內(nèi)容抽象，難以激發(fā)學(xué)生的求知欲望和探究欲望，課堂效率低，難以達(dá)到課標(biāo)要求的問題。為此，筆者運用問題驅(qū)動模式，根據(jù)學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)巧妙的設(shè)置問題情境，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，引導(dǎo)學(xué)生思考、合作、交流，讓學(xué)生輕松的突破理解的瓶頸，使知識和能力進(jìn)入更高的層級。

五、 教學(xué)過程實錄

（一） 復(fù)習(xí)舊知，引入新課

【復(fù)習(xí)引入】上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了化學(xué)平衡，那么化學(xué)平衡具有怎樣的特征，化學(xué)平衡移動原理的內(nèi)容又是什么呢？

【學(xué)生】我們可以將化學(xué)平衡的特征簡單的總結(jié)為5個字：逆、動、等、定、變?；瘜W(xué)平衡移動原理即勒夏特列原理，就是如果改變影響平衡的一個條件（如濃度、壓強或溫度等，平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動）。

【講述】這些都是對化學(xué)平衡的定性描述，如何定量的來描述化學(xué)反應(yīng)限度，就涉及我們本節(jié)課即將學(xué)習(xí)的化學(xué)平衡常數(shù)。

（二） 合作探究，理解化學(xué)平衡常數(shù)的概念

【多媒體展示】課本29頁在457.6℃時，H2和I2反應(yīng)生成HI體系中各物質(zhì)濃度的有關(guān)數(shù)據(jù)：

【提出問題】

（1）分析表中每一橫行的數(shù)據(jù)，再對比最后一列中平衡常數(shù)的值，同學(xué)們能夠找出什么規(guī)律？

（2）對比觀察前三組數(shù)據(jù)和后三組數(shù)據(jù)，你從中可以得出什么結(jié)論？

【學(xué)生】思考、交流、展示。

【教師】傾聽學(xué)生討論交流之后得出的規(guī)律和結(jié)論，實施的給予引導(dǎo)和鼓勵，形成共識：（1）無論H2、I2、HI的初始濃度有多大，只要反應(yīng)體系溫度不變，達(dá)到平衡后反應(yīng)的平衡常數(shù)不變。（2）可逆反應(yīng)無論從正向開始還是從逆向開始，無論起始濃度的大小，都能達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。

【提出問題】通過對上述實驗數(shù)據(jù)的分析，大家覺得對于可逆反應(yīng)：

mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g）

的平衡常數(shù)該怎樣表示呢？

【學(xué)生】化學(xué)平衡常數(shù)用大寫字母K表示，表達(dá)式為K=cp（C）·cq（D）cm（A）·cn（B）

【追問】（1）那么請同學(xué)們思考一下，化學(xué)平衡常數(shù)的含義是什么？

（2）化學(xué)平衡常數(shù)和哪些因素有關(guān)？

（3）化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中反應(yīng)物和生成物的濃度是什么濃度？

【交流討論】學(xué)生獨立思考并解決以上三個問題，就自己的觀點和小組同學(xué)交換意見后選出代表交流匯報。

【教師】傾聽學(xué)生的觀點，實時地引導(dǎo)、講解、強調(diào)。

（1）化學(xué)平衡常數(shù)的含義是：在一定溫度下，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)，這個常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)（簡稱平衡常數(shù)）。

（2）化學(xué)平衡常數(shù)與溫度有關(guān)，化學(xué)平衡常數(shù)是一定溫度下的平衡常數(shù)。

（3）化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中反應(yīng)物和生成物的濃度均指處于平衡狀態(tài)時的濃度。

【強化練習(xí)】請寫出下表中各反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式并思考下列問題：

【提出問題】

（1）對比反應(yīng)①和②，分析反應(yīng)方程式和平衡常數(shù)表達(dá)式能得出什么結(jié)論？

（2）比較反應(yīng)②和③，分析正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)之間有何關(guān)系？

