陈荣地
福建省厦门双十中学 361009
摘要：“变化观念与平衡思想”核心素养最根本的含义在于物质的转化层面，平衡理论理解物质的变化，通过复分解反应、生活生产中的化学现象、反应条件对化学反应的影响等几个角度探讨化学平衡理论在中学化学教学中的具体运用，让学生通过“变化观和平衡思想”的建立，从而获得学科核心素养。
关键词：变化观与平衡思想 高中化学
“变化观念与平衡思想”素养最根本的含义在于物质的转化层面，主旨都有“变化”展开分析，在“变化”与“平衡”两者之间的关系不是并列的，只有在伴随着变化的过程，两者之间才会产生有关平衡的问题，先变化才能说再趋向或者归于平衡[1]。学生学习化学反应从简单的记忆开始，不能将知识用于解决实际问题，不能融会贯通，不能将知识与原理、计算等紧密联系。因此，高中各个学习阶段要引导学生逐步进入理解反应的本质和规律，从内因和外因、量变与质变等方面较全面地分析物质的化学变化。下面从不同角度对“变化观与平衡思想”在高中化学教学中应用与渗透谈谈看法。
一、“变化观念与平衡思想”在复分解反应的理解应用
酸、碱、盐之间不是都能发生复分解反应，当两种化合物相互交换成分生成物有沉淀或者气体或者有水等弱电解质产生，复分解反应才可以发生。学生对于复分解反应的条件记忆很清楚，因此对于BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl 、Ba(OH)2+SO2=BaSO3↓+H2O等反应很容易从复分解反应的条件判断。而对于反应①BaCl2+H2SO3（SO2+H2O）=BaSO3↓+2HCl却很难理解，因为有沉淀生成，符合复分解反应的条件。从逆反应看反应②BaSO3+2HCl=BaCl2+H2SO3（SO2↑+H2O），有气体生成也是符合复分解反应的条件。出现上述问题的根源到底是什么？学生太多时候只是记住了某一个反应甚至规律，如强酸制备弱酸，而缺乏平衡思想的建立。从化学学科核心素养层面上看，是因为缺乏“变化观念和平衡思想”这一素养。由于BaSO3的Ksp比较大，容易溶解于酸中，得出反应②容易发生。当然，通过控制BaCl2溶液的浓度，也能发生反应①，观察到白色沉淀的现象。有了平衡思想，对于弱酸制备强酸的反常规反应③CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4就容易理解了， 因为Ksp(CuS)很小，反应③容易发生，硫酸铜可以检验或者除去H2S气体就是发生这个反应。
实验室制备二氧化碳是利用石灰石跟挥发性的盐酸反应，为什么不用难挥发的硫酸来制备以避免HCl杂质气体？对比这两个反应方程式：反应④CaCO3+2HCl=CaCl2+H2CO3(CO2↑+H2O) 反应⑤CaCO3+H2SO4=CaSO4+H2CO3(CO2↑+H2O)都是强酸制备弱酸，CaCl2可溶而CaSO4微溶，挥发性弱酸H2CO3(CO2↑+H2O)和微溶物CaSO4的生成都是有利于正向反应，也就是更符合复分解反应发生的条件。实验室用的石灰石是块状固体，反应涉及到CaCO3的沉淀溶解平衡，反应④生成CaCl2可溶有利于沉淀溶解，反应⑤生成的CaSO4微溶物覆盖在碳酸钙块状固体的表面，隔离了与酸的接触，造成反应不能继续进行。如果把石灰石块状固体研磨成粉末状，反应过程中不断搅拌，则反应⑤就能进行。有了平衡思想的建立，就很容易让学生理解沉淀的转化反应，如反应：AgCl（s）+KI=AgI（s）+KCl，AgCl不能是块状固体，反应要充分震荡以减少AgI难溶物覆盖在AgCl表面。通过平衡思想的渗透，很好排除学生对相互矛盾的化学反应产生的困惑，走出死记硬背、低效率学习化学方法，提高学生学习化学的积极性。
二、变化观与平衡思想在生产生活中的应用
很多化学反应在一定条件下，反应程度很小，转化率低、产率低，如合成氨、二氧化硫的催化氧化等，如何实现这些反应应用于工业生产呢？直接法合成氨方程式非常简单：3H2+N22NH3，但是合成氨经历了100多年的研究才成功大规模工业生产。除了反应条件高温高压以及寻找合适高效催化剂的困难之外，就是产率非常低。科学家利用平衡原理，让合成气体循环，及时把氨气液化分离出反应体系，平衡向正向进行，从而大大提高产率。生产金属钠用的是电解法，但在生产金属钾中却不能用此法，因为钾太容易溶解在熔化的KCl中，无法分离收集。金属钾的生产方法采用金属钠与氯化钾在高温下的反应：Na(l)+KCl(S)NaCl(s)+K(g)(在101.3KPa下，K、Na、KCl、NaCl的沸点分别是/℃：770、890、1437、1465)。通过控制温度在770~890℃范围内，并利用化学平衡原理，不断地将钾的蒸气分离出去，就能使反应持续进行，从而实现金属钠制备更活泼的金属钾的特殊方法。
