以實驗之美 啟化學之光

張運飛 李紅英

[摘? ?要]化學之美，美在實驗、美在真實、美在和諧。通過化學實驗教學，培養學生科學探究意識，落實化學學科核心素養，讓學生感受化學之美、生活之美。

[關鍵詞]實驗之美;化學平衡;影響條件;勒夏特列原理

[中圖分類號]? ? G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2020）29-0069-03

《化學平衡》是人教版高中化學選修4《化學反應原理》第二章第三節的教學內容，是高中二年級選學理科學生需要學習的重點知識。根據新課程標準的要求，結合教學參考用書的建議，該部分內容的教學安排5課時。本節課是第2課時，教學重點為：影響化學平衡移動的條件探究及勒夏特列原理的歸納總結。

一、教學背景

1.課程標準

對影響化學平衡移動因素的學習要求，新課程標準中使用的行為動詞為“了解”，具體為：通過實驗探究，了解濃度、壓強、溫度對化學平衡狀態的影響。新課程標準明確要求“探究影響化學平衡移動的因素”為學生必做實驗。在開展“外界條件對化學平衡的影響”實驗探究活動中，發展學生的演繹推理、系統假設等思維能力。

2.學情分析

在必修2《化學反應的速率和限度》一節中，學生對“化學平衡的建立”有了一定的了解，知道可逆反應具有一定的反應限度，了解了化學反應的限度決定了反應物在該條件下的最大轉化率。學生初步學習了化學平衡理論知識，本節課將從實驗的角度讓學生體驗外界條件對化學平衡狀態的影響。

二、教學節選

教學環節1 演示實驗，發現規律

【演示實驗】向大試管中加入約8 mL蒸餾水，滴加4滴FeCl3溶液（顏色很淡），滴加2滴0.01 mol/L KSCN溶液，靜置。

【學生活動】學生仔細觀察實驗現象：KSCN溶液滴入后，立刻變為紅色，且紅色逐漸擴散開來。現象很美，學生驚嘆。

【教師提問】FeCl3溶液中滴加KSCN溶液后溶液顏色為何變紅？能否用化學方程式表示該變化過程？請嘗試在速率關系圖上分析該變化過程。

【學生活動】利用所學知識解釋觀察到的現象：溶液變紅色是由于Fe3+與SCN-反應生成了Fe（SCN）3（紅色），反應的離子方程式為Fe3++3SCN-[?]Fe（SCN）3;畫出速率時間關系圖，最終溶液紅色不再改變，說明反應達到化學平衡狀態。

【演示實驗】用長滴管吸取大試管中的紅色液體于兩支小試管中（各2滴管），分別向其中滴加1滴1 mol/L KSCN溶液和3滴飽和FeCl3溶液，與大試管中的液體顏色對比。

【教師提問】溶液紅色加深，說明哪種微粒的濃度發生了變化？如何變化？加入的是什么微粒？濃度又有何變化？所用溶液的濃度和數量的意義何在？

【學生活動】思考，交流，匯報：兩支小試管中溶液紅色都加深了，說明Fe （SCN）3溶液濃度都發生了改變，且都是增大。第一支小試管加入的是1滴1 mol/L KSCN溶液，與未加入前相比，KSCN溶液剛加入的瞬間，SCN-濃度增大，溶液紅色加深，說明Fe3+和SCN-發生反應繼續生成Fe （SCN）3，SCN-濃度在剛加入的瞬間增大后又因反應消耗而降低。第二支試管中加入的是3滴飽和FeCl3溶液，與未加入前相比，FeCl3溶液剛加入的瞬間，Fe3+濃度增大，溶液紅色加深，說明Fe3+和SCN-發生反應繼續生成Fe （SCN）3，Fe3+濃度在剛加入的瞬間增大后又因反應消耗而降低。畫速率時間關系圖，分析速率圖。

【演示實驗】分別向上述兩支小試管中各滴加2滴0.01 mol∕L NaOH溶液。

【學生活動】觀察現象，思考，匯報：滴加2滴0.01 mol∕L NaOH溶液后，溶液紅色變淺。

【教師提問】溶液紅色為何變淺？說明什么問題？

【學生活動】加入2滴0.01 mol∕L NaOH溶液后，OH-會消耗溶液中的Fe3+，Fe3+濃度降低后，化學平衡隨之被破壞，并向著生成Fe3+的方向移動。畫速率時間關系圖，分析速率圖。

【歸納總結】舊的化學平衡被破壞，建立新的化學平衡，此過程被稱為化學平衡狀態的移動，簡稱平衡移動。

其他條件不變，增大反應物濃度，平衡正向移動;減小反應物濃度，平衡逆向移動。

設計意圖：本環節從學生非常熟悉的氯化鐵溶液與硫氰化鉀溶液反應變紅色的實驗入手，降低學習門檻，激發學生興趣。學生認真觀察實驗現象，從理論的角度分析宏觀現象背后蘊含的微觀本質，并畫出速率時間關系圖，歸納出本節課的第一個規律：在其他條件不變時，改變反應物濃度，化學平衡隨之發生改變。本環節重在培養學生的“宏觀辨識與微觀探析”化學學科核心素養。

教學環節2 擴大范圍，驗證規律

【教師提問】其他條件不變，減小生成物濃度，或增大生成物濃度，平衡是否移動？如果移動，方向如何？

【提示信息】Cr2O72-? + H2O[?]2CrO42-? + 2H+。

（橙色）? ? ? ? ? ? ? （黃色）

【學生活動】小組交流討論，根據所給信息設計實驗。

【學生實驗】取1支試管，向其中加入5 mL 0.1 mol∕L K2Cr2O7溶液，再滴加5～15滴濃H2SO4，溶液由橙黃色變為橙色;取1支試管，向其中加入5 mL 0.1 mol∕L K2Cr2O7溶液，再滴加5～15滴6 mol∕L NaOH溶液，溶液由橙黃色變為黃色。

