牛顿力学三定律在化学平衡教学中的应用解答.doc

牛顿力学三定律在化学平衡教学中的应用研究 摘 要：本文研究了以牛顿力学三定律为代表的物理定律在化学基本理论教学中的迁移应用，结果表明这种学习迁移能极大提高化学基本理论教学效率，提出了诸如丰富高中化学教师物理知识和迁移理论、提高学生归纳演绎等认知能力等方法培养学生的学习迁移能力。 关键词：物理定律、化学基本理论、迁移 一、问题的提出 化学反应原理中的化学平衡的教学是一个重点。其研究内容主要包含化学平衡状态、化学平衡状态的移动及平衡移动原理。作为化学反应原理四大平衡体系中的样本，其研究内容和研究方法对后续学习的迁移作用很大，学生对化学平衡认知水平的高低直接决定着化学基本理论（原理）整个掌握的程度。化学反应原理中的化学平衡的教学也是一个难点。学生需要建立一个新研究模型，并在这个模型基础上掌握相关内容。这个模型的建立对绝大多数同学存在极大困难。 牛顿力学定律是高中物理教学的起点和重点，包括牛顿第一定律（惯性定律）、牛顿第二定律和牛顿第三定律。这三大定律是高中生学习物理的起点，也是经典力学的基础。 牛顿第一定律（惯性定律）指的是任何一个物体在不受外力或受平衡力的作用时，总是保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有作用在它上面的外力迫使它改变这种状态为止。在一定条件下当一个可逆反应的正反应速率与逆反应速率相等时反应物的浓度与生成物的浓度不再改变达到一种表面静止的状态,即化学平衡状态物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。两个物体之间的作用力和反作用力，在同一直线上，大小相等，方向相反。t,以解释气体体积、压强、温度、物质的量之间的关系。高中化学阿伏伽德罗定律则分别研究温度、压强相同时气体体积与物质的量之间的关系，或者温度、物质的量相同时气体体积与压强之间的关系，或者压强、物质的量相同时气体体积与温度之间的关系。由于气体这一研究对象在物理和化学中是相同的，可以将克拉珀珑方程迁移到化学，并替代阿伏伽德罗定律，既保障了气体学习内容的完整性，同时也极大地简化了学习内容，减轻学生学习负担。 不仅如此，克拉珀珑方程迁移到化学可以更全面理解气体摩尔体积的定义。高中化学中气体摩尔体积的定义为：一定条件下，单位物质的量气体的体积，若在标况下，气体摩尔体积约为22.4L。对于这个定义，很多同学不理解为什么对不同的气体，这个体积都是近似的，而且一定条件到底是什么条件，这些条件又如何影响气体摩尔体积。有了克拉珀珑方程，只需将其变形，即可获得气体摩尔体积的完整定义：Vm=V/n=RT/P。这样学生就明确了气体摩尔体积只与外界条件（温度、压强）有关，而与气体分子本身无关，因为对于理想气体而言，分子间距远超分子粒径的10倍，分子本身的体积占气体的总体积占比很小，可以忽略不计，用“约”即可表。同时，有了这个连等式，也让学生明了22.4L/mol这一气体摩尔体积并不是标况的专利，只要压强和温度等比例变化，仍然可以在非标况下实现气体摩尔体积为22.4L/mol。 从某种意义上来说，用克拉珀珑方程来替代气体摩尔体积定义式、阿伏伽德罗定律能更好的解决有关气体体积问题。 例如：［2012·江苏化学卷8］设NA为阿伏伽德罗常数的值。下列说法正确的是 A.标准状况下，0.1molCl2溶于水，转移的电子数目为0.1NA B.常温常压下，18g H2O含有的原子总数为3NA C.标准状况下，11.2LCH3CH2OH中含有分子的数目为0.5NA D.常温常压下，2.24LCO和CO2混合气体中含有的碳原子数目为0.1NA 其中的C选项，应用PV=nRt的推论Vm=V/n=RT/P，我们知道由于乙醇在标况下为液体，其摩尔体积远小于22.4L/mol，因而11.2L乙醇其物质的量大于0.5NA。因而使用PV=nRt必须保证研究对象在该状况下为气体。 其中的D选项，应用PV=nRt可知常温常压Vm=V/n=RT/P大于22.4L/mol，所以2.24L该混合气体物质的量小于0.1mol所以碳原子数目小于0.1NA。 应用克拉珀珑方程及其关于气体摩尔体积的推论，能时刻提醒我们关注研究对象的状态和状况，从而避免一些不必要的失误。 将克拉珀珑方程迁移至阿伏伽德罗定律的学习属于迁移中的正迁移，这种迁移的前提是学习材料的结构要素完全相同。一旦完成这种迁移，往往既能加深学生对化学理论的理解，也能更全面的阐述化学理论，还能更为简洁、方便。 （二）楞次定律对平衡移动原理教学的迁移。 高中物理磁场中关于磁感变化提出了楞次定律。楞次定律指的是当穿过闭合回路的磁通量时，感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相反；当穿过闭合回路的磁通量减小时，感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相同。2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g)；ΔH ＝ －197 k