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化学平衡常数范文1
【例1】(2012年海南化学卷)已知A(g)+B(g)?葑C(g)+D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下:
回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K=___________________,H___________0(填“”、“ =”);
(2)830℃时,向一个5 L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B,如反应初始6s内A的平均反应速率v(A)=0.003 mol·L–1·s–1,则6s时
c(A)=____________mol·L–1,C的物质的量为____________mol;若反应经一段时间后,达到平衡时A的转化率为____________,如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气,平衡时A的转化率为 。
(3)判断该反应是否达到平衡的依据为____________(填正确选项前的字母)。
a. 压强不随时间改变
b.气体的密度不随时间改变
c. c(A)不随时问改变
d.单位时间里生成c和D的物质的量相等
(4)1200℃时反应C(g)+D(g)?葑A(g)+B(g)的平衡常数的值为____________。
分析:(1)因反应中的物质都是气体,据平衡常数的定义可知其K=■;由表中数据可知,温度升高,K值减小,说明升高温度向吸热的逆反应方向移动,故正反应为放热反应,即ΔH
⑷反应“C(g)+D(g)?葑A(g)+B(g)”与“A(g)+
B(g)?葑C(g)+D(g)”互为逆反应,平衡常数互为倒数关系,故1200℃时,C(g)+D(g)?葑A(g)+B(g)的K=■=2.5。
答案:(1) ■
点评:书写化学平衡常数表达式时,一要注意其书写形式与反应方程式书写形式直接相关;二要注意反应物和生成物中,固体或纯液体物质的浓度可看作1,不必写入表达式。
二、考查外因对化学平衡常数的影响
【例2】(2012年福建理综化学卷)在恒容绝热(不与外界交换能量)条件下进行2A(g)+B(g)?葑 2C(g)+D(s)反应,按下表数据投料,反应达到平衡状态,测得体系压强升高,简述该反应的平衡常数与温度的变化关系:____________。
分析:该反应的正反应方向是一个气体分子数减小的反应(注意D为固态),在恒容绝热的情况下,反应达到平衡状态,体系压强升高,可推知气体体积变大,说明平衡向逆反应方向移动(左移)。另外,压强与温度成正比,压强升高,温度升高,如果正反应是放热的情况下,则是升高温度,平衡向左移,由K=c(C)2/[c(A)2·c(B)]知c(C)减小,c(A)、c(B)增大,符合题目情况。因此推出正反应方向是一个放热反应,那平衡常数与温度成反比,即化学平衡常数随温度升高而减小。
点评:当反应方程式书写形式一定时,影响化学平衡常数的因素仅限于温度,与反应物或生成物的浓度变化无关。
三、考查化学平衡常数与平衡移动或反应进行程度或焓变的关系
【例3】(2011年北京理综化学卷)在温度t1和t2下,X2(g)和 H2反应生成HX的平衡常数如下表:
⑴已知t2>t1,HX的生成反应是____________反应(填“吸热”或“放热”)。
⑹仅依据K的变化,可以推断出:随着卤素原子核电荷数的增加,____________(选填字母)。
a. 在相同条件下,平衡时X2的转化率逐渐降低
b. X2与H2反应的剧烈程度逐渐减弱
c. HX的还原性逐渐
d. HX的稳定性逐渐减弱
分析:⑴由表中数据可知,温度越高平衡常数越小,这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,所以HX的生成反应是放热反应;
⑹K值越大,说明反应的正向程度越大,即转化率越高,a正确;反应的正向程度越小,说明生成物越不稳定,越易分解,因此选项d正确;而选项c、d与K的大小无直接联系。
答案:⑴放热 ⑹a、d
点评:①分析浓度商(Q)与化学平衡常数(K)的关系,可判断反应是否达到平衡状态或确定平衡移动情况。②K的大小表示可逆反应进行的程度,K值越大,说明正反应进行的程度越大,反应物的转化率越大,反之越小。③若升高温度,K值增大(减小),则正反应为吸热(放热)反应。
四、考查化学平衡常数的计算
【例4】(2012年新课程理综化学卷)光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途,工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成。
(4)COCl2的分解反应为COCl2(g)?葑Cl2(g)+CO(g); H=+108 kJ·mol–1。反应体系达到平衡后,各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10 min到14 min的COCl2浓度变化曲线未示出):
