重視新課程“定量思想”的學習賞能力

王　鵬

“反應原理模塊”的教學要特別注意引導學生學會用“定量思想”來分析問題,掌握化學原理知識,進而去解決各類習題,同時培養學生嚴謹的科學素養。

下面一塊來分析一下現在的“反應原理模塊”教材內容。在第1章“化學反應與能量”中將“測定中和反應的反應熱”放到課堂教學中的“實踐活動”,意在通過實際的實驗操作,培養學生對化學反應能量變化的感性認識,同時學習相應的定量實驗技能,讓學生考慮如何在定量實驗操作中盡量減小誤差。本章中對“化學反應的焓變”的要求也提升到新教材應用蓋斯定律進行探討與計算。這樣從定量層次討論化學能轉化問題,使大家對化學反應與能量轉化認識產生質的飛躍。

第2章“化學反應速率和化學平衡”中引入“焓變”與“熵變”定量探討化學進行的方向;引入“化學平衡常數”定量探討和描述化學反應的限度,應用化學平衡常數定量探討溫度、濃度和壓強對化學平衡的影響;引入“活化能”,結合反應速率常數定量探討溫度和催化劑對反應速率的影響。

第3章“水溶液中的離子平衡”是在分析化學反應限度和平衡移動情況的基礎上引入“電離平衡常數”對水溶液中的弱電解質的電離平衡進行定量探討和研究;引入“溶度積”對沉淀在水中的溶解平衡和沉淀的溶解與生成、轉化進行定量研究和探討。在第二節實踐活動中的“實驗測定酸堿滴定曲線”中實驗目的明確給出,是讓學生體會定量實驗在化學研究中的作用。

化學反應原理在內容上如此多的定量探討的內容,可以說定量思想是貫穿教材始終的,這是新課改教材的特點,也是為學生以后的發展打下良好的基礎,養成良好的習慣,培養科學素養。不難看出,在這個“定量”的主線中,“常數”有著舉足輕重的作用,化學平常常數、水的離子積常數、電離常數、水解常數以及溶度積常數構成整個第二章和第三章的核心,在教學中應該特別注意指導學生學會使用這些常數來解決問題。除了定量的計算之外,還可以利用它們分析反應過程,理解反應原理,同時對平衡移動進行定性的分析。

從新教材的編排不難看出,對勒夏特列原理的要求已經降低,取而代之的就是化學平衡常數。物理化學專家高盤良教授認為:引入化學平衡常數判斷化學平衡的移動,要比用勒沙特列原理判斷化學平衡的移動更為科學。化學平衡的移動是高中化學教學中的重點,也是難點,而且是在歷年高考中出現幾率很大的一類題目。這類題目的解決不但能考察學生對知識點的理解和應用情況,更能在培養學生的思維能力、邏輯推理能力和信息提取與處理能力上發揮重要作用。

下面通過幾個具體的實例來看一下定量的思想在解決具體問題時的應用。

例 在恒溫時,一固定容積的容器內發生如下反應:2NO2(g)N2O4(g)。達到平衡時,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

這是幾年前的一道高考題,在以前給學生講解的時候一般把它按照等效平衡的思想來給學生講解。將后來加入的NO2(g)先加入到另外的容器中,使之與原來容器建立等效平衡,這時2個容器中NO2的體積分數是相同的。然后將后面容器中的所有氣體壓縮到原來容器中,由于體積減小、壓強增大,所以平衡向生成N2O4的方向移動,NO2的體積分數減小。用這種方式給學生分析,對于化學平衡掌握得不是很熟練的學生很容易出錯。下面利用平衡常數來分析一下這個問題。該反應的平衡常數K=c2(NO2)/c(N2O4),由于平衡常數只受溫度影響,因此在達到新的平衡后平衡常數不變,因此可以看出要想使該常數不變,c2(NO2)/c(N2O4)的比值就不能變,也就是如果c(NO2)變為原來的2倍,那么c(N2O4)要變為原來的4倍,因此NO2的體積分數減小,這樣學生更容易得出正確的結論。

下面這個例子只能通過分析平衡常數來解決。

例 將pH=3的鹽酸溶液和pH=3的醋酸溶液等體積混合,所得溶液的pH值為( )

A.pH>3B.pH<3C.pH=3D.無法確定

對于這個題目如果從鹽酸對醋酸的電離平衡角度分析,將很難得到正確的答案;而如果從電離平衡常數來分析,則很容易得到正確結論。溶液中存在電離平衡HAcH++Ac-,其平衡常數為K=c(H+)c(Ac-)/c(HAc)。pH如果發生變化,只可能是平衡發生移動,達到新的平衡后平衡常數是不變的。若平衡左移,則c(Ac-)/c(HAc)的比值變大,由于K不變,因此c(H+)必須變小,這與假設的平衡左移是矛盾的。同理,也可以看出平衡右移也是不可能的,因此只有平衡不移動的情況下電離平衡常數才不變,所以pH不變。

定量思想在現在高中化學中應用將越來越廣泛,應該多用定量的思想去分析教材,去備課,重要的是要讓學生重視定量思想的學習和應用,為以后的學習打下基礎。

(作者單位:山東省淄博市臨淄二中)