正确的看待定性与定量

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  【摘 要】化学反应限度在新课程改革中内容有较大变化,教师在这部分教学中由于学科知识的储备上有欠缺故在教学中存在困难,深广度难以把握,与大学内容相关的知识讲的太浅学生不容易明白,讲的太深又会超出范围。我经过新课改的培训,查阅新课程标准,结合自己在教学一线的亲身感受和学生提出的问题,就如何处理化学平衡常数这一问题,阐述一下自己的一点观点。
  【关键词】高中化学;化学平衡常数;定性;定量
  我们习惯使用勒夏特列原理去解释平衡移动的问题,然而却忽视了一个问题,勒夏特列原理是经验性的原理并没有理论基础,只是定性的规律而没有定量计算。以前我们在使用旧教材的时候只考虑使用勒夏特列原理来判断问题,这种方法并不是非常严谨的。比如合成氨这个反应,在恒温、恒压的情况下加入氮气,根据勒夏特列原理,增大反应物浓度,平衡应该向正反应方向移动,但是我们如果用浓度商和平衡常数的比值来看,却得到了跟勒夏特列的判断方向完全相反的结果。这是为什么?因为在加入氮气的过程中,该反应根本不是处在一个封闭体系里头,属于开放体系,并不符合勒夏特列原理的使用条件。因此我们在教授勒夏特列原理在一些问题中,必须要跟学生说清楚使用的条件,适当的用一下勒夏特列原理的确要比定量分析简单很多。勒夏特列原理规范的表述应该是:在均相、封闭体系,当只有某一个因素改变的时候,平衡会向相抵消外来因素的改变的方向移动(其中均相、封闭体系、只允许一个因素改变,这是我们应用勒夏特列原理的基本前提)。如果不去考虑适用条件,盲目使用该原理,可能会得到错误的结论。所以勒夏特列原理的使用存在着一定的局限性。
  平衡常数是使用热力学理论解决化学反应问题的重大思想,有着严谨的理论依据,在化学科研的实践中,发挥着巨大的作用。根据平衡常数判断平衡移动方向,无论是开放体系还是封闭体系,不管是单个因素改变还是多个因素改变,均能适用,因此,平衡常数可以解决的问题是更为广泛的。
  在选修4中,平衡常数是新引入的一个问题,目的在于促进学生定量观的形成,平衡常数的公式体现了一种变量关系,利用该关系可以解决许多化学平衡问题,并在使用该公式的时候又可以加深对规律的理解。学习平衡常数的意义在于以下两点:首先了解平衡状态的含义即浓度商等于该温度下的平衡常数。其次是改变平衡状态的可能途径:一是平衡常数不变,参加反应的某组分浓度改变,导致平衡会向重新满足这种浓度关系去移动;二是平衡常数改变(温度发生变化),导致平衡会向重新满足这种浓度关系去移动。明确这两点问题,学生在使用平衡常数的时候,思路会更加明确。
  化学平衡常数在教学中是一项容易被忽视的知识,不论教师还是学生,在这部分的内容的教学和学习过程中,很容易把重点放在用勒夏特列原理去分析解释平衡移动的方向的问题上,从应试的角度来讲,这样确实行之有效,但是从对学生的化学素养的培养方面讲,学生根本没有体会到化学平衡常数的内涵,更重要的是损失了一种科学的探究和解决化学平衡移动的问题的手段。因此,教师在教学方面,应该将平衡常数这部分内容讲透,并与勒夏特列原理进行对比,让学生体会到定性和定量两种解决问题的方法的差异和适用环境,真正认识化学平衡常数。下面附一个我自己认为有利于学生理解如何适用化学平衡常数解决平衡移动问题的教学设计:
  问题1:在某温度下,某一时刻测得二氧化硫、氧气、三氧化硫的浓度分别为:0.2mol/L、0.1mol/L、1.8mol/L,已知该温度下,K=1620(mol/L)-1,请你判断:
  (1)在该温度下,该时刻反应是否为化学平衡状态?
  (2)若非化学平衡状态,反应将向哪个方向进行以达到化学平衡状态?
  书写浓度商(Q)的表达式;
  求出浓度商的值为8.1,与平衡常数对比,小于平衡常数,说明生成物浓度小,所以平衡应该向正反应方向移动。
  结论Q  问题2:对于任意可逆反应,怎样利用浓度商和平衡常数的关系判断平衡移动方向?通过上述问题,学生应该可以自己推出其他两种情况。
  Q=K时,平衡状态
  Q>K时,平衡逆向移动
  这种处理方式是利用浓度商与化学平衡常数的关系解决平衡移动问题,教师在讲完化学平衡状态后不要急于介绍勒夏特列原理,先引入浓度商指标,然后看可逆反应在一定条件下达到限度时,浓度商有什么特点,由此引出平衡常数,再介绍当条件改变时,浓度商如何变化、平衡常数如何变化。这样的思路会使概念原理知识更加具有功能,让学生先入为主,从定量的角度认识了平衡,掌握了平衡移动的判定方法,也使学生的学习目的更加明确。以后在学习中在引入勒夏特列原理,让学生感受到它与化学平衡常数相比,只是一种经验性的处理平衡问题的手段。
  化学反应原理这一模块,增加的内容必然有其存在的道理。教师不应该单凭经验或者是老思想来教学,要学习接受新鲜事物,掌握科学的研究方法,把最新的理念传授给学生。在教学过程中我们教师自己要做到:准确、深刻理解新增知识与原内容的关系,要关注新增概念原理知识的目的及价值,使学生在获得知识的同时,形成对物质、对化学反应的认识的科学态度,以及分析问题的核心思路和核心思想方法。教材根据学生的学情应选用多样化的处理方式。教材仅是参考,教师要在充分理解教材的基础上创造性地使用教材。所以我们教师在新课改中一定要多读一些有水平的文章,有了正确的指引,在教学中才能更好的把知识传授给学生。
  (作者单位:陕西省铜川市第一中学)
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