基于核心知识的整合和跨越——以“化学平衡常数”学案的设计为例

丁 浩

（江苏省梁丰高级中学 江苏 张家港 215600）

高中化学（苏教版）中平衡常数主要涉及了化学平衡（化学平衡常数）、电离平衡（弱电解质电离常数、水的离子积）、水解平衡（水解平衡常数）和沉淀溶解平衡（溶度积）四种，从本质来讲都是表示可逆反应进行程度的一种量度。 四种平衡常数本质上都是基于核心知识——可逆反应化学平衡状态的平衡常数，都可以运用平衡常数相关知识解释。

复习中引入学案的目的是为了更好地整合知识，学案可以更好地解剖和巩固知识点、 构建知识网络，培养学习能力。 学案的设计要充分体现学习的目标、重难点的突破、方法的总结和提炼、知识的螺旋式上升的过程。 根据本学习单元的内容目标本学案设置了审视考点、梳理双基、互动感悟、创新提升四个环节。

一、审视考点 明确核心知识

审视考点作为学案的第一部分，是对课程标准和考试说明解读，同时结合学生实际情况细化为较为具体的可操作的目标，并对其难度做出大致的判断。 审视考点是对学习内容的引领和规划，是一个学习单元的出发点和归宿。

化学平衡是可逆反应在一定条件下达到的最大反应限度时的状态，化学平衡常数则是该状态下的各物质浓度的关系，通常用生成物浓度的化学计量系数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量系数次幂的乘积所得比值表示。

课程标准和考试说明对这部分内容的要求是“理解化学平衡和化学平衡常数的含义，能用化学平衡常数计算反应物的转化率；了解弱电解质的电离平衡常数；了解难溶电解质的沉淀溶解平衡（能运用溶度积常数（Ksp）进行简单计算）。 ”

对照课程标准和考试说明、 结合学生的掌握情况，在本课例中把学习目标定位为：本专题拟从平衡常数的表达出发，拓展到各类平衡常数，并引入水解平衡常数，并让学生在运用过程中明了平衡常数的本质。 具体把上述目标细化为：熟悉各种可逆反应的平衡常数（K）的表达和应用；通过对“平衡常数”用于平衡状态的判断、平衡移动方向、平衡转化率等问题的研讨，增强分析问题、处理数据的能力，以及从数据中获取信息、总结规律的能力；了解存在多重平衡的反应平衡常数的处理和相互关系。

二、梳理三基 遵循学习规律

“三基”包括了基础知识、基本技能和基本方法，是学案的核心，是对课程标准和考试说明涉及的知识和能力考查的细化， 在教学过程中往往以改编题形式出现，以习题带动知识点的复习，并强化知识的运用能力。 通过学生的交流讨论，在此基础上总结形成方法和规律。

学生经过相关平衡的学习后，对其中的定量表示方法平衡常数之间有些混淆，在学案的“梳理三基”中设置了“平衡常数的表达”，请学生写出化学平衡的平衡常数的表达式。

学案片段一：写出下列反应的平衡常数的表达式

以上平衡常数的表达式中涉及了学生容易混淆的水、固体和气体的处理。 水是否列入平衡常数表达式主要有以下四种情况： 纯水（①）、 水溶液中的水（④）、气态水（②）和非水溶液中的水（⑥），有利于学生通过对比，更清楚对水不同状态和是否为水溶液的不同处理方式。 ①和④中的液态水的浓度是常数，不列入平衡常数的表达式。 在非水溶液中的反应如⑥有机反应中水的处理还是比较少见，由于在非水溶液中进行的反应中，水的浓度会发生变化，其浓度应该要列入平衡常数的表达式，即

这部分设计通过学生尝试书写平衡常数的表达式，在此基础上相互交流讨论归纳书写平衡常数的注意点， 有助于补充和提高和掌握平衡常数的表达方法，更可以从感性认识上升到理性认识。

对于存在多重平衡的多个可逆反应，由于在同一反应体系中，根据同种物质的浓度相同，可以消去部分物质的浓度，使得总反应和各个分反应平衡常数存在某种关系。 相应的学案片断如下：

学案片段二：

反应1：2NO（g）＋O2（g）⇌2NO2的平衡常数为K1；

反应2：2NO2（g）⇌N2O4（g） 的平衡常数为K2；

总反应：2NO （g）＋O2（g）⇌N2O4（g）的平衡常数为K总。

写出K总和K1、K2之间的关系__________________。

写出以上三个反应的平衡常数的表达式：

加以处理得到总反应和反应1、2 的平衡常数关系：

分析上述反应发现，可以由反应1 和反应2 相加得到（存在多重平衡）总反应，由相关反应的平衡常数表达式可以得出总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积。 如果总反应可以由多个反应方程式相减得到，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之商。

