刊名： 课程·教材·教法
Curriculum, Teaching Material and Method
主办： 人民教育出版社 课程教材研究所
周期： 月刊
出版地：北京
语种： 中文
开本： 大16K
ISSN： 1000-0186
CN： 11-1278/G4
历史沿革：
1981年创刊期刊荣誉：
国家新闻出版总署收录 ASPT来源刊
中国期刊网来源刊
2011年度核心期刊，国家新闻出版总署收录 ASPT来源刊，中国期刊网来源刊，百种重点期刊，社科双百期刊，首届全国优秀社科期刊。
化学平衡常数复习策略
【作者】 阎娜花
【机构】 浙江省宁波市镇海区龙赛中学
【正文】 【摘 要】 化学平衡常数与化学平衡及其影响因素的关系是高考的高频考点。本文以平衡常数复习为例，阐述了思维模型构建、守恒思想、图形数据分析的复习策略，在教学中培养学生终身学习能力和化学学科核心素养。
【关键词】 化学平衡常数；核心素养；守恒思想；思维模型
中学化学教学的目标应使学生具备较系统的化学知识体系和较强的终身学习能力，并在此基础上着力发展核心素养。化学平衡常数是培养学生化学核心素养的好素材。化学平衡常数用于定量表征化学反应的限度的热力学常数，是中学化学的重要知识点也是中学化学教学的难点，是高考的高频考点也是高考能力的考查点。在浙江选考及全国高考对化学平衡常数的考查中都渗透着化学学科相关的核心素养，尤其是信息的各种呈现方式——曲线、数据、图表等。
1、建立认知模型
运用多种模型来描述和解释化学现象，预测物质及变化的可能结果，能依据物质及其变化的信息建构模型，建立解决化学问题的思维框架，进行深入思考。
例1：高温下某固定体积的密闭容器中，100g碳酸钙发生反应CaCO3（s） ?圹CaO（s）+CO2（g），达到平衡，该反应为吸热反应。若温度不变，往容器中继续通入1molCO2，则再次达到平衡时CO2浓度会发生怎样的变化____（“变大”“变小”“不变”）。
解析：这类问题最好让学生构建模型，因勒夏特列原理往往是定性分析，不能定量分析，而本题要求定量分析。采用平衡常数加以解决：由该反应的平衡常数K =c（CO2）可知，温度不变，则K值不变，故CO2的浓度不变。尽管本题中继续通入1molCO2，容器体积不变的前提下，导致CO2浓度增大，逆反应速率增加，反应物是固体碳酸钙，导致正反应速率随时间的推移而不会发生变化，因此，从通入CO2气体到再次达到新平衡，时间与速率的关系如图所示，达到平衡时CO2浓度不变。
2、建立思维模型
引导学生观察图像，从图像中提取有效数据信息，构建“三段式求K的计算”解题思维模型，让学生学会将复杂问题分解成几个小问题，回到起点思考，回归本质解决问题。
例2：（浙江2016年10月30题节选）（3）煤的综合利用有利于减少环境污染，在催化剂存地条件下有下列反应：
C （s）+ H2O（g） ?圹 CO （g） + H2 （g） △H1
H2O（g） + CO（g） ?圹CO2（g） + H2（g） △H2
C （s）+ 2H2O（g） ?圹CO2（g） + 2H2（g） △H3
在恒温条件下，将1molCO和1molH2O（g）充入某固定容积的反应容器，达到平衡时有50%的CO转化为CO2。在t1时保持温度不变，再充入1molH2O（g），请在右图中画出t1时刻后H2的体积分数变化趋势曲线。（t2时刻重新达到平衡）
解析：利用三段式可计算出该温度下此反应的平衡常数K=1，平衡时各个物质的量均为0.5mol，刚充入1molH2O时H2的体积分数为0.5/3=1/6，但平衡向右移动，设达新平衡时CO转化量为x，再利用三段式进行计算如下：
或将再充入1molH2O（g）时的初始量极端转化为2mol lH2O（g）和1molCO（g）
计算可得再次平衡时n（H2）为2/3，H2的体积分数为2/9，故图像的起点t1时刻为1/6，终点t2时刻为2/9；H2的体积分数变化趋势曲线如图。
本题2次用到三段式列式计算模型，根据温度一定时，改变其它条件平衡常数不改变，计算出图像中的起点和平衡点这两个关键点，进而画出变化趋势曲线。学生对化学平衡作图题的回答能反映出文字、图像、化学知识三者间的结构水平，教师可根据化学平衡常数将各知识点有机串联起来，突破难点。
3、建立守恒思想模型
守恒是物质世界运动的一大特点，化学这个自然学科中同样存在守恒的现象，满足守恒定律。学生若能用守恒的思想来认识和处理化学中的守恒问题，则不仅有利于对事物本质的认识，而且对问题的解决更快速、更准确。
例3：图中 b 点是“25°C 1.0 L w mol·L-1弱酸HA 和 0.1 mol NaOH 固体充分混合反应后的混合液”，图中曲线是向该混合液中加入 HCl 气体或 NaOH 固体，溶液的pH变化，求 25°C 时，HA 的电离平衡常数 Ka.
