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生态平衡的理解(6篇)

时间: 2024-01-03 栏目:公文范文

生态平衡的理解篇1

资源是人类可能利用的自然界的物质;环境则是资源的状态;而生态就是自然界中各种资源之间的相互关系。可持续发展的资源观就是资源的持续利用。通过资源的合理开发、节约使用、防治污染,保护环境,维护生态系统的动平衡,实现可持续发展。

一、资源的持续利用观

资源就是人类可能利用的自然界物质。这里有必要做两点说明:首先,按国际惯例,目前讲资源是指自然资源,不包括信息资源、技术资源和人力资源等。其次,自然界是指客观世界,而资源则是指人可能利用的自然界的部分,因此,资源将随着人对自然界利用的广度和深度而发生变化。

地球上的自然资源有亿万种,从可持续发展的利用观来看,可以分为土地资源、水资源、森林资源、草原资源、矿产资源、能源、海洋资源、物种资源、气候资源和旅游资源十大类。这里又需要做两点说明,首先,能源与多种资源互融,但按国际惯例列为一种;其次旅游资源则包括自然景观和人文景观,在分类学上有交叉。同时,从对可持续发展的支持来看,对资源又有一个意义重大的分类,就是可再生资源与不可再生资源。对可再生与不可再生资源的分类又有其相对性、可变性与多重性。相对性表现在如煤、铁和石油等矿产在人类经济发展的长周期内(如10个世纪)是不可再生的。可变性表现在生物资源是可以再生的,而生物资源的根源物种资源迄今为止又是不可再生的;然而在未来人类又可能克隆已经灭绝的物种。多重性表现在水资源中的大气水、地表水和浅层地下水是可以再生的,而深层地下水又是不可再生的。上述按类别和性质的分类为人类可持续利用资源提供了认识基础。(见下表)

不可再生可再生

土地资源整体的不可再生性局部的可再生,如围海,围湖造地

海洋资源海洋矿产资源,海洋物种等资源其余部分

森林资源森林草原荒漠蜕变,在相当长时间内的不可再生性林木可再生,主要依赖于水资源

草原资源森林草原荒漠蜕变,在相当长时间内的不可再生性可再生,主要依赖于水资源

矿产资源不可再生新材料科学高技术,可能替代材料

能源煤、石油、天然气、核能水能、太阳能、风能、潮汐能、地热能和生物能等

物种资源不可再生随着高技术发展克隆灭绝物种的可能性

气候资源生态、环境变化引起的气候变化的不可逆性可再生

旅游资源自然与人文景观破坏的不可等价恢复性综合高技术可修复

从表中可看出,决定人类可持续发展的十大资源,大都具有可再生与不可再生两重性。从可持续利用的角度,我们应以如下观点认识资源。

1、资源的系统性

自然资源千类万种,千变万化,必须把人类已经和可能利用的自然资源看成一个系统,以系统分析的观点来配置资源,才有可能使不同类型的资源互补,才能使资源可持续利用,才能实现资源拥有代际均衡(即当代人必须给下一代留下不少于自己拥有的资源)的可持续发展基本原则。

2、资源的辩证现

资源既是有限的,又是无限的,传统工业经济所依赖的稀缺自然资源是有限的;而知识经济以智力资源开发的自然资源是无限的。既要对目前稀缺自然资源有足够的忧患意识;又要相信人类通过知识创新利用无限自然资源的光明前景。

3、资源量与质的统一

任何一种资源都是量与质的统一,没有量当然谈不上质,没有质也同样谈不上量,例如超五类水量再大也不是我们目前可用的资源。因此为了持续利用必须实行质与量的统一的管理。

4、资源的层次性

人对自然资源的利用在层次上是由浅入深的,从大块到小块,从分块到分子,从分子到原子直至原子核,随着高技术的发展提高资源的利用层次是知识经济利用资源的基本出发点,只有这样才能持续利用。

5、资源总量的动平衡

资源要利用,也要保护;如何实现利用与保护的统一呢?就是保持总量的平衡。一部分耕地被城市占用,应该相应地开垦荒地;一部分耕地被用来开矿,应该抓紧采矿后的复垦。而且,应该使开垦地和复垦地达到被占耕地的质量。

6、资源的开放性

许多资源都是可以在区域之间以至国际之间交流的,如矿产资源和作为木材的森林资源等,因此树立国内外两种资源和两个市场的观念是可持续发展所必需的;但也有许多资源是难以或不可能交流的,如水资源和土地资源,对这类资源就要立足自有,倍加珍惜。

二、环境的保护观

环境就是自然资源的状态。更为确切地说,就是人类利用了自然资源以后,自然资源状态改变又反过来作用于人类的生产和生活并产生影响的状况。目前国际上共识的环境问题主要指环境污染,其污染基本上可分为五大类:水污染、大气污染、固体废弃物污染、噪声污染与核污染。污染产生的根本原因是人类在生产和生活的过程中把资源以错误的数量,在错误的时间,放到了错误的地方。例如营养物质本来是人类需要的,如果你在污水中排掉,造成水体富营养化,就把资源变成了污染。因此从可持续发展来看,应有如下的环境观点:

1、发展是硬道理

人类要发展就要利用资源,利用资源就要改变其状态,人类不可能在一开始就以百分之百准确的数量,把所有利用的资源都在百分之百准确的时间放在百分之百准确的地方,因此要发展就要有污染。我在1999年4月中美环境与发展研讨会的后续会议水资源管理研讨会上讲:“没有发展,就没有人类的今天,就没有今天人类对环境问题的认识。用环境问题来非议发展中国家是没有道理的。问题在于如何在发展中以更高的认识和更大的努力来防止和治理污染。”得到在座美方专家的鼓掌拥护。

2、标本兼治,防重于治,发展生态型产业是根本

从环境污染的产生原因可以清楚地看到,污染问题的根本解决在于在生产和生活过程中把适量的资源,在准确的时间,放到正确的地点,这一准确度提高的过程就是污染防治过程的主体。从生产来讲应该从产品设计(包括材料选用)开始就考虑到产品生产过程中、产品使用过程和产品废弃时的污染问题的防止和解决,逐步改变以获取最大利润为目的的传统产业模式,转化为资源循环的高技术生态产业模式。

