摘 要:根據(jù)學生的原認知合理設計問題引導學生思考,激發(fā)學生的學習興趣,強化學生的理解是教學活動中行之有效的一種手段。本文以“化學平衡常數(shù)”這一基本概念的教學為例,呈現(xiàn)了設置問題情境,激發(fā)學生的探究欲望,引導“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模式。
關鍵詞:問題驅(qū)動;教學模式;化學基本概念;平衡常數(shù)
一、 教材分析
“化學平衡常數(shù)”是人教版化學選修4第二章第三節(jié)第3課時的內(nèi)容。將本節(jié)內(nèi)容放在化學平衡的概念和影響因素之后,是從定量的角度對化學平衡這一知識的深化,能幫助學生更加深入的理解化學平衡,對知識內(nèi)容的層次要求較高。從近幾年的高考題型來看,化學平衡常數(shù)屬于必考點,要求學生理解化學平衡常數(shù)的含義,能夠利用化學平衡常數(shù)進行簡單的計算。
本節(jié)課理論性強、概念抽象,學生經(jīng)過對化學反應速率及其影響因素,化學平衡的概念及其影響因素相關知識的學習,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,但要讓學生在有限的課堂上完全理解而且會運用化學平衡常數(shù)解決具體問題則具有一定的難度。這就要求教師在教學設計時充分考慮學生的認知起點,把握學生的認知規(guī)律,設計合理的問題引導學生思考,循序漸進地突破教學的重點和難點,使學生能較好地掌握這部分知識,達到課標的要求。
二、 教學目標
(一) 知識與技能
理解化學平衡常數(shù)的含義;能利用化學平衡常數(shù)進行簡單的計算。
(二) 過程與方法
在化學基本概念的教學中,培養(yǎng)學生的思維能力和對抽象概念的理解能力;通過逐步滲透化學平衡常數(shù)計算的教學過程,培養(yǎng)學生的理論計算能力;通過引導學生對實驗數(shù)據(jù)的分析,培養(yǎng)學生分析和處理數(shù)據(jù)的能力,提高學生的邏輯歸納能力。
(三) 情感態(tài)度與價值觀
以本節(jié)知識為載體使學生感受到獲取新知識新方法的喜悅,激發(fā)學生學習的積極性;通過對實驗數(shù)據(jù)的分析,培養(yǎng)學生嚴謹求實的科學素養(yǎng)。
三、 教學重點、難點
化學平衡常數(shù)表達式的書寫,化學平衡常數(shù)的含義,化學平衡常數(shù)的應用。
四、 設計思路
在日常的教學過程中筆者發(fā)現(xiàn),在“化學平衡常數(shù)”這一基本概念的教學中,存在著教學內(nèi)容抽象,難以激發(fā)學生的求知欲望和探究欲望,課堂效率低,難以達到課標要求的問題。為此,筆者運用問題驅(qū)動模式,根據(jù)學生已有的認知結構巧妙的設置問題情境,激發(fā)學生的探究欲望,引導學生思考、合作、交流,讓學生輕松的突破理解的瓶頸,使知識和能力進入更高的層級。
五、 教學過程實錄
(一) 復習舊知,引入新課
【復習引入】上節(jié)課我們學習了化學平衡,那么化學平衡具有怎樣的特征,化學平衡移動原理的內(nèi)容又是什么呢?
【學生】我們可以將化學平衡的特征簡單的總結為5個字:逆、動、等、定、變?;瘜W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】這些都是對化學平衡的定性描述,如何定量的來描述化學反應限度,就涉及我們本節(jié)課即將學習的化學平衡常數(shù)。
(二) 合作探究,理解化學平衡常數(shù)的概念
【多媒體展示】課本29頁在457.6℃時,H2和I2反應生成HI體系中各物質(zhì)濃度的有關數(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論?
【學生】思考、交流、展示。
【教師】傾聽學生討論交流之后得出的規(guī)律和結論,實施的給予引導和鼓勵,形成共識:(1)無論H2、I2、HI的初始濃度有多大,只要反應體系溫度不變,達到平衡后反應的平衡常數(shù)不變。(2)可逆反應無論從正向開始還是從逆向開始,無論起始濃度的大小,都能達到化學平衡狀態(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:
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
的平衡常數(shù)該怎樣表示呢?
