整合三種教材 設(shè)計(jì)平衡教學(xué)

王 敏

（姜堰中學(xué) 江蘇 姜堰 225500）

一、問(wèn)題的提出

化學(xué)平衡是高中化學(xué)教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)，其理論性較強(qiáng)，對(duì)學(xué)生抽象思維能力要求較高，學(xué)生理解比較困難。因此，如何進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，既能使學(xué)生條理清晰地掌握好這部分知識(shí)，又能很好地培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，觸類旁通，為其他各類平衡的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)，值得化學(xué)教師思考。

二、設(shè)計(jì)的依據(jù)

根據(jù)最近發(fā)展區(qū)理論：人的思維是有彈性、有潛力的，在不同的社會(huì)環(huán)境中具有伸縮性。因此，對(duì)同一內(nèi)容的學(xué)習(xí)，在不同時(shí)間分次進(jìn)行，每次分別著眼于問(wèn)題的不同側(cè)面，使認(rèn)識(shí)逐步深入。對(duì)于化學(xué)平衡這一內(nèi)容，筆者整合了人教版、蘇教版以及魯科版三個(gè)版本的教材，按照這樣的思路進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，收到了較好的效果。

三、化學(xué)平衡的教學(xué)設(shè)計(jì)

1.從實(shí)驗(yàn)的角度

第一課時(shí)根據(jù)人教版教材選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》26—28頁(yè)，通過(guò)幾組實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直觀地感受到濃度、溫度和壓強(qiáng)的改變對(duì)平衡的影響，進(jìn)而概括出平衡移動(dòng)原理（即勒夏特列原理）。

2.從動(dòng)力學(xué)的角度

第二課時(shí)從外界條件對(duì)正、逆反應(yīng)速率的影響入手，借助“速率—時(shí)間”圖象，分析平衡移動(dòng)的方向和結(jié)果。

化學(xué)平衡狀態(tài)是指系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)既沒(méi)有正向進(jìn)行的推動(dòng)力，又沒(méi)有逆向進(jìn)行的推動(dòng)力，即正、逆反應(yīng)速率相等。當(dāng)條件改變后，如果正、逆反應(yīng)速率不等了，平衡將向著速率大的反應(yīng)方向移動(dòng)，最終使正、逆反應(yīng)速率再次相等，重新達(dá)到新的平衡狀態(tài)。

（1）濃度對(duì)平衡的影響

如圖1所示：

圖1

t1時(shí)刻，增大反應(yīng)物濃度，v正增大，v逆不變，從而使v正＞v逆，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，最終v正和v逆均比原來(lái)大（說(shuō)明反應(yīng)物、生成物濃度均比原來(lái)大）。

t2時(shí)刻，減小反應(yīng)物濃度，v正減小，v逆不變，從而使v正＜v逆，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，最終v正和v逆均比原來(lái)?。ㄕf(shuō)明反應(yīng)物、生成物濃度均比原來(lái)?。?。

t3時(shí)刻，增大生成物濃度，v正不變，v逆增大，從而使v正＜v逆，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，最終v正和v逆均比原來(lái)大（說(shuō)明反應(yīng)物、生成物濃度均比原來(lái)大）。

t4時(shí)刻，減小生成物濃度，v正不變，v逆減小，從而使v正＞v逆，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，最終v正和v逆均比原來(lái)?。ㄕf(shuō)明反應(yīng)物、生成物濃度均比原來(lái)小）。

（2）氣體的壓強(qiáng)對(duì)平衡的影響

氣體壓強(qiáng)的改變實(shí)質(zhì)上也是改變氣體的濃度。不同的是，前面所講的濃度改變是改變平衡體系中單一組分的濃度，而壓縮或擴(kuò)容減壓改變的是平衡體系中所有組分的濃度，因此v正和v逆均改變，平衡是否移動(dòng)，向哪個(gè)方向移動(dòng)取決于v正和v逆的變化幅度大小。

對(duì)于基元反應(yīng) aA（g）+bB（g）?dD（g）+eE（g）

（式中k正是正反應(yīng)的速率常數(shù)，k逆是逆反應(yīng)的速率常數(shù)）

如圖2所示：

圖2

當(dāng)體積減小壓強(qiáng)增大后，反應(yīng)物和生成物濃度同等程度增大，v正和v逆均增大，增大幅度取決于a+b與c+d的相對(duì)大小。若a+b＞c+d，則v正增大的幅度大于v逆，因而 v正＞v逆，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；若 a+b＜c+d，則 v正增大的幅度小于v逆，因而v正＜v逆，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；若 a+b＝c+d，則 v正增大的幅度等于 v逆，因而 v正仍等于v逆，平衡不移動(dòng)。

同理，當(dāng)體積增大壓強(qiáng)減小后，反應(yīng)物和生成物濃度同等程度減小，v正和v逆均減小，減小幅度取決于a+b與c+d的相對(duì)大小。若a+b＞c+d，則v正減小的幅度大于v逆，因而 v正＜v逆，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；若 a+b＜c+d，則v正減小的幅度小于v逆，因而v正＞v逆，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；若a+b＝c+d，則v正減小的幅度等于v逆，因而v正仍等于v逆，平衡不移動(dòng)。

