為了達成專題復習的目標,本人應用“四問”型專題復習策略,以問題的形式、討論的方式、典型題例的剖析,引導同學層層深入,自主學習合作交流,不僅完成本專題內容的知識建構,而且提高學生思維能力和解決問題的能力,從中獲得科學的方法,取得了較好的成效。現以化學平衡專題為例作一介紹。
1問 鞏固“是什么?”的知識
使學生對概念、原理能正確表述、直接使用。如化學平衡的概念,不僅要引導學生準確地回答什么是“化學平衡”,把握“一定條件”、“正反應速率和逆反應速率相等”、“反應混合物中各組分的濃度保持不變”等關鍵詞語,而且引導學生討論正、逆反應速率相等是否就是數值一樣?從而明確正、逆反應速率的表示方法,以及以不同物質來表示的反應速率之間的關系。
例1.在一定溫度下,可逆反應X(g)+3Y(g)
2Z(g)達到平衡的標志是( )
A. Z生成的速率與Z分解的速率相等
B. 單位時間生成amolX,同時生成3amolY
C. X、Y、Z的濃度不再變化
D. X、Y、Z的分子數比為1:3:2
此題是直接運用概念。通過學生討論(同桌同學、前后同學討論,全班交流),不僅得到正確的答案A、C,而且還知道錯誤的原因。從而理解化學反應速率與化學平衡的關系,判斷達到平衡的標志和方法(根據化學平衡的概念正、逆反應速率相等或平衡所具有的“定”的特征等),以及怎樣分析正、逆反應速率(以不同的反應物或生成物表示)相等。
2問 掌握“為什么?”的知識
使學生深刻理解概念、原理的本質及使用條件,能夠正確判斷、解釋和說明有關問題。如通過對化學反應速率及影響因素、化學平衡及平衡移動因素的全面分析,在正誤判斷的討論中,在交流的爭辯中,深刻透徹理解化學平衡的特點及平衡移動的原理,并能夠用以解決問題。
例2、某溫度下在密閉容器中發生如下反應:
若開始時只充入2molE(g),達平衡時,混合氣體的壓強比起始時增大了20%;若開始時只充入2molM和1molN的混合氣體,達平衡時M的轉化率為()
A.20%B.40% C.60%D.80%
該題就是讓學生通過討論,在深層次認識化學平衡狀態本質的基礎上,用理論去解決問題。為什么通過計算只充入E,反應達到平衡時的M的量,就可以計算出M的轉化率?可逆反應不論從正反應還是逆反應開始,在相同的條件下達到平衡時的狀態是一樣的,即平衡混合物中各組成成分的含量不變。因此,由2molE反應計算達到平衡時M的物質的量,與由2molM 和1molN反應達到平衡時M的物質的量相等,從而計算得到M的轉化率為60%,答案是C。
例3.在容積固定的密閉的容器中存在如下平衡
A(g)+3B(g) 2C(g) △H <0
某研究小組研究了其它條件不變時,改變某一條件對上述反應的影響,并根據實驗數據作出下列關系圖:
下列判斷一定錯誤的是( )
A.圖I研究的是不同催化劑對反應的影響,且乙使用的催化劑效率較高
B.圖II 研究的是壓強對反應的影響,且甲的壓強較高
C.圖II研究的是溫度對反應的影響,且甲的溫度較高
D.圖III研究的是不同催化劑對反應的影響,且甲使用的催化劑效率較高
此題要求學生不但從字面上了解化學反應速率及影響因素、化學平衡及影響因素,而且能結合圖象和“特殊點”進行綜合分析,為什么圖I反映的是乙使用的催化劑效率高,圖II反映的是甲的壓強較高?全面深刻地認識上面的概念和原理。“欲速則不達”,要幫助同學仔細剖析三個圖象的特點,橫、豎坐標的含義,圖形變化情況,再聯系影響反應速率、化學平衡的因素,對照分析得出A、B答案。
3問 獲取 “怎樣想到的?”方法性知識
引導學生進行思路分析,強化“過程”和“方法”,自我內化,提高思維能力和應用能力,學會方法。如:
例4.在恒溫時,一固定容積的容器內發生如下反應:
2NO2(g)N2O4(g)
達平衡時,再向容器內通入一定量的NO2(g),重新達到平衡后,與第一次平衡時相比,NO2的體積分數( )
A.不變 B、增大C.減小 D.無法判斷
此題要組織學生討論:“你是怎樣分析和思考的?”,進行思路分析。每個同學會有自己的思維分析過程和方法,可能從反應物濃度的增加,化學平衡的移動去分析,也可能用“途徑”分析的方法,將平衡后通入的NO2(g)先放到同溫同壓下去考慮,再壓縮至原固定容積的容器內分析等等。盡量讓小組內的每個同學都談談思考的過程,不滿足得到C的答案,而在于認識的過程。教師還應鼓勵思維交鋒、思路獨創。通過個人的思考、琢磨以及聆聽他人的分析,使學生相互啟發,悟道、悟理、悟方法,把化學平衡及平衡移動的原理真正內化到自己的知識結構中,并獲得應用原理解決問題的科學方法。
例5.在一定溫度下,一定體積的密閉容器中有如下平衡:
已知H2和I2起始濃度均為0.10mol/L,達平衡時HI的濃度為0.16mol/L。若H2和I2起始濃度均變為0.20mol/L時,則平衡時H2的濃度(mol/L)是()
A.0.16B.0.08C.0.04D.0.02
此題運用“起始濃度”、“轉化濃度”、“平衡濃度”之間的量的關系,可以計算出第一種情況下平衡時H2的已轉化的濃度是0.08mol/L,平衡時濃度為0.02mol/L。這是一般同學們的思維過程,但第二種情況下如何思考,由于起始濃度增大一倍,壓強也增大一倍,一些同學感到束手無策。其實,仔細分析此反應的特點,不難發現,增大壓強不會使平衡移動,因此,平衡時H2的濃度為0.04mol/L。
