“定”“变”思维模型在化学教学中的应用

李周平

化学反应中当条件改变时，化学反应的产物可能发生改变，化学平衡可能会发生移动，但在这个过程中一定会存在一个不变的量。要想测出变量对化学反应的影响，必须先确定出不变的量，以不变量为核心来研究变量对化学反应的影响。不变量即定量，简称“定”，改变的量即变量，简称“变”，找出“定”来判断“变”对反应的影响称为“定”“变”思维方法。在中学化学教学中利用此方法可以有效解决很多问题。下面笔者谈谈“定”“变”思维模型在化学教学中的具体应用。

一、“定”“变”思维模型在化学平衡中的应用

化学平衡的判断是高中化学知识中的重点和难点之一，不少问题常要求通过改变的多个条件来判断化学平衡移动方向和转化率大小的比较。由于多个条件有了改变，利用基本原理来判断就变得非常复杂，而利用“定”“变”思维模型判断却非常方便。

例1 在图1中，已知甲为恒温恒容容器，乙为恒温恒压容器。两容器中均充入1molN2、3molH2，初始时两容器的温度、体积相同。一段时间后甲、乙两容器均达到了平衡，平衡后甲、乙两容器中N2的转化率的大小关系？

【分析】本题用化学平衡的移动原理很难判断，可以用平衡常数做相关计算，两个反应的平衡常数不变列方程计算，计算非常烦琐，计算量大。用“定”“变”思维模型分析如下：①根据“定”“变”思维模型，先保持甲、乙两容器的体积不变，使其各组分含量保持恒定。两个容器中N2的转化率相同。

②改变条件，由于图1乙在反应过程中活塞移向容器里面，在图1乙的基础上推动活塞，增大图1乙中的压强，变为图1丙。体积减小，根据平衡移动原理，增大压强，平衡向气体系数减小的方向移动，反应向生成NH3的方向移动，平衡正向移动，N2的转化率增大，故甲容器中N2的转化率小于乙容器中N2的转化率。

二、“定”“变”思维模型对过量问题的分析

反应物的用量不同，反应的产物也可能发生改变，这样的问题在高中化学属于用量不同对方程式的书写的考查，是比较常见的题目，但对于学生来说也是一个难点知识。用“定”“变”思维模型处理这一类问题的基本思路是：①让其中一种反应物的用量为1mol；②改变另外一种反应物的用量，根据用量的多少确定反应的产物。

例2 向明矾溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液至过量，请写出在此过程中的化学方程式。

【分析】加入氢氧化钡后二者在溶液中的反应为Ba2+与[SO4][2-]反应，OH-与Al3+反应，由于相互反应的离子较多，学生难以正确书写离子方程式。用“定”“变”思维模型对其分析如下：①假设2KAl（SO4）2·12H2O为1mol，其溶液中含有1 mol K+、1mol Al3+、2mol[SO4][2-]；②加入Ba（OH）2时，Ba2+与[SO4][2-]反应，OH-与Al3+反应，由于溶液中1 mol Al3+需要3molOH-恰好沉淀，3molOH-对应1.5mol Ba（OH）2，则只有1.5molBa2+，因此只能反应1.5mol [SO4][2-]。则加入Ba（OH）2为少量时，化学方程式为：2KAl（SO4）2+3Ba（OH）2=Al（OH）3↓+3BaSO4↓+K2SO4+3H2O，这样既简单又准确地分析了反应的化学方程式。用同样的方法分析Ba（OH）2为足量时的化学方程式为：KAl（SO4）2+2Ba（OH）2=KAlO2+2BaSO4↓+H2O。

三、“定”“变”思维模型在氧化还原反应中的应用

氧化还原反应是高中化学的一个重要组成部分，在考试中考查较多的是氧化还原的基本概念和氧化还原的计算，“定”“变”思维模型是利用氧化还原反应中得失电子数目不变，可用来判断氧化产物、还原产物和一些相关计算。

例3 物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应，硝酸被还原的产物为什么？

【分析】根据“定”“变”思维模型先假设锌的物质的量为2 mol，2 mol锌失的电子数为4 mol，确定出还原剂的电子数为4 mol。反应中一共用了5 mol硝酸，硝酸被还原的价态可以由-3到+4价，硝酸被还原的产物的价态也可发生变化。但是不论价态如何变，电子数一定不变。有4 mol硝酸表现酸性，只有1 mol表现氧化性，1 mol硝酸要得4 mol电子，化合价下降4价，即为+1价的氧化物N2O。

