勒夏特列原理中彈簧現(xiàn)象的探究教學(xué)

1、勒夏特列原理中“彈簧現(xiàn)象”的探究教學(xué)侍衛(wèi)東影響化學(xué)平衡的條件一節(jié)進(jìn)行探究教學(xué)的運(yùn)用策略1巧設(shè)問題引入，創(chuàng)設(shè)探究情景在課堂教學(xué)中進(jìn)行探究要強(qiáng)調(diào)創(chuàng)設(shè)“探究環(huán)境”和可實(shí)際體會的“探究情景”，即如何讓學(xué)生感興趣。因此，在問題的引入要有藝術(shù)性和獨(dú)到之處，才能激發(fā)學(xué)生的探究欲望。在影響化學(xué)平衡的條件一節(jié)教學(xué)中，先在實(shí)驗(yàn)桌上放置：一根彈簧、兩個(gè)內(nèi)充二氧化氮的密封注射器，兩瓶濃度不同的氯化鐵溶液和硫氫化鉀溶液等。然后設(shè)疑引入：彈簧放桌上對我們這堂課有什么用？大家不覺得奇怪嗎？學(xué)生議論紛紛：又不是上物理課，如果說內(nèi)充二氧化氮的密封注射器與化學(xué)課有關(guān)，我們還能接受。但是不管學(xué)生不理解老師拿彈簧的用意，都拿起彈簧玩

2、了起來，有的用力壓彈簧，有的用力拉彈簧等等。等學(xué)生玩了一會，繼續(xù)設(shè)問：請學(xué)生拿起注射器進(jìn)行推或拉，學(xué)生們發(fā)現(xiàn)推注射器的活塞時(shí)，注射器內(nèi)顏色先加深后變淺，但比原來深，拉注射器的活塞時(shí)，注射器內(nèi)的顏色先變淺后變深，但比原來淺。再設(shè)問：這與彈簧的壓拉到底有什么關(guān)系？通過一系列的教師設(shè)疑，學(xué)生欲析疑，并提出猜想，激發(fā)起學(xué)生探究的欲望；接下來學(xué)生馬上進(jìn)行分組討論，對問題進(jìn)行探究，教師及時(shí)地進(jìn)行分析：用力壓一個(gè)彈簧，則彈簧會產(chǎn)生一個(gè)彈力以抵抗外力的壓縮而使自己盡量恢復(fù)原狀，但不能達(dá)到原狀；如用力拉彈簧，則彈簧會產(chǎn)生一個(gè)拉力以抵抗外力的拉伸，使自己盡量恢復(fù)原狀，但不能達(dá)到原狀，我們可以稱之為"彈簧

3、現(xiàn)象"。學(xué)生拿起注射器進(jìn)行推時(shí)，顏色即時(shí)變深是由于體積突然變小，爾后顏色變淺，也就是說，當(dāng)我們用外力將體系顏色變深時(shí)，則體系產(chǎn)生一種抵抗使顏色變淺，但不能回復(fù)到原來顏色；同理，拉注射器活塞時(shí)，顏色即時(shí)變淺是由于體積突然變大，爾后顏色變深，也就是說，當(dāng)我們用外力將體系顏色變淺時(shí)，則體系產(chǎn)生一種抵抗使顏色變深，但不能回復(fù)到原來顏色，通過這樣的分析，學(xué)生很自然地將彈簧問題與我們這節(jié)課要解決的問題聯(lián)系起來。從而促使學(xué)生總結(jié)、反思，在產(chǎn)生疑惑的探究氛圍中學(xué)習(xí)勒夏特列原理中壓強(qiáng)對化學(xué)平衡移動的影響?？梢姡骄壳榫暗膭?chuàng)設(shè)，成功地抓住學(xué)生的注意力，使學(xué)生達(dá)到情緒高漲、智力振奮的積極狀態(tài)。這樣，通過教

