中学化学教学中“平衡思想”构建策略研究

郭丽丽 刘妍 杨富巍

摘 要： 化学平衡思想是中学化学核心思想之一，在高中化学教学中化学平衡思想的构建有利于加深学生对知识的理解与知识体系的建立;有利于学生形成符合学科特点的思想方法;有利于学生提高学科素养与解决问题。据此，要讨论中学化学教学中“平衡思想”的构建策略。

关键词： 化学;教学;平衡思想;构建策略

中图分类号： G4      文献标识码： A      doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.12.086

1 恰当利用生活实例，促进学生自主构建

化学无处不在，人类的衣食住行均离不开化学;平衡无处不在，天地万物均靠平衡来维持。要让学生对化学平衡思想感兴趣，就得走进学生熟悉的生活中去。化学平衡教学中教师要寻找恰当的生活实例将学生带人其中，从而激发学生学习的兴趣。如我们每天饮用的自来水都是经过杀毒處理之后的，生活中常用氯气来杀菌，那么用氯气杀菌所用的化学（思想）原理就是化学平衡思想。具体以化学反应式来解释说明：

CL2+H2O HCL+HCLO该反应就是一个可逆反应，只要有可逆必定有平衡存在，该过程中反应生成的次氯酸具有杀菌消毒的作用，当次氯酸逐渐被水中的细菌消耗掉的时候，杀菌效果就会大打折扣，细菌就会大量繁殖，因此为了再次杀菌消毒，平衡向正反应方向进行，只有当反应生成的次氯酸与杀菌消毒后的水都刚好不再变化的时，此时该反应就达到了平衡状态。

CH3COOH CH3COO-+H+醋酸是餐桌上必不可少的调味剂，但由于醋酸是弱酸，因此它在溶液中存在着电离平衡，每当人们用餐时，若食物中的盐量较多，人们则会选择食用醋，醋酸则会中和过量的盐，从而使美食变成人们的味蕾可接受的范围，那么在此过程中，当醋酸电离产生的氢离子与氢离子和醋酸根离子结合生成的醋酸分子的量都不在变化时，说明该反应达到了平衡状态。

H2O+CO2 H2CO3该可逆反应原理存在于生活中的各种碳酸饮料当中，例如，雪碧、可乐等在打开盖子之后会有大量的气泡产生，产生气泡的成分即是H2CO3分子与空气接触立即分解得到的H2O和CO2。当打开瓶盖一段时间后气泡会冒完，此时说明H2CO3分子分解为H2O和CO2的速率与H2O和CO2结合生成H2CO3分子的速率相等，那么该可逆反应就达到了动态平衡的状态。

2 灵活运用知识迁移，引导学生多向构建

学生从初三接触化学一直学习到高二即已积累了许多化学知识，那么学生或许会产生是不是所有的化学反应都能进行完全（达到反应的限度）这样的疑问。初三下册学生已经初步学习了关于饱和溶液、不饱和溶液和溶解度的概念，因此，教师在讲解难溶电解质的溶解平衡时可以先复习初中内容，再利用知识迁移的方法将该部分可逆过程与动态平衡思想迁移到难溶电解质的学习上，从而引导学生学习溶解平衡的内容。

饱和溶液和不饱和溶液：在一定温度下，向一定量溶剂里加入某种溶质，当溶质不能继续溶解时，所得到的溶液叫作这种溶质的饱和溶液;还能继续溶解的溶液，叫作这种溶质的不饱和溶液。

在溶剂增加或温度升高的情况下，已达到饱和的溶液可以变成不饱和溶液。因此，只有指明“在定量溶剂里”和“在定温下”，溶液的“饱和”和“不饱和”才有确定的意义。在该过程中同样存在着动态平衡状态，可简单如图1。

溶解度：（1）固体的溶解度：表示温度一定时，某固态溶质在100g溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量。如果不指明溶剂，通常所说的溶解度是指物质在水里的溶解度。

（2）气体的溶解度通常是指该气体的压强为101KPa和一定温度时，溶解在1体积水里达到饱和状态时的气体体积。

学生已经初步学习了关于饱和溶液、不饱和溶液和溶解度的概念，因此，教师可以先复习初中内容，再利用知识迁移的方法将该部分可逆过程与动态平衡思想迁移到难溶电解质的溶解平衡上，从而引导学生轻而易举的掌握溶解平衡的内容。

例如：AgNO3溶液与NaCl溶液混合，生成白色的AgCl沉淀：

Cl-+Ag+=AgCl↓

那么 Cl-与Ag+的反应真能进行到底吗？

查询资料得知：生成沉淀的离子反应所以能够发生，在于生成物的溶解度小。例如，AgCl20度时在100g水中仅能溶解1.5×10-4g。

尽管AgCl溶解度很小，但也不是绝对的不溶，有AgCl沉淀生成会有少量的溶解。因此，生成AgCl沉淀后的溶液中则有三种粒子在反应体系中共存：

Cl-（aq）+Ag+（aq） AgCl（s）

如此，可将生成沉淀的反应转化成我们所熟悉的固体（AgCl）溶解的问题。从固体溶解平衡的角度，我们会很容易理解AgCl在溶液中存在下述两个过程：一是在水分子作用下，少量Cl--和Ag+脱离AgCl的表面溶入水中;二是溶液中的Cl-和Ag+被AgCl表面阴、阳离子所吸引，回到AgCl的表面析出——沉淀。温度一定时，当沉淀溶解和生成的速率相等时即得到AgCl的饱和溶液，建立下列动态平衡：