【教師提問】加入濃H2SO4和NaOH溶液后，K2Cr2O7溶液顏色發生改變，原因是什么？

【學生活動】思考，交流，匯報：加入濃H2SO4后，溶液中的H+濃度增大，而化學平衡向著H+濃度減小的方向移動，Cr2O72-濃度增大，溶液由橙黃色變為橙色;加入NaOH溶液后，溶液中的H+與OH-反應，H+濃度減小，平衡正向移動，CrO42-濃度增大，溶液由橙黃色變為黃色。畫速率時間關系圖，分析速率圖。

【教師提問】當濃度發生變化時，可逆反應是如何面對濃度變化的呢？

【學生活動】思考，交流：通過平衡移動減弱濃度變化帶來的影響。

【歸納總結】其他條件不變，增大反應物濃度或減小生成物濃度，平衡正向移動;減小反應物濃度或增大生成物濃度，平衡逆向移動。

設計意圖：上一環節從反應物濃度的變化角度進行實驗探究，本環節則從生成物濃度的變化角度進行實驗探究。學生根據所給信息、設計實驗、交流討論、優化實驗方案、預測實驗現象、完成實驗驗證。本環節重在培養學生的“科學探究與創新意識”化學學科核心素養。

教學環節3 學以致用，推廣規律

【教師提問】化學反應要么是吸熱反應，要么是放熱反應，改變溫度，化學平衡狀態會改變嗎？如果會，做何改變？

【提示信息】2NO2（g）[?]N2O4（g）? ΔH=-56.9 kJ/mol

（紅棕色）? （無色）

【教師活動】展示“二氧化氮—四氧化氮”球。

【學生活動】小組交流討論，結合所給信息，設計實驗。

【學生實驗】取3個“二氧化氮—四氧化氮”球。將其中1個放入冰水中，氣體紅棕色變淺;將其中1個放入熱水中，氣體紅棕色加深;第3個常溫放置，氣體顏色不變。

【師生活動】師生歸結：溫度不同，氣體顏色不同。請學生分析溫度對平衡的影響，畫出速率時間關系圖，分析速率圖。

【教師提問】當溫度發生變化時，該可逆反應是如何變化的呢？

【學生活動】通過平衡移動減弱溫度變化帶來的影響。

【歸納總結】其他條件不變，升高溫度，平衡向吸熱方向移動;降低溫度，平衡向放熱方向移動。

設計意圖：本環節對溫度這一影響化學平衡的因素進行實驗探究，驗證溫度對平衡狀態的影響。學生根據所給信息設計實驗，從理論角度分析現象背后蘊含的微觀本質，并畫出速率時間關系圖，歸納出本節課的第二個規律：在其他條件不變時，改變溫度，化學平衡隨之發生改變，并向著能夠減弱這種改變的方向移動。本教學環節注重培養學生的類比及推理意識。

教學環節4 歸納總結，提煉原理

【教師提問】同學們，剛才我們通過實驗探究了解到當其他條件不變時，改變溫度或改變濃度會對化學平衡狀態帶來影響，也知道了具體有何影響。那么對于有氣體參與的已經達到平衡狀態的可逆反應，改變壓強，平衡會移動嗎？如果會，如何移動呢？

【學生活動】交流，討論，匯報：根據剛才濃度及溫度對平衡移動的影響，類比出對有氣體參與的已經達到平衡狀態的可逆反應，改變壓強，平衡將向著減弱這種改變的方向移動。

【師生活動】結合濃度與溫度的改變對平衡狀態的影響，將歸納總結進一步完善擴大，得到勒夏特列原理。交流、分享對勒夏特列原理的理解及其適應范圍。

【師生感悟】多么神奇的可逆反應！外在，有非常美麗的實驗現象;內在，當外界條件發生改變時，通過平衡移動來減弱外界的影響。同學們，我們的生活何嘗不是如此呢？平衡之美，改變之美，讓改變發生，讓夢想成真！

設計意圖：本環節依據前面濃度及溫度對化學平衡的影響，類比推理出有氣體參與的已經達到平衡狀態的可逆反應，改變壓強，平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動。結合溫度、濃度及壓強對化學平衡的影響，提煉出經驗規律，也就是勒夏特列原理。本環節重在培養學生的“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”化學學科核心素養，增強學生的類比及推理意識。

三、教學反思

筆者調查發現，隨著新課程標準的頒布實施，中學化學越來越突出實驗教學，但現階段的實驗教學似乎進入了一個誤區，不少教師一味地追求數字化實驗、創新型實驗等“高大上”的實驗，而忽略了傳統的“試管實驗”。“高大上”的實驗教學看似更適應時代潮流，但有的時候不可避免地會將實驗教學復雜化。本節課，涉及的實驗均來自于教材中的演示實驗，儀器簡單、藥品用量少、實驗現象明顯。學生動手實驗，觀察現象，由衷地感嘆實驗之美、化學之美及生活之美。當學生發現自己歸納的化學平衡狀態影響規律竟然和著名的勒夏特列原理相同，本節課的情感釋放瞬間達到高潮，學生自發地鼓起掌，為自己鼓掌，也為化學鼓掌，當下課鈴聲響起的時候，學生依然舍不得結束課程，意猶未盡。小實驗，大智慧;小故事，大情懷。在以后的化學教學中，我們要堅守實驗教學，讓學生感受化學之美。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

（責任編輯 羅? ?艷）