4、師創(chuàng)設(shè)的探究問題、探究情景，激發(fā)學(xué)生進(jìn)行主動積極地探尋、思考、討論，同時(shí)加強(qiáng)了學(xué)生構(gòu)建解決問題的思路。2解決問題，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，形成完整理論是不是溫度和濃度對化學(xué)平衡移動的影響也可用“彈簧現(xiàn)象”來解釋？（1）引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)一：將注射器分別浸入熱水和冰水中，請學(xué)生仔細(xì)觀察兩次實(shí)驗(yàn)中的注射內(nèi)氣體顏色的變化，并通過與原注射器內(nèi)顏色相比，說明二氧化氮雙聚成四氧化氮是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)？引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)二：利用兩瓶濃度不同的氯化鐵溶液和硫氫化鉀溶液來驗(yàn)證反應(yīng)物濃度的改變對化學(xué)平衡的影響。根據(jù)學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，并分組討論，由各組代表發(fā)言，得出完整的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：“實(shí)驗(yàn)一”中，氣體顏色升溫、原溫度、降溫

5、逐漸變淺，得出該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。升溫后顏色加深是由于二氧化氮物質(zhì)的量增多，而導(dǎo)致二氧化氮物質(zhì)的量增多的原因是平衡往生成二氧化氮的方向移動（逆反應(yīng)方向移動），根據(jù)“彈簧現(xiàn)象”，給體系升溫，體系產(chǎn)生抵抗而降溫，降溫則通過吸熱來完成，所以該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)?！皩?shí)驗(yàn)二”中，先用稀氯化鐵溶液與稀硫氫化鉀溶液反應(yīng)，將所得溶液一分為三，一份中滴加濃氯化鐵溶液，溶液顏色加深；另一份中滴加濃硫氫化鉀溶液，溶液顏色也加深；剩余一份作參照。學(xué)生用“彈簧現(xiàn)象”解釋為：增加氯化鐵或硫氫化鉀的量，使氯化鐵或硫氫化鉀的即時(shí)濃度增大，則平衡從可使氯化鐵或硫氫化鉀的濃度減小方向移動，也即正反應(yīng)方向移動，所以溶液顏色加深。在

6、這個(gè)探究過程中，教師把課堂的主動權(quán)交與學(xué)生，自始至終，都是學(xué)生自己動手實(shí)驗(yàn)，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，不斷思考、探索，得出結(jié)論，教師只是啟發(fā)、引導(dǎo)和調(diào)控；或組織學(xué)生討論，選擇解決問題的最佳方案，或教師不斷發(fā)問，層層推進(jìn)，得出結(jié)論。（2）查閱課本資料，形成完整理論階段：勒夏特列原理是指：如果改變影響平衡的一個(gè)條件（如壓強(qiáng)，溫度或濃度等），平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。“減弱”兩字可以理解為改變條件下平衡將往能夠抵抗這個(gè)改變的方向移動，從而達(dá)到新平衡。形象地可用“彈簧現(xiàn)象”來解釋?！皬椈涩F(xiàn)象”是指用力壓一個(gè)彈簧，則彈簧會產(chǎn)生一個(gè)彈力以抵抗外力的壓縮而使自己盡量恢復(fù)原狀，但無法回到原狀態(tài)；如用力拉彈簧，則

7、彈簧會產(chǎn)生一個(gè)拉力以抵抗外力的拉伸，使自己盡量恢復(fù)原狀，但無法回到原狀態(tài)。如果使一個(gè)體系的溫度上升，那么這個(gè)體系一定會竭力使本身的溫度下降，往吸熱反應(yīng)方向移動（通過吸熱達(dá)到降低降溫目的），達(dá)到一個(gè)新的平衡。（3）進(jìn)一步提出問題，進(jìn)行開放型實(shí)驗(yàn)探究問題1：對于一個(gè)前后氣體體積相等（也即等體反應(yīng)），改變體系壓強(qiáng)平衡是否移動？能否用“彈簧現(xiàn)象”解釋？問題2：如果在一個(gè)有固體或純液體參加反應(yīng)的體系中，改變固體或純液的物質(zhì)的量平衡是否移動？能否用“彈簧現(xiàn)象”解釋？問題3：在一個(gè)反應(yīng)體系中加入催化劑，平衡是否會移動？能否用“彈簧現(xiàn)象”解釋？學(xué)生分組討論和進(jìn)行必要的實(shí)驗(yàn)論證，得出的：對于等體反應(yīng)在其他條件不

