中學化學教學中“平衡思想”構建策略研究

郭麗麗 劉妍 楊富巍

摘 要： 化學平衡思想是中學化學核心思想之一，在高中化學教學中化學平衡思想的構建有利于加深學生對知識的理解與知識體系的建立;有利于學生形成符合學科特點的思想方法;有利于學生提高學科素養(yǎng)與解決問題。據(jù)此，要討論中學化學教學中“平衡思想”的構建策略。

關鍵詞： 化學;教學;平衡思想;構建策略

中圖分類號： G4????? 文獻標識碼： A????? doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.12.086

1 恰當利用生活實例，促進學生自主構建

化學無處不在，人類的衣食住行均離不開化學;平衡無處不在，天地萬物均靠平衡來維持。要讓學生對化學平衡思想感興趣，就得走進學生熟悉的生活中去?；瘜W平衡教學中教師要尋找恰當?shù)纳顚嵗龑W生帶人其中，從而激發(fā)學生學習的興趣。如我們每天飲用的自來水都是經(jīng)過殺毒處理之后的，生活中常用氯氣來殺菌，那么用氯氣殺菌所用的化學（思想）原理就是化學平衡思想。具體以化學反應式來解釋說明：

CL2+H2O HCL+HCLO該反應就是一個可逆反應，只要有可逆必定有平衡存在，該過程中反應生成的次氯酸具有殺菌消毒的作用，當次氯酸逐漸被水中的細菌消耗掉的時候，殺菌效果就會大打折扣，細菌就會大量繁殖，因此為了再次殺菌消毒，平衡向正反應方向進行，只有當反應生成的次氯酸與殺菌消毒后的水都剛好不再變化的時，此時該反應就達到了平衡狀態(tài)。

CH3COOH CH3COO-+H+醋酸是餐桌上必不可少的調味劑，但由于醋酸是弱酸，因此它在溶液中存在著電離平衡，每當人們用餐時，若食物中的鹽量較多，人們則會選擇食用醋，醋酸則會中和過量的鹽，從而使美食變成人們的味蕾可接受的范圍，那么在此過程中，當醋酸電離產生的氫離子與氫離子和醋酸根離子結合生成的醋酸分子的量都不在變化時，說明該反應達到了平衡狀態(tài)。

H2O+CO2 H2CO3該可逆反應原理存在于生活中的各種碳酸飲料當中，例如，雪碧、可樂等在打開蓋子之后會有大量的氣泡產生，產生氣泡的成分即是H2CO3分子與空氣接觸立即分解得到的H2O和CO2。當打開瓶蓋一段時間后氣泡會冒完，此時說明H2CO3分子分解為H2O和CO2的速率與H2O和CO2結合生成H2CO3分子的速率相等，那么該可逆反應就達到了動態(tài)平衡的狀態(tài)。

2 靈活運用知識遷移，引導學生多向構建

學生從初三接觸化學一直學習到高二即已積累了許多化學知識，那么學生或許會產生是不是所有的化學反應都能進行完全（達到反應的限度）這樣的疑問。初三下冊學生已經(jīng)初步學習了關于飽和溶液、不飽和溶液和溶解度的概念，因此，教師在講解難溶電解質的溶解平衡時可以先復習初中內容，再利用知識遷移的方法將該部分可逆過程與動態(tài)平衡思想遷移到難溶電解質的學習上，從而引導學生學習溶解平衡的內容。

飽和溶液和不飽和溶液：在一定溫度下，向一定量溶劑里加入某種溶質，當溶質不能繼續(xù)溶解時，所得到的溶液叫作這種溶質的飽和溶液;還能繼續(xù)溶解的溶液，叫作這種溶質的不飽和溶液。

在溶劑增加或溫度升高的情況下，已達到飽和的溶液可以變成不飽和溶液。因此，只有指明“在定量溶劑里”和“在定溫下”，溶液的“飽和”和“不飽和”才有確定的意義。在該過程中同樣存在著動態(tài)平衡狀態(tài)，可簡單如圖1。