化学平衡思想不仅在工业生产中有重要指导作用，也能用于解释生活中的一些现象或者指导我们解决一些具体问题。溶洞的形成与变化，就是天气气温等外界条件变化引起CaCO3的溶解与沉淀生成；关节炎的病因是在关节液体中形成尿素钠晶体，化学机理为：HUr+H2OUr-+H3O+,Ur-(aq)+Na+(aq)NaUr(s)，冬天气温低平衡向尿素钠晶体方向移动，尿素钠晶体的积累引起酸痛。
变化观念与平衡思想”是作为化学核心素养，这要求学生多角度认识物质，以全面了解物质世界，认识物质的存在、物质的性、质物质的转化、物质的制备、物质的用途等。全面认识物质也体现了“变化观念与平衡思想”的四个素养水平，其一是能认识物质是在不断运动的，物质的变化是有条件的；其二是能从内因和外因、量变与质变等方面较全面地分析物质的化学变化，关注化学变化中的能量转化；其三是从不同视角对纷繁复杂的化学变化进行分类研究，逐步揭示各类变化的特征和律；其四是能用对立统一、联系发展和动态平衡的观点考察、分析化学反应，预测在条件某种物质可能发生的化学变化。学科核心素养的培养，必将有效激发学生对化学学科知识的兴趣和探究能力，这也是学生全面发展核心素养的题中之义。
三、学习活动中培养“变化观和平衡思想”
核心素养不是具体的知识，教师很难通过直接传授的方式而获取，需要在各种形式的学习活动过程中逐渐形成。能用氯化钙溶液区分碳酸钠与碳酸氢钠溶液吗？初始学习阶段认为，能用CaCl2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液，因为根据复分解反应的条件判断，CaCl2和Na2CO3能生成CaCO3沉淀，而CaCl2和NaHCO3则不能反应。但是定性实验发现不可以，向Na2CO3和NaHCO3溶液中分别滴加CaCl2溶液，均能生成白色沉淀，故不能用CaCl2鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液。进一步理论计算可以得知，控制溶液CaCl2低浓度（0.001mol/L）可以鉴别，只是不符合中学实际情况。随着学习的深入，我们定量计算进一步实验发现，可以利用两者反应现象不一样达到鉴别的目的，计算表明当NaHCO3溶液浓度大于0.9mol/L时可以发生反应2NaHCO3+CaCl2=CaCO3↓+2CO2↑+H2O+NaCl，有白色沉淀和气泡冒出等现象。通过实验的探究和深入学习，培养学生理解物质是运动变化的，化学变化需要一定的条件，化学变化遵循一定的规律，化学变化的本质特征是新物质和能量的转化，化学变化有一定限度和速率，同时也是可以调控的。
一个知识点随着学习的深入或者化学反应条件的变化，可能发生变化，因此我们不能把“知识”教死了，学生需要的是思想、观念和方法。“变化观念与平衡思想”是思维属性，在培养与形成的过程中不仅应立足于知识性的教学与学习，更应考虑学生在学习、成长过程当中思维的养成。根据核心素养体系，明确了学生完成不同学段、不同年级、不同学科学习内容后应该达到的程度要求，教师要把握教学的深度和广度，使考试评价更加准确反映人才培养要求。
总之，教学中承载化学平衡的问题很多，以皮亚杰为代表的建构主义学习观认为，学习不只是把知识简单地灌输给学生的过程，更重要的是对问题进行的思考与分析。培养学生从内因和外因、量变与质变等方面较全面地分析物质的化学变化；培养用对立统一、联系发展和动态平衡的观点考察、分析化学反应[2]。说明核心素养是可教、可学、可观测的，基于情景问题、以知识与技能来解决问题就是观测的有效方法。核心素养的培养，它的作用将是深刻的，学生可能会牢记一辈子，可能会举一反三，受益终身。
参考文献
[1]吴星.对高中化学核心素养的认识[J].化学教学,2017(5):3-5.
[2]普通高中化学课程标准-2017年