①计算反应在第8 min时的平衡常数K=____________________________________;
②比较第2 min反应温度T(2)与第8 min反应温度T(8)的高低:T(2)____________T(8)(填“”或“=”);
③若12 min时反应于温度T(8)下重新达到平衡,则此时c(COCl2)=____________mol·L–1;
④比较产物CO在2~3 min、5~6 min和12~13 min时平均反应速率[平均反应速率分别以v(2~3)、v(5~6)、v(12~13)表示]的大小____________________________________________________________;
⑤比较反应物COCl2在5~6 min和15~16 min时平均反应速率的大小v(5~6)____________v(12~13) (填“”或“=”),原因是____________________________________________________________。
分析:①根据反应方程式可列出K计算公式,K=c(Cl2)·c(CO)/c(COCl2)=0.11×0.085/0.04= 0.234 mol·L–1。
②计算T(2)时的K值(为0.121 mol·L–1)很明显小于T(8)时的K值,说明是升高温度,平衡正向移动了的原因;
③题目说了是不同条件下的平衡状态,那么后面温度就不会改变。根据K值可计算c(COCl2) =0.12×0.06/0.234=0.031 mol·L–1;
④因为5~6分钟,CO浓度在改变所以平均反应速率大于其它的,因为处于平衡状态,根据V的计算公式,2~3、12~13的平均反应速率为0;
⑤因为5~6分钟时浓度改变大于12~13。
答案:①K = 0.234 mol·L–1; ②< ③0.031 ④v(2~3)>v(5~6)=v(12~13)⑤> 在相同温度时,该反应的反应物浓度越高,反应速率越大。
点评:化学平衡常数计算主要包括以下形式的问题:由浓度变化或图像分析求算平衡常数、比较平衡常数大小、由平衡常数求物质浓度或反应物的转化率等,处理具体问题时,一要正确书写化学平衡常数计算表达式,二要注意各物质量的单位,三是注意温度条件。
除上述类型问题外,还有概念考查、综合计算(如融合转化率计算)等。总之,处理化学平衡常数试题时,一要扣准概念的内涵与外延,二要正确书写计算表达式,三要注意一些规律性知识的运用,提高解题效率。
化学平衡常数范文2
一、概念理解
(1)概念:在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂次方乘积与反应物浓度的幂次方乘积之比是一个常数,这个常数就是该反应的化学平衡常数,用K表示.
对于一般的可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),化学平衡常数的表达式为:K=cp(C)•cq(D)/[cm(A)•
cn(B)].
(2)意义:化学平衡常数K是一定温度下一个可逆反应本身固有内在性质的定量体现,它的大小表示可逆反应进行的程度.K值越大,说明平衡体系中生成物所占的比例越大,它的正向反应进行的程度越大,即该反应进行的越完全,反应物转化率越大;反之,就越不完全,转化率就越小.一般来说,K>105时,该反应就基本进行完全.
(3)注意:①化学平衡常数K只针对达到平衡状态的可逆反应适用,非平衡状态不适用.
②当反应的化学方程式书写形式一定时,影响化学平衡常数的因素仅限于温度,与反应物或生成物的浓度变化无关,也与体系压强的改变无关;由于催化剂同等程度的改变正、逆反应速率,故平衡常数不受催化剂影响.任何可逆反应,当温度保持不变,改变影响化学平衡的其他条件时,即使平衡发生移动,K值也不变.
③由于固体或纯液体的浓度是一常数,如果反应中有固体或纯液体参加或生成,则表达式中不能出现固体或纯液体;稀溶液中进行的反应,如有水参加反应,由于水的浓度是常数而不必出现在表达式中;非水溶液中进行的反应,若有水参加或生成,则应出现在表达式中,如酯化反应.
④化学平衡常数表达式的书写形式与反应的化学方程式的书写形式直接相关,化学方程式中的化学计量数不同,表达式就不同;反应方向改变,平衡常数也改变.相同物质的反应方程式书写形式不同时,各平衡常数间是存在联系的,如可逆反应中,正反应的表达式与逆反应的表达式互为倒数;若化学计量数差n倍,则平衡常数为n次幂倍.
(4)规律:①其他条件不变时,若正反应是吸热反应,由于升高(或降低)温度时,平衡向正(或逆)反应方向移动,K增大(或减小);若正反应是放热反应,由于升高(或降低)温度时,平衡向逆(或正)反应方向移动,K减小(或增加),所以,体系温度变化时,平衡常数可能增大也可能减小,但不会不变.
②分析浓度商(Qc)与化学平衡常数(K)的大小,可判断反应所处的状态,如Qc=K,体系处于化学平衡;Qc<K,反应正向进行;Qc>K,反应逆向进行.可见,只要知道一定温度下某一反应的平衡常数,并且知道各反应物及生成物的浓度,就能判断该反应是处于平衡状态还是向某一方向移动.
