葛珊珊　趙華

摘要：化學平衡思想在高中化學知識體系中占有重要地位，是學習化學的重要思維工具。針對學生理解上的常見誤區(qū)，作者遵循先設(shè)計作業(yè)目標、建立作業(yè)框架，再選編試題、匯總形成作業(yè)，最后批閱反饋的作業(yè)設(shè)計流程，進行了“化學平衡思想理解與應用”高三復習課的作業(yè)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：四環(huán)節(jié)法；高三化學復習；作業(yè)設(shè)計

文章編號：1008—0546（2016）07—0021—04

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：Bdoi：10.3969/i.issn.1008—0546.2016.07.007

一、問題的提出

突破作業(yè)設(shè)計的隨意行為，理性分析學習目標、學情有助于提升作業(yè)設(shè)計的有效性。

在高三復習過程中，針對化學平衡問題進行專門的作業(yè)設(shè)計源于化學平衡思想在知識體系中的特殊地位。根據(jù)SOLO分類結(jié)構(gòu)理論，有研究者將中學化學的內(nèi)容比作一個金字塔（見圖1），劃分為四層結(jié)構(gòu)：（1）化學基本概念，主要包括基礎(chǔ)知識概念和基本技能概念。所有化學內(nèi)容均以此為基礎(chǔ)，其構(gòu)成金字塔的第一層。（2）元素及其化合物和化學實驗，兩者對應構(gòu)成了金字塔的二級結(jié)構(gòu)。（3）物質(zhì)的能量變化和物質(zhì)結(jié)構(gòu)變化，兩者體現(xiàn)了化學性質(zhì)的規(guī)律化。（4）化學平衡、電化學原理和溶液化學是金字塔的最高級別，屬于化學原理部分的知識，進人了宏觀化學與微觀微粒之間的深度結(jié)合。

在學生的思維當中，開始的知識學習都是分離的、相互不連貫的內(nèi)容，但是隨著學習的深入，所學的知識不斷聯(lián)系起來，在化學平衡這一最高層次上，學生終于建立了一個抽象體系，可以解決以前從未遇過的問題，甚至有所創(chuàng)新。所以，幫助學生理解和運用化學平衡思想有著重要的教學意義。

二、作業(yè)設(shè)計

作業(yè)設(shè)計一般可分為四個步驟，又稱四環(huán)節(jié)：明確目標、建構(gòu)框架、精編試題、對照評估。

1.明確作業(yè)設(shè)計的目標

蘇教版課程標準中關(guān)于《化學反應原理》中化學平衡的學習要求和學習建議，見表1。

在教學要求和活動建議中，我們也可以發(fā)現(xiàn)，化學平衡的教學內(nèi)容有著很強的應用性，與實驗和工業(yè)聯(lián)系十分緊密?；瘜W平衡既是一個抽象的知識體系，又是一個實用的思考工具。我們設(shè)計相關(guān)作業(yè)，要讓學生既能充分理解知識本身，又能融會貫通化學平衡在工業(yè)實際中的運用。

在近三年的高考化學試題當中，化學平衡的相關(guān)問題越來越成為命題的熱點。

2.建立作業(yè)設(shè)計的框架

作業(yè)設(shè)計框架是基于作業(yè)目標開展作業(yè)設(shè)計的第一步。作業(yè)框架主要包含作業(yè)目標、題型、題量、難度等內(nèi)容，為后續(xù)作業(yè)題目的選擇和分析以及作業(yè)的最終形成奠定了基礎(chǔ)。

觀察目標1和目標2的完成情況，只需要看結(jié)果即可知，所以安排了選擇題和填空題，而目標3和目標4則需要文字表述才能檢測學生是否達成目標要求，所以安排了填空題和簡答題。安排2-3題是希望學生經(jīng)歷不同的問題情境，從多角度理解知識的運用方式。

3.選編合適的試題

高三復習階段各個省市的模擬試卷交流頻繁，試題資源豐富，可以選取符合作業(yè)目標的試題進行節(jié)選和改編，將與作業(yè)目標不一致的其他問題排除在外，將學生精力集中到關(guān)鍵問題上來，在有限的作業(yè)時間內(nèi)達到更好的作業(yè)效果。

試題1一定條件下存在反應：2SO2（g）+O2（g）=2SO3（g），△H

A.容器Ⅰ、Ⅲ中平衡常數(shù)相同

B.容器Ⅱ、Ⅲ中正反應速率相同

c.SO₃的體積分數(shù)：Ⅱ>Ⅲ

D.容器I中SO₂的轉(zhuǎn)化率與容器Ⅱ中SO₃的轉(zhuǎn)化率之和小于1

[分析]該試題在模型問題上非常典型，涉及到絕熱容器、恒溫容器、恒容容器和恒壓容器。學生在思考時可以鞏固化學平衡的相對移動問題，同時強化平衡常數(shù)、化學反應速率的影響因素分析，選項D應構(gòu)建過渡的等效平衡，假設(shè)一個體積相同的恒溫恒容容器Ⅳ，充入2mol SO₂和lmol O₂，容器Ⅳ中SO₂的轉(zhuǎn)化率與容器Ⅱ中S₃的轉(zhuǎn)化率之和為1，再考慮容器I因為絕熱溫度升高，化學平衡相對容器Ⅳ中逆向移動，故容器Ⅱ中SO₂的轉(zhuǎn)化率與容器Ⅱ中SO₃的轉(zhuǎn)化率之和小于1。答案CD。