3、污染的治理水平取决于经济发展程度

由于目前的生产不可能做到完全合理的利用资源,污染的产生是不可避免的,对于已经产生的污染必须防治,然而如何防治必须从实际出发,国际经验和国内情况都表明,只有当人均国内生产总值超过1000-2000美元时,才能实现真正的污染治理。以最近调查的某地小铁矿为例,铁精粉的价格在1998-1999一年内从280元/吨降至185元/吨,而生产非人工成本达140元/吨,也就是说要在一年之内把已经处于维持简单再生产的人工成本和薄利压缩68%!因此,非但企业自身无力添置环保设备,即使国家提供设备也难以运行,因为运行电费都在必须压缩之列,这样的厂家不能寄予希望于治理,只能根据地区情况和国家投入关停并转调整产业结构。

4、系统分析,统一治污是大势所趋

“谁污染、谁治理”,在防治污染初期起过积极作用,然而科学治污应该是在适当的大系统内做科学分析,合理配置,选择技术,统一治污。统一治污有如下优势:

(1)理顺监督者与监督对象的法律关系,

(2)符合资源的系统规律,一个厂家的废物可能是另一个厂家的资源,可以形成资源循环,

(3)治污系统化可以大大提高治污效率,并大大有利于采用高技术治污。

三、生态的动态平衡观

生态就是自然界中各种自然资源之间的依存关系。生态研究的对象是自然资源系统中的平衡,而这种平衡是动态平衡。生态概念的核心是系统,联合国有关组织从生态学的观点把地球自然界分成岩石圈、土壤圈、水圈、生物圈和大气圈5个子系统,专门建立了人与生物圈的研究课题和机构,把人也纳入了生态系统,从可持续发展的角度来看,应有如下的生态观点:

1、维护生态平衡

人类发展的历史表明应该维护生态平衡,可持续发展也要求维护生态平衡。实践证明对于现有生态平衡的强扰动,强冲击,大改变,大破坏,只可以带来暂时的经济利益,而不利于可持续发展,中国古代的丝绸之路区域、古埃及尼罗河流域和古墨西哥的玛雅文化的衰落或毁灭都极可能是由于经济的过度发展破坏了生态平衡而造成的。

2、生态学及其理论的不完整性

与物理学和化学等传统学科相比,生态学还是一门在本世纪才兴起的,很不完善的学科。生态学的基本理论是生态平衡,然而对于一个地区,其生态平衡究竞在何处?各种自然资源的大致分有应该如何?还都是生态学尚不能解决的问题。因为生态系统属于超复杂巨系统,甚至比市场经济系统更复杂,目前是计算机无解的,然而,我相信随着人类的发展和技术进步,生态系统的计算机解析是可能的。

3、生态系统变化的不可逆性

生态系统的变化是不可逆的,只要变化了,就不可能逆向恢复,这已经被科学理论和人类实践所证明。因此提出“恢复生态平衡”是不正确的,它不可能恢复;而且如前所述,人类并不知道过去和现在的生态平衡点在哪里?你如何恢复。

4.对生态系统定量分析的必要性

然而,以上观点并不是宣扬生态系统不可知论,只是强调人类应该对认知生态系统的现状有自知之明。对于生态平衡的认识应强调其科学性,原始生态平衡并不是可持续发展的目标。国内外城市中都发生砌衬河道或运河是否破坏生态平衡的争论。问题的解决要做定量分析,城市中有百分之几的河道砌衬是不会影响生态平衡的。国外许多人工运河都做了砌衬,因总量很小也不会影响生态平衡。人类的认识和实践同样是可持续发展的、为了进一步认识生态系统,当务之急是生态系统分析的定量化,所有科学家都应为这一努力做贡献。联合国有关系统在这一方面做了巨大的努力,如确定地表水资源折径流探150mm为生态缺水的下限;对于万平方公里以上的大区域25-50%为适宜的森林覆盖率等等。当然,这些都是粗线条的经验,不是理论计算值,也不能认为折合径流200毫米就不缺水,因为缺水还取决于蒸发量等多种因素。森林覆盖率也不是越高越好,人类正是由于森林退化,古猿人需要直立行走而产生的;当然,当务之急是森林锐减对生态平衡的破坏。

5.生态动平衡的维护观

显而易见,人类不可能不发展,生态不可能不改变。生态平衡既然不可能恢复,只有树立生态动平衡维护观才是科学的,才能为可持续发展实践服务。所谓生态动平衡的维护观,一是指人类发展要维护现有生态平衡状况,如占了耕地就应另行开垦补充;水资源的利用要考虑供需平衡,保证生态用水等等。二是指对生态平衡的破坏不要过大,不对平衡产生强扰动。大规模改变现有生态状况的工程措施的实施,应经过全面论证,科学选证,周密计划,争取使不利的生态影响减到最小。

四、科技、教育与资源、环境、生态的关系

全面地探讨可持续发展,应该是探讨人、自然和科学技术各自的可持续发展及其相互之间的关系。限于本文题目,由于人的发展是三者中最复杂的,也由于我对人的发展没有深入的研究,在这里只简单地探讨科技、教育与资源、环境、生态的关系。

迄今为止的人类历史证明科学技术是一柄双刃剑,它既使人类开发自然资源,发展经济生产,促进了人类的物质文明和精神文明不断进步;另一方面西方传统工业经济生产模式以获取最大利润为生产目的,掠夺性地耗竭自然资源,污染环境,破坏生态平衡。因此人类只有发展主要依靠智力资源投入,以高技术产业为第一支柱,努力开发富有自然资源替代稀缺资源,变传统工农业生产为生态工农业的知识经济,来改变主要依靠稀缺自然资源的耗竭,以传统工业为第一支柱,用技术来破坏生态平衡、造成高资源消耗和高污染的工业经济,才能真正实现可持续发展。