四、“定”“变”思维模型对有机物同分异构体的数目判断

有机物同分异构体的书写能考查学生的思维能力、分析问题和解决问题的能力。这也是近几年高考考查的一个热点内容，尤其是多个原子或原子团做取代基时，由于数目多、位置多，分析起来非常复杂。“定”“变”思维模型在判断同分异构体的数目时是非常方便的，用法如下：①先固定一个取代基的位置不变，②其他的取代基按一定的方向在其主链上或苯环上移动，有几种移动方式，同分异构体的数目就是多少。

例4 写出苯分子的二氯取代物的同分异构体。

【分析】：先让一个氯原子取代苯环上的一个氯，得到 ，再让另外一个氯原子在苯环上移动，

得到3种结构，

苯的二氯代物有3种同分异构体。

五、“定”“变”思维模型在物质分离与提纯中的应用

物质的分离与提纯方法多种多样，这是对学生实验能力的综合考查之一，利用平衡移动转移法来分离提纯物质是近几年高考经常考查的知识点，其原理主要是通过改变反应的条件来达到对物质的分离与提纯的目的。

例5 利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生如下反应：

TaS2（s）+2I2（g）?TaI4（g）+S2（g）；ΔH>0（I）

如图2所示，反应（I）在石英真空管中进行，先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2（g），一段时间后，在温度为T1的一端得到了纯净的TaS2晶体，试分析提纯TaS2的原理。

【分析】根据此反应原理来提纯TaS2粉末，反应物的用量和位置首先固定，在T2的温度下先发生反应（I），使TaS2固体经化学反应变为TaI4、S2两种气体，随后降低温度到T1，使化学平衡发生了逆向移动，产物的位置和状态根据温度和平衡的变化发生了移动，TaS2由高温区经反应到达了低温区，通过改变温度，达到了提纯TaS2粉末的目的。

六、“定”“变”思维模型在化学计算中的应用

化学反应能够表示出反应物与生成物之间物质的量、质量、气体体积之间的数量关系，就必然能反映出化学反应前后原子个数、电荷数、得失电子数、总质量等都是不变的。抓住这个不变的核心就能准确快速将题解出，收到事半功倍的效果。

例6 向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150mL 4 mol·L-1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出2.24L NO（标准状况），往所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现。若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量为多少？

【分析】根据“定”“变”思维模型在整个反应的过程中铁元素的质量不会发生变化，最后所得的溶液中铁全部是以+2离子的形式存在，加入150mL 4 mol·L-1的稀硝酸表现两种性质，酸性和氧化性，表现酸性的生成硝酸亚铁，表现氧化性的变为NO。溶液中+2价的铁离子的物质的量是表现酸性硝酸的物质的量的一半，+2价的铁离子的物质的量是0.25mol，这些+2的铁离子全部来自原混合物，故原混合物中铁的物质的量为0.25mol。

一种方法可以适用于多道题目，一个题目可以由多种方法来解答，但是一种思维模型和一种思维模式可以解决多种类型的题目，同时也能分析其他学科中遇到的问题。掌握一种思维模型比掌握一种方法更重要、更有效，这对于中学化学教学可起到很大的促进作用。endprint

化学反应中当条件改变时，化学反应的产物可能发生改变，化学平衡可能会发生移动，但在这个过程中一定会存在一个不变的量。要想测出变量对化学反应的影响，必须先确定出不变的量，以不变量为核心来研究变量对化学反应的影响。不变量即定量，简称“定”，改变的量即变量，简称“变”，找出“定”来判断“变”对反应的影响称为“定”“变”思维方法。在中学化学教学中利用此方法可以有效解决很多问题。下面笔者谈谈“定”“变”思维模型在化学教学中的具体应用。

一、“定”“变”思维模型在化学平衡中的应用

化学平衡的判断是高中化学知识中的重点和难点之一，不少问题常要求通过改变的多个条件来判断化学平衡移动方向和转化率大小的比较。由于多个条件有了改变，利用基本原理来判断就变得非常复杂，而利用“定”“变”思维模型判断却非常方便。

例1 在图1中，已知甲为恒温恒容容器，乙为恒温恒压容器。两容器中均充入1molN2、3molH2，初始时两容器的温度、体积相同。一段时间后甲、乙两容器均达到了平衡，平衡后甲、乙两容器中N2的转化率的大小关系？

【分析】本题用化学平衡的移动原理很难判断，可以用平衡常数做相关计算，两个反应的平衡常数不变列方程计算，计算非常烦琐，计算量大。用“定”“变”思维模型分析如下：①根据“定”“变”思维模型，先保持甲、乙两容器的体积不变，使其各组分含量保持恒定。两个容器中N2的转化率相同。