（3）溫度對(duì)平衡的影響

對(duì)于同一個(gè)可逆反應(yīng)，由于吸熱方向反應(yīng)比放熱方向反應(yīng)的Ea大（如圖3所示，顯然，對(duì)于吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)比逆反應(yīng)的Ea大），因此吸熱方向反應(yīng)速率隨溫度改變的幅度大。

圖3

圖4

如圖4所示：

升高溫度，v吸熱和v放熱均增大，但吸熱方向的反應(yīng)速率增大的幅度更大，因此v吸熱＞v放熱，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)；降低溫度，v吸熱和v放熱均減小，但吸熱方向的反應(yīng)速率減小的幅度更大，因此v吸熱＜v放熱，平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)。

（4）催化劑

圖5

3.從熱力學(xué)的角度

第三課時(shí)從條件改變后，濃度商Qc和平衡常數(shù)K的關(guān)系入手，分析平衡的移動(dòng)方向。

化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)是“熱力學(xué)推動(dòng)力”即反應(yīng)的自由能△rGm等于零的狀態(tài)。若定義：任一時(shí)刻的濃度商Qc為該時(shí)刻生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值。平衡常數(shù)K為平衡時(shí)生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值（平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)。溫度不變，平衡常數(shù)不變。）當(dāng)Qc＝K時(shí)表示體系處于平衡狀態(tài)；當(dāng)Qc≠K，則體系會(huì)設(shè)法通過(guò)平衡的移動(dòng)來(lái)改變Qc，從而使Qc＝K，重新達(dá)到新的平衡狀態(tài)。若Qc＞K，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)使Qc降低；若Qc＜K，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)使Qc升高。

（1）濃度和壓強(qiáng)對(duì)平衡的影響

若 d+e＞a+b，則 Qc 增大，Qc＞K，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，

若 d+e＜a+b，則 Qc 減小，Qc＜K，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，

若d+e＝a+b，則Qc不變，平衡不移動(dòng)。

即壓強(qiáng)增大，平衡向氣體分子數(shù)目減少的方向移動(dòng)。

同理可得出，當(dāng)體積擴(kuò)大，壓強(qiáng)減小時(shí)，平衡向氣體分子數(shù)目增多的方向移動(dòng)。

（2）溫度對(duì)平衡的影響

溫度改變時(shí)，平衡常數(shù)K也隨之改變，而濃度商Qc不變。

對(duì)于放熱反應(yīng)，△rHθ＜0，若 T2＞ T1，則 K2＜ K1，即升溫，K減小，Qc＞K，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；對(duì)于吸熱反應(yīng)，△rHθ＞0，若 T2＞T1，則 K2＞K1，即升溫，K 增大，Qc＜K，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。同理可得出，放熱反應(yīng)，降溫平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；吸熱反應(yīng)，降溫平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。

（3）催化劑

催化劑的加入既不改變Qc，也不改變K，因此平衡不移動(dòng)。

四、設(shè)計(jì)反思

本教學(xué)設(shè)計(jì)分三個(gè)課時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生從三個(gè)不同的層面逐步深入地理解平衡的本質(zhì)。這樣設(shè)計(jì)目的是使學(xué)生對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)原理不僅知其然，還知其所以然。同時(shí)每一課時(shí)又重點(diǎn)解決了不同的主題。第一課時(shí)重點(diǎn)是為了歸納總結(jié)出勒夏特列原理；第二課時(shí)重點(diǎn)是分析“速率—時(shí)間”圖象，同時(shí)對(duì)前面學(xué)過(guò)的外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響起很好的復(fù)習(xí)鞏固作用；第三課時(shí)利用Qc和K的關(guān)系分析平衡移動(dòng)方向是近兩年江蘇高考新增加的考點(diǎn)，這一方法對(duì)于解決一些條件改變后非單一物質(zhì)濃度變化的情況（如：氣體反應(yīng)壓縮體積、電離平衡和水解平衡中加水的問(wèn)題等等）很有說(shuō)服力。

強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)：本教學(xué)設(shè)計(jì)中引入的阿累尼烏斯公式以及平衡常數(shù)和溫度的定量關(guān)系公式只是作為工具幫助學(xué)生理解所用。比如提供了阿累尼烏斯公式，學(xué)生理解溫度改變后，吸熱方向比放熱方向反應(yīng)速率的變化幅度大便順理成章。但公式本身不需要學(xué)生記憶，就如同題給信息一樣，切勿人為增加學(xué)生負(fù)擔(dān)。

［1］ 北京師范大學(xué)等無(wú)機(jī)化學(xué)教研室.無(wú)機(jī)化學(xué)（上冊(cè)）［M］.北京：高等教育出版社，2006：279

［2］ 北京師范大學(xué)等無(wú)機(jī)化學(xué)教研室.無(wú)機(jī)化學(xué)（上冊(cè)）［M］.北京：高等教育出版社，2006：257