对于未来,高科技将可能解决目前重大的资源、环境和生态问题。正如邓小平同志所说,“将来农业问题的出路,最终要由生物工程来解决,要靠尖端技术”。其实,能源问题的最终解决也要靠受控热核聚变技术和太阳能技术的产业化,但是有两点要特别注意,一是相关高技术产业化尚未实现之前,而稀缺自然资源即将耗尽之时,世界有可能处于一个多种资源极端匮乏期,给世界的政治、经济以至文化都带来巨大影响,任何一个国家都必须从战略上高瞻远瞩,防患未然。二是高技术产业尽管其扩大再生产不以稀缺自然资源的消耗等比增加和环境污染等比加剧为条件,但也有在知识产权保护、科学道德和伦理观维护和高技术破坏(如毒、病转基因作物扩散)等不可忽视的问题。

人口是对资源、环境与生态必须考虑的,离开了世界与我国处于人口重压的现实来考虑资源、环境与生态问题是无法得出正确结论,从而也不能制定正确政策的。正是人类活动使许多原始生态不缺水的区域变成了缺水区,而人口的增加又加剧了这种情况。展望21世纪,人、自然与技术协调的可持续发展最关键的制约因素,一是人多,而且人的素质不符合可持续发展的要求;二是水少,而且水的时空分布不均造成供需失衡。解决这两个问题一靠教育,通过教育实现全民素质的提高;二靠水资源开发、利用、节约和保护的科学的、统一的管理;而这种提高和管理的实现则依靠知识创新,这三者的结合就是今天已见端倪的21世纪知识经济。

然而,通过教育提高全民素质,建立珍惜资源、保护环境、维护生态平衡的资源开发观和物质消费观是解决资源、环境与生态问题的另一个重要方面,没有这种可持续发展的观念,有多少资源也不够消费,有多高的技术也无法根本地解决问题。

五、水、资源、环境与生态问题

水具有滋生万物的能力,也是人类的生命之源,和土地一起构成地球上十大自然资源的母体资源,水是水生物种和旅游等多种资源的载体,又是土壤、森林和草原等多种资源的保证资源。水资源影响到气候资源。水本身又是能源。国际上有“19世纪争煤,20世纪争石油,21世纪可能争水”和“21世纪国际投资与经济发展,一看人,二看水”的说法,说明水可能成为可持续发展的最大资源制约因素。

同时,水还是少有可能为害的资源,深层地下水还属于不可再生资源,这些都是水资源不可忽视的特性。从可持续发展观点来看,水资源的核心问题是水的供需平衡。水环境是指江、河、湖、库等水体必须能根据功能区划分对合理排污有自净能力。水生态是指在一定的生态区域内必须保持一定量的空中水、地表水和地下水,而该地区的生态系统必须具有涵养这些水源的能力。

为保证可持续发展,水给人带来的问题有三个,一是洪水威胁;二是水资源供需失衡;三是水生态蜕变(包括水环境污染、湖泊萎缩和湿地干涸等)。

针对上述问题,用水资源持续利用的观念为指导,提出以下合理开发利用水资源,科学保护水环境,维护水生态平衡的十项措施。

1、以资源可持续利用为指导思想,用生态系统的观点,补充新指标(例如人口压力系数、生态压力系数等),修订指标体系,对全国水资源进行全面勘察,综合评价,搞好各地区的水平衡分析。以此为基础,做好水资源的规划,经济发展规划,如大西北开发利用规划,应以水资源规划为基础,全面、科学、周密地制定区域经济可持续发展规划。

2、以流域为水生态系统,制定有关法规,依法对水资源的开发、利用、节约和保护进行统一管理,做到合理开发、科学利用、厉行节约、全面保护。针对洪水威胁、供需失衡和生态蜕变三大水资源问题,与有关部门合理分工,明确责任,形成合力,采用经济的、生态的、技术的、行政的全面措施,把上述三大问题作为有机的整体提出阶段目标逐步解决。

3、洪水是可持续发展中的突变,是非常规情况,洪水威胁和地震、战争一样,是国际公认的国家安全问题,应该由国家按照紧急状态应对为主,包括动员军队。同时也应该考虑采取生态和经济措施,增强流域生态和经济系统应付突变的能力,如加强水土保持,建立切实有效的蓄滞洪区等。

4.水资源供需失衡是资源配置问题,说到底是经济问题。水资源的供应包括空中水、地表水、地下水、污水资源化,有条件的地区还包括区域间调水和海水资源化;水资源的需求包括工农业用水、生活用水、维持水体自净能力的环境用水和维持生态平衡的生态用水。考虑水的供需平衡除了充分利用大气水,合理利用地表水,科学利用地下水外,还必须考虑努力使污水资源化,科技海水淡化和科学调水等开源措施。而需求必须保证环境和生态用水。为保证供需平衡,必须在供需系统内实行配水、取水和测量的监督管理和“谁受益、谁负担,谁受损,谁得到补偿”的原则。

5、水环境污染的根源是传统产业生产中把资源以错误的数量,在错误的时间放到了错误的地方。污染问题的根本是经济和生产问题。因此科学利用资源,建立资源循环的生态产业是治污的根本;在没有条件改变产业结构的情况下,必须对现有污染进行治理;在治污时应该对经济和技术处于不同发展阶段的地区采取不同的对策,按“谁污染,谁付费”的原则,收支两条线,专款专用,尽可能在适当范围内采用高新技术统一治理。

6、水生态蜕变是生态问题。应该本着“谁开发、谁保护;谁破坏,谁恢复”的原则,依靠国家宏观调控,在系统分析和科技进步的基础上逐步解决。应该科学分析现状和未来对区域生态平衡进行系统分析,订出科学规划,保持水土,涵养水源,维护水生态平衡,是解决水资源问题的根本。

7、节约用水是水资源的关键问题,节约用水不仅改善供需平衡,还减少污染,其本身也是水源涵养。节水应根据产业技术经济情况建立标准与规定,通过降低单位国民生产总值水资源净使用量来促进产业结构调整和技术进步,逐步建立节水型产业和节水型社会。节水应本着“谁节约,谁受益;谁浪费,谁受罚”的原则,节约用水单位可以有偿转让节约用水量的水权,缺水单位可以购买水权,国家可以根据缺水单位的节水情况予以补贴。

8、水价是调节用水的经济杠杆。水价应经过系统分析,适时、适地和适量地调整,如城市水价应至少调到国际工资等比价,逐步调到国际价位。制定水价应按资源和经济规律实行优质优价。水价的收入应流向水资源费、供水成本和利润、污水处理回用和节水技术开必等4个方向,根据实际情况调整流向比例,鼓励各行各业和各个部门的节水积极性。