②改变条件，由于图1乙在反应过程中活塞移向容器里面，在图1乙的基础上推动活塞，增大图1乙中的压强，变为图1丙。体积减小，根据平衡移动原理，增大压强，平衡向气体系数减小的方向移动，反应向生成NH3的方向移动，平衡正向移动，N2的转化率增大，故甲容器中N2的转化率小于乙容器中N2的转化率。

二、“定”“变”思维模型对过量问题的分析

反应物的用量不同，反应的产物也可能发生改变，这样的问题在高中化学属于用量不同对方程式的书写的考查，是比较常见的题目，但对于学生来说也是一个难点知识。用“定”“变”思维模型处理这一类问题的基本思路是：①让其中一种反应物的用量为1mol；②改变另外一种反应物的用量，根据用量的多少确定反应的产物。

例2 向明矾溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液至过量，请写出在此过程中的化学方程式。

【分析】加入氢氧化钡后二者在溶液中的反应为Ba2+与[SO4][2-]反应，OH-与Al3+反应，由于相互反应的离子较多，学生难以正确书写离子方程式。用“定”“变”思维模型对其分析如下：①假设2KAl（SO4）2·12H2O为1mol，其溶液中含有1 mol K+、1mol Al3+、2mol[SO4][2-]；②加入Ba（OH）2时，Ba2+与[SO4][2-]反应，OH-与Al3+反应，由于溶液中1 mol Al3+需要3molOH-恰好沉淀，3molOH-对应1.5mol Ba（OH）2，则只有1.5molBa2+，因此只能反应1.5mol [SO4][2-]。则加入Ba（OH）2为少量时，化学方程式为：2KAl（SO4）2+3Ba（OH）2=Al（OH）3↓+3BaSO4↓+K2SO4+3H2O，这样既简单又准确地分析了反应的化学方程式。用同样的方法分析Ba（OH）2为足量时的化学方程式为：KAl（SO4）2+2Ba（OH）2=KAlO2+2BaSO4↓+H2O。

三、“定”“变”思维模型在氧化还原反应中的应用

氧化还原反应是高中化学的一个重要组成部分，在考试中考查较多的是氧化还原的基本概念和氧化还原的计算，“定”“变”思维模型是利用氧化还原反应中得失电子数目不变，可用来判断氧化产物、还原产物和一些相关计算。

例3 物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应，硝酸被还原的产物为什么？

【分析】根据“定”“变”思维模型先假设锌的物质的量为2 mol，2 mol锌失的电子数为4 mol，确定出还原剂的电子数为4 mol。反应中一共用了5 mol硝酸，硝酸被还原的价态可以由-3到+4价，硝酸被还原的产物的价态也可发生变化。但是不论价态如何变，电子数一定不变。有4 mol硝酸表现酸性，只有1 mol表现氧化性，1 mol硝酸要得4 mol电子，化合价下降4价，即为+1价的氧化物N2O。

四、“定”“变”思维模型对有机物同分异构体的数目判断

有机物同分异构体的书写能考查学生的思维能力、分析问题和解决问题的能力。这也是近几年高考考查的一个热点内容，尤其是多个原子或原子团做取代基时，由于数目多、位置多，分析起来非常复杂。“定”“变”思维模型在判断同分异构体的数目时是非常方便的，用法如下：①先固定一个取代基的位置不变，②其他的取代基按一定的方向在其主链上或苯环上移动，有几种移动方式，同分异构体的数目就是多少。

例4 写出苯分子的二氯取代物的同分异构体。

【分析】：先让一个氯原子取代苯环上的一个氯，得到 ，再让另外一个氯原子在苯环上移动，

得到3种结构，

苯的二氯代物有3种同分异构体。

五、“定”“变”思维模型在物质分离与提纯中的应用

物质的分离与提纯方法多种多样，这是对学生实验能力的综合考查之一，利用平衡移动转移法来分离提纯物质是近几年高考经常考查的知识点，其原理主要是通过改变反应的条件来达到对物质的分离与提纯的目的。

例5 利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生如下反应：

TaS2（s）+2I2（g）?TaI4（g）+S2（g）；ΔH>0（I）

如图2所示，反应（I）在石英真空管中进行，先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2（g），一段时间后，在温度为T1的一端得到了纯净的TaS2晶体，试分析提纯TaS2的原理。

