关于“化学平衡”教学中的几个问题

在无机化学及物理化学的某些教科书及教学过程中,对化学反应等温式的物理意义,化学平衡常数的量纲,标准摩尔反应 Gibbs 自由能△G_m~φ与平衡常数之间的关系等问题,经常会产生一些混乱,现就教学中的体会浅谈一些看法。一、化学反应方向和平衡的热力学判据在只作体积功、组成可发生变化的封闭体系中,由于微扰而引起体系状态函数微变的GibbS方程为     

化学平衡教学中的两个误区

目前在物理化学教材及课堂教学中对热力学平衡概念的认识上存在一些误区：化学反应一定存在化学平衡;化学平衡时,反应物的化学势等于生成物的化学势,等等。本文将就这些问题展开讨论。     

热力学在无机化学“四大平衡”教学中的应用

利用化学反应吉布斯自由能变化?_rG_m~?来计算无机化学"四大平衡"的平衡常数,解释诸如沉淀-溶解平衡教学中为什么要求微溶强电解质等问题,并从化学反应等温式类推了电极反应的等温式,推导了复杂电极的标准电极电势与其简单电极的标准电极电势之间的关系,拓展了热力学在现行基础化学教学上的应用范围。     

化学反应速度和化学平衡

化学反应速度和化学平衡是学习无机化学的基础理论之一。掌握了这两章的内容,既有实际意义,也为后面将要学习的电离平衡、氧化还原平衡、沉淀平衡和络合(配合)平衡等内容打下了基础。     

化学反应原理的实验探究教学策略初探——以“化学平衡移动原理的应用”复习课为例

在“化学平衡移动原理在氨气制备与检验实验中的应用”课题的教学设计与实践过程中,以平衡移动影响因素为知识线索承载科学探究方法,探讨化学反应原理的实验探究教学策略,将课堂中探究教学的关注点从概念理论的验证和接授延伸至探究思路和方法的形成.     

基于动态平衡观建构的教学研究——以“化学反应的限度”为例

以"化学反应的限度"为例,剖析了3套高中化学必修教材中关于该内容的编排特点,通过对学生"化学反应的限度"认识发展层级和认知障碍点的分析,以生活经验出发建构"化学反应的限度"和"化学平衡"的概念,采用"平衡-动态平衡-物理平衡-化学平衡"4个步骤建构"化学平衡是动态平衡"的概念,并在实证的基础上,帮助学生建构大多数化学反应有一定的限度的基本观念。     

对化学平衡教学中一些问题的理性思考

深刻认识化学平衡移动原理和反应程度,审视化学平衡常数大小、平衡转化率变化、平衡移动方向与反应程度之间的关系和正逆反应速率相对大小与平衡移动的关系。平衡是否移动就看能否减弱刚变化的因素。反应限度与反应程度不同。     

无溶剂或少溶剂的固态化学反应

根据热力学,固态化学反应一般具有一旦发生就必完全的特征;但在固体之间存在组成可连续变化的溶液(固熔体)时,固态化学反应体系有可能出现化学平衡。固态化学反应还可能导致立体选择性产物、产物颗粒不易长大、最低反应温度等特征。本文特别指出,为了促进固态化学反应快速、有效、安全地发生,可使用少量溶剂而不用担心固态化学反应无平衡特征的丧失,同时获得良好流动性的反应物浆料,并因此能使用适当的搅拌技术来促进反应;其次,任何复杂的固态化学反应都可以分解成若干双组分反应,可以按一定步骤实现复杂化合物的合成或装配。因此,研究固态化学反应可能会产生更加绿色的化学过程,具有非常现实的理论和应用价值。本文以固态配位化学反应为例来说明如上理论推演结果。这里,固态配位化学反应是固体无机金属化合物与固体有机或无机配体之间的化学反应,它们与固态有机化学反应一样,可以在室温~300 ℃的温度下、不存在任何溶剂的情况下发生。     

化学平衡制图软件HYDRA/MEDUSA在大学化学教学中的应用

介绍化学平衡制图软件HYDRA/MEDUSA的基本功能与特点。结合大学化学课程在化学平衡教学方面的内容,分别给出了沉淀-溶解平衡、酸碱平衡、配位平衡与氧化还原平衡的应用实例,充分显示了该软件有利于学习大学化学课程中复杂的平衡计算,帮助认识各化学形态之间的化学反应和控制条件,也为涉及到化学平衡体系计算与形态分布的化学研究提供帮助。     

由细致平衡、质量守恒看速度常数和平衡常数及基元反应和总反应的关系

细致平衡原理表明,反应体系处于平衡时,每一基元反应的速度一定与其逆反应的速度相等。细致平衡原理可通过量子力学的微观可逆性和热力学第二定律来论证说明。依据细致平衡原理可从反应机理导出由诸基元反应速度常数表达的平衡常数。质量守恒原理应用在化学反应中,表现为假设的反应机理必存在一系列的质量守恒条件,以此得到反应前后原子(原     

物理化学教材中各类化学反应等温式的完整导出和介绍

本文介绍在物理化学教材中,以化学势为主线,籍此系统而又完整地导出各类化学反应的等温式。一方面可进一步巩固和强化学生对各类物质化学势及其表达式的理解和应用,另一方面还可以非常直接地明晰各类化学反应等温式的来龙去脉,并帮助学生正确理解和计算各类化学反应标准摩尔Gibbs自由能Δ_r G_m^?、标准平衡常数(又称热力学平衡常数) K^?和反应商Q,从而有助于取得较好的教学效果。     

