精準分析思維不對等分層突破氣體分壓定律

鄭順來

摘要：基于高三復習備考過程的學生反饋，精準分析學生在解答氣體分壓定律題型時所存在的思維不對等，提煉考點精髓，優化教學方案，分層突破氣體分壓定律及壓力平衡常數K。

關鍵詞：分壓定律;壓力平衡常數K

中圖分類號：O642??? 文獻標識碼：A??? 文章編號：1992-7711（2021）20-0096

在高三復習備考中，每當轉入綜合卷后，計算題型的性價比顯得很低，遇到思維跨度大的計算，中等生及以下的學生更顯得無能為力，多次和學生聊起計算題，學生總是回答不知要怎么算？看不懂要怎么算？甚至不敢試算看看等等。答題時思維不對等是重要的原因之一，也就是由于知識儲備不充足、不系統，導致從題給已知條件無法找到解決問題的辦法，更多表現在方法缺失。如在氣相反應的化學平衡中，除了用濃度c、物質的量n和濃度平衡常數K等進行計算外，現在逐漸延伸到用氣體總壓p、分壓p（B）和壓力平衡常數K等進行計算。關于分壓定律和壓力平衡常數K，老師們不停地總結規律，尋找技巧，取得顯著的教學效果。基于近幾年的復習備考經驗，我也談談對于中等層次的學生，在對特定問題時采取特定的思維建模方式進行教學，也往往能起到特別的教學效果。雖然這種教學方式可能不利于學生創新思維的培養，但對于中等層次學生，方法顯得比創新更有價值。

關于分壓定律的教學，一方面應該教會學生系統的考點知識，另一方面應該教會學生進行思維建模才能有效地提高關于分壓定律的教學效果。比如教學過程中經常遇到學生提問：總壓為什么會等于各組分分壓之和？為什么可以用平衡分壓代替平衡濃度？出現這類疑問應該是我的教學設計忽視了學生在這里存在思維不對等問題，想當然地認為這樣的問題學生能理解，估計也有其他老師和我面對同樣的問題，因此，我建議應該重視理想氣體狀態方程：pV=nRT（R為理想氣體常數）[1]的教學及推理。設計理想氣體狀態方程教學使學生掌握同溫同體積時，氣體的壓強與氣體的物質的量成正比，即阿伏伽德羅定律的推論，再通過變式解決以下四個造成思維不對等的主要因素。

1.為什么p（總）=p（A）+p（B）……[1]？

對于混合氣體，為什么總壓會等于各種氣體的分壓之和，看似簡單的問題，不少學生卻一直理解不了。教學中應該要深入分析并使學生充分理解，對于由A和B兩種氣體組成混合氣體：

n（總）=n（A）+n（B）……（1），

n（B）=n（總）·X（B）……（2），

2.為什么p（B）=p（總）·x（B）[1]？

3.為什么濃度可以用分壓代替？

4.濃度平衡常數K與壓力平衡常數K的關系（兩者相等嗎？）

一定溫度下，氣相反應：mA（g）+nB（g）≒eC（g）+fD（g）達平衡時，氣態生成物分壓冪之積與氣態反應物分壓冪之積的比值為一個常數，稱為該反應的壓力平衡常數，用符號K表示，K的表達式如下：

通過上臺階式的教學設計，使學生理解上述幾個邏輯推理過程，幫助學生自己構建求解壓力平衡常數K的解題思維建模，即分壓定律得核心問題是求各成份分壓或分別求總壓和物質的量分數，解題模式和濃度平衡常數K一樣通過三段式求解。

實例分析：硫酸是一種重要的基本化工產品，接觸法制硫酸生產中的關鍵工序是SO的催化氧

（3）將組成（物質的量分數）為2m% SO（g）、m% O（g）和q% N（g）的氣體通入反應器，在溫度t、壓強p條件下進行反應。平衡時，若SO轉化率為α，則SO壓強為________，平衡常數K=________（以分壓表示，分壓=總壓×物質的量分數）。[3]

（4）在考試的緊張情況下，不具備簡潔高效的思路，是很難拿下這樣的試題。依據上述解題思維模式，即分壓定律得核心問題是求各成份分壓或分別求總壓和物質的量分數，再通過三段式可求解K，根據題給已知條件，總壓恒定，故只需求物質的量分數。

可設混合氣體的總物質的量為1，則解題的三段式為：

所以，基于復習備考經驗，精準分析學生的思維不對等的原因，優化教學內容，幫助學生對特定的問題進行思維建模，往往可以起到良好的教學效果。

參考文獻：

[1]無機化學（上冊）（第三版）第二章第一節氣體??? 武漢大學??? 吉林大學等編。

[2]無機化學（上冊）（第三版）第八章第二節平衡常數??? 武漢大學??? 吉林大學等編。

[3]2020全國1卷理科綜合測試28題片段。