解析：写出酸HA的K 表达式，从溶液中微粒守恒关系突破各量，找到图中有效点c（0.1，7），c点时相当于是w mol的HA与0.2 mol NaOH混合反应得到1L的中性溶液.依据 c 点微粒的电荷守恒关系： c（H+）+ c（Na+）= c（OH-）+ c（A-）、c 点物料守恒关系： c（A-）+c（HA）=w mol·L-1 ，pH=7时，c（H+）=c（OH-）=10-7 mol/L，则c（A-）=c（Na+）=0.2mol/L，c（HA）=（w-0.2） mol·L-1电离平衡常数为：
构建出“K 的计算”解题模型，写出表达式→找寻数据（图中点或守恒关系）→求得 K→解释现象。可提升图表信息转化为化学含义的能力，强化了对考生获取关键数据信息、加工和处理信息、利用信息分析问题和解决问题能力的考查。
4、建立数据分析模型
分析数据环节围绕 K 的含义，设计了一组问题，逐层递进，从定量角度揭示复分解反应规律，将电离与水解两个内容关联起来，突破盐与酸反应产物、多组分的微粒浓度大小等疑难问题，让学生运用化学反应中强弱观点、主次观点、优先观点分析问题。“实验数据→微观剖析→建立宏观辨识与微观探析化学思想→知识运用”
例4：运用提供的数据分析下列问题。（1）漂白精的主要成分为NaClO，向NaClO溶液中通入少量的CO2，产物为何物？（2）判断NaHS溶液中c（S2-）、c（HS-）、c（H2S）的大小。
解析：（1）从“强酸制取弱酸”的规律，CO2少量的情况下，很容易错判（1）中产物为 Na2CO3。其实表中数据给我们思维提供直观的依据，先按 K 从大到小排序（即酸性强弱）：H2CO3>HClO> HCO3——，由此可知 HCO3—— 酸性比 HClO弱，HCO3—— 无法进一步与 NaClO 反应，即 H2CO3只能提供一个 H+与 NaClO 反应，得出反应后只能生成 NaHCO3的结论。从定量角度揭示“强弱”规律背后的实质，帮助学生树立经验规律是在实验数据的基础上建立起来的观念。（2）从 c（HS-）、c（S2-）、c（H2S）的来源分析，三种离子分别来自 NaHS 完全电离、HS-的水解和微弱电离，从电离程度看完全电离产生离子最多，HS- 的水解平衡常数为：
说明NaHS溶液中HS-的两个平衡起主导地位的是的HS- 的水解，所以 c（HS-）>c（H2S） >c（S2-）。
我们的化学教育培养的应该是适应“大数据”时代，具有整理、分析数据图表能力的人才。基于真实有效的实验数据，通过一定的数理分析，让学生能够发现化学反应中对应的数据信息所蕴含的本质规律。浙江选考与全国高考中对“化学平衡常数”的考查都是立足于生产、生活问题，从特殊到一般建立概念模型、解题模型，通过分析数据，用数据揭示反应规律的本质，达到考试目标和核心素养培养的目标。 所以，教师在教学中要借助模型对宏观数据分析、微观分子运动解释，引导学生从宏观及微观角度思考化学平衡常数，将分析和解决问题的过程能够运用正确的化学述语及文字、图表、模型等进行表达，并做出合理的解释，学生化学思维的系统性、逻辑性、整合性得到提升。
参考文献：
[1]普通高中化学课程标准（2017年版）.北京：人民教育出版社
[2]胡久华.化学课程与学生认识素养发展[M] 北京：北京师范大学出版社，2011
[3]林耿辉.化学复习中提升学生思维能力的教学策略[J]化学教学，2016，（6）：43~46
【关键词】 化学平衡常数；核心素养；守恒思想；思维模型
