康家景

試題情境是命題的要素之一，命題的立意確定之后，總要通過一定的情境表現(xiàn)出來，即給被試者設(shè)置一個(gè)特定的環(huán)境，這個(gè)環(huán)境可以是假設(shè)的，但必須是科學(xué)的。如何檢驗(yàn)這個(gè)“情境”是否科學(xué)、是否符合客觀實(shí)際，數(shù)學(xué)運(yùn)算應(yīng)該是一種有效手段。

將CO和H充入體積可變的密閉容器中，在恒溫恒壓下發(fā)生如下反應(yīng)：CO（g）+2H （g）CHOH（g）。達(dá)到平衡后，再往容器中充入H并保持H濃度不變，判斷CO的轉(zhuǎn)化率如何變化。

答題者需從“反應(yīng)達(dá)到平衡后，恒溫恒壓下充入H并保持H濃度不變” 的情境中獲取有用信息來判斷另一反應(yīng)物CO的轉(zhuǎn)化率如何變化。反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，濃度商和平衡常數(shù)相等：Qc=K=c（CHOH）/〔c（CO）·c（H）〕。充入H后CO的轉(zhuǎn)化率如何變化取決于平衡如何移動(dòng)，由于恒溫下K不變，所以平衡如何移動(dòng)取決于濃度商Qc如何變化。恒壓下充入H時(shí)，容器容積增大， c（CHOH）和c（CO）按照相同的倍數(shù)減小，Qc如何變化又取決于c（H）如何變化，現(xiàn)保持c（H）不變，所以濃度商也不變：Qc=K，平衡沒有移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率不變。命題者提供的答案如此，老師們也會(huì)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行這樣的分析。中學(xué)教材判斷平衡移動(dòng)方向，大多用勒夏特列原理，作定性判斷，但此題是通過比較濃度商Qc和平衡常數(shù)K的相對(duì)大小進(jìn)行定量判斷，所以試題有一定的新穎性和獨(dú)創(chuàng)性，深受部分師生的推崇。試題情境“反應(yīng)達(dá)到平衡后，恒溫恒壓下充入H”，真實(shí)、可信，可人為控制;但充入H后H濃度的變化是不是也可以人為控制？或是發(fā)生了“不以人的意志為轉(zhuǎn)移”的某種特定的變化呢？“化學(xué)平衡沒有移動(dòng)、CO轉(zhuǎn)化率不變”的結(jié)論只有在“H濃度不變”的前提下才符合客觀實(shí)際。

假設(shè)原平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度均為1mol/L，容器容積為1L。恒壓下充入H的瞬間容器容積增大到原來的x倍即xL，則物質(zhì)的量也為原來的x倍即3x mol，其中含有H：（3x-2）mol，H的瞬時(shí)濃度為：c（H） = （3x-2）/x =3-2/x，但因x>1，所以2/x <2、c（H） =3-2/x>1 mol/L，即：c（CHOH）和c（CO）按照相同的倍數(shù)減小，而c（H）一定增大，Qc2

濃度不變”：c（H） =3-2/x =1 mol/L，則x=1，恒壓下充入H時(shí)體積也不能改變，這只能是“不充入H”！如果是恒壓下充入n molH，則瞬時(shí)體積變?yōu)椋╪+3）/3，H的瞬時(shí)濃度為：c（H） =3（n+1）/（n+3）=（3n+3）/（n+3），因?yàn)閚>0，所以c（H） = （3n+3）/（n+3）>1mol/L，即“H濃度一定增大”，若要“保持H濃度不變”：c（H） = （3n+3）/（n+3）=1 mol/L，則n=0，結(jié)論與前述相同，也是“不充入H”。

由此可見，反應(yīng)CO（g）+2H （g）CHOH（g）達(dá)到平衡后，恒溫恒壓下充入H，c（CHOH）和c（CO）按照相同的倍數(shù)減小，但c（H）一定增大，致使Qc

恒壓下充入H并保持H濃度不變” 的情境設(shè)置虛假，主觀臆造，前后矛盾，違反科學(xué)性原則。原題是個(gè)偽命題，“H濃度不變”的假設(shè)、“平衡沒有移動(dòng)”的判斷、“CO轉(zhuǎn)化率不變”的結(jié)論都違背客觀事實(shí)。

不過，我們也可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)原題情境設(shè)置中存在的問題進(jìn)行修正，讓學(xué)生建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行定量計(jì)算和分析，用數(shù)學(xué)知識(shí)解決化學(xué)問題，以訓(xùn)練學(xué)生的思維和培養(yǎng)學(xué)生的能力。

將CO和H充入容積為5L的密閉容器，在恒溫恒壓下發(fā)生如下反應(yīng)：CO（g）+2H（g）CHOH（g）。達(dá)到平衡時(shí)各組分物質(zhì)的量均為1mol。則CO轉(zhuǎn)化率為______，平衡時(shí)H的濃度為______，平衡常數(shù)K=________。現(xiàn)保持溫度和壓強(qiáng)不變充入x molH，則H的瞬時(shí)濃度為________mol/L（用含x的式子表示），其大小與原平衡濃度相比較_____（選填代號(hào)：A.減小;B.增大;C.相等;D.不能確定）;下列對(duì)這個(gè)過程中CO轉(zhuǎn)化率的變化判斷正確的是_______。

A.有可能減小??? B.有可能不變???? C.一定發(fā)生了變化???? D.一定增大

50%?? 1/3 mol/L?? 9??? （1+x）/（3+x）?? B?? CD

變形后，試題情境涉及阿伏伽德羅定律的應(yīng)用、轉(zhuǎn)化率和平衡常數(shù)的計(jì)算、濃度商與平衡移動(dòng)的關(guān)系、平衡移動(dòng)與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系等。答題者需要用數(shù)學(xué)方法定量比較（1+x）/（3+x）和1/3的大小，從而判斷濃度商Qc變化，進(jìn)而判斷化學(xué)平衡的移動(dòng)和CO轉(zhuǎn)化率的變化。得出正確結(jié)果后，對(duì)比原題情境設(shè)置，可發(fā)現(xiàn)其中隱藏的錯(cuò)誤信息，通過對(duì)其評(píng)價(jià)和修正，可以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)精神以及思維的獨(dú)立性和批判性。

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