王新文

（南京市天印高級(jí)中學(xué) 江蘇 南京 211000）

一、問題的提出

1．對(duì)比與思考

等效平衡不僅是化學(xué)平衡中的一個(gè)概念，更是比較轉(zhuǎn)化率大小或平衡體系中物理量大小常用的一種思維分析方式。它對(duì)促進(jìn)學(xué)生抽象建模能力和理解化學(xué)平衡體系涵義極其重要，但人教版新舊教材對(duì)該內(nèi)容的處理各不相同。

教材版本描述對(duì)象新教材（普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)）選修4：化學(xué)反應(yīng)原理舊教材（全日制普通高級(jí)中學(xué)教科書 （必修加選修）化學(xué)）第二冊(cè)等效平衡涵義實(shí)驗(yàn)證明，如果不是從CO 和H2O(g）開始反應(yīng)，而是各取0.01molCO2 和0.01molH2，以相同的條件進(jìn)行反應(yīng)，生成CO 和H2O(g），當(dāng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，反應(yīng)混合物里CO、H2O (g）、CO2、H2 各 為0.005mol，其組成與前者完全相同（40 頁(yè)第三段）。

從上表看出，新舊教材均無(wú)明確的等效平衡概念，但舊教材以信息形式給出了其“模型”，指出了其“核心”是“組成相同”，還用“實(shí)驗(yàn)證明”表明了此為經(jīng)驗(yàn)規(guī)律。新教材對(duì)此無(wú)任何提及，是新教材暗指要舍棄掉該內(nèi)容嗎？ 如果不是，如何實(shí)施教學(xué)呢？

2．問題與認(rèn)識(shí)

課程標(biāo)準(zhǔn)在認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)主題中指出：“認(rèn)識(shí)模型、比較等科學(xué)方法對(duì)化學(xué)研究的作用”；在化學(xué)平衡主題中指出：“認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡的調(diào)控在STSE 中的重要作用”。而等效平衡觀念建立過程是將化學(xué)平衡移動(dòng)原理建模、比較等科學(xué)方法相融合的過程，在此基礎(chǔ)上形成的一種行之有效的定量比較的思維分析方法，是不應(yīng)舍棄的。它依舊是當(dāng)前各級(jí)測(cè)試的重要內(nèi)容，事實(shí)上，一線教師一直也沒有放棄等效平衡教學(xué)。

二、現(xiàn)行教法的缺陷

當(dāng)前教學(xué)基本是沿用舊教材信息呈現(xiàn)的方式引出話題，然后告知等效平衡三種類型后進(jìn)行演練鞏固。此法看似短平快，但學(xué)生只會(huì)僵硬地依葫蘆畫瓢，缺乏理性認(rèn)同，故對(duì)“效”的含義自我感知不足，容易受其他物理量的干擾，解決起問題來(lái)也缺少靈活性，很多構(gòu)造等同模型解題的文章也是對(duì)此種教學(xué)效果的反饋。

事實(shí)上，新教材引入化學(xué)平衡常數(shù)后，等效平衡的教學(xué)完全可以借助化學(xué)平衡常數(shù)的意義，將邏輯思維和建模思維相結(jié)合，推動(dòng)學(xué)生以自己的認(rèn)知方式深入理解等效平衡的含義，在感悟基礎(chǔ)上將問題解決的思維方式和建模手段靈活應(yīng)用于實(shí)際問題解決中。

三、等效平衡教學(xué)主要環(huán)節(jié)

1．用化學(xué)平衡常數(shù)確立數(shù)量關(guān)系

例1 在450℃、體積為VL 的密閉容器中，進(jìn)行合成氨的反應(yīng)：“N2（g）＋3H2（g）?2NH3（g） ΔH＜0 ”?，F(xiàn)有以下四種加料方式：