化学学科核心素养导向下的“化学平衡”教学研究

为了克服现行教材编写的不足及现有教学研究的局限性,在“化学平衡”主题教学中设计和实施“素养为本”的有效课堂教学策略。引导学生从宏观上认识可逆反应及化学平衡状态,再从微观上对化学平衡进行解释。通过猜想、演算、验证、推广等探究活动认识化学平衡常数,从而实现化学平衡的定性分析到定量判断。通过“收集证据、提出假设、构建模型、模型预测和实验验证”等活动探究外界条件对化学平衡的影响,创新了“勒夏特列原理”的认识方式。整节教学中设计“以真实情境为载体,以具体问题为驱动,以实验事实为证据,以思维模型为导向”的基本教学程序,让学生在系列探究活动中逐步发展化学学科核心素养。     

N_2O_4■2NO_2反应过程的物理化学分析

在一些教材中预言:“恒温压缩N_2O_4(?)2NO_2反应体系时,由于平衡向左移动,反应体系的颜色会变浅”。已有专文明确指出“预言”是错误的。但专文发表两年来,仍有一些人希图用改进实验的方法来实现这一错误的“预言”。这种情况的出现和对于题述反应的物理化学过程缺乏理论认识有关。本文正是从化学平衡,相平衡,平衡移动及化学反应速率几个方面,定量地分析这个反应,再次指出“预言”是错误的,还结合计算澄清某些错误的解释。     

从科学概念本体和发展史视角对化学平衡相关问题的分析

中学化学教学中关于化学平衡的认识存在多种误区,本文先从科学概念本体的视角系统考察了化学平衡的相关概念,对各种认识误区进行了分析,明确了原有分析化学平衡问题的视角的缺陷;再从科学概念发展史的视角探讨了化学平衡问题的分析方法,确立了符合热力学基本规律的更科学、更实用的化学平衡问题的分析工具——平衡常数;最后明确了基于平衡常数的化学平衡的相关认识及其基于平衡常数的平衡观构建的重要价值,可促进教师更加科学地认识化学平衡问题,关注并在教学中落实化学平衡常数的教学价值,为中学化学中四大平衡的教学提供借鉴和参考。     

同时平衡及推导方法

在化学反应中,经常出现两个或更多的连锁可逆反应,处于同一个体系中,同时处于平衡状态。这些可逆反应之间相互影响,在同一时刻达到平衡,我们称之为同时平衡。体系中多个或多步反应达到平衡后,反应最终生成物的平衡浓度必须同时满足各个平衡的计算关系。设计此类题型的目的是为了强化对化学平衡等概念的掌握,深化对平衡移动原理的理解和应用。     

应用平衡稳定条件分析化学平衡的移动

化学平衡的移动规律是物理化学中重要的知识点之一。平衡稳定条件在经典热力学中占有重要的地位,但很少用于处理化学平衡问题。根据热力学原理,推导了简单的均匀隔离系统的平衡稳定条件,并将其用于分析温度和总压力对化学平衡移动的影响,结论为改变温度和总压力,使化学平衡朝着稳定平衡的方向移动。这种分析方法非常简单,也加深了我们对稳定平衡的理解。同时,也指出了该方法的局限性。     

化学平衡的信息化教学工具研究——以合成氨为例

针对现行化学平衡教学中存在的突出问题，研发了一款以合成氨为例的化学平衡知识学习和习题验证的教学软件。该软件采用了可视化的技术，用柱状图、曲线、数据来展示反应达到平衡的动态变化过程，便于学生从反应平衡的图像和数据中获取信息并进行推理，从而认知化学平衡的原理。该软件不仅能用于化学平衡各概念的教学，也能为化学平衡习题课的讲解创设必要的教学情境。     

中国化学会《化学教育》第三届全国编委会成员简介

编委严宣申 1932年5月生,江苏海门县人。1953年毕业于上海复旦大学化学系。现任北京大学化学系教授。从事无机化学专业。主编过“普通无机化学”、“热力学函数等电子原理的应用”等。     

基于微粒观指导的“盐溶液性质”高三复习教学

围绕对盐溶液性质的认识,通过实验探究、小组合作学习,建立用微粒观认识物质性质的思维方法,将分散在元素化合物、电解质溶液等部分的盐溶液性质进行整合,建立盐溶液性质与化学平衡移动原理、氧化还原原理、络合反应原理和电化学反应原理的联系。在完善核心知识立体构建的同时,聚焦微粒观的指导作用,基于盐溶液中微粒存在、盐溶液中微粒与外加试剂微粒间的相互作用认识盐溶液性质,达到用微观、动态、平衡的视角进行较高水平思维的目的。阐述基于微粒观指导下盐溶液性质认识的教学实践研究。     

丙烯气相水合反应过程的热力学分析

根据所提出的高压复杂物系化学平衡组成的计算方法，对丙烯气相水合反应进行了热力学分析。计算了反应条件对各反应组分平衡组成的影响。得到了丙烯和水的平衡转化率、异丙醇（ＩＰＡ）及异丙醚（ＩＰＥ）的平衡组成随温度、压力、进料中水／烯比及原料中异丙醇含量的变化规律，确定了该反应体系在热力学上的最优操作条件，为催化剂的筛选提供了依据。