二、典型应用
1.考查对概念的理解.这类问题涉及的知识点主要包括:对定义的理解、平衡常数表达式的书写及与化学方程式的互推、影响因素分析、平衡常数的意义等,以基础知识考查为主.
例1 高温下,某反应达到平衡,平衡常数K=
c(CO)•c(H2O) c(CO2)•c(H2).恒容时,温度升高,H2浓度减小.下列说法正确的是( )
(A) 该反应是焓变为正值
(B) 恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小
(C) 升高温度,逆反应速率减小
(D) 该反应化学方程式为CO+H2O〖FY(KN〗催化剂 高温〖FY)〗 CO2+H2
分析:由平衡常数K=
c(CO)•c(H2O) c(CO2)•c
(H2)可知该反应的化学方程式为CO2(g)+H2(g)CO(g)+ H2O(g),(D)项错误;题设“温度升高时H2浓度减小”,说明在恒容时平衡正向移动,ΔH>0,(A)项正确;恒容时增大压强,H2的浓度不变,(B)项错误;升高温度,v正和v逆都增大,(C)项错误.答案为(A).
2.考查有关计算. 这类问题中比较典型的试题包括:由浓度变化或图像分析求算平衡常数、比较平衡常数大小、由平衡常数求物质浓度或反应物的转化率等,以计算能力考查为主.
例2 将固体NH4I置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:①NH4I(s)NH3(g) +HI(g);②2HI(g)H2(g)+I2(g),达到平衡时,c(H2)=0.5 mol•L-1,c(HI)=4 mol•L-1,则此温度下反应①的平衡常数为( )
(A) 9 (B) 16 (C) 20 (D) 25
分析:设反应①达到平衡时,NH3的浓度为x,HI的浓度也为x.
NH4I(s) NH3(g) +HI(g)
起始浓度
转化浓度
平衡浓度 x x
2HI(g) H2(g)+I2(g)
起始浓度
x00
转化浓度
x-4 0.5
平衡浓度
4 0.5
根据关系式可列等式:(x-4)/2=0.5/1
解得:x=5 mol•L-1
则温度下反应①的平衡常数K=c(NH3)平•c(HI)平=5×4=20.答案为(C).
3.判断化学平衡情况及反应的热效应.主要是三类问题:一是分析外因(仅限于温度)对平衡移动的影响与K的关系;二是分析浓度商(Q)与K的关系,并判断平衡移动情况;三是判断反应的热效应.
例3 煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及产率等问题.已知CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)的平衡常数随温度的变化见表1.
表1
温度/℃ 400 500 830 1 000
平衡常数K 10 9 1 0.6
试回答下列问题:
(1)上述反应的正反应是反应(填“放热”或“吸热”).
(2)某温度下,上述反应达到平衡后,保持容器体积不变,升高温度,正反应速率
(填“增大”、“减小”或“不变”),容器内混合气体的压强(填“增大”、“减小”或“不变”).
(3)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO)•c(H2O)=
c(H2)•c(CO2),试判断此时的温度为℃.
(4)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是( )
(A) 容器中压强不变
(B) 混合气体中c(CO)不变
(C) v逆(H2O)=v正(H2)
(D) c(CO)=c(CO2)
(5)830 ℃时,在恒容反应器中发生上述反应,按表2中的物质的量投入反应混合物,其中向正反应方向进行的有(选填字母).
表2
投料 A B C D
n(CO2)/mol 3 1 0 1
n(H2)/mol 2 1 0 1
n(CO)/mol 1 2 3 0.5
n(H2O)/mol 5 2 3 2
(6)在830℃时,在2 L的密闭容器中加入4 mol CO(g)和6 mol H2O(g)达到平衡时,CO的转化率是.
分析:(1)由表格可知,升高温度,化学平衡常数减小,故正反应为放热反应.
(2)升高温度,正、逆反应速率均增大;容器体积不变的情况下,升高温度,则容器内混合气体的压强增大.
(3)当c(CO)•c(H2O)=c(H2)•c(CO2)时,K=1,此时的温度由表中数据可知为830 ℃.
(4)该反应为“反应前后气体物质的量不变”的反应,反应过程中气体压强始终不变,与平衡与否无关;c(CO)=c(CO2)不能作为反应是否达到化学平衡状态的依据.答案为(B)(C).
(5)830℃时,化学平衡常数为1,即若n(CO2)×n(H2)<n(CO)×n(H2O),则反应向正反应方向进行,符合此要求的是(
B)、(C).