溶解度：（1）固體的溶解度：表示溫度一定時，某固態(tài)溶質在100g溶劑里達到飽和狀態(tài)時所溶解的質量。如果不指明溶劑，通常所說的溶解度是指物質在水里的溶解度。

（2）氣體的溶解度通常是指該氣體的壓強為101KPa和一定溫度時，溶解在1體積水里達到飽和狀態(tài)時的氣體體積。

學生已經(jīng)初步學習了關于飽和溶液、不飽和溶液和溶解度的概念，因此，教師可以先復習初中內容，再利用知識遷移的方法將該部分可逆過程與動態(tài)平衡思想遷移到難溶電解質的溶解平衡上，從而引導學生輕而易舉的掌握溶解平衡的內容。

例如：AgNO3溶液與NaCl溶液混合，生成白色的AgCl沉淀：

Cl-+Ag+=AgCl↓

那么 Cl-與Ag+的反應真能進行到底嗎？

查詢資料得知：生成沉淀的離子反應所以能夠發(fā)生，在于生成物的溶解度小。例如，AgCl20度時在100g水中僅能溶解1.5×10-4g。

盡管AgCl溶解度很小，但也不是絕對的不溶，有AgCl沉淀生成會有少量的溶解。因此，生成AgCl沉淀后的溶液中則有三種粒子在反應體系中共存：

Cl-（aq）+Ag+（aq） AgCl（s）

如此，可將生成沉淀的反應轉化成我們所熟悉的固體（AgCl）溶解的問題。從固體溶解平衡的角度，我們會很容易理解AgCl在溶液中存在下述兩個過程：一是在水分子作用下，少量Cl--和Ag+脫離AgCl的表面溶入水中;二是溶液中的Cl-和Ag+被AgCl表面陰、陽離子所吸引，回到AgCl的表面析出——沉淀。溫度一定時，當沉淀溶解和生成的速率相等時即得到AgCl的飽和溶液，建立下列動態(tài)平衡：

AgCl（s） Cl-（aq）+Ag+（aq）

由于溶解與沉淀這種動態(tài)平衡的存在，則導致Cl-與Ag+反應不能完全進行到底。沉淀反應在生產、科研、環(huán)保等領域的許多應用，正是利用了難溶電解質的溶解平衡。

3 精心設計化學實驗，激發(fā)學生構建的心向

對化學平衡的教學還應重視實驗，教師要精心設計實驗，上課時以邊實驗邊引導的方式培養(yǎng)學生思維能力，同時啟發(fā)學生充分討論，一方面要提供建構理解所需的基礎;另一方面要給學生廣闊的建構空間，讓他們針對具體情境采取適當?shù)牟呗裕瑥亩_到師生共同歸納出平衡移動原理的目的。以實驗課為例，實驗課要以學生為主，教師起到引導作用即可，讓學生兩個人一組做實驗，教師要預先設定好實驗步驟、原理、儀器、試劑、藥品以及注意事項等。

實驗原理：Fe3++3SCN-？偺dFe（SCN）3 （紅色）

SCN-可以檢驗Fe3+的存在，F(xiàn)e（SCN）3 溶液呈紅色，增加反應物或生成物的濃度、減小反應物或生成物的濃度都會使平衡發(fā)生移動。

實驗儀器：試管、膠頭滴管。

實驗藥品：FeCl3溶液、KSCN溶液、NaOH溶液。

實驗過程：

（1）向盛有5ml 0.010ml/LFeCl3溶液的試管中加入5ml 0.005ml/LKSCN溶液，溶液呈紅色。

（2）將上述溶液均分置于兩支試管中;向第一支試管中加入飽和FeCl3溶液3滴，充分振蕩，仔細觀察試管中顏色變化;向第二支試管中滴加3滴1mol/LKSCN溶液，觀察試管中顏色變化。

（3）再次向上述兩支試管中各滴加0.05mol/LNaOH溶液2～4滴，觀察試管中現(xiàn)象。

實驗現(xiàn)象及說明：

步驟（2）中加了FeCl3溶液的試管中，相當于加入了Fe3+，則反應物濃度增大，平衡向正反應方向移動，所以試管中溶液顏色加深;滴加了KSCN溶液的試管中，相當于滴加了SCN-，則SCN-濃度增大，由勒夏特列原理知，平衡向左移動，因此試管中溶液顏色變淺。

