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以学科核心素养立意的多平衡体系图像研究∗

———以江苏省学业水平等级性考试化学试题为例

杨军,于容峻,瞿高烽

(江苏省通州高级中学,江苏南通226300)

摘要:以江苏省学业水平等级性考试化学试题为例,通过对化工生产中多平衡体系常见类型的分析和对化学反应速

率和化学平衡图像涵义、分类、功能的研究,从理论分析与真实情境的矛盾出发,初建模型、发展模型、应用模型、优化

模型,构建有效解决基于真实情境的多平衡体系图像问题的认知模型,不断提升“变化观念与平衡思想”“证据推理

与模型认知”等化学学科核心素养。

关键词:学科核心素养;多平衡体系;化学平衡图像;认知模型

文章编号:10056629(2023)07008207中图分类号:G633．8文献标识码:B

1研究的背景学研究中一般把多个基元反应的体系分为平行反应、

化学平衡是学科大概念,是《普通高中化学课程标连续反应和复杂反应。分析并认识这些反应的特点有

准(2017年版2020年修订)》(以下简称“课程标准”)利于控制反应条件,提高单位时间内目标产物的选

中必修和选择性必修课程的核心内容之一,在生产、生择性。

活和科学研究中有着重要的应用价值。化学平衡问2.1平行反应

题,历年来都是高考的重要考点之一。从2020年开始,反应物同时平行地进行不同的反应称为平行反

江苏省学业水平等级性考试化学试题中化学反应速率应(Parallelreaction)也称为竞争反应(Competing

与化学平衡图像分析题的研究对象,由单一的平衡体reactions)。平行反应在有机反应中较多,特别是在有

系逐渐转变为真实情境的多平衡体系,图像中的曲线机合成过程中普遍存在。一般将生成期望产物的反应

也显得更复杂,要求学生能基于证据综合运用化学反称为主反应,其余为副反应。

应原理分析图像,因而对化学学科核心素养的考察要如果我们希望在单位时间内多获得某一种产品,

求明显提高。由于试题情境新颖、图像抽象、试题区分一种方法是选择适当的催化剂,提高催化剂对某一反

度大,学生得分普遍较低,从而对这类试题产生畏惧心应的选择性;另一种常用的方法是改变反应体系的温

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理。教学中若不能归纳平衡图像的认知模型并提炼出度。例如甲苯的氯代反应,氯原子可以直接取代苯

图像表征背后的本质原理,教学效果都不太理想。因环上的氢原子,也可以取代甲基上的氢原子,这两个反

而需构建一种新的认知模型,解决图像分析问题,以达应可平行进行。实验研究表明,在低温条件下(300~

到事半功倍的效果。320K)使用FeCl作催化剂时主要是取代苯环上甲基3

的邻、对位氢原子;而在较高温度(390~400K)或光照

2多平衡体系的类型条件下,则主要取代的是甲基上的氢原子。

化工生产工艺复杂,往往同时发生多个可逆反应,高考试题情境中的多平衡体系常涉及平行反应。

因此需要严格控制反应条件,确保安全生产的前提下例如2016年全国Ⅱ卷第27题,以丙烯、氨、氧气为原

尽可能减少副反应的发生,提高生产效率。化学动力料,在催化剂存在下生成丙烯腈(CHN)和副产物丙

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∗江苏省南通市教育科学规划课题“学科大概念视域下高中化学主题教学研究”(课题编号:GH2022