中学化学教学的目标应使学生具备较系统的化学知识体系和较强的终身学习能力，并在此基础上着力发展核心素养。化学平衡常数是培养学生化学核心素养的好素材。化学平衡常数用于定量表征化学反应的限度的热力学常数，是中学化学的重要知识点也是中学化学教学的难点，是高考的高频考点也是高考能力的考查点。在浙江选考及全国高考对化学平衡常数的考查中都渗透着化学学科相关的核心素养，尤其是信息的各种呈现方式——曲线、数据、图表等。
1、建立认知模型
运用多种模型来描述和解释化学现象，预测物质及变化的可能结果，能依据物质及其变化的信息建构模型，建立解决化学问题的思维框架，进行深入思考。
例1：高温下某固定体积的密闭容器中，100g碳酸钙发生反应CaCO3（s） ?圹CaO（s）+CO2（g），达到平衡，该反应为吸热反应。若温度不变，往容器中继续通入1molCO2，则再次达到平衡时CO2浓度会发生怎样的变化____（“变大”“变小”“不变”）。
解析：这类问题最好让学生构建模型，因勒夏特列原理往往是定性分析，不能定量分析，而本题要求定量分析。采用平衡常数加以解决：由该反应的平衡常数K =c（CO2）可知，温度不变，则K值不变，故CO2的浓度不变。尽管本题中继续通入1molCO2，容器体积不变的前提下，导致CO2浓度增大，逆反应速率增加，反应物是固体碳酸钙，导致正反应速率随时间的推移而不会发生变化，因此，从通入CO2气体到再次达到新平衡，时间与速率的关系如图所示，达到平衡时CO2浓度不变。
2、建立思维模型
引导学生观察图像，从图像中提取有效数据信息，构建“三段式求K的计算”解题思维模型，让学生学会将复杂问题分解成几个小问题，回到起点思考，回归本质解决问题。
例2：（浙江2016年10月30题节选）（3）煤的综合利用有利于减少环境污染，在催化剂存地条件下有下列反应：
C （s）+ H2O（g） ?圹 CO （g） + H2 （g） △H1
H2O（g） + CO（g） ?圹CO2（g） + H2（g） △H2
C （s）+ 2H2O（g） ?圹CO2（g） + 2H2（g） △H3
在恒温条件下，将1molCO和1molH2O（g）充入某固定容积的反应容器，达到平衡时有50%的CO转化为CO2。在t1时保持温度不变，再充入1molH2O（g），请在右图中画出t1时刻后H2的体积分数变化趋势曲线。（t2时刻重新达到平衡）
解析：利用三段式可计算出该温度下此反应的平衡常数K=1，平衡时各个物质的量均为0.5mol，刚充入1molH2O时H2的体积分数为0.5/3=1/6，但平衡向右移动，设达新平衡时CO转化量为x，再利用三段式进行计算如下：
或将再充入1molH2O（g）时的初始量极端转化为2mol lH2O（g）和1molCO（g）
计算可得再次平衡时n（H2）为2/3，H2的体积分数为2/9，故图像的起点t1时刻为1/6，终点t2时刻为2/9；H2的体积分数变化趋势曲线如图。
本题2次用到三段式列式计算模型，根据温度一定时，改变其它条件平衡常数不改变，计算出图像中的起点和平衡点这两个关键点，进而画出变化趋势曲线。学生对化学平衡作图题的回答能反映出文字、图像、化学知识三者间的结构水平，教师可根据化学平衡常数将各知识点有机串联起来，突破难点。
3、建立守恒思想模型
守恒是物质世界运动的一大特点，化学这个自然学科中同样存在守恒的现象，满足守恒定律。学生若能用守恒的思想来认识和处理化学中的守恒问题，则不仅有利于对事物本质的认识，而且对问题的解决更快速、更准确。
例3：图中 b 点是“25°C 1.0 L w mol·L-1弱酸HA 和 0.1 mol NaOH 固体充分混合反应后的混合液”，图中曲线是向该混合液中加入 HCl 气体或 NaOH 固体，溶液的pH变化，求 25°C 时，HA 的电离平衡常数 Ka.
