“达化学平衡状态判断依据”的教学实践
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摘要：根据“达化学平衡状态判断依据”知识点在高考中的重要地位和学生学情等方面考虑，对该课题教学进行了优化设计，为学生既轻松又有效地掌握知识创造良好的学习条件。教学设计中主要从四个比较有代表性的化学反应入手，在恒温恒容体系中用气体压强、气体物质的量、气体的密度及气体的平均摩尔质量这四个物理量逐个对这四个化学反应进行探究分析，让学生掌握这四个物理量分别在什么情况下能作为化学反应达到平衡状态的判断依据。
关键词：化学平衡状态；判断依据；恒温恒容；气体压强；气体物质的量；密度；平均摩尔质量
1.教材分析及学情分析
在苏教版的《化学反应原理》中，“达到化学平衡状态”知识点是在化学平衡状态知识点中衍生出的一个小知识点，但这个知识点是化学平衡状态知识点的重点。在历年的高考综合性大题中，这个知识点频繁出现，因此，它也是高考要求掌握的一个重要知识点[1]。在教学中，平衡状态的判断依据主要是对“等”和“定”的理解，其中，学生对“等”的理解和应用容易掌握，但是对“定”中的衍生出的知识点难以理解，比如：体系中气体压强、气体密度或气体的平均相对分子量等这些物理量能否作为一个化学反应达到平衡状态的判断依据呢？虽然很多教科书上都有各种总结，但是，本人认为，大多数学生只停留在能听懂或应用这些物理量时一概而论，缺乏对不同的化学反应的分析能力。本着减轻学生学习负担的教学要求，尽可能让学生在课堂上理解并掌握，并能达到事半功倍效果，笔者对本堂课进行了细致的教学设计，即对恒温恒容体系中气体压强、气体物质的量、气体的密度及气体的平均摩尔质量（或平均相对分子质量）这是个条件能否作为一个反应达到平衡判断依据的教学设计，并对该教学设计上完课后的效果进行了评价和反思。
2.教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
引入
在恒温恒容的体系中，对于气体的压强，气体物质的量两者是成正比的关系，而气体的密度由气体的质量和体系的容积决定，而气体的平均摩尔质量由气体的质量和气体的物质的量决定。
强调：质量，物质的量是指气体的，故应注意反应方程中各物质的状态。
写出气体密度和气体平均摩尔质量的表达式
先入为主，让学生清晰这些变量指的都是气体的，与其它状态无关。为以下教学做好铺垫
设疑与探究I
教师行为 在恒温恒容情况下发生的反应：
①A（g） + B（g） 2C（g）
[提问一]体系压强是由什么决定？
解释：由于是恒温恒容的体系，体系的压强由气体的物质的量决定，气体物质的量越多，压强越大，一旦体系的压强不发生变化了，说明体系物质的量不变，故达到了化学平衡状态，所以对该反应体系的压强（p）和气体的物质的量（n）不变化都可以作为达到化学平衡状态的依据。
学生回答：气体的量
聆听，思考
由浅入深，让学生了解体系中的压强是由气体的物质的量多少决定，两者成正比关系，即压强和气体物质的量相当于一个变量。
[问题二]体系中的气体密度和气体平均摩尔质量（或说平均相对分子质量，当质量以克为单位时，摩尔质量在数值上等于该物质的相对分子质量）。
请分析ρ气体、气体这两个物理量在该体系中是变量还是一个恒定量？
聆听学生的回答
讲解：针对该反应，ρ气体=m气体/v容器体积
反应前后物质状态都是气体，故m气体不变，而体系是恒容，v容器体积是定值，故体系的ρ气体
为定值，而由气体= m气体/n气体物质的量