三、互动感悟 适当拓展延伸

互动感悟环节，互动的问题源于基础知识，着重运用基本技能和方法，尝试解决实际问题，通过生生互动、师生互动得出更切合学情的规律性的东西。

平衡常数表示了可逆反应达到平衡状态时各种物质的浓度之间的定量关系，对于可逆反应，利用某时刻浓度商可以判断是否处于平衡状态。 比较相同条件下浓度商和平衡常数的大小经常可以用于判断化学平衡移动的方向，Qc＜K，平衡正向移动；Qc＞K，平衡逆向移动；Qc＝K，处于平衡状态。

学案片段三：高炉炼铁时发生如下反应：

FeO（s）＋CO（g）⇌Fe（s）＋CO2（g）（正反应为吸热反应），已知1100℃时，该反应的化学平衡常数为0．263。若在1100℃时，测得高炉中c（CO2）＝0．025 mol·L－1，c（CO）＝0．1 mol·L－1，在这种情况下该反应是否处于平衡状态______，此时化学反应速率是v 正______v逆（填“大于”、“小于”或“等于”），其原因__________________。

根据化学平衡常数判断在一定条件下某可逆反应是否达到平衡状态以及非平衡状态下化学平衡移动的方向，利用化学平衡常数求出平衡时某物质的浓度，将化学平衡常数与化学平衡的移动结合起来考核是命题的主导方向。 对上述可逆反应该时刻计算浓度商Qc＝0．25，Qc＜K，平衡正向移动，v正＞v逆。

在此基础上，可逆反应mA（g）＋nB（g）⇌pC（s）＋qD（g），平衡常数为K（某温度时）。 若在某时刻，反应物和生成物的浓度分别如下：c（A）、c（B）、c（C）、c（D），通过计算判断平衡的移动方向。 本题从特殊到一般，利用平衡常数（K）和浓度商的大小关系比较得出平衡是否移动和移动的方向。

沉淀的生成以及沉淀的转化是沉淀溶解平衡中的难点，学生比较容易理解的是溶解度较大的物质转化为溶解度较小的物质，对于反应转化为溶度积大的物质不易理解，在学案设计时有意识的增加了这一环节。 相应的学案片断如下：

学案片段四：虽然BaSO4比BaCO3难溶于水，但在CO32－浓度较大的情况下可以将BaSO4转化为BaCO3，反应可表示：BaSO4（s）＋CO32－（aq）⇌BaCO3（s）＋SO42－（aq），当溶液中c（CO32－）是c（SO42－）的______倍时，即可实现转化。 （Ksp（BaSO4）＝1．0×10－10，Ksp（BaCO3）＝2．5×10－9）

在沉淀转化的过程中，体系中同时存在BaSO4和BaCO3的溶解平衡，满足：

对于BaSO4（s）＋CO32－（aq）⇌BaCO3（s）＋SO42－（aq），

通过本题可以让学生加深对存在多重平衡的可逆反应的平衡常数的理解和运用。 以及工业上可以采用资源丰富的重晶石转化为碳酸钡进一步制取钡的化合物的工艺流程。

四、创新提升 谋求知识跨越

水解平衡，在中学中要求能够定性理解，但是由于学生对中和反应的深刻理解影响了对水解的认识，对一般单离子的水解是微弱的更是难易理解，在学案设计的创新提升环节中引入了水解平衡常数，从定量的角度认识水解反应，让学生通过现有知识的加工认识微观的水解。

学案片段五：常数常用Kh表示，试计算某温度下0．1 mol·L－1， 的CH3COONa 溶液的水解平衡常数Kh（用Ka和Kw）。

点评：在CH3COONa 溶液中存在三个平衡：

三个平衡中涉及的同种离子浓度是相等的，根据三个平衡常数的表达式可以得出Kh与Ka、Kw的关系。

通过多重平衡的运用，把对应的弱电解质的电离常数和水解平衡常数结合起来，不仅加深学生对平衡常数的理解，而且从更直观的角度理解了“越弱越水解”： 由于水解平衡常数等于离子积除以电离平衡常数，所以电离平衡常数越大，水解程度越小。

学案的设计不仅体现教师对学习内容的理解，更需要在建立在充分了解学生学情的前提下，通过对知识的梳理，体现知识和能力的螺旋式上升过程。 本学案的设计充分抓住平衡常数这一核心概念，体现了从一般（化学平衡）到特殊（电离平衡、水的离子积、溶度积等），把相关知识进行了充分的整合，并提升到水解平衡常数，充分用活了平衡常数。