(6)830 ℃时,化学平衡常数为1,则
CO(g)+H2O(g)[WB]H2(g)+CO2(g)
起始浓度/mol•L-123 0 0
转化浓度/mol•L-1xxx x
平衡浓度/mol•L-12-x3-xx x
由平衡常数K=
c(H2)•c(CO2) c(CO)•c(H2O)
=x2 (2-x)(3-x)=1,
化学平衡常数范文3
关键词:高中化学;化学平衡;教学策略;等效平衡;教学优化
中图分类号:G633.8
化学平衡是整个高中化学的重点、难点,也是热点,对课任教师来说也是难点。如何把握好本节内容,突破难点就显得尤为重要。本文志在通过多年的授课整合本节的教学思路,提出对本节内容的处理方法,以优化课堂教学,提高课堂教学效率。
一、高考考试说明对本节知识的要求。
了解化学平衡建立的过程。理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响,认识其一般规律。理解化学平衡常数的含义,能够利用化学平衡常数进行简单的计算。
本节内容主要包括四个知识点:1、可逆反应;2、化学平衡状态;3、化学平衡移动原理;4、化学平衡常数。从功能上分,可逆反应是化学平衡的载体,化学平衡常数是对化学平衡的定量描述,化学平衡移动原理是外界因素对化学平衡影响的定性分析。
二、如何进行化学平衡的教学优化
怎么突出《化学平衡》知识板块的教学重点,突破本节的教学难点呢?方法如下,了解学生认知结构;运用化学实验;调整知识顺序;进行定量描述;定性判断;避免死记硬背以及突破难点。具体阐述如下。
1、了解学生认知结构
《化学平衡》知识板块与上节课的教学内容在学生的头脑中并不是简单的加和,原有知识因新知识的介入会使两者之间相互干扰和影响,导致知识内化的困难。因此在教学设计时,教师要考虑如何激活学生的已有知识,在学生"已经知道的"与"将要知道的"知识间构架桥梁,然后运用同化机制促进新旧知识的相互作用,以利于难点的突破和重点的强化。
2、充分运用化学实验
《化学平衡》知识板块的实验具有素材丰富、实验现象明显、说服力强的特点。教学中最好采用边讲边实验的形式进行,引导学生认真观察实验现象,启发学生充分讨论。一方面要提供建构知识的基础,同时又要留给学生广阔的建构空间,让学生针对具体的情境采用适当的策略,师生共同归纳出化学平衡移动原理。
3、合理调整知识顺序
人教版教材《化学平衡》一节的知识呈现顺序是:可逆反应与不可逆反应;化学平衡状态(包含影响平衡的因素);化学平衡常数。在实际教学中感觉"化学平衡常数"的呈现有点滞后,故建议将其放在影响平衡的因素浓度、压强、温度之前引入,把定性的分析判断变成定量的分析推导,有利于突破压强教学难点。
4、具体教学方案参考:
《化学平衡》知识板块的教材的主要特点是实验研究与理论分析并重。教师在教学过程中,既要做好演示实验,引导学生通过分析实验现象得出结论,也要充分利用化学图像和化学平衡常数,组织学生通过逻辑推导深刻理解知识的内涵。
首先结合《化学(必修2》中的相关内容,让学生回忆可逆反应、化学平衡状态等已有知识。其次,列举一些生活或实验室中存在的化学平衡现象,如固体溶质在某溶剂中形成饱和溶液、指示剂变色、弱电解质的电离等。在丰富学生对可逆过程的认识的同时,引导学生关注如何定量描述化学反应的限度(即认识和运用化学平衡常数定量描述),以及怎样控制和改变反应的限度(即影响化学平衡的因素及如何定性判断和定量分析影响结果)。
对"化学平衡常数"的主要要求学生了解其含义,建议①充分发挥数据的功能,培养学生对数据的分析和处理能力;②让学生明确化学平衡常数与化学平衡状态的关系:化学平衡常数只受温度影响,温度不变平衡常数不变;③补充浓度商、平衡常数与化学平衡状态的关系。为避免学生混淆浓度商Q和平衡常数K概念,教学中突出它们的定义及表示的异同,明确浓度商是表示一个反应的任意时刻、任何状态下的各物质的浓度关系。有了这一知识基础就为下一步定量判断温度、浓度和压强对化学平衡的影响铺平了道路。
对"反应条件对化学平衡的影响"的教学,一方面要注重通过实验先让学生获得感性认识,得出结论;另一方面引导学生利用学过的平衡常数、(时间~速率)平衡图像等知识对所得结论进行定量分析,加深对规律的理解,避免死记硬背。应是学生明确化学平衡移动有两种情况:①温度一定时,平衡常数为定值,但对应的平衡状态有多种。对于已达到化学平衡的体系,改变任意组分的浓度时,必然引起其他组分浓度的变化,以保持其平衡常数不变。符合这一条件的因素包括增大或减小反应物浓度、增大或减小生成物浓度、增大或者减小压强。②温度改变引起平衡常数的变化,即体系中各组分间浓度关系发生改变,体系必将建立新的平衡状态。
教学中切忌让学生死记硬背结论,讨论时仅仅抓住外界因素对浓度商Q的影响,通过Q与K的比较判断平衡如何移动。这种定量判断非常可靠,适用于所有体系,但是需要一些定量计算。最后归纳总结得出勒夏特列原理,化学平衡移动的定性规律只适用于封闭体系且只改变一个条件的情况下。
总之,正确掌握化学平衡基本理论,能在处理化学平衡难题时节省时间,这在高考中可以争取到一定的优势。学生若能自由运用化学平衡原理,那么日常学习中的很多难题就可以迎刃而解了。并且假设学生的解题思路清晰,那么就可以更好的提升学习效率,并且还能够增加学生的自信心,如此一来,化学学习中的许多难题将会变得简单化,达到触类旁通的效果。
参考文献:
1.张成贤.等效化学平衡教学研究[J].福建基础教育分析,2010,(8).