【分析】根据此反应原理来提纯TaS2粉末，反应物的用量和位置首先固定，在T2的温度下先发生反应（I），使TaS2固体经化学反应变为TaI4、S2两种气体，随后降低温度到T1，使化学平衡发生了逆向移动，产物的位置和状态根据温度和平衡的变化发生了移动，TaS2由高温区经反应到达了低温区，通过改变温度，达到了提纯TaS2粉末的目的。

六、“定”“变”思维模型在化学计算中的应用

化学反应能够表示出反应物与生成物之间物质的量、质量、气体体积之间的数量关系，就必然能反映出化学反应前后原子个数、电荷数、得失电子数、总质量等都是不变的。抓住这个不变的核心就能准确快速将题解出，收到事半功倍的效果。

例6 向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150mL 4 mol·L-1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出2.24L NO（标准状况），往所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现。若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量为多少？

【分析】根据“定”“变”思维模型在整个反应的过程中铁元素的质量不会发生变化，最后所得的溶液中铁全部是以+2离子的形式存在，加入150mL 4 mol·L-1的稀硝酸表现两种性质，酸性和氧化性，表现酸性的生成硝酸亚铁，表现氧化性的变为NO。溶液中+2价的铁离子的物质的量是表现酸性硝酸的物质的量的一半，+2价的铁离子的物质的量是0.25mol，这些+2的铁离子全部来自原混合物，故原混合物中铁的物质的量为0.25mol。

一种方法可以适用于多道题目，一个题目可以由多种方法来解答，但是一种思维模型和一种思维模式可以解决多种类型的题目，同时也能分析其他学科中遇到的问题。掌握一种思维模型比掌握一种方法更重要、更有效，这对于中学化学教学可起到很大的促进作用。endprint

化学反应中当条件改变时，化学反应的产物可能发生改变，化学平衡可能会发生移动，但在这个过程中一定会存在一个不变的量。要想测出变量对化学反应的影响，必须先确定出不变的量，以不变量为核心来研究变量对化学反应的影响。不变量即定量，简称“定”，改变的量即变量，简称“变”，找出“定”来判断“变”对反应的影响称为“定”“变”思维方法。在中学化学教学中利用此方法可以有效解决很多问题。下面笔者谈谈“定”“变”思维模型在化学教学中的具体应用。

一、“定”“变”思维模型在化学平衡中的应用

化学平衡的判断是高中化学知识中的重点和难点之一，不少问题常要求通过改变的多个条件来判断化学平衡移动方向和转化率大小的比较。由于多个条件有了改变，利用基本原理来判断就变得非常复杂，而利用“定”“变”思维模型判断却非常方便。

例1 在图1中，已知甲为恒温恒容容器，乙为恒温恒压容器。两容器中均充入1molN2、3molH2，初始时两容器的温度、体积相同。一段时间后甲、乙两容器均达到了平衡，平衡后甲、乙两容器中N2的转化率的大小关系？

【分析】本题用化学平衡的移动原理很难判断，可以用平衡常数做相关计算，两个反应的平衡常数不变列方程计算，计算非常烦琐，计算量大。用“定”“变”思维模型分析如下：①根据“定”“变”思维模型，先保持甲、乙两容器的体积不变，使其各组分含量保持恒定。两个容器中N2的转化率相同。

②改变条件，由于图1乙在反应过程中活塞移向容器里面，在图1乙的基础上推动活塞，增大图1乙中的压强，变为图1丙。体积减小，根据平衡移动原理，增大压强，平衡向气体系数减小的方向移动，反应向生成NH3的方向移动，平衡正向移动，N2的转化率增大，故甲容器中N2的转化率小于乙容器中N2的转化率。

二、“定”“变”思维模型对过量问题的分析

反应物的用量不同，反应的产物也可能发生改变，这样的问题在高中化学属于用量不同对方程式的书写的考查，是比较常见的题目，但对于学生来说也是一个难点知识。用“定”“变”思维模型处理这一类问题的基本思路是：①让其中一种反应物的用量为1mol；②改变另外一种反应物的用量，根据用量的多少确定反应的产物。

例2 向明矾溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液至过量，请写出在此过程中的化学方程式。

【分析】加入氢氧化钡后二者在溶液中的反应为Ba2+与[SO4][2-]反应，OH-与Al3+反应，由于相互反应的离子较多，学生难以正确书写离子方程式。用“定”“变”思维模型对其分析如下：①假设2KAl（SO4）2·12H2O为1mol，其溶液中含有1 mol K+、1mol Al3+、2mol[SO4][2-]；②加入Ba（OH）2时，Ba2+与[SO4][2-]反应，OH-与Al3+反应，由于溶液中1 mol Al3+需要3molOH-恰好沉淀，3molOH-对应1.5mol Ba（OH）2，则只有1.5molBa2+，因此只能反应1.5mol [SO4][2-]。则加入Ba（OH）2为少量时，化学方程式为：2KAl（SO4）2+3Ba（OH）2=Al（OH）3↓+3BaSO4↓+K2SO4+3H2O，这样既简单又准确地分析了反应的化学方程式。用同样的方法分析Ba（OH）2为足量时的化学方程式为：KAl（SO4）2+2Ba（OH）2=KAlO2+2BaSO4↓+H2O。