AgCl（s） Cl-（aq）+Ag+（aq）

由于溶解与沉淀这种动态平衡的存在，则导致Cl-与Ag+反应不能完全进行到底。沉淀反应在生产、科研、环保等领域的许多应用，正是利用了难溶电解质的溶解平衡。

3 精心设计化学实验，激发学生构建的心向

对化学平衡的教学还应重视实验，教师要精心设计实验，上课时以边实验边引导的方式培养学生思维能力，同时启发学生充分讨论，一方面要提供建构理解所需的基础;另一方面要给学生广阔的建构空间，让他们针对具体情境采取适当的策略，从而达到师生共同归纳出平衡移动原理的目的。以实验课为例，实验课要以学生为主，教师起到引导作用即可，让学生两个人一组做实验，教师要预先设定好实验步骤、原理、仪器、试剂、药品以及注意事项等。

实验原理：Fe3++3SCN-？偺dFe（SCN）3 （红色）

SCN-可以检验Fe3+的存在，Fe（SCN）3 溶液呈红色，增加反应物或生成物的浓度、减小反应物或生成物的浓度都会使平衡发生移动。

实验仪器：试管、胶头滴管。

实验药品：FeCl3溶液、KSCN溶液、NaOH溶液。

实验过程：

（1）向盛有5ml 0.010ml/LFeCl3溶液的试管中加入5ml 0.005ml/LKSCN溶液，溶液呈红色。

（2）将上述溶液均分置于两支试管中;向第一支试管中加入饱和FeCl3溶液3滴，充分振荡，仔细观察试管中颜色变化;向第二支试管中滴加3滴1mol/LKSCN溶液，观察试管中颜色变化。

（3）再次向上述两支试管中各滴加0.05mol/LNaOH溶液2～4滴，观察试管中现象。

实验现象及说明：

步骤（2）中加了FeCl3溶液的试管中，相当于加入了Fe3+，则反应物浓度增大，平衡向正反应方向移动，所以试管中溶液颜色加深;滴加了KSCN溶液的试管中，相当于滴加了SCN-，则SCN-浓度增大，由勒夏特列原理知，平衡向左移动，因此试管中溶液颜色变浅。

步骤（3）中向第一支已加了FeCl3溶液的试管中加入NaOH溶液，相当于加入了OH-，则当加入OH-后Fe3+与OH-结合生成沉淀Fe3++OH-=Fe（OH）3反应物浓度减小，根据勒夏特列原理，为了减弱这种改变，平衡逆向移动，则试管中溶液颜色变浅。第二支试管同理。

本实验操作简单易行，在教师的指导下，让学生两人一组，亲自动手做实验，参与实验的整个过程，体会可逆反应、感受平衡移动（被破坏又重新建立）的整个过程，从而培养学生对化学平衡思想的构建能力。

4 应用与实践并举，巩固加深构建能力

化学平衡思想的构建仅靠口头阐述、实验操作的培养是远远不够的，高中化学是非常抽象的一门学科，只有通过实践，才能使学生真正理解内容，掌握内容，实现实际意义上的化学思想的培养。那么高中化学平衡思想的应用莫过于计算，主要包括参加反应的某物质的转化率、某物质的起始量（物质的量、浓度等）或终态量（物质的量、浓度等）、平衡常数。

以下主要以常用的方法为例：

1，量：衡量多少的量，广义指质量、数量、体积、浓度、物质的量、压强及温度等。狭义指物质的量和物质的量的浓度。

2，初始量：可以是反应物也可以是生成物，也可以将反应物跟生成物同时加入，通常加反应物。

3，转化量（反应量）：全部设定成系数倍的X作为未知数，这样更方便。

4，平衡量（终态量）：通常是指化学反应达到平衡状态时反应物最终的量、生成物的最终量。

5，根据已知条件（转化率、生产率、速率、平衡常数）等来确认X的值，那么将会完成各种设问。

4.1 计算模式

mA（g）+nB（g）=pC（g）+qD（g）

n始/mol     a     b     0   0

n转/mol   mx nx px qx

n平/mol   a -mx b -nx px qx

对于反应物：n平=n始-n转;对于生成物：n平=n始+n转。

4.2 等效平衡的应用

（1）定义：在一定条件下（T、P恒温恒压或恒温恒容），对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量的不同（反应无论从正反应开始还是逆反应开始），达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同，这样的平衡称为等效平衡。

（2）解题方法：极端转换法（一边倒）。

无论平衡从哪个方向建立，在判断时，都可根据题给条件和反应计量数把生成物全部推算为反应物或把反应物全部推算为生成物（在与原平衡加入的物质的量相比较，若物质的量“相当”，则为等效平衡）

（3）规律。

恒温恒压时：

对一可逆反应由“一边倒”確定出两个初始状态的物质的量之比相同，则在达到平衡后两平衡等效。

恒温恒容时：

①对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要物质的量比值与原平衡相同，则互为等效平衡。

②对于反应前后气体分子数改变的可逆反应，只有物质的量与原始值相同，二者才等效平衡。

5 结束语

中学生化学平衡思想的构建可以有很多种方式，以上策略对县级以上的中学而言比较容易实现，但对于一些贫困地区，尤其是实验部分由于条件的限制很难实现。

参考文献

[1] 张爱武.高中化学“平衡”概念形成的教学策略研究[D].上海：华东师范大学，2010.

[2]丁芳.高中化学学科思想构建与能力培养的探索与实践[M].重庆：西南师范大学出版社，2015.

[3]陈楷文.验证化学反应中的一些可逆反应[D].北京：高等教育出版社，2015.