建立動態平衡思想　提升化學核心素養

梁健平

【摘 要】本文從“等效轉化”思想、“放大縮小”思想、定量分析以及抽象概括四個方面對高中化學中常見的動態平衡問題進行分析，以培養學生建立動態平衡思想，更好地學習化學。

【關鍵詞】化學動態平衡 等效轉化 變量 定量 抽象概括

【中圖分類號】G ?【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2019）05B-0154-02

動態平衡思想是高中生學習化學的必備素養之一。教師要注重改善教學方法，注重講課內容的整體性、綜合性和開放性，培養學生的動態平衡思想;鼓勵學生積極思考，參與教學活動。只有學生具備了一定的動態平衡思維，才能更好地理解相對復雜的可逆反應，才能完善地建立化學知識框架。

一、對比判斷，等效轉化

化學反應的產生可以正向進行也可以逆向發生。等效平衡實際上是可逆反應的飽和點，指的是在同一個可逆反應體系中，在保持某些外界條件（恒溫、恒容或恒溫、恒壓）相同的條件下，無論是正反應還是逆反應，任何相同組分的含量均不變。由此學生可以根據可逆反應中等效平衡的特點來思考和解決問題。

對可逆反應進行分析時，需要從正反兩個方面入手。學生在思考可逆反應平衡問題的時候，一定要把握“含量不變”這個關鍵點，即以初始物質作為參照物，對比得出物質的濃度、質量分數、體積分數等都保持不變。只有學生建立等效平衡的思維途徑，才能更好地解決實際問題。

二、分析變量，放大縮小

“放大縮小”思想實質上是根據化學方程式的比例，對化學反應前后，尤其是對可逆反應的反應物或生成物進行動態變化分析時，要注意的是反應的基礎條件是起始投入的物質的量存在一定的倍數關系，即在一定條件下使反應物濃度相等，建立一個平衡狀態，然后在此基礎上進行升壓或降壓使其還原為原來的濃度，并對平衡的移動方向進行分析。

例如，學習“影像化學反應速率的因素”時，學生需要考慮的仍然是平衡問題，但是與等效平衡相比更為抽象。因此，筆者在教學設計時對這兩個板塊的內容進行專題探究。如下題：

作為參考案例，在題目中我們發現容積不變，也就是說容器內壓力在升高。因此筆者引導學生假設原來在容積為 1 L 的容器中通入 1 mol NO2，達到平衡后 NO2%=a%，然后在容積還是 1 L 的情況下又向容器中通入了 1 mol NO2，等效于體積壓縮，原來 2 L 的容積被壓縮成了 1 L。此時的平衡右移，生成物產量增加，NO2 的量減少，即 NO2%

放大縮小問題中平衡的移動因素是解決問題的關鍵。與等效平衡不同，“放大縮小”的實際問題更為抽象，需要學生對知識點進行變構重組，從變化趨勢的角度入手，判斷反應物與生成物的相互關系。同時，化合價的變化也是學生需要注意的一點。無論是放大縮小問題還是等效平衡問題都可能存在化合價配平的問題。

三、考慮定量，固定條件

化學方程式是化學的基本語言。書寫化學方程式需要學生掌握元素的基本化合價變化，并根據化合價變化進行推算。化學反應物在一定條件下可以達到平衡狀態，但是這些條件的改變反過來又會影響到平衡。

例如，在“電解池”這一內容的學習過程中，學生需要掌握陽極、陰極的判斷方法，以及電路中電子的轉移情況。筆者發現學生對陰極和陽極的判斷很準確，但是在根據電子轉移推算、書寫化學方程式和判斷反應平衡的轉折點上出現了問題。因此，筆者要求學生把相似的問題歸納，然后進行集中探究。以下面題目為例：

利用“固定條件”的辦法可以幫助學生簡化題目，挖掘題目的隱藏含義。在電解池這一類問題中，學生首先要突破的是如何判斷正負極并正確書寫正負極的反應方程式，并配平方程式，然后根據具體的反應方程式判斷電子轉移的數量問題。因此，掌握化學方程式的來龍去脈，是解決變量問題、固定條件的基礎。

四、借助圖形，抽象認知

化學問題也包含一定的圖像解析，這是高中化學學習的重點和難點之一。學生要學會“看圖”。在圖表中，橫坐標代表化學反應的量，縱坐標代表化學反應的部分條件，圖表中的曲線和走向則代表化學可逆反應過程中物質的變化。另外，一些特殊的點還可能代表了化學反應過程中具體的量化分析突破點。