生态平衡的理解篇2

关键词:可逆反应化学平衡化学平衡的移动移动原理移动的应用

世界上存在许许多多的平衡,有物理平衡,化学平衡等。平衡是自然界相等普遍存在的现象,凡是二种相反的趋势或斗争相互匹敌时,就会形成平衡。如:固体的溶解和结晶、弱电解质的电离过程和结合过程、中和反应和水解反应等都是两个相反的过程。它们在一定的条件下都会形成平衡。而建立起来的平衡都是有条件的、相对的,一旦条件改变了,平衡就会破坏,就会在新的条件下建立起新的平衡,至于平衡到底向哪个方向移动,可以通过平衡移动原理来分析确定,而我们可通过该原理来控制平衡移动的方向,使其为我们所用。下面主要从化学的角度来分析平衡的建立、移动、及其移动的应用。

一、化学平衡的建立

大家知道,绝大多数的化学反应中,反应物是不能全部转化为生成物的。这是因为:反应物在转化为生成物(称正反应)的同时,又发生了生成物转化为反应物(称逆反应)。这种在同一条件,既可以向正反应方向进行又可以向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应。可逆反应在刚开始反应时,反应物转化成生成物的速率较大即U正较大,而生成物转化成反应物的速率较小即U逆较小。随着反应的进行,反应物浓度不断减少,使得U正不断变小;而生成物的浓度不断增加,使得U逆不断增大。当反应进行到某一时刻时,就会出现U正=U逆。此时,反应物和生成物的浓度不再随时间而变化。这种状态便化学平衡状态,即化学平衡状态建立了。

二、化学平衡的移动

1、化学平衡的特征。化学平衡状态从宏观上看似乎反应终止了,从微观上看正、逆反应仍在进行。它是一个动态平衡,可用四个字来概括:动、等、定、变。即化学平衡是一个动态平衡;此时,正、逆反应速率相等;各反应物、生成物的百分含量保持一定;当外界条件改变时平衡就会遭到破坏,发生变化。

2、化学平衡的移动。可逆反应在一定的条件下得到平衡后,当外界条件改变了,原来的平衡就会被破坏,就会在新的条件下重新得到新的平衡状态。这种因外界条件变化而从一种旧的平衡状态变化到另一种新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。

3、化学平衡移动的原理。影响化学平衡移动的因素主要有:浓度、压力、温度等,而这些因素是如何影响的呢?我们可以通过平衡移动原理(勒沙特列原理)来分析判断。该原理有两种叙述:其一是如果改变处于平衡状态的条件,平衡将向着减弱或消除这种改变的方向移动;其二是平衡总是向着消除外来影响而恢复原有状态的方向移动。

化学平衡移动的原理是一个普遍的规律,可用于化学平衡和非化学平衡等各种平衡移动的方向判断。

三、化学平衡移动的应用

我们在日常生活和工农业生产上等各方面经常会遇到各种化学平衡,当我们掌握了平衡移动的原理后,我们就能控制平衡的移动,使它朝着我们所需要的方向移动,来为我们服务。下面我从以下几个方面来分析说明平衡移动的应用:

1、沉淀平衡的移动

如:锅炉的水垢中往往含有CaSO4,但CaSO4却不溶水,也不溶酸,很难除去。如果不除去,将会影响锅炉的传热效果,甚至发生爆炸危险。为此,我们可以先用Na2CO3溶液处理,使难溶于酸和水的CaSO4转化为疏松的且易溶于酸的CaCO3,然后用酸来处理CaCO3,这样,便可以把锅垢清除掉。这是因为:CaSO4在水中有如下溶解平衡:CaSO4Ca2++SO42-,当加入Na2CO3溶液后(Na2CO3CO32-+2Na+)就会发生反应:Ca2++CO32-CaCO3因CaCO3的溶解度比CaSO4的小得多,故使[Ca2+]减少,结果CaSO4的沉淀平衡被破坏。从平衡移动的原理可知:该平衡将向右移动,直到CaSO4完全变成CaCO3沉淀。然后,再根据平衡移动的原理,再用酸将CaCO3溶解,最终将锅垢除掉。这是因为:CaCO3Ca2++CO32-遇到酸后,会发生2H++CO32-=H2O+CO2反应,结果使CaCO3的沉淀平衡破坏,平衡向右移动,直到其完全消失。

2、溶解平衡的移动

大家知道,收集Cl2时不能用排水法收集,因为Cl2可溶于水,但用排饱和的NaCl溶液便可以收集。这是由于Cl2溶于水有如下平衡:Cl2+

H2OH++Cl-+HClO,而饱和NaCl溶液中有大量的Cl-(NaCl=Na++Cl-),相当于在水中增加了Cl-的浓度。根据平衡移动原理:增加了Cl-的浓度,上面的平衡将朝着逆反应方向移动,从而抑制了Cl2和H2O的反应,使Cl2难溶于饱和的NaCl溶液而被收集。同样道理,可用排饱和的NaHCO3溶液来收集CO2气体。

3、配位平衡的移动

在日常生活中常发生一些人煤气中毒。而煤气中毒的根本原因是因为:CO和血液里输送O2的血红蛋白很容易结合,使血红蛋白失去输送O2的能力,人就会因缺少O2而窒息,甚至死亡(血红蛋白和氧气以及血红蛋白和一氧化碳都是以配合物的形式结合,分别用以下方法表示:血红蛋白—O2、血红蛋白—CO)。其反应过程可用如下平衡式表示:

血红蛋白—O2+CO血红蛋白—CO+O2

故煤气中毒后的病人必须立即转移到有新鲜空气的地方或送到医院里的高压氧仓中抢救。因为,无论有新鲜空气的地方还是高压氧仓中,都相当于增加了上述配位平衡中的生成物浓度,根据平衡移动原理可知,这将促使配位平衡向逆反应方向移动,使血红蛋白恢复输氧的功能,最终使煤气中毒病人恢复健康。