化学平衡常数范文4
一、教材相关内容比较
(一)编排体系不同
首先是题目的设计,人教版对这部分内容的命名是“化学平衡”,鲁教版将这部分内容命名为“化学反应限度”。其次是课程内容编排,人教版的第一个问题是可逆反应与不可逆反应,第二个问题是化学平衡状态,第三个问题是化学平衡常数。而鲁教版的第一部分是化学平衡常数,第二个部分是平衡转化率,第三个部分是反应条件对化学平衡的影响。
(二)课程内容开展和知识点的讲解角度不同
人教版先从溶解平衡引入可逆反应和不可逆反应,让学生从已有的知识类比了解化学反应的可逆性。然后从学生已熟悉的溶解平衡特征和资料卡片引入化学平衡状态和化学反应限度。讲解了构成化学平衡体系的基本要求和化学平衡状态的特征。人教版这样设计有利于学生接受新知识,充分调动学生的学习兴趣。然后从学生认知角度引入外界条件对化学平衡的影响,该知识点是本节课的教学重点和难点,也是频繁考点,内容抽象;人教版在设置这部分内容时采用以下安排方式:从实验[2-5]、[2-6]引入浓度对化学平衡的影响,通过做实验让学生从感知上认识物质浓度的改变对化学平衡移动的影响。并通过“思考与交流”、“学与问”环节让学生进一步深入思考浓度的改变对化学平衡移动的影响,最后引导学生得出结论。该点符合学生对抽象知识的认知需求。关于温度这个外界条件对化学平衡移动的影响,教材也是从实验入手,让学生从实验现象中归纳出相关结论。人教版在课本上没有详细探讨压强和催化剂对化学平衡移动的影响,这需要教师在讲课时通过“思考与交流”及时补充进去,很多教师在讲课时只让学生记结论而不探究为什么,因此很多学生对这块内容感到困惑。笔者个人觉得人教版没有设置好这两个因素,使老师在设置教学情境时无纲可循。接下来课本以H2和I2的反应为例,研究化学平衡的性质,引入化学平衡常数这个重要内容,通过两个例题演示平衡常数与转化率、反应进行程度的关系。但在这部分内容中没有提到浓度商,需要教师进行必要的补充,因为浓度商Q和平衡常数K之间的关系常用于判断平衡移动的方向,关于这个知识点考试中经常考查,笔者个人觉得这是人教版知识设置的不足之处。
鲁教版在《化学反应的限度》这一节中,以“联想、质疑”合成氨反应了解平衡状态,引入化学平衡常数,讲述化学平衡常数的性质和作用。在课本中重点指出化学平衡常数的注意事项,通过浓度商Q与平衡常数K的比较,判断反应是否达到平衡状态和反应方向判断。在平衡转化率的知识设置中,指出平衡转化率可以直观的表示反应限度;以例题的形式讲解了转化率的计算方法;以“交流、研讨”分析表格,归纳总结出转化率与平衡常数的关系,并指出通过改变原料气的比例,可改变平衡转化率,进而为反应条件对化学平衡的影响打下基础。在反应条件对化学平衡的影响这部分内容里既有活动探究又有结论指导。比如在温度对化学平衡移动的影响的知识设置中,以活动探究的形式通过观察双氮球试验,让学生记录试验现象,得出相应结论,再以讨论的形式让学生思考。通过一系列研讨活动让学生从认知上了解温度对化学平衡的影响,从理论上明白温度对化学平衡的影响是通过改变平衡常数K实现的。以活动探究FeCl3溶液与KSCN溶液反应的实验引入浓度对化学平衡的影响,在实验之后给出了两个问题讨论,进一步加深物质浓度的改变对化学平衡的影响。最后从Q和K的相对大小及柱状图的形式理论分析浓度对平衡的本质影响。关于压强对平衡移动的影响教材是这样设置的:首先在“交流研讨”中让学生补全表格,根据表中信息进行研讨。通过研讨分析让学生尝试归纳出压强对平衡移动的影响。并从Q和K的关系进一步分析压强改变对化学平衡的影响及平衡移动的方向。在知识设置的过程中充分调动学生的学习兴趣,培养学生的逻辑分析能力及科学严谨的态度,激发学生对科学的爱好;鲁教版这种既有实验又有理论教材设置,符合学生的感性认识和理性认识,从逻辑思维分析角度设置知识。笔者认为这是鲁教版知识设置的独到之处。
二、教学建议