（3）分析反應(yīng)④、⑤、⑥平衡常數(shù)的表達(dá)式中不出現(xiàn)固體和純液體的濃度的原因是什么？

【交流討論】學(xué)生就上述三個問題進(jìn)行思考，并在小組內(nèi)展開討論，討論結(jié)束后選出代表在班上交流匯報。

【教師】傾聽學(xué)生的討論結(jié)果，實時給予鼓勵并引導(dǎo)學(xué)生分析，得出平衡常數(shù)表達(dá)式的書寫原則。

【歸納、板書】

（1）化學(xué)平衡常數(shù)是某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)，同一化學(xué)反應(yīng)，可以用不同的化學(xué)方程式來表示，但每個化學(xué)方程式都有自己的平衡常數(shù)表達(dá)式。

（2）對于同一可逆反應(yīng)，正反應(yīng)的平衡常數(shù)等于逆反應(yīng)的平衡常數(shù)的倒數(shù)，即K（正）=1/K（逆）。

（3）平衡常數(shù)的表達(dá)式中只包括氣態(tài)物質(zhì)和溶液中各溶質(zhì)的濃度，純液體或固體物質(zhì)的濃度都不寫入表達(dá)式中。

（三） 典型例題突破平衡常數(shù)的應(yīng)用

【講述】獲取新知識的目的在于用理論指導(dǎo)我們的社會生產(chǎn)生活，化學(xué)平衡常數(shù)有三個應(yīng)用：一是利用平衡常數(shù)的值判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，二是利用平衡常數(shù)判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)，三是計算平衡濃度和轉(zhuǎn)化率，請同學(xué)們通過以下四個例題了解化學(xué)平衡常數(shù)的這三個應(yīng)用。

例1 對于可逆反應(yīng)：mA（g）+nB（g）pC（g）+

qD（g）在任意時刻反應(yīng)物與生成物的濃度有如下關(guān)系：Qc=cp（C）·cq（D）cm（A）·cn（B），Q叫做該反應(yīng)的濃度商。在溫度不變時，如何利用Qc和K判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向？

Qcv逆，反應(yīng)向進(jìn)行；

Qc=K，v正=v逆，反應(yīng)；

Qc>K，v正

例2 對于可逆反應(yīng)A（g）+3B（g）2C（g），在某溫度下達(dá)到平衡，其平衡常數(shù)

K，若正反應(yīng)吸熱，僅升高溫度，平衡向著方向移動；K（填“增大”或“減小”）；若正反應(yīng)放熱，僅升高溫度，平衡向著方向移動；K（填“增大”或“減小”）。

【歸納】升高溫度，K值增大，則正反應(yīng)為反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）；

升高溫度，K值減小，則正反應(yīng)為反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）。

例3 在某溫度下，將H2和I2各0.10mol的氣態(tài)混合物充入10L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測得c（H2=0.0080 mol/L。

（1）求該反應(yīng)的平衡常數(shù)。

（2）在上述溫度下，該容器中若通入H2和I2蒸氣各0.20 mol，試求達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時各物質(zhì)的濃度。

例4 在密閉容器中，將2.0 mol CO與10 mol H2O混合加熱到800℃，達(dá)到下列平衡CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g），K=1.0，求CO轉(zhuǎn)化為CO2的轉(zhuǎn)化率。

【講解】（1）一定溫度下，某時刻反應(yīng)進(jìn)行的方向可用該時刻濃度商Qc與平衡常數(shù)K的相對大小來判斷。

Qc

Qc=K，反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)；

Qc>K，反應(yīng)逆向進(jìn)行。

（2）化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)，因此由平衡常數(shù)隨溫度的變化可推斷反應(yīng)的熱效應(yīng)：若升高溫度，K值增大，則正反應(yīng)為反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）；若升高溫度，K值減小，則正反應(yīng)為反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）。

（3）平衡常數(shù)定量地表明了反應(yīng)進(jìn)行的限度，利用三段式可以利用平衡常數(shù)計算平衡濃度和轉(zhuǎn)化率。

【小結(jié)】本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了一個新知識點——化學(xué)平衡常數(shù)，主要內(nèi)容有：

（1）化學(xué)平衡常數(shù)的含義、數(shù)學(xué)表達(dá)式、書寫原則和特點。

（2）化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用。

化學(xué)平衡常數(shù)是一個抽象概念，要更深刻地理解化學(xué)平衡常數(shù)的概念及其應(yīng)用，還需要同學(xué)們在今后的學(xué)習(xí)中細(xì)細(xì)體會。

作者簡介：韓彬，甘肅省白銀市，甘肅省會寧縣第一中學(xué)。