4、水解平衡的移动

我们通常用到的泡沫灭火器,它的灭火原理就是利用了水解平衡的移动。泡沫灭火器内有两个容器,分别盛放了硫酸铝溶液和碳酸氢钠溶液。灭火器中还加入了一些发泡剂。当两者混合后,打开开关,泡沫便随着二氧化碳一起从灭火器的喷口中喷出,覆盖在燃烧物品上,使燃着的物质与空气隔离,并降低温度,达到灭火的目的。其原理如下:Al3++3H2OAl(OH)3+3H+;3HCO3-+3H2O3H2CO3+3OH-

混合后,溶液中会发生:H++OH-H2O,结果使上面两个平衡被破坏,根据平衡移动的原理,这两个平衡均向右移动,最后生成大量的Al(OH)3沉淀和H2CO3,而大量的H2CO3又分解产生大量的CO2。这样,上述两个平衡将一直向右移动,直到原料耗尽而产生大量的CO2便用来灭火。另外,纯碱除油污,在加热时效果更好,也是水解平衡移动的结果。

以上是我对平衡及平衡移动的应用的部分小结。事实上,平衡到处存在,应用也非常广泛。我们只要掌握了平衡移动的原理,就能使它更好地为我们服务。

参考文献:

生态平衡的理解篇3

关键词:高中化学化学平衡常见题型

由于化学平衡题目是学生感到比较难的一类题目,因此要想提高解答此类题型的正确率,克服畏难情绪,一方面要对化学平衡知识点有比较系统的理解,另一方面要对化学平衡常见题型有很好的认知。本文将通过一些实例对化学平衡中的常见题型进行探究。

一、化学平衡状态的判断

化学平衡状态的判断是化学平衡问题中最基础的一类题型,考察的知识点是化学平衡中最基础的知识。该类题目一般设题包括:1.选择平衡状态的标志;2.选择表示平衡状态的示意图。解决此类问题的关键是从化学平衡状态的定义出发解题。

例1:在一密闭容器中发生2X(g)?葑Y(g)+Z(s),下列不能说明达到平衡状态的是(?摇?摇?摇?摇)。

A.气体的密度不变

B.Y的质量分数不变

C.X的消耗速率与Y的生成速率相等

解析:在选项A中,从方程式可以看出,反应物与生成物是系数相等的,因此反应前后的质量始终保持不变,而其在密闭容器中,体积保持不变,根据密度公式可知,密度是始终保持不变的,故选项A是不能表示达到平衡状态的;在选项B中,当反应为正向移动时,则的质量分数增加,反之则减少,因此质量分数不变时,肯定处于平衡状态,故选项B表示能达到平衡状态;在选项C中,由反应方程式中各物质的系数可知,当处于平衡状态时,2v=V,选项C不能表示达到平衡状态。因此本题选择A,C。

点拨:判定是否平衡了解一些平衡状态的标志是非常重要的,常见化学平衡的标志总结如下:(以mA(g)+nB(g)?葑pC(g)+qD(g)为例)1.混合物中量:①物质的量或者物质的量的分数一定;②质量或者质量分数一定;③体积或者体积分数一定。2.v与v的关系:单位时间消耗mmolA同时生成mmolA或者消耗mmolB同时生成pmolC。3.m+n≠p+q,总压力一定等。

二、化学平衡的移动

化学平衡的移动是化学高考中经常考查的题型,一般设题包括:1.选择方法使平衡移动;2.当条件改变时,判断移动方向。学生想要很好地解决此类问题,了解影响化学平衡的因素是关键。

例2:在反应COCl(g)?葑CO(g)+Cl(g),H>0中,下列哪些措施能提高COCl的转化率?摇?摇?摇?摇。①升温;②恒容通入惰性气体;③增加CO的浓度;④减压;⑤加催化剂。

解析:提高COCl的转化率即使平衡向正向移动。在①中,由于此反应为吸热反应,因此升温将促使平衡向正方向移动,故①符合题意;在②中,由于生成物的系数和大于反应物的系数和,而恒容通入惰性气体表示增大压强,此时平衡则向逆向移动,故②不合题意;在③中,由于增加生成物的浓度会导致平衡逆向移动,而增加CO的浓度恰好是增加生成物的浓度,故③不合题意;在④中,由于生成物的系数和大于反应物的系数和,此时减压则使平衡正向移动,故④符合题意;在⑤中,加催化剂是不能使平衡移动的,故⑤不符合题意,因此本题应该选择①和④。

点拨:想要判定移动方向,了解外界因素的变化对其影响是非常重要的。因此常见影响化学平衡的因素总结如下:1.浓度:增加反应物或者减少生成物使平衡正向移,反之逆向移动;2.压强:高压正向移,低压逆向移(反应物系数和大于生成物系数和);3.温度:升温正向移,降温逆向移(反应为放热)等。

三、化学平衡的定量计算

化学平衡的定量计算题目涉及知识点较多,但方法较为固定,即使用“三段式”解决问题。一般设题包括:1.求化学平衡常数(K);2.求物质的转化率和反应速率;3.求混合气体的平均摩尔质量等问题。

例3:在反应HO(g)+CO(g)?葑H(g)+CO(g)中,平衡常数为K=,HO和CO的起始浓度如表所示,求平衡时甲中和丙中的HO的转化率为多少?

解析:以甲计算为例:

因为K==,解得x=0.0025,则甲中的HO的转化率为×100%=25%。从表中可看出甲,丙中HO和CO的比值是相同的,根据等效平衡,可得丙中的HO的转化率也为25%。

生态平衡的理解篇4

关键词:自组织高中语文智慧课堂自组织演讲自组织形态

一、自组织与语文教学实践

H·哈肯认为,自组织是一种客观存在的现象,它指的是系统在没有外部指令的情况下,各要素之间按照某种规则形成的一定的结构和功能,并能自动地进行自我组织和协调①。自组织的过程起源于一个本身开放的系统,它从平衡态走向衡态,使系统进入到一个非线性的区域,然后通过竞争远离平衡态,接着通过顺应、同化对非线性的系统造成涨落,使系统中的某个参量达到阈值,占据优势成为序参量,也就最终实现从原本无需的状态进入到有序而稳定的新组织中。