請(qǐng)問：（1） 甲和乙達(dá)平衡時(shí)混合物中各物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度及其體積分?jǐn)?shù)，達(dá)到平衡的時(shí)間，熱量變化有何關(guān)系？ 導(dǎo)學(xué)輔助：溫度不變，則化學(xué)平衡常數(shù)不變，可利用“三步法”尋求突破。

教師點(diǎn)撥：溫度不變，所以只有在1－x＝y(tǒng)1時(shí)，方成立。

此時(shí)，各組分的各物理量數(shù)值完全相等，吸收熱量和放出熱量之和為92．6KJ。

教學(xué)意圖：用化學(xué)平衡常數(shù)構(gòu)建探尋各物理量數(shù)量特征的認(rèn)知方式。感悟“等同平衡”的含義。

（2）甲和丙達(dá)平衡時(shí)混合物中各物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度及其體積分?jǐn)?shù)，達(dá)到平衡的時(shí)間，放出的熱量有何關(guān)系？ 學(xué)生自我探尋問題解決過程。

故，φ（N2）甲＞φ（N2）乙；φ（H2）甲＞φ（H2）乙；φ（NH2）甲＞φ（NH2）乙。

教學(xué)意圖：抽象概括恒溫恒容條件下構(gòu)成等同平衡的數(shù)量關(guān)系。過渡到下一問題。

（3）丁和甲達(dá)平衡時(shí)混合物中各物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度及其體積分?jǐn)?shù)要相同，則c 為何值。學(xué)生可自行解答。

該教學(xué)過程立足化學(xué)平衡常數(shù)的意義，通過計(jì)算獲取了對(duì)等同平衡的理性認(rèn)同，突出了基礎(chǔ)知識(shí)的支撐作用。如何提出等效平衡呢？

例2 在T℃、體積為VL 的密閉容器中，進(jìn)行合成碘化氫的反應(yīng)：“H2（g）＋I(xiàn)2（g）?2HI（g） ΔH＜0 ”?，F(xiàn)有以下四種加料方式：

請(qǐng)問：（1）甲和乙達(dá)平衡時(shí)混合物中各物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度及其體積分?jǐn)?shù)，達(dá)到平衡的時(shí)間，熱量變化有何關(guān)系？ 在前例基礎(chǔ)上，學(xué)生無(wú)需計(jì)算可輕松解答。

（2）甲和丙達(dá)平衡時(shí)混合物中各物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度及其體積分?jǐn)?shù)，達(dá)到平衡的時(shí)間，放出的熱量有何關(guān)系？

教學(xué)意圖：促使學(xué)生認(rèn)識(shí)等同平衡和等效平衡的關(guān)系，采取計(jì)算方式，學(xué)生認(rèn)識(shí)相當(dāng)深刻。

（3）丁和甲平衡時(shí)為等效平衡，則c 為何值？ 學(xué)生可自行解答。

從上述教學(xué)設(shè)計(jì)可感受到，新教材其實(shí)將等效平衡的法則隱含在了化學(xué)平衡常數(shù)意義之中，而化學(xué)平衡常數(shù)作為平衡體系的重要性質(zhì)的功能，可能是受舊教材體例的影響，在當(dāng)前教學(xué)中重視還是不夠，依舊沿襲舊教材體例設(shè)計(jì)等效平衡的教學(xué)，學(xué)生缺乏對(duì)數(shù)量關(guān)系的感悟，更缺少對(duì)構(gòu)筑中間狀態(tài)的體驗(yàn)，對(duì)概念和方法都自然頗感突兀和抽象。

也不可否認(rèn)，為了計(jì)算方便，在上述計(jì)算中所用數(shù)據(jù)都比較特殊，如果完全把等效平衡問題轉(zhuǎn)化為計(jì)算解決，顯然是不明智的。