例如，在進行“水溶液中的離子平衡”這一板塊的學習過程中，筆者發現這一知識點的考查方式大多與圖表進行結合。學生需要在掌握離子平衡概念和原理的基礎上進行分析，在圖表中具體分析具體觀察。以“水的電離平衡曲線”為例，筆者與學生共同進行了分析。縱坐標表示[OH-]，橫坐標表示[H+]（單位為 mol/l），圖像中有兩條曲線，第一條是在 100℃ 下水的電離平衡曲線，第二條曲線是在 25℃ 下水的電離平衡曲線。同時，A、B 兩點位于圖像第二條曲線上，C 點位于第一條曲線上。問 A、B、C 三點 Kw 的大小關系。由圖像可以得知，25℃時水的電離常數為 10-14，而 100℃ 時水的電離常數為 10-12，所以 Kc>Kb。在分析圖表的過程中，我們發現，該反應的電離平衡曲線是一條反比例函數曲線，也就是說，這個反應的電離平衡曲線符合反比例函數的特點，，即同一條曲線上的點代表的電離常數相等，因此我們可以得到 Ka=Kb。這道題目的結果為 Kc>Kb=Ka。這個題目就是一個數形結合的案例，把數學知識與化學知識相互融合進行考查。

在圖形問題中，學生可以根據實際情況取舍信息，簡化題目。在觀察圖像的同時，圖像中的特征會給學生提供一些解題信息。學生需要把握與圖像有關的知識點，懂得變通，掌握數字與圖形的轉換。只有通過基礎知識的不斷積累以及大量習題的訓練，學生才能逐漸熟悉掌握和應用知識。

五、巧用中和，具體分析

酸堿中和反應是高中化學中占有很大比重的一部分內容。中和反應的反應物不只是強酸強堿的反應，而是強酸弱堿以及弱酸強堿的混合反應。中和反應的實質是 H+ 和 OH- 結合生成水 HO2 和鹽，也就是“酸+堿→鹽+水”的反應。但是，有鹽和水生成的反應，不一定是中和反應，如：

2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

而判斷是否完全中和是以酸堿是否恰好完全反應作為標準的。

例如，在進行“中和滴定”這類問題的學習過程中，筆者發現，對于學生來說，中和滴定中的平衡問題是一個難點。因為酸堿滴定中的理論值和實際值總有相差，所以無法直接觀察到中和點。滴定時酸堿的強弱不同，達到滴定終點時溶液的酸堿性就不同。需選擇適當指示劑使終點等于當量點，并以此作為判斷標準，指示劑的選擇是強酸與強堿的中和滴定當量點溶液 pH=7。酸堿滴定中三個重要的點：

當量點：酸的當量數=堿的當量數（二者正好完全反應）;終點：指示劑變色的點;中和點：酸堿滴定過程中，容易恰成中性的點，即 pH=7 的點。注意，當量點不一定等于終點，當量點不一定等于中性。當量點才是恰好完全反應的點。這時既可選酚酞做指示劑，也可選甲基橙做指示劑。一般不用紫色石蕊試液做指示劑，因其顏色突變不明顯。對于強酸與弱堿的中和滴定，當量點時溶液顯酸性，溶液 pH<7，此時最好選甲基橙、甲基紅做指示劑，一般不選酚酞試液做指示劑，因為酚酞溶液遇酸不變色。遇堿變色時很可能已經過了當量點。對于弱酸與強堿的中和滴定，當量點時溶液顯堿性，pH>7，這時最好選酚酞做指示劑，一般不選甲基紅和甲基橙做指示劑。酸堿反應產生熱量：強酸強堿反應，1 mol 氫離子與 1 mol 氫氧根離子反應，△H=-57.3 KJ。

對于酸堿滴定的問題來說，當量點是一個很重要的概念，要把握好。由于有弱酸弱堿問題的摻雜，因此中和反應表現出了一定的不確定性。這要求學生熟悉把握各種指示劑的指示特點和應用原則。在圖像問題中，當量點和中和點反映在圖形曲線上，需要學生從定量和定性的角度分析。

化學是學生科學認識物質世界的重要基石。對化學的動態平衡開展專題探討，有利于學生對化學原理中的知識點進行系統歸納，教師需要起到良好的輔助和推進作用，幫助學生消化抽象的化學原理和概念，培養學生動態平衡思想，更好地幫助學生提升化學學科的基本素養。

【參考文獻】

[1]嚴志芳，林水嘯.基于學科思想方法的高中化學教學實踐[J].福建基礎教育研究，2017（4）

[2]謝 勉.論化學教學中的動態平衡[J].福建教育學院學報，2015（12）

（責編 盧建龍）