两个版本在编排体系、相关栏目设置、习题设计等方面都不尽相同,侧重点也不一样,为了使教材在教学中达到预期的教学效果,笔者提出几点相应的教学建议:
1.人教版在讲述压强对化学平衡的影响时教师要充分设置教学情境,引导学生从浓度的改变认识压强的改变,通过学生积极思考导出压强改变对平衡的影响结论,充分发挥教学的双主题作用。
化学平衡常数范文5
关键词:教材;等效平衡;教学;技能;建构
文章编号:1008-0546(2013)09-0055-03 中图分类号:G632.41 文献标识码:B
一、问题的提出
1. 对比与思考
等效平衡不仅是化学平衡中的一个概念,更是比较转化率大小或平衡体系中物理量大小常用的一种思维分析方式。它对促进学生抽象建模能力和理解化学平衡体系涵义极其重要,但人教版新旧教材对该内容的处理各不相同。
从上表看出,新旧教材均无明确的等效平衡概念,但旧教材以信息形式给出了其“模型”,指出了其“核心”是“组成相同”,还用“实验证明”表明了此为经验规律。新教材对此无任何提及,是新教材暗指要舍弃掉该内容吗?如果不是,如何实施教学呢?
2. 问题与认识
课程标准在认识化学科学主题中指出:“认识模型、比较等科学方法对化学研究的作用”;在化学平衡主题中指出:“认识化学平衡的调控在STSE中的重要作用”。而等效平衡观念建立过程是将化学平衡移动原理建模、比较等科学方法相融合的过程,在此基础上形成的一种行之有效的定量比较的思维分析方法,是不应舍弃的。它依旧是当前各级测试的重要内容,事实上,一线教师一直也没有放弃等效平衡教学。
二、现行教法的缺陷
当前教学基本是沿用旧教材信息呈现的方式引出话题,然后告知等效平衡三种类型后进行演练巩固。此法看似短平快,但学生只会僵硬地依葫芦画瓢,缺乏理性认同,故对“效”的含义自我感知不足,容易受其他物理量的干扰,解决起问题来也缺少灵活性,很多构造等同模型解题的文章也是对此种教学效果的反馈。
事实上,新教材引入化学平衡常数后,等效平衡的教学完全可以借助化学平衡常数的意义,将逻辑思维和建模思维相结合,推动学生以自己的认知方式深入理解等效平衡的含义,在感悟基础上将问题解决的思维方式和建模手段灵活应用于实际问题解决中。
三、等效平衡教学主要环节
1. 用化学平衡常数确立数量关系
请问:(1)甲和乙达平衡时混合物中各物质的物质的量、浓度及其体积分数,达到平衡的时间,热量变化有何关系?导学辅助:温度不变,则化学平衡常数不变,可利用“三步法”寻求突破。
(3)丁和甲平衡时为等效平衡,则c为何值?学生可自行解答。
从上述教学设计可感受到,新教材其实将等效平衡的法则隐含在了化学平衡常数意义之中,而化学平衡常数作为平衡体系的重要性质的功能,可能是受旧教材体例的影响,在当前教学中重视还是不够,依旧沿袭旧教材体例设计等效平衡的教学,学生缺乏对数量关系的感悟,更缺少对构筑中间状态的体验,对概念和方法都自然颇感突兀和抽象。
也不可否认,为了计算方便,在上述计算中所用数据都比较特殊,如果完全把等效平衡问题转化为计算解决,显然是不明智的。
2. 借助平衡移动培养建模思维能力
上图侧重于展示过渡态的作用,即将甲和乙的平衡状态串联成连续变化过程,应用过渡态解题并非学生思维的困惑点,教学难点在于如何解决上图中两个“?”。
学生经过计算感受和思维建模,能够认可并自我建构问题解决的途径和方法,便促进了学生知识技能结构化过程。勒夏特列原理是定性的,其概括性比较强,综合应用起来比较抽象。用平衡常数定量手段进行过渡,通过数据感悟概念核心,借助数据分析从猜想到归纳概括,符合学生的认知心理。
四、结束语
概念原理的教学,本质在于促进学生认知发展,包括认知角度的丰富和认知水平的提高。上述教学过程通过计算促使学生体会等效平衡的这种数量关系特点,突出了如何运用新教材定量研究特点习得这种技能,较好地解决了学生“已知”、“能知”和“怎么知”的关系,相比直接告知成熟的方法来解决问题,多了点引导,便少了份困惑,更挖掘出了新教材变更的合理性。化学反应与原理是学生学习倍感困难的内容,如何破局,需要走进新教材站在学的立场实践实践再实践。