由于每個同學的知識結構、認知能力、思維品質不盡相同,鼓勵學生“講思路、談過程”相互交流合作學習,促進發展。有的同學從建立“狀態模型”角度思考,兩種情況所建立的平衡狀態是等效的,較快地得到答案。
以上都是應用平衡移動原理解決問題的思維過程,強調的是勒沙特列原理運用中必須明確是其它條件不變,改變一種條件而引起的平衡移動。若是幾個條件同時改變,則需要科學分析。如:
例6.一定條件下,向一帶活塞的密閉容器中充入2mol SO2和1mol O2,發生下列反應:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
達平衡后改變下述條件,SO3氣體平衡濃度不改變的是( )
A.保持溫度和容器體積不變,充入1mol SO3(g)
B.保持溫度和容器內壓強不變,充入1mol SO3(g)
C.保持溫度和容器內壓強不變, 充入1mol O2(g)
D.保持溫度和容器內壓強不變,充入1mol Ar(g)
此題可以先討論分析各種情況下平衡是否移動、向哪個方向移動,再回答SO3氣體平衡濃度是否變化。A 增大了SO3的濃度,平衡向左移動;B充入SO3后達到新的平衡時,與原平衡是等效的,可以認為平衡不移動;C O2的濃度增大,平衡向右移動;D 體積增大,由于反應物濃度減小得多,平衡向左移動。B選項符合題意。這里要引導學生認真分析條件的變化,結合物理學中氣體的性質進行討論。
4問 學活 “能不能變?怎么變?” 的應用性知識
引導學生開展變式討論(變題型、變角度、變設問、變方法等等),激活思維、學活知識,提高學生的思維品質。如:
例7.右圖曲線a表示放熱反應:X(g)+Y(g)
Z(g)+M(s)+N(s)
進行過程中X的轉化率隨時間變化的關系如a。若要改變起始條件,使反應過程按b曲線進行,可采取的措施是( )
A.升高溫度B.加大X的投入量
C.加催化劑D.增大體積
例8.在一定條件下二氧化硫和氧氣發生如下反應:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)+Q(Q>0)
(1)600℃時, 在一密閉容器中,將二氧化硫和氧氣混合,反應過程中SO2、O2、SO3物質的量變化如圖,反應處于平衡狀態的時間是____________。
(2)據圖判斷,反應進行至20min時,曲線發生變化的原因是_____________(用文字表達),
10min到15min的曲線變化的原因是______(填寫
編號)。
A.加了催化劑B.縮小容器體積
C.降低溫度 D.增加SO3的物質的量
以上兩題雖然都是圖象分析判斷題,但設問的角度有所不同,均考查學生識圖能力、分析能力。例7考查影響化學反應速率和化學平衡的因素,是從反應物的轉化率變化來分析的。若是從各物質在反應過程中,隨時間的變化物質的量的變化情況來綜合分析化學平衡及影響平衡移動的因素就成了例8的題型。多變的設問將大大增強了學生思維的強度,提高了思維的變通性。(答案:例7 C;例8 (1)15min-20min、25min-30min;(2)增加了O2的量ab。)
例9.一定溫度下,反應2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 達到平衡時,n(SO2) : n(O2) : n(SO3)=2:3:4。縮小體積, 反應再次達到平衡時,n(O2)=0.8mol, n(SO3)=1.4mol,此時SO2的物質的量應是( )
A.0.4molB.0.6mol C.0.8mol D.1.2mol
由于條件給出的是第一次平衡時的各物質的物質的量之比和縮小體積后第二次平衡時的某些物質的量,因此大多數同學可以經過數學計算,解出結果為0.4mol。此時,再深入追問“還有沒有更簡單的推斷方法?”,有的同學從縮小體積壓強增大,平衡向右移動的角度進行分析,找到第二次平衡時n(SO2):n(O2)小于2:3,(因為SO2與O2的轉化量關系為2:1)SO2物質的量只能是0.4mol。
教師還可以引導學生自編“變式題”,進行一題多變、多解選優的討論,培養學生思維的靈活性。
“一問”,是表層的認識,突出一個“準”字;“二問”是深層的認識,突出一個“透”字;“三問”是過程的認識,突出一個“悟”字;“四問”是變通批判的認識,突出一個“活”字。“四問”復習策略,改變了學習方式,學生主動參與獲得知識、提高能力、學會科學思維方法,使學生由記憶水平學習向理解水平學習、融會貫通水平學習深化,不斷提高學生的學習能力。
幾點說明:(1)“四問”是遞進式的程序,可以是針對一個專題進行,也可以縮小到對一個問題進行“四問”討論;(2)復習力戒空談,尤其是“基本概念基本理論”的復習,圍繞例題開展討論,深化認識,將知識內化;(3)根據學生的實際選擇例題,把握好難度和深度,保持一定的梯度。
注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文