步驟（3）中向第一支已加了FeCl3溶液的試管中加入NaOH溶液，相當于加入了OH-，則當加入OH-后Fe3+與OH-結合生成沉淀Fe3++OH-=Fe（OH）3反應物濃度減小，根據(jù)勒夏特列原理，為了減弱這種改變，平衡逆向移動，則試管中溶液顏色變淺。第二支試管同理。

本實驗操作簡單易行，在教師的指導下，讓學生兩人一組，親自動手做實驗，參與實驗的整個過程，體會可逆反應、感受平衡移動（被破壞又重新建立）的整個過程，從而培養(yǎng)學生對化學平衡思想的構建能力。

4 應用與實踐并舉，鞏固加深構建能力

化學平衡思想的構建僅靠口頭闡述、實驗操作的培養(yǎng)是遠遠不夠的，高中化學是非常抽象的一門學科，只有通過實踐，才能使學生真正理解內容，掌握內容，實現(xiàn)實際意義上的化學思想的培養(yǎng)。那么高中化學平衡思想的應用莫過于計算，主要包括參加反應的某物質的轉化率、某物質的起始量（物質的量、濃度等）或終態(tài)量（物質的量、濃度等）、平衡常數(shù)。

以下主要以常用的方法為例：

1，量：衡量多少的量，廣義指質量、數(shù)量、體積、濃度、物質的量、壓強及溫度等。狹義指物質的量和物質的量的濃度。

2，初始量：可以是反應物也可以是生成物，也可以將反應物跟生成物同時加入，通常加反應物。

3，轉化量（反應量）：全部設定成系數(shù)倍的X作為未知數(shù)，這樣更方便。

4，平衡量（終態(tài)量）：通常是指化學反應達到平衡狀態(tài)時反應物最終的量、生成物的最終量。

5，根據(jù)已知條件（轉化率、生產率、速率、平衡常數(shù)）等來確認X的值，那么將會完成各種設問。

4.1 計算模式

mA（g）+nB（g）=pC（g）+qD（g）

n始/mol???? a???? b???? 0?? 0

n轉/mol?? mx nx px qx

n平/mol?? a -mx b -nx px qx

對于反應物：n平=n始-n轉;對于生成物：n平=n始+n轉。

4.2 等效平衡的應用

（1）定義：在一定條件下（T、P恒溫恒壓或恒溫恒容），對同一可逆反應體系，起始時加入物質的物質的量的不同（反應無論從正反應開始還是逆反應開始），達到化學平衡時，同種物質的百分含量相同，這樣的平衡稱為等效平衡。

（2）解題方法：極端轉換法（一邊倒）。

無論平衡從哪個方向建立，在判斷時，都可根據(jù)題給條件和反應計量數(shù)把生成物全部推算為反應物或把反應物全部推算為生成物（在與原平衡加入的物質的量相比較，若物質的量“相當”，則為等效平衡）

（3）規(guī)律。

恒溫恒壓時：

對一可逆反應由“一邊倒”確定出兩個初始狀態(tài)的物質的量之比相同，則在達到平衡后兩平衡等效。

恒溫恒容時：

①對于反應前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應，只要物質的量比值與原平衡相同，則互為等效平衡。

②對于反應前后氣體分子數(shù)改變的可逆反應，只有物質的量與原始值相同，二者才等效平衡。

5 結束語

中學生化學平衡思想的構建可以有很多種方式，以上策略對縣級以上的中學而言比較容易實現(xiàn)，但對于一些貧困地區(qū)，尤其是實驗部分由于條件的限制很難實現(xiàn)。

參考文獻

[1] 張愛武.高中化學“平衡”概念形成的教學策略研究[D].上海：華東師范大學，2010.

[2]丁芳.高中化學學科思想構建與能力培養(yǎng)的探索與實踐[M].重慶：西南師范大學出版社，2015.

[3]陳楷文.驗證化學反應中的一些可逆反應[D].北京：高等教育出版社，2015.