整合三種教材 設計平衡教學

王 敏

（姜堰中學 江蘇 姜堰 225500）

一、問題的提出

化學平衡是高中化學教學的一個難點，其理論性較強，對學生抽象思維能力要求較高，學生理解比較困難。因此，如何進行教學設計，既能使學生條理清晰地掌握好這部分知識，又能很好地培養學生的思維能力，觸類旁通，為其他各類平衡的學習打好基礎，值得化學教師思考。

二、設計的依據

根據最近發展區理論：人的思維是有彈性、有潛力的，在不同的社會環境中具有伸縮性。因此，對同一內容的學習，在不同時間分次進行，每次分別著眼于問題的不同側面，使認識逐步深入。對于化學平衡這一內容，筆者整合了人教版、蘇教版以及魯科版三個版本的教材，按照這樣的思路進行教學設計，收到了較好的效果。

三、化學平衡的教學設計

1.從實驗的角度

第一課時根據人教版教材選修4《化學反應原理》26—28頁，通過幾組實驗，讓學生直觀地感受到濃度、溫度和壓強的改變對平衡的影響，進而概括出平衡移動原理（即勒夏特列原理）。

2.從動力學的角度

第二課時從外界條件對正、逆反應速率的影響入手，借助“速率—時間”圖象，分析平衡移動的方向和結果。

化學平衡狀態是指系統內發生的化學反應既沒有正向進行的推動力，又沒有逆向進行的推動力，即正、逆反應速率相等。當條件改變后，如果正、逆反應速率不等了，平衡將向著速率大的反應方向移動，最終使正、逆反應速率再次相等，重新達到新的平衡狀態。

（1）濃度對平衡的影響

如圖1所示：

圖1

t1時刻，增大反應物濃度，v正增大，v逆不變，從而使v正＞v逆，平衡向正反應方向移動，最終v正和v逆均比原來大（說明反應物、生成物濃度均比原來大）。

t2時刻，減小反應物濃度，v正減小，v逆不變，從而使v正＜v逆，平衡向逆反應方向移動，最終v正和v逆均比原來小（說明反應物、生成物濃度均比原來小）。

t3時刻，增大生成物濃度，v正不變，v逆增大，從而使v正＜v逆，平衡向逆反應方向移動，最終v正和v逆均比原來大（說明反應物、生成物濃度均比原來大）。

t4時刻，減小生成物濃度，v正不變，v逆減小，從而使v正＞v逆，平衡向正反應方向移動，最終v正和v逆均比原來小（說明反應物、生成物濃度均比原來小）。

（2）氣體的壓強對平衡的影響

氣體壓強的改變實質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，向哪個方向移動取決于v正和v逆的變化幅度大小。

對于基元反應 aA（g）+bB（g）?dD（g）+eE（g）

（式中k正是正反應的速率常數，k逆是逆反應的速率常數）

如圖2所示：

圖2

當體積減小壓強增大后，反應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，平衡向正反應方向移動；若 a+b＜c+d，則 v正增大的幅度小于v逆，因而v正＜v逆，平衡向逆反應方向移動；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。

同理，當體積增大壓強減小后，反應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，平衡向逆反應方向移動；若 a+b＜c+d，則v正減小的幅度小于v逆，因而v正＞v逆，平衡向正反應方向移動；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。

（3）溫度對平衡的影響

對于同一個可逆反應，由于吸熱方向反應比放熱方向反應的Ea大（如圖3所示，顯然，對于吸熱反應，正反應比逆反應的Ea大），因此吸熱方向反應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，但吸熱方向的反應速率增大的幅度更大，因此v吸熱＞v放熱，平衡向吸熱反應方向移動；降低溫度，v吸熱和v放熱均減小，但吸熱方向的反應速率減小的幅度更大，因此v吸熱＜v放熱，平衡向放熱反應方向移動。

（4）催化劑

圖5

3.從熱力學的角度

第三課時從條件改變后，濃度商Qc和平衡常數K的關系入手，分析平衡的移動方向。

化學反應達到平衡狀態是“熱力學推動力”即反應的自由能△rGm等于零的狀態。若定義：任一時刻的濃度商Qc為該時刻生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值。平衡常數K為平衡時生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值（平衡常數是溫度的函數。溫度不變，平衡常數不變。）當Qc＝K時表示體系處于平衡狀態；當Qc≠K，則體系會設法通過平衡的移動來改變Qc，從而使Qc＝K，重新達到新的平衡狀態。若Qc＞K，平衡向逆反應方向移動使Qc降低；若Qc＜K，平衡向正反應方向移動使Qc升高。

（1）濃度和壓強對平衡的影響

若 d+e＞a+b，則 Qc 增大，Qc＞K，平衡向逆反應方向移動，

若 d+e＜a+b，則 Qc 減小，Qc＜K，平衡向正反應方向移動，

若d+e＝a+b，則Qc不變，平衡不移動。

即壓強增大，平衡向氣體分子數目減少的方向移動。

同理可得出，當體積擴大，壓強減小時，平衡向氣體分子數目增多的方向移動。

（2）溫度對平衡的影響

溫度改變時，平衡常數K也隨之改變，而濃度商Qc不變。

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

（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。

四、設計反思

本教學設計分三個課時，引導學生從三個不同的層面逐步深入地理解平衡的本質。這樣設計目的是使學生對化學平衡移動原理不僅知其然，還知其所以然。同時每一課時又重點解決了不同的主題。第一課時重點是為了歸納總結出勒夏特列原理；第二課時重點是分析“速率—時間”圖象，同時對前面學過的外界條件對反應速率的影響起很好的復習鞏固作用；第三課時利用Qc和K的關系分析平衡移動方向是近兩年江蘇高考新增加的考點，這一方法對于解決一些條件改變后非單一物質濃度變化的情況（如：氣體反應壓縮體積、電離平衡和水解平衡中加水的問題等等）很有說服力。

強調一點：本教學設計中引入的阿累尼烏斯公式以及平衡常數和溫度的定量關系公式只是作為工具幫助學生理解所用。比如提供了阿累尼烏斯公式，學生理解溫度改變后，吸熱方向比放熱方向反應速率的變化幅度大便順理成章。但公式本身不需要學生記憶，就如同題給信息一樣，切勿人為增加學生負擔。

［1］ 北京師范大學等無機化學教研室.無機化學（上冊）［M］.北京：高等教育出版社，2006：279

［2］ 北京師范大學等無機化學教研室.無機化學（上冊）［M］.北京：高等教育出版社，2006：257