语文教学的课堂正是如此。当学生尚未进入课堂时,学生本人作为子系统处于平衡状态,而由子系统组成的整个课堂同样处于平衡状态。当课程开始,各要素之间原本的结构被新进入的变量打破,而这种变化是一种不可预测的非线性变化。无论是学生本人还是课堂教学本身,都受到变量之间角力的影响,当某个知识被学生理解并接受时,课堂目标完成,而这个过程教师无法替代,只能通过引导使学生由他组织不断走向自组织。

二、语文智慧课堂中的自组织演进分析

语文智慧课堂从传统的教师关注“教师教会了学生什么”转变成“学生学到了什么”,它更加关注学生的智慧获得,包括知识、能力及这种能力的运用。因此,在课堂教学中,师生关系由传统的你教我学变成了平等互动,学生学习的自主性大大增强,课堂的生成性得到提升,教学评价也更加多元。但究其根本,还在于学生在教学过程中是如何获得的。

(一)自组织的前提——开放。

无论是学生还是教师,当其处于课堂环境中,它就成为一个独一无二的个体,而这个个体的差异也就使得课堂呈现出开放性。这种开放性体现为三个方面:

首先,学生作为独立存在的个体,他存在于开放的社会之中,因此,社会信息对其而言是开放存在的。特别是在信息对称的今天,网络、电视等多种媒介使得传统的教师掌握主要信息的方式不再符合时代的特征,因此,学生的信息接收具有开放性。其次,学生并不是空着脑袋进入课堂的,他拥有自身的个体经验,这取决于学生的成长环境、成长经历等,学生拥有其独特的个人体验和思维方式,而这些都将影响学生的课堂学习。最后,对于学生所学习的语文知识,其本身就存在着多元解读的问题,因为文本阐释的多种可能性,比如“《雨巷》中的丁香姑娘究竟是谁?”这些问题的存在也就决定了课堂中不可能以封闭的结构来对待教学情境中的参与者和问题,而这样的课堂环境也为学生自组织学习奠定了基础。

(二)自组织的关键——竞争。

一旦进入教学情境,教师和学生就进入了一个非线性的区域,教师固然希望学生朝着自己希望的方向变化,学生也同样试图和新的信息建立链接,但是这一过程无法强行干预,它存在着众多的变量。因此,语文智慧课堂通过竞争使学生改变原有的平衡状态,而这种竞争体现在两个方面。

课堂教学中,促成个体竞争的关键是问题,也就是形成新的疑问。当学生个人产生疑问,需要得到解决时,远离平衡态的状态就形成了。例如,在教授《雨巷》这一课时,教师要求学生自主搜集有关作者的资料。那么,在搜集资料的过程中,学生一方面了解了戴望舒,为其学习诗歌、理解情感奠定了基础。另一方面通过对作者的了解,产生了疑问,为什么戴望舒的作品分为前期和后期,这首作于前期的作品和后期的有什么不同?是什么改变了他?而正是学生产生的这些疑问激发了学生的学习兴趣。

另外,进入课堂之后,学生与学生之间的相互竞争也是帮助学生远离平衡态的手段。因此,在语文课堂中,教师要通过小组竞争,帮助学生实现相互的碰撞,而不是传统的教师与学生之间的不对称竞争。由于学生处于相似的阶段,年龄、心理、理解能力、思维情况相差不远,这就为学生之间的竞争奠定了基础。同时,由于组与组之间竞争关系的形成,教师也就从课堂的主导者变成了引导者和裁判员,也就真正将课堂还给了学生。例如,在学习《烛之武退秦师》的一课中,教师先告诉学生翻译的原则是单字组词,也就是字字落实。然后就由学生自由讨论文章的翻译,尽力将文章整理成日常说话的样子,然后各个小组之间自由翻译。这实际上就是利用了学生之间的相互竞争——个人竞争与小组竞争。在小组四名成员之间存在竞争,对于任务的理解,学生基本都能做到,比如“晋军函陵”,虽然学生并不一定能指出“军”的活用现象,但是几乎所有的学生都能将“驻扎”的意思表示出来。这个竞争的过程主要体现在个体内部,同时因其内隐性而几乎不被察觉,当然,对于学生还未尽的理解部分,就要求教师予以引导。但有些难点就可能存在问题,比如说“朝济而夕设版焉”的“济”、“设”、“版”三个字和学生的日常生活经验相距较远。这时候竞争开始,有些学生通过联系自己学过的成语“同舟共济”给小组组员提示,这就是个人竞争中率先远离了平衡态。除了小组内部竞争外,小组之间还存在竞争,当小组回答出现不同理解时,组与组之间也出现了竞争。比如在分析《沁园春·长沙》时,有学生提出不理解“到中流击水,浪遏飞舟”这句话,特别是不理解“舟”指什么。通过以组为单位的讨论之后,有的组认为是指和同学们去游泳时的船,有的组认为是指打压的军阀,有的组认为是国家命运。在小组形成不同答案时,竞争产生,而这种竞争打破了小组系统固有的平衡,从而使学生拥有了改变状态的动力,并且希望在竞争中成为胜利者的意愿,同时也使小组这个系统由内部竞争转为外部竞争。此时,小组内部状态又发生了变化。

(三)自组织的方向——协同。

竞争的出现也就决定了处于组织之中的学生出现了“涨”、“落”的情况,出现“涨”的情况使学生远离平衡态,也就是原有的稳定状态越来越不稳定,急需一种新的状态产生,这也就是顺应发生了。有些学生通过小组的竞争,获得了自己的理解方式,从而从打破的平衡中找到了新的自组织,这体现了在小组竞争中最先实现的个体理解。比如,当教师引导学生思考《沁园春·长沙》中的“舟”指什么的时候,有些学生直接根据下阕的“恰同学少年……粪土当年万户侯”进行理解。有些同学根据整首诗理解,有些同学结合背景分析,这种自我理解的产生也就是顺应。而有些同学在自组织之中出现了“落”,也就是即将远离平衡态,但又难以打破平衡。这个时候,自我竞争、组内竞争、小组竞争三个部分交叉对其产生促进作用,学生可能会因此突破“落”的情况,打破平衡,这就是同化。它可能是由于组内成员的帮助或是小组之间的解释而打破的平衡,比如已经完成顺应阶段的学生向处在竞争阶段的学生解释自己的理解,或者是别的小组的答案给予了竞争阶段的学生一些启示。更重要的是,教师在此时的引导对于其自身的斗争具有很好的提示作用,比如前面的“舟”字,教师提示学生进行比较,为什么出现了不同的答案?比如说为什么船停住了?是谁让船停住的?根据回答的不同,让船停住的对象通过比较就能明了其合理与否。这也就让学生分辨了对错——舟不可能是与同学们驾驶的,同时又理解了这个船可以有多种理解——从原文理解是中国大势,从背景理解是军阀压迫,等等。