試題2臭氧是理想的煙氣脫硝劑，其脫硝反應為2NO₂（g）+O₃（g）=N₂O₅（g）+O₂（g），在T°C下，向2.OL恒容密閉容器中充入2.0mol NOz和1.0mol O3，經(jīng)過一段時間后達到平衡。反應過程中測定的部分數(shù)據(jù)見下表：

下列有關(guān)說法正確的是

（

）

A.反應在O-3s內(nèi)的平均反應速率V（NO₂）=0.24mol/（L·s）

B.24s后，若保持其他條件不變，降低溫度，達到新平衡時測得c（O：）=0.44mol/L，則正反應放熱

C.在T℃下，起始時向容器中充人1.0mol NO₂、0.5mol 03、0.5mol Nz05和0.5mol 02，反應達到平衡時，壓強為起始時的0.88倍

D.在T℃下，起始時向容器中充入2.0mol N₂O₅，和2.0mol O₂，反應達到平衡時N₂O₅，的轉(zhuǎn)化率大于20%

[分析]選項CD都要運用到等效平衡進行過渡。c中的投料情況與題干中等效，所以反應達到平衡時各種組分的物質(zhì)的量就和題干中情況一致，所以p（末）÷p（初）=0.88。0.4mol+0.2mol+0.8mol+0.8mol÷1.0mol+0.5mol+0.5mol+0.5mol=0.88D中如果充入1.0mol N₂O₅和1.0mol O₂，反應達到平衡時N₂O₅的轉(zhuǎn)化率等于20%，此時的充入量相當于加壓情況，平衡正向移動，N205的轉(zhuǎn)化率小于20%。答案BC。

試題3 CO₂和H_{2充入容積相同且固定的兩個密閉容器中，在一定溫度下發(fā)生反應：}

CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）

按如下方式加人反應物，一段時間后達到平衡。

若甲中平衡后氣體的壓強為開始的0.8倍，要使平衡后乙與甲中相同組分的體積分數(shù)相等，且起始時維持化學反應向逆反應方向進行，則c的取值范圍為

[分析]首先需要根據(jù)平衡后壓強的變化情況算出平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量，平衡時有0.4molCH₃OH，反應向逆反應方向進行，c>0.4，為了使平衡后乙與甲中相同組分的體積分數(shù)相等，甲乙容器中必須能夠達到相同的平衡狀態(tài)，可以理解為反應物充分反應生成產(chǎn)物得到1.0molCH₃OH，這是c的最大值。答案（0.4，1]。

試題4某溫度下在一恒壓容器中充人1.2 molCO和1 mol H₂，發(fā)生反應：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）。達到平衡時容器體積為2 L，且含有o.4 mol CH₃OH（g），則該反應平衡常數(shù)值為__；此時向容器中再通入0.35 mol CO氣體，則此平衡將（填“向正反應方向”“不”或“向逆反應方向”）移動。

[分析]這是一條有利于打破思維定勢的題目。審題時注意是“恒壓容器”，當再通入0.35 mol CO氣體時，容器的體積將發(fā)生改變，此時各種物質(zhì)的濃度全發(fā)生變化，平衡的移動方向只有通過Q和K的相對大小進行判斷，而不能武斷地認為加入反應物向正反應方向移動。答案：50，向逆反應方向移動。

試題5高溫熱分解法利用H₂S廢氣制取氫氣：

在恒容密閉容器中，控制不同溫度進行H2S分解實驗。以H₂S起始濃度均為c mol·L測定H₂S的轉(zhuǎn)化率，結(jié)果如上圖。圖中a為H₂s的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系曲線，b曲線表示不同溫度下反應經(jīng)過相同時間時H₂S的轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系曲線。說明隨溫度的升高，曲線b向曲線a逼近的原因：

。

[分析]審題注意b曲線表示不同溫度下反應經(jīng)過相同時間時H2S的轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系曲線，與達到平衡時的值存在差異主要是因為還沒有達到平衡。答案：溫度升高，反應速率加快，達到平衡所需的時間縮短，故曲線b向曲線a逼近。評講時，建議教師聯(lián)系另一個圖像問題共同分析。

變式（NH4）zCO3捕獲CO2的反應為：

（NH4）2CO3（aq）+H2O（1）+CO2（g）=2NH4HCO3（aq）△H，為研究溫度對（NH4）2CO3捕獲CO2效率的影響，在某溫度T1下，在t時刻，測得容器中CO2氣體的濃度。然后分別在溫度為T2、T3、T4、T5下，保持其他初始實驗條件不變，重復上述實驗，經(jīng)過相同時間測得CO2氣體濃度，其關(guān)系圖所示，則△H （填“>”“<”或“=”）0。