参考文献
[1] 宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书:化学(选修4)[M].北京:人民教育出版社,2011:28~30
[2] 人民教育出版社化学室编著.全日制普通高级中学教科书(试验修订本·必修):化学(第二册)[M].北京:人民教育出版社,2000:40
化学平衡常数范文6
一、计量概念概述
中学化学阶段,涉及的计量概念众多,初中阶段、高中阶段均有,如表1所示。
二、计量概念教学策略与运用
1.强化概念在学科体系中的功用
在“物质的量”内容的学习中,教材仅以“为了将一定数目的微观粒子与可称量的宏观物质之间联系起来,在化学上特引入物质的量”、“物质的量是国际单位制中的基本物理量之一,符号为n,单位为摩尔”等概括性的信息。学生通过一阶段的教学活动会知道物质的量的定义以及运用几个相关公式进行简单的计算(如图1)。这也基本达到了课标的教学要求。但是,很少去思考为什么要学习这个概念,这个概念的学习对学生发展会有怎样的帮助?这是概念的功用问题。尽管大家都知道物质的量是联系宏观与微观的桥梁,但要做到不断深化并说明其重要性,还值得教师不断提醒自己在教学中时时渗透,尤其在高一,学生刚刚由初三定性学习化学到定量学习的转变的重要阶段。例如在物质的量相关的教学中,随着教学的逐步递进,应该告诉学生物质的量不仅是将宏观可称量的物质的质量与肉眼看不到的微观粒子联系起来。比如称量了56.0 g的铁,实际上相当于称量了约6.02×1023个铁原子;还可以将宏观可以量取的液体或气体的体积与微观粒子联系起来,比如喝下18.0 mL水,就相当于喝下了6.02×1023个水分子;标准状况下,收集到22.4 L的氧气,就相当于捕捉到了6.02×1023个氧分子……类似观念的渗透,就将宏观与微观的联系变得具体,物质的量的桥梁作用一目了然,学生感受更加深刻。
在“化学平衡常数”教材内容的学习中,学生通过教学活动能收获:从定量角度描述化学平衡状态,利用化学平衡常数进行定量表征和比较不同的化学反应的限度,化学平衡常数跟温度有关,并能运用化学平衡常数表达式进行一些简单的计算。教学设计越好,学生在课堂的的收获会更多且具体
。但实际上,为什么要学习化学平衡常数远非一节课的内容学习就能渗透的。随着学习的深入,应该让学生明白通过学习化学平衡常数,可以把定性描述化学平衡、化学平衡移动原理(勒夏特列原理)从定量角度进行解释,从而为调控化学平衡形成思路。这点特别是在后续的弱电解质的电离平衡、盐类水解、沉淀溶解平衡等的学习、理解与应用中,可以充分体现化学平衡常数(几类平衡常数)的价值与功能。这样的做法使得学生对化学平衡常数的认识由孤立发展为系统。同时,结合日常生产生活实践,多举一些与平衡常数知识相关的应用,如工业合成氨、沉淀转化法在工业酸性废水中的应用等,学生对平衡常数的认识会更加立体、丰富。
2.重视概念的建构过程
(1)关注学生前概念
以物质的量为例,以学生前概念(相对原子质量、相对分子质量等)为基础的建构值得借鉴。例如,C+O2CO2,学生理解此方程式表示的意义是没问题的。
C+O2
CO2
微观:一个碳原子,一个氧分子,一个二氧化碳分子
宏观:12 g碳32 g氧气,44g二氧化碳
同一个化学方程式表示的意义相同,因此,微观粒子和宏观质量之间存在着联系。到底有什么联系呢?教师提供一组数据,一个碳原子的质量为m(C)=1.993×10-23g,一个氧分子的质量
m(O2)=5.316×10-23g。通过计算12 g碳、32 g氧气中含有的微粒数发现,二者含有的微粒数相同,该数值大约为6.02×1023。是不是其他物质也含有相同的微粒数呢?接着给出一组不同微粒数的质量,来计算其所含有的微粒数目,如表2所示。
(1)按要求填表
培养学生基本计算能力
(2)第1、2组数据说明了什么?
