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1、2009年第11期化学教育#21#勒夏特列原理对教师理解化学平衡的负面影响廖梁张善培(香港中文大学课程与教学学系香港)摘要回顾了近年来有关勒夏特列原理的实证研究,分析了该原理对高中化学教师理解化学平衡所造成的负面影响,并建议对高中化学平衡的课程内容进行一定的改善。关键词化学平衡勒夏特列原理教师迷思概念几十年来不断有化学家和化学教育研究工作决定平衡究竟向哪一个方向移动。者提到勒夏特列原理(LeChatelier.sPrinciple,以[1~5]表1教师答案的分类下简称为LCP)的不足之处。但是,在高中化学编码教师答案人数课本中,LCP依然被视为学习化学平衡不可缺少的原理。根据
2、LCP,改变影响平衡的一个条件(如温平衡可能向左或右方向移动,取决于混合物中CS2度、浓度、压强等),平衡会向使这种改变减弱的方向1A1的原始浓度。教师能正确地应用Kc或Qc表达式,3移动。但实际上,往往出现模棱两可的答案[5]。实预测平衡的移动方向证研究亦显示应用LCP会削弱高中化学教师解决CH4分子数会增大,用LCP预测平衡将向右移动以化学平衡问题的能力[6~8]。如果教师不能从较高的1B19抵消改变或减少CS2增大所造成的影响认知水平上认识化学平衡,将直接影响学生对化学CH4分子数会增大,因为CS2分子数和浓度会增大,平衡的理解。1B28平衡将向右移动以抵消或减少这一改
3、变1香港研究2007年,33位中学化学教师到香港中文大学参1B3CH4分子数会增大,因为有更多的反应物可以生成1[6]CH4加了一项测试,测试目的是调查教师是否对化学平衡有足够的理解。这些教师的教学经验从1年到CH4分子数会增大,因为CS2浓度增大,平衡向右移1B4419年不等,平均教龄718年。所有教师都拥有化学动学士学位,其中女性教师17名,男性教师16名。测CH4分子数会增大,增加CS2意味着瞬间试由3道化学平衡题目组成,以无记名方式进行,时1B5[CH4][H2S]2/[CS2][H2]4的比值小于Kc,所以平4间为15分钟。由于篇幅有限,下面只列出其中一道衡向右移动
4、题目:CH4分子数会增大,增加CS2使平衡向右移动,因为1B61正反应速率将增大,而逆反应速率则不变[题1]在一个装有可移动活塞的容器内进行如下化学反应:CH4分子数会增大,平衡向右移动。没有进一步的1B71解释CS2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2S(g)反应达到平衡后,保持容器内的温度和压强不变,向1C1CH4分子数保持不变,因为温度保持不变1反应混合物中加入少量CS2气体,再达到新的平衡CH4分子数将减少。教师能列出正确的Qc表达式,后CH4分子的数目如何变化?试对你的答案进行1D1但误以为体积增大会导致Qc大于Kc,因此平衡向左1解释。移动2名研究人员对教师的
5、答案进行了分析和编码分类,表1列出了分类的结果。研究结果显示:(1)通过对教师答案的分析和归类,发现只有3位28位教师预测甲烷分子数目增大,4位教师预测分教师(编码1A1)能应用平衡定律列出正确答案。他子数目减少,1位教师预测分子数目不变;(2)9位教们首先写出了反应商Qc的表达式:2师(编码1B1)将LCP作为唯一的解释途径,8位教nCHnHS422师(编码1B2)虽然没有具体写出LCP,但其思维类[CH4][H2S]VVQc=4=4似LCP/变化-然后-减弱0的逻辑。本题显示使[CS2][H2]nCS2nH2用LCP的确会令答案模棱两可。按照LCP的逻VV22辑,平衡将向
6、减弱CS2浓度增大的方向移动,即向(nCH4)(nH2S)(V)=4右移动。但同时,新加入的CS2会增大体系的总体(nCS)(nH)22积,这样尽管CS2的浓度将增大,但H2的浓度将减其中[CH4]表示甲烷的浓度,nCH表示甲烷的物质4小,CS2和H2的浓度呈现相反的变化,那么平衡究的量,V表示体系的总体积。3位教师均指出在恒竟向那个方向移动呢?可见,仅仅用LCP,并不能温、恒压的条件下加入CS2气体,CS2的物质的量和#22#化学教育2009年第11期体系的总体积同时增大。因此,平衡移动的方向取瞬间总体积变为11051@1100/01911=1115L。2决于上述表达式中V
7、/nCS的比值。如果新的比值所以,反应商可表示为:22大于原来的比值,即Qc大于Kc,平衡将向左移动。nNH32(n22[NHNH)(V)如果新的比值小于原来的比值,即Qc小于Kc,平衡3]V3Q=3=3=3将向右移动。所以,平衡移动的方向受原混合物成[N2][H2]nN2nH2(nN2)(nH2)分的影响。VV224位教师(编码1B5)在运用平衡定律过程中只(01204)(1115)=3=11108(01650)(01197)注意了CS2浓度的改变,没有考虑到其他物质浓度变化以及总体积变化,这可能与香