2．借助平衡移動(dòng)培養(yǎng)建模思維能力

例1（2）的計(jì)算結(jié)果：“φ（N2）甲＞φ（N2）乙、φ（H2）甲＞φ（H2）乙、φ（NH2）甲＞φ（NH2）乙”，顯示“平衡是從甲平衡正向移動(dòng)到乙平衡”。例2（2）的計(jì)算結(jié)果：“各組分的體積分?jǐn)?shù)保持不變”，顯示“平衡從甲平衡到乙平衡沒有發(fā)生移動(dòng)”。我們能不能借助平衡移動(dòng)原理來(lái)尋找兩種平衡狀態(tài)之間的關(guān)系呢？ 如何尋找呢？

以例1（3）為例，進(jìn)行解題建模（見下圖）。

圖1 過渡態(tài)構(gòu)造及使用示意圖

上圖側(cè)重于展示過渡態(tài)的作用，即將甲和乙的平衡狀態(tài)串聯(lián)成連續(xù)變化過程，應(yīng)用過渡態(tài)解題并非學(xué)生思維的困惑點(diǎn)，教學(xué)難點(diǎn)在于如何解決上圖中兩個(gè)“？ ”。

圖2 構(gòu)造過渡態(tài)的思維核心

圖2 是圖1 的思維指導(dǎo)，圖1 是圖2 的應(yīng)用示范，既要側(cè)重于對(duì)學(xué)（怎么學(xué)）的方法的教學(xué)點(diǎn)撥與落實(shí)：構(gòu)造依據(jù)和構(gòu)造方法是提升解題能力規(guī)律性認(rèn)知的關(guān)鍵，從壓強(qiáng)建立兩種狀態(tài)間的聯(lián)系是規(guī)律性認(rèn)知的核心。還要注重用簡(jiǎn)明有序的板書設(shè)計(jì)，彰顯出技能的序列化層次化進(jìn)行教學(xué)。

學(xué)生經(jīng)過計(jì)算感受和思維建模，能夠認(rèn)可并自我建構(gòu)問題解決的途徑和方法，便促進(jìn)了學(xué)生知識(shí)技能結(jié)構(gòu)化過程。勒夏特列原理是定性的，其概括性比較強(qiáng)，綜合應(yīng)用起來(lái)比較抽象。用平衡常數(shù)定量手段進(jìn)行過渡，通過數(shù)據(jù)感悟概念核心，借助數(shù)據(jù)分析從猜想到歸納概括，符合學(xué)生的認(rèn)知心理。

四、結(jié)束語(yǔ)

概念原理的教學(xué)，本質(zhì)在于促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展，包括認(rèn)知角度的豐富和認(rèn)知水平的提高。上述教學(xué)過程通過計(jì)算促使學(xué)生體會(huì)等效平衡的這種數(shù)量關(guān)系特點(diǎn)，突出了如何運(yùn)用新教材定量研究特點(diǎn)習(xí)得這種技能，較好地解決了學(xué)生“已知”、“能知”和“怎么知”的關(guān)系，相比直接告知成熟的方法來(lái)解決問題，多了點(diǎn)引導(dǎo)，便少了份困惑，更挖掘出了新教材變更的合理性?；瘜W(xué)反應(yīng)與原理是學(xué)生學(xué)習(xí)倍感困難的內(nèi)容，如何破局，需要走進(jìn)新教材站在學(xué)的立場(chǎng)實(shí)踐實(shí)踐再實(shí)踐。

［1］ 宋心琦主編．普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書：化學(xué)（選修4）［M］．北京：人民教育出版社，2011：28～30

［2］ 人民教育出版社化學(xué)室編著．全日制普通高級(jí)中學(xué)教科書（試驗(yàn)修訂本·必修）：化學(xué)（第二冊(cè)）［M］．北京：人民教育出版社，2000：40

［3］ 中華人民共和國(guó)教育部制訂．普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）［M］．北京：人民教育出版社，2008：10～24

［4］ 普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)要求物理·化學(xué)·生物．南京：江蘇教育出版社，2007：51