这就使学生实现了自我的顺应和他者的同化,最终,这些理解都是由学生自主获得的,而不是靠老师告诉的,在小组讨论中,学生进行了竞争,通过打破原有的平衡状态,以顺应和同化的方式从不平衡走向了新的平衡,也就实现了学习的自组织。

三、智慧课堂中的自组织形态

在自组织的过程中,从平衡到远离平衡再到新的平衡,原本在课堂教学中起着作用的各种因素,在自组织系统的运行中发生了改变,各种力量的支配在竞争中出现不平衡,这种不平衡使得占据优势的因素开始占据上风,比如没有矛盾的解释。而这种状态的出现,也就意味着序参量开始主宰整个过程,也就最终实现了结构的新平衡。

在开放的课堂环境中,通过学生自我竞争、学生组内竞争、小组之间竞争,学生在平衡的系统中打开突破口,通过自主顺应和他者同化,在众多变化的参量之中,起主导作用的序参量最终在学生内部实现新的平衡,也就使得课堂教学完成。

注释:

①郑和钧,陈峰.自组织理论与教育整体改革[J].教育实验与研究,1993(4):58-62.

参考文献:

[1]庞红卫.基于自组织理论的教学系统的演变与发展[J].教育理论与实践,2011(10).

[2]冷波.基于自组织理论的教学设计分析[J].教育与职业,2006(35).

生态平衡的理解篇5

知识目标:

1.知道什么是力的平衡和二力平衡的条件。

2.会应用用二力平衡条件去分析解决、解决简单的问题。

能力目标:

1.培养学生的观察能力。

认真观察什么是力的平衡及物体受到两个力作用时的平衡;观察物体受两力平衡时力的特点。

2.培养学生的分析归纳能力。

通过观察实验引导学生分析归纳物体平衡所需满足的条件。

3.注意发展学生的逻辑思维能力。

运用二力平衡条件解释物理现象时,往往同时要用到相互作用力的知识,在表达过程中要注意发展学生的逻辑思维能力。

情感目标:

二力平衡条件是从实验中总结出来的,在教学过程中应注意培养学生树立用实验方法解决物理问题的思想,对待实验实事求是的科学态度和严谨的科学作风。

教学建议

教材分析

教材首先从生活中的静止和匀速运动现象提出了牛顿第一定律所没有解决的问题:物体受外力作用时,也能保持静止或匀速直线运动状态.从而建立了平衡状态、平衡力的概念;并进一步指出最简单的受外力平衡的情况是二力平衡,随后通过实验分析总结出二力平衡的条件.得出二力平衡条件以后,利用同一直线上二力合成的知识得出物体受到的这两个力的合力为零.使学生的认识从理论上提高一步,同时初步建立平衡力的合力为零的印象.再联系具体事例,让学生应用二力平衡条件进行分析,培养学生应用知识解决实际问题的能力.最后教材通过“想想议议”使学生进一步完善“运动和力的关系”的知识体系.

二力平衡的条件是初中物理教学的重点,本节的重点是研究总结物体平衡的规律,规律教学应首先通过观察提出问题,然后通过实验研究问题,再对实验结果概括、总结得出规律.因此做好实验是本节课的重点和关键.

教法建议

1.本节是对牛顿第一定律的进一步深化理解,充分展示其在物理学中的重要作用.所以要从牛顿第一定律中“不受外力”的特殊现象出发,针对已经建立的规律提出质疑,激发学生探索自然规律的兴趣,培养学生勤思勤问的良好品质.

2.平衡条件的得出是本节的重点知识,不能只强调结论,而要加强过程教学.做好二力平衡条件的实验是使学生掌握知识的关键.为了更容易从实验得出平衡条件的二力共线的结论,可采用如图9-3-1所示的实验装置.取一块薄木板在边缘开几个小孔,用细线系住任意两个孔,细线的两端跨过桌边的滑轮悬挂钩码.

3.平衡条件的应用是对教学的检验,要训练学生的口头表达能力.

4.最后的小结应由学生对牛顿第一定律进一步加以补充,使其更完整.

教学设计示例

教学重点:学生认知结构中建立二力平衡条件的过程;应用二力平衡条件解释实际问题。

教学难点:二力平衡条件的应用

教具:滑轮、钩码、细绳、木板

教学过程:

一、引入

方法1:复习提问引入

牛顿一定律的内容是什么?

是不是只有不受力的物体才能保持静止、才能做匀速直线运动?请同学们举例说明。

引导:物体受外力作用时,也可能会保持静止状态或做匀速直线运动。引出平衡态的概念,进行新课教学。

方法2:现象引入

课堂演示:静止在桌面上的物体、匀速行驶的电动汽车

或录像片段:在平直轨道上匀速行驶的火车、匀速步行的学生、静止在地面上的汽车

提出问题:上述物体保持静止状态和做匀速直线运动是否受到外力?请你再举出几个静止和做匀速直线的物体,分析它们受到的力。

引出平衡态的概念,进行新课教学。

二、新课教学

1.平衡状态

由上面学生举出的例子定义平衡状态。指出这时作用该物体上的几个力改变物体运动状态的效果互相平衡,或者说几个力互相平衡。物体受力平衡时最简单的情况是受两个力作用。

过渡:物体受力作用时满足什么条件才能保持平衡?

2.二力平衡条件

方法1:通过演示实验得出二力平衡的条件。

介绍实验装置如图9-3-1所示,用细线系住木板上的任意两个孔,细线的两端跨过桌边的滑轮各悬挂一个相同质量的钩码。

引导学生观察与思考下面问题。

木板是否静止?木板静止时受到的两个拉力的大小有什么关系?方向有什么关系?

把木板扭转一下,使两个力的作用线不在同一直线上,木板还能静止吗?重新平衡后,两个力的方向有什么特点?