可知体系的质量不变，反应前后气体的物质的量也不变，故
气体也为定值（即在任意时刻都不变），为定值的物理量不
能作为该反应达到化学平衡的判断依据[2]。 能利用
ρ气体=m气体/v容器体积
气体= m气体/n气体物质的量
对分析化学反应
A（g） + B（g） 2C（g）
中ρ气体、气体的变化情况
让学生根据条件，教师引导，让学生自己分析，了解其中的原由。
板书一：在恒温恒容情况下发生：
①A（g） + B（g） 2C（g）
判断依据：n气体（不行 ），p气体（不行），ρ气体（不行），气体（不行）
设疑与探究II
恒温恒容情况下发生：
②A（g） + B（g） 3C（g）
[设疑]根据以上分析思路，请同学们分析该体系中n气体、p气体，ρ气体，气体这四个物理量在恒温恒容体系中是变量还是恒定量？并判断这四个物理量中哪些可以作为判断该反应达到化学平衡的依据？
讲解：甲同学分析很到位，这四个物理量能否作为判断依据应该根据该四个物理量在反应体系中的变化情况，若该物理量始终是定值，则不能作为一个判断依据，若该物理量由其他物理量决定，如体系中平均摩尔质量由体系中气体的物质的量决定（体系中气体的质量不变），质量不变，而物质的量在变化，一旦体系的物质的量不变，则体系的气体平均摩尔质量也固定，则达到化学平衡状态。
注意：变化量气体平均摩尔质量由气体总质量和气体的物质的量决定，若两个量都是变量（即气体质量和气体物质的量），则气体就无法确定，只能有一个变化量。 课堂提问中学生回答情况：在教师指导下的甲同学分析得出的结果并作出的解释回答：反应前后气体系数不同，而且都是气体，故n气体、p气体事是变量，可以作为判断依据。且该反应前后都是气体故气体质量不变，容器体积不变，故ρ气体不变，为定值，不能做为判断依据
而反应前后气体的系数不等，故物质的量不会，
故气体为一变
量，可以作为判断依据。
体现学生的主动性
板书二：在恒温恒容情况下发生：
②A（g） + B（g）=3C（g）
判断依据：n气体（行 ），p气体（行），ρ气体（不行），气体（行）
设疑与探究
III 若 在恒温恒容条件下发生：
③A（g） + B（g）+C（s） 3C（g）
则体系的压强、气体的物质的量、气体密度及气体平均摩尔质量四个物理量在该反应中能否做为达到化学平衡状态的判断依据呢？
观察学生得出的结论，做出相应的评价
简单解释：①C为固体，故反应前后气体的质量发生变化 ②反应前后气体的系数不等.
故体系的压强、气体的物质的量这两个物理量能作为一个判断依据；密度这个物理量中气体物质的质量是变量而体系体积是固定量，一旦密度不变表示体系的气体质量不变，说明达到化学平衡；而气体平均摩尔质量中气体的质量和气体的物质的量都是变量，无法确定。
学生根据前面讲解知识思考，然后做出自己的判断
学生聆听 通过前面两种类型的讲解分析，放手让学生自行讨论得出结果。
层层递进，让学生从中不断的发现问题，然后逐步的在问题中得出相应的总结。
板书三：在恒温恒容情况下发生：
③A（g） + B（g）+C（s） 3C（g）
判断依据：
n气体（行 ），p气体（行），ρ气体（行），
设疑与探究
IV
若是这种情况呢？
恒温恒容情况下发生：
④A（g） + B（g）+C（s） 2C（g）
则体系的压强、气体的物质的量、气体密度及气体平均摩尔质量四个物理量在该反应中能否做为达到化学平衡状态的判断依据呢？
观察学生得出的结论，做出相应的评价
解释：①C为固体，故反应前后气体的质量发生变化 ②反应前后气体的系数相等.