解析：写出酸HA的K 表达式，从溶液中微粒守恒关系突破各量，找到图中有效点c（0.1，7），c点时相当于是w mol的HA与0.2 mol NaOH混合反应得到1L的中性溶液.依据 c 点微粒的电荷守恒关系： c（H+）+ c（Na+）= c（OH-）+ c（A-）、c 点物料守恒关系： c（A-）+c（HA）=w mol·L-1 ，pH=7时，c（H+）=c（OH-）=10-7 mol/L，则c（A-）=c（Na+）=0.2mol/L，c（HA）=（w-0.2） mol·L-1电离平衡常数为：
构建出“K 的计算”解题模型，写出表达式→找寻数据（图中点或守恒关系）→求得 K→解释现象。可提升图表信息转化为化学含义的能力，强化了对考生获取关键数据信息、加工和处理信息、利用信息分析问题和解决问题能力的考查。
4、建立数据分析模型
分析数据环节围绕 K 的含义，设计了一组问题，逐层递进，从定量角度揭示复分解反应规律，将电离与水解两个内容关联起来，突破盐与酸反应产物、多组分的微粒浓度大小等疑难问题，让学生运用化学反应中强弱观点、主次观点、优先观点分析问题。“实验数据→微观剖析→建立宏观辨识与微观探析化学思想→知识运用”
例4：运用提供的数据分析下列问题。（1）漂白精的主要成分为NaClO，向NaClO溶液中通入少量的CO2，产物为何物？（2）判断NaHS溶液中c（S2-）、c（HS-）、c（H2S）的大小。
解析：（1）从“强酸制取弱酸”的规律，CO2少量的情况下，很容易错判（1）中产物为 Na2CO3。其实表中数据给我们思维提供直观的依据，先按 K 从大到小排序（即酸性强弱）：H2CO3>HClO> HCO3——，由此可知 HCO3—— 酸性比 HClO弱，HCO3—— 无法进一步与 NaClO 反应，即 H2CO3只能提供一个 H+与 NaClO 反应，得出反应后只能生成 NaHCO3的结论。从定量角度揭示“强弱”规律背后的实质，帮助学生树立经验规律是在实验数据的基础上建立起来的观念。（2）从 c（HS-）、c（S2-）、c（H2S）的来源分析，三种离子分别来自 NaHS 完全电离、HS-的水解和微弱电离，从电离程度看完全电离产生离子最多，HS- 的水解平衡常数为：
说明NaHS溶液中HS-的两个平衡起主导地位的是的HS- 的水解，所以 c（HS-）>c（H2S） >c（S2-）。
我们的化学教育培养的应该是适应“大数据”时代，具有整理、分析数据图表能力的人才。基于真实有效的实验数据，通过一定的数理分析，让学生能够发现化学反应中对应的数据信息所蕴含的本质规律。浙江选考与全国高考中对“化学平衡常数”的考查都是立足于生产、生活问题，从特殊到一般建立概念模型、解题模型，通过分析数据，用数据揭示反应规律的本质，达到考试目标和核心素养培养的目标。 所以，教师在教学中要借助模型对宏观数据分析、微观分子运动解释，引导学生从宏观及微观角度思考化学平衡常数，将分析和解决问题的过程能够运用正确的化学述语及文字、图表、模型等进行表达，并做出合理的解释，学生化学思维的系统性、逻辑性、整合性得到提升。
参考文献：
[1]普通高中化学课程标准（2017年版）.北京：人民教育出版社
[2]胡久华.化学课程与学生认识素养发展[M] 北京：北京师范大学出版社，2011
[3]林耿辉.化学复习中提升学生思维能力的教学策略[J]化学教学，2016，（6）：43~46