【學生】化學平衡常數(shù)用大寫字母K表示,表達式為K=cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)
【追問】(1)那么請同學們思考一下,化學平衡常數(shù)的含義是什么?
(2)化學平衡常數(shù)和哪些因素有關?
(3)化學平衡常數(shù)表達式中反應物和生成物的濃度是什么濃度?
【交流討論】學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交換意見后選出代表交流匯報。
【教師】傾聽學生的觀點,實時地引導、講解、強調(diào)。
(1)化學平衡常數(shù)的含義是:在一定溫度下,當一個可逆反應達到化學平衡時,生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數(shù),這個常數(shù)就是該反應的化學平衡常數(shù)(簡稱平衡常數(shù))。
(2)化學平衡常數(shù)與溫度有關,化學平衡常數(shù)是一定溫度下的平衡常數(shù)。
(3)化學平衡常數(shù)表達式中反應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】請寫出下表中各反應的平衡常數(shù)表達式并思考下列問題:
【提出問題】
(1)對比反應①和②,分析反應方程式和平衡常數(shù)表達式能得出什么結論?
(2)比較反應②和③,分析正、逆反應的平衡常數(shù)之間有何關系?
(3)分析反應④、⑤、⑥平衡常數(shù)的表達式中不出現(xiàn)固體和純液體的濃度的原因是什么?
【交流討論】學生就上述三個問題進行思考,并在小組內(nèi)展開討論,討論結束后選出代表在班上交流匯報。
【教師】傾聽學生的討論結果,實時給予鼓勵并引導學生分析,得出平衡常數(shù)表達式的書寫原則。
【歸納、板書】
(1)化學平衡常數(shù)是某一具體反應的平衡常數(shù),同一化學反應,可以用不同的化學方程式來表示,但每個化學方程式都有自己的平衡常數(shù)表達式。
(2)對于同一可逆反應,正反應的平衡常數(shù)等于逆反應的平衡常數(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式中。
(三) 典型例題突破平衡常數(shù)的應用
【講述】獲取新知識的目的在于用理論指導我們的社會生產(chǎn)生活,化學平衡常數(shù)有三個應用:一是利用平衡常數(shù)的值判斷反應進行的方向,二是利用平衡常數(shù)判斷反應的熱效應,三是計算平衡濃度和轉(zhuǎn)化率,請同學們通過以下四個例題了解化學平衡常數(shù)的這三個應用。
例1 對于可逆反應:mA(g)+nB(g)pC(g)+
qD(g)在任意時刻反應物與生成物的濃度有如下關系:Qc=cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B),Q叫做該反應的濃度商。在溫度不變時,如何利用Qc和K判斷反應進行的方向?
Qc
Qc=K,v正=v逆,反應;
Qc>K,v正 例2 對于可逆反應A(g)+3B(g)2C(g),在某溫度下達到平衡,其平衡常數(shù) K,若正反應吸熱,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,則正反應為反應(填“放熱”或“吸熱”); 升高溫度,K值減小,則正反應為反應(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,達到平衡后,測得c(H2=0.0080 mol/L。 (1)求該反應的平衡常數(shù)。 (2)在上述溫度下,該容器中若通入H2和I2蒸氣各0.20 mol,試求達到化學平衡狀態(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,某時刻反應進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,反應處于化學平衡狀態(tài); Qc>K,反應逆向進行。 (2)化學平衡常數(shù)只與溫度有關,與濃度無關,因此由平衡常數(shù)隨溫度的變化可推斷反應的熱效應:若升高溫度,K值增大,則正反應為反應(填“放熱”或“吸熱”);若升高溫度,K值減小,則正反應為反應(填“放熱”或“吸熱”)。 (3)平衡常數(shù)定量地表明了反應進行的限度,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】本節(jié)課我們學習了一個新知識點——化學平衡常數(shù),主要內(nèi)容有: (1)化學平衡常數(shù)的含義、數(shù)學表達式、書寫原則和特點。 (2)化學平衡常數(shù)的應用。 化學平衡常數(shù)是一個抽象概念,要更深刻地理解化學平衡常數(shù)的概念及其應用,還需要同學們在今后的學習中細細體會。 作者簡介:韓彬,甘肅省白銀市,甘肅省會寧縣第一中學。