化學家霍斯特曼、勒夏特列、范霍夫和吉布斯等科學家在化學平衡這一熱力學領域做出了巨大的貢獻。根據吉布斯自由能判斷,當ΔrGm=0時,反應達到最大限度即處于平衡狀態。化學平衡相關知識是中學化學重要理論之一,也是以后學習電離平衡、鹽類水解平衡、溶解平衡甚至有機化學反應鹵代烴和酯類水解等知識模塊的基礎,具有重要指導作用。在教學活動過程中,重點要使學生理解外界條件對化學平衡的影響,理解化學平衡常數的含義,能夠利用平衡常數進行簡單的計算。以法國化學家勒夏特列名字命名的原理即“勒夏特列原理”,是達成上述教學目標的知識基礎:如果改變影響平衡的條件之一(如溫度、壓強以及參加反應的化學物質的濃度),平衡將向著減弱、能夠減弱這種改變的方向移動。
奧蘇貝爾認為,引導性材料即先行組織者可幫助學生對所學知識加工同化。先行組織者分為兩類:一類是說明性組織者,用于提供適當的類屬者,與新的學習內容產生一種上位關系;另一類是比較性組織者,它為新知識的學習提供類推的材料,用于新舊知識的整合和辨析。在教學過程中,為了突破難點,實施新課程理念倡導下的高效課堂教學,可以引導學生回憶初中所學過的“溶解平衡”是“溶解”和“結晶”速率相等的一種動態平衡,聯系實際生活中水庫的蓄水量,動態平衡是因為進水量和排水量相等,為學生設置理解動態平衡的類推材料。在學習“平衡移動的方向”這一難點時,為了深刻理解勒夏特列原理,可以組織材料讓學生討論:為什么人們總是在研發新型藥物用來抵御疾病減緩衰老,為什么彩民中了大獎后國家要收取一定的稅費,某地區遇到災荒,國家要予以一定的財政補貼……甚至可以引用成語去形容勒夏特列原理“減弱”的含義:“雪中送炭”而不是“雪上加霜”,可以聯系物理電學中的“楞次定律”,起到深入淺出、化繁為簡的作用,幫助學生對所學的知識加工同化。
“化學平衡常數”是新加入到考綱和教材中的知識點,2010年以來連續在高考新課標卷中進行了考查。平衡常數還包括電離平衡常數(Ka Kb)、水解平衡常數(Kh)、溶度積常數(Ksp)。教材中列舉了H2(g)+I2(g)=2HI(g)反應中的相關數據,從定量的角度給以深化,引導學生研究這些數據并從中找到規律:任憑改變濃度和壓強,平衡時各種物質的平衡濃度的比值K=c2(HI)/c(H2)c(I2)是一個定值。從一個熟悉的內容出發引領學生進行思考,充分利用學生的“最近發展區”,在剛剛學習的勒夏特列原理基礎上,引導學生思考:K與什么因素有關?為什么溫度變化會導致K的變化?是不是升溫都導致所有反應的K減小?若是不同的反應,平衡常數K會有何不同?認真思考上述問題之后,使學生認識到化學平衡發生了移動和平衡常數的改變是完全不同的兩個問題,即濃度和壓強影響了平衡移動,但是不會改變平衡常數K,而溫度對二者都必然產生影響。引導學生查閱資料可以查出H2(g)分別與Cl2(g)和Br2(g)反應的平衡常數,總結出不同的反應K不同,并可以應用于判斷化學反應進行的程度大小,并結合以前學過的元素非金屬性質變化規律,將所學知識進行充分的辨析整合并得到升華。
在實際教學中,受“應試教育”的影響教師常常對此部分內容難點采取急功近利的做法,對于難理解的平衡移動和平衡常數只做簡單介紹,不向學生提供較為豐富詳細的材料就硬塞給學生這些抽象的概念,然后通過“題海戰術”使得結果事與愿違。
參考文獻:
奧蘇貝爾.學校學習:教育心理學導論[M].人民教育出版社,1969.
(作者單位 黑龍江省大慶市大慶中學)