建立动态平衡思想 提升化学核心素养

梁健平

【摘 要】本文从“等效转化”思想、“放大缩小”思想、定量分析以及抽象概括四个方面对高中化学中常见的动态平衡问题进行分析，以培养学生建立动态平衡思想，更好地学习化学。

【关键词】化学动态平衡 等效转化 变量 定量 抽象概括

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2019）05B-0154-02

动态平衡思想是高中生学习化学的必备素养之一。教师要注重改善教学方法，注重讲课内容的整体性、综合性和开放性，培养学生的动态平衡思想;鼓励学生积极思考，参与教学活动。只有学生具备了一定的动态平衡思维，才能更好地理解相对复杂的可逆反应，才能完善地建立化学知识框架。

一、对比判断，等效转化

化学反应的产生可以正向进行也可以逆向发生。等效平衡实际上是可逆反应的饱和点，指的是在同一个可逆反应体系中，在保持某些外界条件（恒温、恒容或恒温、恒压）相同的条件下，无论是正反应还是逆反应，任何相同组分的含量均不变。由此学生可以根据可逆反应中等效平衡的特点来思考和解决问题。

对可逆反应进行分析时，需要从正反两个方面入手。学生在思考可逆反应平衡问题的时候，一定要把握“含量不变”这个关键点，即以初始物质作为参照物，对比得出物质的浓度、质量分数、体积分数等都保持不变。只有学生建立等效平衡的思维途径，才能更好地解决实际问题。

二、分析变量，放大缩小

“放大缩小”思想实质上是根据化学方程式的比例，对化学反应前后，尤其是对可逆反应的反应物或生成物进行动态变化分析时，要注意的是反应的基础条件是起始投入的物质的量存在一定的倍数关系，即在一定条件下使反应物浓度相等，建立一个平衡状态，然后在此基础上进行升压或降压使其还原为原来的浓度，并对平衡的移动方向进行分析。

例如，学习“影像化学反应速率的因素”时，学生需要考虑的仍然是平衡问题，但是与等效平衡相比更为抽象。因此，笔者在教学设计时对这两个板块的内容进行专题探究。如下题：

作为参考案例，在题目中我们发现容积不变，也就是说容器内压力在升高。因此笔者引导学生假设原来在容积为 1 L 的容器中通入 1 mol NO2，达到平衡后 NO2%=a%，然后在容积还是 1 L 的情况下又向容器中通入了 1 mol NO2，等效于体积压缩，原来 2 L 的容积被压缩成了 1 L。此时的平衡右移，生成物产量增加，NO2 的量减少，即 NO2%

放大缩小问题中平衡的移动因素是解决问题的关键。与等效平衡不同，“放大缩小”的实际问题更为抽象，需要学生对知识点进行变构重组，从变化趋势的角度入手，判断反应物与生成物的相互关系。同时，化合价的变化也是学生需要注意的一点。无论是放大缩小问题还是等效平衡问题都可能存在化合价配平的问题。

三、考虑定量，固定条件

化学方程式是化学的基本语言。书写化学方程式需要学生掌握元素的基本化合价变化，并根据化合价变化进行推算。化学反应物在一定条件下可以达到平衡状态，但是这些条件的改变反过来又会影响到平衡。

例如，在“电解池”这一内容的学习过程中，学生需要掌握阳极、阴极的判断方法，以及电路中电子的转移情况。笔者发现学生对阴极和阳极的判断很准确，但是在根据电子转移推算、书写化学方程式和判断反应平衡的转折点上出现了问题。因此，笔者要求学生把相似的问题归纳，然后进行集中探究。以下面题目为例：

利用“固定条件”的办法可以帮助学生简化题目，挖掘题目的隐藏含义。在电解池这一类问题中，学生首先要突破的是如何判断正负极并正确书写正负极的反应方程式，并配平方程式，然后根据具体的反应方程式判断电子转移的数量问题。因此，掌握化学方程式的来龙去脉，是解决变量问题、固定条件的基础。

四、借助图形，抽象认知

化学问题也包含一定的图像解析，这是高中化学学习的重点和难点之一。学生要学会“看图”。在图表中，横坐标代表化学反应的量，纵坐标代表化学反应的部分条件，图表中的曲线和走向则代表化学可逆反应过程中物质的变化。另外，一些特殊的点还可能代表了化学反应过程中具体的量化分析突破点。