反应物的浓度与平衡常数的关系
(3)第3、4组数据说明了什么?
生成物的浓度与平衡常数的关系
(4)你能从上面4组数据得到什么结论?平衡常数与浓度无关
学生不难发现,各组数据平衡浓度按照关系式计算所得结果几乎一致。4组数据得到的结论是:对一个确定的化学方程式平衡浓度间各物质间存在某种定量关系的的规律;不同起始浓度,不同起始物质不影响平衡浓度间的这种定量关系的规律。到此,化学平衡常数概念基本建立。当然,也可以利用其他表格进行补充并挖掘其数据的
化学习题的解答,常常采用教师或学生讲解评析的方式进行。在教学中笔者发现对于那些与实验有关的习题,如果习题涉及的实验器材、药品易于准备,操作比较简单方便,在进行习题解析时不妨借助实验来加以强化说明,这样往往能达到解题思路更清晰,认识化学原理更充分,理解概念更透彻,课堂教学更有趣,学生更容易掌握的良好效果。
一、运用实验解析有关化学实验类习题
1.人教版上册第42页第4题(1)题“把二氧化锰加入装有过氧化氢溶液的试管中”与“把过氧化氢溶液缓缓的加入盛有少量二氧化锰的试管中”的实验现象是否相同?哪种方法可以得到平稳的氧气流?在习题讲解时,对于答案有部分同学难理解,特别是说不清楚原因,于是笔者准备好药品和仪器,请一位学生分别按题中要求进行操作,让其他学生观察,结果现象十分明显,并且看到现象后又追问“为什么”,结合实验很快就理解并解决问题。
2.用加热高锰酸钾或氯酸钾并用排水法收集氧气时,实验操作中一个很关键的步骤“先撤导管后熄灭酒精灯”,笔者按照错误的步骤演示给学生,当水回流到导管又即将到达试管口时,再迅速地补上点燃的酒精灯,明显地观察到导管中的水柱被“赶”了出来。这时“如果先熄灭酒精灯,水槽中的水可能会倒吸入试管,使试管因骤冷而炸裂”的描述就容易理解了,从而避免了学生纯机械记忆此知识。
功能,得到更为全面认识的化学平衡常数。
3.变式练习,提高认知水平
一般来说,关于计量概念的考查通常是围绕某个关系式(或等式)展开,知道了两个相关量,就可以求未知量。学生在做此类题目时的难点通常表现在关系式(或等式)找不到或相关量找不到。有些相关量涉及这些核心概念的理解,如例1。
例11 g N2中含有n个N2分子,则阿伏加德罗常数NA可以表示为()。
A.14n/molB.28n/mol
C.n/14molD.n/28mol
学生必须想到宏观(1 g)与微观(n个)的联系要以物质的量作为桥梁,并以此建立关系式(见图1),就不难选出正确答案。
有些题目中相关量线索明显,但相关量被隐藏,如例2。
例2工业生产中有时采用阳离子交换树脂法来测定沉淀后溶液中Cr3+的含量,其原理是Mn++nNaRnNa++MRn,其中NaR为阳离子交换树脂,Mn+为要测定的离子。某次测定过程中,将pH=5的废水经过阳离子交换树脂后,测得溶液中Na+比交换前增加了4.6×10-2 g・L-1,则该条件下Cr(OH)3的Ksp的值为。
学生很快就能知道要求Cr(OH)3的Ksp当然要知道c(Cr3+)和c(OH-)。问题在于,这两个相关量不好找。c(OH-)的相关量是c(H+),通过pH、Kw可以求解;而c(Cr3+)通过分析则只能通过题目条件中的方程式来求解。当然,学生还得知道n=3,g・L-1还得转化为mol・L-1,才可以准确求解。
要说明的是,教学过程中没有必要实行题海战或是为了寻求难度而出难题。把握学生在学习过程中的障碍点,有针对性地选择习题进行巩固与突破,训练学生的基本知识与基本技能,同时训练学生的思维能力,起到事半功倍的效果。