8、改變的情況下，改變壓強(qiáng)，平穩(wěn)不移動，不能用“彈簧現(xiàn)象”解釋，恰如彈簧的彈性遭受破壞；因固體或純液體無濃度概念，所以在一個(gè)有固體或純液體參加反應(yīng)的體系中，改變固體或純液的物質(zhì)的量平衡不移動，不能用“彈簧現(xiàn)象”解釋。加催化劑同等倍數(shù)地改變正逆反應(yīng)速率，故平衡不移動。3理論上升為實(shí)踐，將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合學(xué)生討論分析或?qū)嵺`驗(yàn)證：夏天從冰箱里拿出一罐冰啤酒并打開，可發(fā)現(xiàn)有氣泡冒出。能不能用該原理解釋，如能，請解釋之。又如：請學(xué)生思考；為什么可用飽和食鹽水除去氯氣中的氯化氫氣體？4將理論適用范圍擴(kuò)大化，對知識進(jìn)行衍拓，培養(yǎng)學(xué)生對充分認(rèn)識到學(xué)有所用教學(xué)不僅僅是為了學(xué)生的高考，也不是迫切希望把學(xué)生培養(yǎng)成為一

9、個(gè)化學(xué)家，而是為了提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。教學(xué)過程中能不拘泥于本學(xué)科的教學(xué)探究,而是要將該知識進(jìn)行學(xué)科的延伸,實(shí)施學(xué)科聯(lián)系，將知識社會生活化。故在課后布置學(xué)生對學(xué)科和社會生活中的動態(tài)平衡進(jìn)行探究課題。以下是學(xué)生在課后反饋回來的作業(yè)：（1）生物學(xué)科中動態(tài)平衡的體現(xiàn)和應(yīng)用蒸騰作用對于植物的作用很突出，可大家是否知道,正在生長的帶葉植物，葉面上的蒸騰作用與植物通過葉面吸收的水分在一定條件下是可發(fā)生移動和可逆性變化，形成動態(tài)平衡，通過觀察實(shí)驗(yàn)，若空氣高溫，干燥。蒸騰作用加快，若空氣低溫，濕潤，蒸騰作用減慢，這是為什么呢？不妨用"彈簧現(xiàn)象"來解釋一下：蒸騰作用的意義在于通過這個(gè)作用，把植

10、物體內(nèi)的大部分水（大約95%-99%）排出體外，達(dá)到降低體溫的作用。所以可看作吸熱反應(yīng)，當(dāng)外界溫度高，水分低的時(shí)候，根據(jù)"彈簧現(xiàn)象"體系就向能使體系溫度下降，使外界水分含量上升的方向移動，即正向移動；反之，當(dāng)外界溫度低，水分充足使，平衡就向逆反應(yīng)移動。 （2）物理學(xué)科中動態(tài)平衡的體現(xiàn)和應(yīng)用在熱學(xué)中的運(yùn)用如右圖所示，玻璃管內(nèi)水銀上方有少量空氣，若將玻璃管再向上提高一些，管內(nèi)水銀高度和封閉氣體的壓強(qiáng)將會如何變化呢？我們來分析一下：題中變化是在瞬間完成的。玻璃管向上提高距離h,即管內(nèi)氣柱長度增加h。因?yàn)楦淖冊瓉眢w系平衡條件，根據(jù)"彈簧現(xiàn)象"，平衡向著減小這種改

11、變的方向移動，因此水銀柱高度上升。設(shè)上升了h1,很明顯h>h1,達(dá)到平衡后，空氣柱長度增加了h-h1，即空氣體積增大，故壓強(qiáng)減小。勒夏特列原理在電磁學(xué)中的運(yùn)用如右圖：當(dāng)磁鐵向右運(yùn)動時(shí)線圈的磁通量增加（磁通量=B×S，當(dāng)磁鐵靠近線圈時(shí)，使線圈所處的磁場B增加，使磁通量增加），破壞了原來的平衡，根據(jù)"彈簧現(xiàn)象"，線圈就向減小磁通量的方向移動，即向右移動以減小B。（3）人體中的動態(tài)平衡體現(xiàn)和應(yīng)用正因?yàn)槲覀內(nèi)梭w中存在很多的動態(tài)平衡，才使我們的生命有著一般的活力。人體血液之所以能保持在pH值7.35-7.45，就是因?yàn)橛蠧O32-與HCO3-的平衡存在。當(dāng)我們被蚊子等昆蟲叮時(shí)會覺得癢而一段時(shí)間后我們能自動調(diào)節(jié)，蚊子等昆蟲往我們體內(nèi)注入甲酸等酸性物質(zhì)時(shí)就破壞了