T1～T3的曲線含義和試題5中的b曲線相同，T3～T5的曲線由于溫度比較高已經(jīng)達到平衡，曲線的變化是由于溫度升高平衡發(fā)生移動導致的。

試題6新型O3氧化技術(shù)對尾氣中的氮氧化物脫除效果顯著，尾氣中的NO5多數(shù)以NO形式存在可發(fā)生反應：NO（g）+O3（g）=NO2（g）+Oz（g），在一定條件下，將NO和O3通人絕熱恒容密閉容器中發(fā)生上述反應，正反應速率隨時間變化如圖所示。以下說法正確的是

（）

a.反應在c點達到平衡狀態(tài)

b.b點的反應物濃度小于c點

c.該反應反應物的總能量低于生成物的總能量

d.△t11=△t2時，a～b段NO的轉(zhuǎn)化量小于b～c段

[分析]學生分析速率時間圖經(jīng)常容易與平衡問題混淆，本題就容易與試題5的變式混淆，有同學認為c點已經(jīng)達到平衡狀態(tài)。實際上c只是一個影響速率的主要因素在交替的一個時間點，還在變化之中，尚未平衡。c點之前反應放熱升溫使速率增大，c點之后反應物濃度下降占主導，速率下降。答案：d。

試題7工業(yè)上可通過甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反應的熱化學方程式為：

科研人員對該反應進行了研究，部分研究結(jié)果如下：

（1）工業(yè)制取甲酸甲酯應選擇的壓強是（填“3.5x 1O6Pa”“4.0x1O6pa”或“5.0x106pa”），選擇的理由是____

（2）實際工業(yè)生產(chǎn)中采用的溫度是80℃，其理由是

[分析]采用簡答的方式，鼓勵學生更全面地思考問題。

答案：（1）4.0xl06Pa，低于此壓強甲醇轉(zhuǎn)化率較低，高于此壓強，壓強對甲醇轉(zhuǎn)化率的影響不明顯，對設(shè)備提出了更高要求，能耗過度增加；

（2）低于80℃反應速率較低，高于80℃溫度對反應速率影響不明顯，且升溫導致化學平衡逆向移動。

試題8用O2將HCl轉(zhuǎn)化為Clz，可提高效益，減少污染。該轉(zhuǎn)化通過如圖所示的催化循環(huán)實現(xiàn)。

（1）總反應的化學反應方程式為

（2）實驗測得在一定壓強下，總反應的HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的a（HCl）～T曲線如上圖，則總反應的△H0（填“>”“=”或“<”）；A、B兩點的平衡常數(shù)K（A）與K（B）中較大的是

（3）在上述實驗中若壓縮體積使壓強增大，畫出相應a（HCl）～T曲線的示意圖，并簡要說明理由：

（4）下列措施中，有利于提高a（HCl）的有

（

）

A.增大n（HCl）

B.增大n（O：）

c.使用更好的催化劑

D.移去HzO

[分析]這樣的試題將化學平衡的問題運用到實際生產(chǎn)和實驗中去，在陌生的圖像和反應背景下，要求學生靈活運用化學平衡原理解決問題。

答案：

（2）AHK（B）；

（3）根據(jù)反應特點，反應后氣體分子數(shù)減少，增大壓強，氯化氫的轉(zhuǎn)化率升高，故此時的aHCl-T曲線應該在題中所給曲線的上方，如圖所示：

（4）B、D。

4.對照預設(shè)，實測評估

在作業(yè)試題的選編基礎(chǔ)上，將試題匯總為本課時的作業(yè)，試題雖然只有8題，但具有一定的思考性，學生完成起來相對耗時，大約需要30～40分鐘時間。學生完成作業(yè)之后，教師進行了批閱，得到實際的正確率情況，匯總下表。

總體上看，大部分題目與預測基本一致，本次作業(yè)基本達到了預先設(shè)計的目的。在作業(yè)中只有第4題較明顯低于預測值，說明學生通過計算判斷化學反應方向還存在思維定勢，普遍在審題時沒有注意到“恒壓容器”，在錯題矯正時要重視。

三、本次作業(yè)設(shè)計的總結(jié)

本次作業(yè)設(shè)計緊扣課程標準、高考考查要求和化學知識體系特點，聚焦學生學習的薄弱之處，確立作業(yè)目標并以此為框架，精選改編作業(yè)試題、匯總分析逐步形成作業(yè)，使作業(yè)設(shè)計具有較強的操作性，突破了先前僅憑經(jīng)驗粗略選題形成作業(yè)的套路，較好地提升了作業(yè)的針對性和有效性。并且對作業(yè)的正確率進行了預估和實際對比，有利于細化管理下一階段的課堂教學和作業(yè)設(shè)計。在實踐中，對于作業(yè)設(shè)計中的正確率流于經(jīng)驗，缺少科學的分析手段，希望在后續(xù)的研究中能有所進展。