故体系的压强、气体的物质的量这两个物理量不能作为一个判断依据；密度这个物理量中气体物质的质量是变量而体系体积是固定量，同样一旦密度不变表示体系的气体质量不变，说明达到化学平衡；气体平均摩尔质量与气体密度相似，体系中气体的质量是变量，而气体的物质的量是定量，故气体平均摩尔质量可以作为一个判断依据。
学生根据前面讲解知识思考，然后做出自己的判断。
学生聆听
学生自查自存在的问题
让学生在感觉雷同但又并不完全相同的反应中不断发现问题，逐步的深入分析和理解这些物理量并不是一成不变的可作为反应的判断依据，而是具体反应具体分析。
学生能在这分析过程中清晰自己存在的误区并能及时改进。
板书四：在恒温恒容情况下发生：
④A（g） + B（g）+C（s） 2C（g）
判断依据：n气体（不行），p气体（不行），
ρ气体（行），气体（行）
小结
通过对这四个反应来分析在恒温恒容条件下分析体系压强，气体的物质的量、气体的密度和气体的平均摩尔质量四个物理量能否作为一个判断化学反应达到平衡的依据，在很多特殊的反应中，要利用好这些物理量的变化含义进行解题。
3课堂检测[3]
这样的课堂教学设计学生能掌握到什么程度，是否设计的合理呢？为了检验学生对该知识点掌握情况和应用能力及课堂的设计教学效果，笔者设计了相关的练习如表一所示“的“当堂检测”，让学生在规定的时间内完成，并做出相应的统计结果，以便对教学设计的评判和教学改进有帮助。
序号 问题 设计意图 答题情况分析[在一个重点班（47人）和一个平行班（51人）中的调查）]
问题1 （2010年上海，25）接触法制硫酸工艺中，其主反应在450℃并有催化剂存在下进行：
2SO2（g）+O2（g）2SO3（g） ΔH=-190kJ·mol-1
⑶下列描述中说明上述反应已达平衡的是
a.v（O2）正=2v（SO3）逆
b.容器中气体的平均分子量不随时间而变化
c.容器中气体的密度不随时间而变化
d.容器中气体的分子总数不随时间而变化 从常见的反应入手，让学生能在简单反应中清晰认清“定”的真正含义，并能让学生感受高考题 重点班同学对该题答题情况：有43同学能准确的回答正确，有2为同学漏选d，，有2为同学多选a，没出现选c的同学，说明分析还到位。
平行班答题情况：32为同学答对，14为同学漏选，2位错选c，有3位同学还不懂
问题2 恒温恒容下，将2 molA气体和2 molB气体通入体积为2 L的密闭容器中发生如下反应：2A（g）+B（g） C（g）+2D（s）
下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志的是 。
a.压强不再变化
b.气体密度不再变化
c.A的消耗速率与B的消耗速率之比为2∶1
d。A的百分含量保持不变
出现特殊情况（D为固体），让学生学有所用 重点班答题情况：
40位同学回答准确，4位同学生漏选d，3位同学错选（调查原因是看错D的状态）
平行班答题情况：
27位同学答对，16位漏选，5位看错D的状态，有3位同学还不懂
问题3 （2011年浙江，27）某研究小组在实验室探究氨基甲酸胺（NH2COONH4）分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。
NH2COONH4（s）2NH3（g）+CO2（g）
可以判断该分解反应已经达到平衡的是
a.2v（NH3）=v（CO2）
b.密闭容器中总压强不变
c.密闭容器中混合气体的密度不变
d.密闭容器中氨气的体积分数不
在更特别的反应中，让学生根据所学知识能对所学知识的延伸使用 重点班答题情况：
28位同学回答准确，有18位同学生都选择了d，1位同学选择了a.
平行班答题情况：
18位同学答对，27位同学都选择了d，3同学不知道怎样分析，有3位同学不懂
4、教学评价设计自我剖析及反思
本堂课设计时的目的主要是想通过四个典型例题教学之后，能让学生学会分析应用体系的压强、气体的物质的量、气体密度及气体平均摩尔质量四个物理量去判断化学反应是否达到平衡。在教学过程中，层层递进的教学设计能让学生体会如何应用这四个物理量。有时是教师讲得激情澎湃，而学生练习情况可能出现一塌糊涂。所以，对知识讲解完后，接着设计对应的习题，让学生通过练习回顾课堂知识，同时也能反馈出学生的掌握情况。通过统计学生课堂学习情况，得出以下结果：大部分认真听课的同学基本上掌握了这个知识点；对于少部分没理解的学生来说，通过提问方式让其分析自己在哪些地方存有迷惑，进而解决这些问题；审题不够认真，做题时比较马虎的现象仍然存在。笔者感觉接下来的工作若能跟踪调查这批学生对该课堂知识的真正的理解掌握程度情况的话，会获得更好的教学材料，对今后的教学会有更大的帮助和改进。
总之，改变了原来对这一知识的教学方式，让笔者又多了一次新的经历，从四个反应方程式的选择到课堂教学，教学中练习的选择，学生情况的反馈，课后反思等整个过程让笔者收获颇多。通过这次的教学设计理念的改变，教学效果还是有一定的提升，所以，在平时的教学中，教师不能只给学生一个简单的结论而忽视知识的探究过程。
参考文献：
[1] 2013年浙江高考考试说明（理综化学）
[2] 陈才碕，吴君华.“化学平衡”复习课的教学设计及反思[J].化学教学，2013，（12）39～41
[3] 仁雪明.从一次当堂检测看高三化学复习课的效益[J].化学教学，2013，（6）33～34