重视新课程“定量思想”的学习赏能力

王　鹏

“反应原理模块”的教学要特别注意引导学生学会用“定量思想”来分析问题,掌握化学原理知识,进而去解决各类习题,同时培养学生严谨的科学素养。

下面一块来分析一下现在的“反应原理模块”教材内容。在第1章“化学反应与能量”中将“测定中和反应的反应热”放到课堂教学中的“实践活动”,意在通过实际的实验操作,培养学生对化学反应能量变化的感性认识,同时学习相应的定量实验技能,让学生考虑如何在定量实验操作中尽量减小误差。本章中对“化学反应的焓变”的要求也提升到新教材应用盖斯定律进行探讨与计算。这样从定量层次讨论化学能转化问题,使大家对化学反应与能量转化认识产生质的飞跃。

第2章“化学反应速率和化学平衡”中引入“焓变”与“熵变”定量探讨化学进行的方向;引入“化学平衡常数”定量探讨和描述化学反应的限度,应用化学平衡常数定量探讨温度、浓度和压强对化学平衡的影响;引入“活化能”,结合反应速率常数定量探讨温度和催化剂对反应速率的影响。

第3章“水溶液中的离子平衡”是在分析化学反应限度和平衡移动情况的基础上引入“电离平衡常数”对水溶液中的弱电解质的电离平衡进行定量探讨和研究;引入“溶度积”对沉淀在水中的溶解平衡和沉淀的溶解与生成、转化进行定量研究和探讨。在第二节实践活动中的“实验测定酸碱滴定曲线”中实验目的明确给出,是让学生体会定量实验在化学研究中的作用。

化学反应原理在内容上如此多的定量探讨的内容,可以说定量思想是贯穿教材始终的,这是新课改教材的特点,也是为学生以后的发展打下良好的基础,养成良好的习惯,培养科学素养。不难看出,在这个“定量”的主线中,“常数”有着举足轻重的作用,化学平常常数、水的离子积常数、电离常数、水解常数以及溶度积常数构成整个第二章和第三章的核心,在教学中应该特别注意指导学生学会使用这些常数来解决问题。除了定量的计算之外,还可以利用它们分析反应过程,理解反应原理,同时对平衡移动进行定性的分析。

从新教材的编排不难看出,对勒夏特列原理的要求已经降低,取而代之的就是化学平衡常数。物理化学专家高盘良教授认为:引入化学平衡常数判断化学平衡的移动,要比用勒沙特列原理判断化学平衡的移动更为科学。化学平衡的移动是高中化学教学中的重点,也是难点,而且是在历年高考中出现几率很大的一类题目。这类题目的解决不但能考察学生对知识点的理解和应用情况,更能在培养学生的思维能力、逻辑推理能力和信息提取与处理能力上发挥重要作用。

下面通过几个具体的实例来看一下定量的思想在解决具体问题时的应用。

例 在恒温时,一固定容积的容器内发生如下反应:2NO2(g)N2O4(g)。达到平衡时,再向容器内通入一定量的NO2(g),重新达到平衡后,与第一次平衡时相比,NO2的体积分数( )

A.不变B.增大C.减小D.无法判断

这是几年前的一道高考题,在以前给学生讲解的时候一般把它按照等效平衡的思想来给学生讲解。将后来加入的NO2(g)先加入到另外的容器中,使之与原来容器建立等效平衡,这时2个容器中NO2的体积分数是相同的。然后将后面容器中的所有气体压缩到原来容器中,由于体积减小、压强增大,所以平衡向生成N2O4的方向移动,NO2的体积分数减小。用这种方式给学生分析,对于化学平衡掌握得不是很熟练的学生很容易出错。下面利用平衡常数来分析一下这个问题。该反应的平衡常数K=c2(NO2)/c(N2O4),由于平衡常数只受温度影响,因此在达到新的平衡后平衡常数不变,因此可以看出要想使该常数不变,c2(NO2)/c(N2O4)的比值就不能变,也就是如果c(NO2)变为原来的2倍,那么c(N2O4)要变为原来的4倍,因此NO2的体积分数减小,这样学生更容易得出正确的结论。

下面这个例子只能通过分析平衡常数来解决。

例 将pH=3的盐酸溶液和pH=3的醋酸溶液等体积混合,所得溶液的pH值为( )

A.pH>3B.pH<3C.pH=3D.无法确定

对于这个题目如果从盐酸对醋酸的电离平衡角度分析,将很难得到正确的答案;而如果从电离平衡常数来分析,则很容易得到正确结论。溶液中存在电离平衡HAcH++Ac-,其平衡常数为K=c(H+)c(Ac-)/c(HAc)。pH如果发生变化,只可能是平衡发生移动,达到新的平衡后平衡常数是不变的。若平衡左移,则c(Ac-)/c(HAc)的比值变大,由于K不变,因此c(H+)必须变小,这与假设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,因此只有平衡不移动的情况下电离平衡常数才不变,所以pH不变。

定量思想在现在高中化学中应用将越来越广泛,应该多用定量的思想去分析教材,去备课,重要的是要让学生重视定量思想的学习和应用,为以后的学习打下基础。

(作者单位:山东省淄博市临淄二中)