基于“宏观辨识与微观探析”核心素养的教学实践

张新勇

一、提出问题

在恒温恒容下，2NO2 N2O4反应达到平衡状态后，再通入一定量的N2O4气体，平衡如何移动？

（1）从浓度变化角度分析：N2O4浓度增大，平衡逆向移动。

（2）从压强变化角度分析：体系压强增大，平衡正向移动。

学生对化学平衡移动已有一定认识，但又没有完全掌握原理的内涵，因而产生了认知困惑。

二、解决问题

1.宏观辨识得出结论

【实验】用针筒往平衡体系中快速推入N2O4气体，观察到气体颜色逐渐加深。请分析得出什么结论？

【分析】气体颜色逐渐加深，说明NO2浓度逐渐增大，得出平衡逆向移动。即应该从“浓度变化”角度分析。

化学是一门以实验为基础的学科，实验是化学的灵魂，实验也是学生比较直观的观察手段，通过宏观辨识让学生产生感性认识并得出结论。

2.微观探析分析本质

【任务】在恒温下，上述反应达到平衡状态后，可采用哪些方法增大压强？瞬间分别导致NO2浓度和N2O4的浓度如何变化？

【分析】增大压强的一种方法是外力压缩容器体积，瞬间将导致NO2浓度和N2O4浓度同等程度增大。另一种方法是通入气体，如通入N2O4气体，瞬间将导致N2O4浓度增大而NO2浓度不变。

【结论】恒温下，外力压缩容器体积增大压强瞬间引起所有组分气体浓度同等程度改变。“压强变化”与“浓度变化”有着本质的不同。

通过微观探析本质让学生从微观层面认识气体压强和气体浓度对化学平衡影响的本质原因，从而提升学生想象力，理解看不见、摸不着的微观世界。从认识论上来说，宏观辨识到微观探析是学习者对物质从感性认识到理性认识的一次飞跃。

3.曲线表征拓展内涵

【任务】判断平衡移动方向的一种方法是v正与v逆的相对大小关系，请画出v-t图像。

【分析】通入N2O4气体的瞬间，N2O4浓度突然增大，v逆突然增大，而NO2浓度不变，v正不变，引起v逆>v正，平衡逆向移动。然后v逆逐渐减小，v正逐渐增大，一段时间后建立新的平衡状态，作出v-t图像。

符号表征是指符号在大脑中记载和呈现的方式，这些符号和图像是化学独特的符号体系，有其特有的语言和语法规则，是化学学科内进行思维的基本工具。借助化学反应速率理论，运用v-t图像表示外因对化学平衡移动的影响，更直观地解决之前的一些学习困惑。

4.定性定量体现多样

【任务】判断平衡移动方向的另一种方法是初始浓度商Q与平衡常数K的相对大小关系（温度相同时），请用Q与K的相对大小关系进行分析。

【分析】原平衡Q=K。在恒温恒容下通入N2O4气体，N2O4浓度增大而NO2浓度不变，Q变大，而K不变，引起Q>K，平衡逆向移动。

【小结】在恒温恒容下通入气体，压强肯定增大了，但是只有某些组分气体的浓度增大，不同于外力压缩容器体积增大压强。要从“浓度变化”的角度分析平衡移动的方向。

三、问题变换

【任务】在恒温恒容下，2NO2N2O4反应达到平衡状态后，若再通入一定量稀有气体使压强增大，平衡移动方向会如何。

【分析】通入稀有气体，N2O4浓度和NO2浓度均不变，平衡不移动。此时，不能用“压强变化”角度分析，因为N2O4浓度和NO2浓度并没有同等程度增大。

【过渡】 经过前面讨论，我们发现，平衡中说的“压强变化”是指外力改变容器体积引起的压强变化。根据所学知识，我们知道体积变化、温度变化、气体的物质的量变化都會引起压强变化。所以，平衡中说的“压强变化”不包括温度变化和气体的物质的量变化所引起的压强变化。

四、归纳总结

影响化学平衡移动因素的判断方法：①“压强变化”是指外力压缩容器体积，其本质是所有组分气体的浓度同等程度改变。②“通入气体”应该从“浓度变化”角度分析，方法是：单一组分浓度变化用平衡移动原理分析；多种组分浓度变化用Q与K的相对大小关系分析。

五、知识应用

【任务】在恒温恒压下，2SO2 + O22SO3反应达到平衡状态后，若再通入一定量O2，平衡移动方向会如何。

【分析】通入气体采用“浓度变化”角度分析。恒温恒压下通入O2，容器体积增大，SO2浓度和SO3浓度相同程度减小，而O2浓度增大，引起Q

（作者单位： 福建省泉州市培元中学）