例如，在进行“水溶液中的离子平衡”这一板块的学习过程中，笔者发现这一知识点的考查方式大多与图表进行结合。学生需要在掌握离子平衡概念和原理的基础上进行分析，在图表中具体分析具体观察。以“水的电离平衡曲线”为例，笔者与学生共同进行了分析。纵坐标表示[OH-]，横坐标表示[H+]（单位为 mol/l），图像中有两条曲线，第一条是在 100℃ 下水的电离平衡曲线，第二条曲线是在 25℃ 下水的电离平衡曲线。同时，A、B 两点位于图像第二条曲线上，C 点位于第一条曲线上。问 A、B、C 三点 Kw 的大小关系。由图像可以得知，25℃时水的电离常数为 10-14，而 100℃ 时水的电离常数为 10-12，所以 Kc>Kb。在分析图表的过程中，我们发现，该反应的电离平衡曲线是一条反比例函数曲线，也就是说，这个反应的电离平衡曲线符合反比例函数的特点，，即同一条曲线上的点代表的电离常数相等，因此我们可以得到 Ka=Kb。这道题目的结果为 Kc>Kb=Ka。這个题目就是一个数形结合的案例，把数学知识与化学知识相互融合进行考查。

在图形问题中，学生可以根据实际情况取舍信息，简化题目。在观察图像的同时，图像中的特征会给学生提供一些解题信息。学生需要把握与图像有关的知识点，懂得变通，掌握数字与图形的转换。只有通过基础知识的不断积累以及大量习题的训练，学生才能逐渐熟悉掌握和应用知识。

五、巧用中和，具体分析

酸碱中和反应是高中化学中占有很大比重的一部分内容。中和反应的反应物不只是强酸强碱的反应，而是强酸弱碱以及弱酸强碱的混合反应。中和反应的实质是 H+ 和 OH- 结合生成水 HO2 和盐，也就是“酸+碱→盐+水”的反应。但是，有盐和水生成的反应，不一定是中和反应，如：

2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

而判断是否完全中和是以酸碱是否恰好完全反应作为标准的。

例如，在进行“中和滴定”这类问题的学习过程中，笔者发现，对于学生来说，中和滴定中的平衡问题是一个难点。因为酸碱滴定中的理论值和实际值总有相差，所以无法直接观察到中和点。滴定时酸碱的强弱不同，达到滴定终点时溶液的酸碱性就不同。需选择适当指示剂使终点等于当量点，并以此作为判断标准，指示剂的选择是强酸与强碱的中和滴定当量点溶液 pH=7。酸碱滴定中三个重要的点：

当量点：酸的当量数=碱的当量数（二者正好完全反应）;终点：指示剂变色的点;中和点：酸碱滴定过程中，容易恰成中性的点，即 pH=7 的点。注意，当量点不一定等于终点，当量点不一定等于中性。当量点才是恰好完全反应的点。这时既可选酚酞做指示剂，也可选甲基橙做指示剂。一般不用紫色石蕊试液做指示剂，因其颜色突变不明显。对于强酸与弱碱的中和滴定，当量点时溶液显酸性，溶液 pH<7，此时最好选甲基橙、甲基红做指示剂，一般不选酚酞试液做指示剂，因为酚酞溶液遇酸不变色。遇碱变色时很可能已经过了当量点。对于弱酸与强碱的中和滴定，當量点时溶液显碱性，pH>7，这时最好选酚酞做指示剂，一般不选甲基红和甲基橙做指示剂。酸碱反应产生热量：强酸强碱反应，1 mol 氢离子与 1 mol 氢氧根离子反应，△H=-57.3 KJ。

对于酸碱滴定的问题来说，当量点是一个很重要的概念，要把握好。由于有弱酸弱碱问题的掺杂，因此中和反应表现出了一定的不确定性。这要求学生熟悉把握各种指示剂的指示特点和应用原则。在图像问题中，当量点和中和点反映在图形曲线上，需要学生从定量和定性的角度分析。

化学是学生科学认识物质世界的重要基石。对化学的动态平衡开展专题探讨，有利于学生对化学原理中的知识点进行系统归纳，教师需要起到良好的辅助和推进作用，帮助学生消化抽象的化学原理和概念，培养学生动态平衡思想，更好地帮助学生提升化学学科的基本素养。

【参考文献】

[1]严志芳，林水啸.基于学科思想方法的高中化学教学实践[J].福建基础教育研究，2017（4）

[2]谢 勉.论化学教学中的动态平衡[J].福建教育学院学报，2015（12）

（责编 卢建龙）