三、“定”“变”思维模型在氧化还原反应中的应用

氧化还原反应是高中化学的一个重要组成部分，在考试中考查较多的是氧化还原的基本概念和氧化还原的计算，“定”“变”思维模型是利用氧化还原反应中得失电子数目不变，可用来判断氧化产物、还原产物和一些相关计算。

例3 物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应，硝酸被还原的产物为什么？

【分析】根据“定”“变”思维模型先假设锌的物质的量为2 mol，2 mol锌失的电子数为4 mol，确定出还原剂的电子数为4 mol。反应中一共用了5 mol硝酸，硝酸被还原的价态可以由-3到+4价，硝酸被还原的产物的价态也可发生变化。但是不论价态如何变，电子数一定不变。有4 mol硝酸表现酸性，只有1 mol表现氧化性，1 mol硝酸要得4 mol电子，化合价下降4价，即为+1价的氧化物N2O。

四、“定”“变”思维模型对有机物同分异构体的数目判断

有机物同分异构体的书写能考查学生的思维能力、分析问题和解决问题的能力。这也是近几年高考考查的一个热点内容，尤其是多个原子或原子团做取代基时，由于数目多、位置多，分析起来非常复杂。“定”“变”思维模型在判断同分异构体的数目时是非常方便的，用法如下：①先固定一个取代基的位置不变，②其他的取代基按一定的方向在其主链上或苯环上移动，有几种移动方式，同分异构体的数目就是多少。

例4 写出苯分子的二氯取代物的同分异构体。

【分析】：先让一个氯原子取代苯环上的一个氯，得到 ，再让另外一个氯原子在苯环上移动，

得到3种结构，

苯的二氯代物有3种同分异构体。

五、“定”“变”思维模型在物质分离与提纯中的应用

物质的分离与提纯方法多种多样，这是对学生实验能力的综合考查之一，利用平衡移动转移法来分离提纯物质是近几年高考经常考查的知识点，其原理主要是通过改变反应的条件来达到对物质的分离与提纯的目的。

例5 利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生如下反应：

TaS2（s）+2I2（g）?TaI4（g）+S2（g）；ΔH>0（I）

如图2所示，反应（I）在石英真空管中进行，先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2（g），一段时间后，在温度为T1的一端得到了纯净的TaS2晶体，试分析提纯TaS2的原理。

【分析】根据此反应原理来提纯TaS2粉末，反应物的用量和位置首先固定，在T2的温度下先发生反应（I），使TaS2固体经化学反应变为TaI4、S2两种气体，随后降低温度到T1，使化学平衡发生了逆向移动，产物的位置和状态根据温度和平衡的变化发生了移动，TaS2由高温区经反应到达了低温区，通过改变温度，达到了提纯TaS2粉末的目的。

六、“定”“变”思维模型在化学计算中的应用

化学反应能够表示出反应物与生成物之间物质的量、质量、气体体积之间的数量关系，就必然能反映出化学反应前后原子个数、电荷数、得失电子数、总质量等都是不变的。抓住这个不变的核心就能准确快速将题解出，收到事半功倍的效果。

例6 向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150mL 4 mol·L-1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出2.24L NO（标准状况），往所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现。若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量为多少？

【分析】根据“定”“变”思维模型在整个反应的过程中铁元素的质量不会发生变化，最后所得的溶液中铁全部是以+2离子的形式存在，加入150mL 4 mol·L-1的稀硝酸表现两种性质，酸性和氧化性，表现酸性的生成硝酸亚铁，表现氧化性的变为NO。溶液中+2价的铁离子的物质的量是表现酸性硝酸的物质的量的一半，+2价的铁离子的物质的量是0.25mol，这些+2的铁离子全部来自原混合物，故原混合物中铁的物质的量为0.25mol。

一种方法可以适用于多道题目，一个题目可以由多种方法来解答，但是一种思维模型和一种思维模式可以解决多种类型的题目，同时也能分析其他学科中遇到的问题。掌握一种思维模型比掌握一种方法更重要、更有效，这对于中学化学教学可起到很大的促进作用。endprint