在细线的两端悬挂质量不相同的钩码,木板还能静止吗?

任选其它两个孔重复上述实验。

引导学生根据观察结果自己得出结论。可在教师引导下由多名同学互相补充使其完善。

方法2:学生探究性学习(学生分组实验,研究二力平衡的条件)。

教师介绍实验装置同上。

教师明确实验目的:观察分析总结满足什么条件木板静止?

学生探究性实验

学生讨论、进行归纳总结。

教师引导:根据力的合成的知识,彼此平衡的两个力的合力是多少?

3.二力平衡条件的应用

方法1:通过练习使学生掌握二力平衡条件的应用

请学生画出图9-3-2中物体受力的示意图,并分析物体是否受到平衡力,哪一对力是二力平衡。

1)静止悬挂的电灯。

2)静止在桌面上的茶杯。

3)匀速运动的拖车。

方法2:对基础较好的学生,可由学生自己举例自己分析受力情况。

应用二力平衡的条件解决问题,首先要判断被研究的物体是不是处于静止或匀速直线运动状态,只有物体处于静止状态或匀速直线运动状态才可以应用这个条件。对于能够应用二力平衡条件的物体,要分析它受到几个力的作用,方向如何。如水平面上拖车做匀速直线运动时,竖直方向的二力平衡,水平方向的二力也平衡。在学生分析中要注意纠正学生认识上的简单化和片面性。

一、巩固练习

1.放在水平桌面上的书所受力中,属于平衡力的是[]

A.书对桌面的压力与书所受的重力;

B.书对桌面的压力与桌面对书的支持力;

C.书所受的重力与桌面对书的支持力;

D.书对桌面的压力加上书的重力与桌面对书的支持力.

2.起重机的钢丝绳吊着重物,比较在重物静止时,重物匀速上升时,重物匀速下降时钢丝绳对重物的拉力大小,则()

A.重物匀速上升时,拉力最大

B.重物静止时,拉力最大

C.重物匀速下降时,拉力最大

D.上述三种情况,拉力一样大

二、总结、扩展

让学生讨论课本“想想议议”中的问题,总结力和运动的关系,使学生进一步理解保持静止或匀速直线运动的条件。

对于基础比较好的同学,在总结运动和力的关系之后,可让学生分析一对平衡力与相互作用力的区别。

三、布置作业

阅读课文,完成书后练习。

板书设计

探究活动

【课题】实验分析二力平衡的条件

【组织形式】学生活动小组

【活动流程】

提出问题;猜想与假设;制订计划与设计实验;进行实验与收集证据;分析与论证;评估;交流与合作。

【参考方案】教师提供实验工具,实验分析二力平衡的条件,并思考其应用。

【备注】

生态平衡的理解篇6

美国著名课程专家埃里克森提出:“核心概念应该是居于学科中心,且有超越课堂的持久和迁移价值的关键性原理、方法和概念。同时,它们还具有广阔的解释空间,能为相关领域的发展提供深入的视角,并加强学科之间的联系。”化学核心概念则是建立在化学发展的过程中,在化学学科体系中有着重要的地位,体现了化学运动规律、本质属性,是一种能对化学现象和事实概括与抽象的思维形式,更是化学学科体系的精髓和命脉。

在《化学反应原理》模块中,就包含着大量的化学核心概念和原理知识。在教学中发现,学生最难学的就是这部分内容。这个模块的学习,需要学生从宏观到微观、从定性到定量、由静态到动态等多个角度观察、思考化学变化的问题;学会建立和转换不同概念之间的关系;更需要通过对纷繁复杂的化学现象背后共同规律的认识,体会现象背后的统一性。

化学平衡在化学课程中占着举足轻重的位置,历年来称为高考的热点。“沉淀溶解平衡”是继化学平衡、电离平衡、水解平衡后又一个重点内容,本文以“沉淀溶解平衡原理”一节为例,通过课堂教学来帮助学生建构化学核心概念,进行化学核心概念的教学实践和探索。

二、教学实践1.学情分析

(1)从知识结构上看,学生已经具备了复分解反应、化学平衡和溶液中其他离子平衡等相关知识,并且能独立或合作完成简单的探究实验活动,具备解决简单实际问题的能力。

(2)学习困难学生认为沉淀溶解平衡是完全进行到底的,不认为反应后溶液中仍有沉淀中含有的离子存在。另外,在对复分解反应的认识上有局限性,归纳概括能力有一定的问题。

2.教学思路

建构主义理论认为,学生是认知的主体,是教学的中心,所以教学方法和教学设计都应围绕这个中心来进行。以化学实验探究作为学生主动构建化学知识的手段,在教学中形成了一种有效的教学模式,复习已有知识-提出问题预测新知-实验探究-总结结论-反思与表达,充分发挥学生学习的主动性,使学生真正成为学习的主人、知识的主人。

3.教学过程

板块一沉淀溶解平衡原理

设计意图:教学情境的创设是教学设计的关键。在化学概念教学中,教学情境更有利于学生主动建构化学概念知识,学生以原有概念为基础,从情境中发现问题,并分析解决问题,同时引出了实验探究的主题,最终建立概念知识体系,取得更好的教学效果。

思考:在学习复分解反应时,盐和盐生成两种新盐,发生复分解反应的条件是什么?

结论:要符合复分解反应的三个条件之一;

两种盐必须可溶。

【小实验】

(1)取一支试管,向其中滴加2mLNaCl溶液,然后向其中逐滴加入AgNO3溶液。

(2)向实验(1)中的试管中滴加KI溶液。

(3)向实验(2)中的试管中滴加Na2S溶液。

现象:无色

SymbolnB@白色

SymbolnB@黄色

SymbolnB@黑色

原因:NaCl+AgNO3

SymbolnB@AgCl

SymbolnB@AgI

SymbolnB@Ag2S思考:实验中,NaCl和AgNO3生成了白色沉淀AgCl,再加入KI溶液生成黄色沉淀AgI,这是不溶物AgCl和KI溶液的反应,实验(3)同样,这与我们所学过的有所不同,原因是什么?这就与沉淀的溶解平衡有关。

讨论:根据物质的溶解性的差异可以将物质分为哪几类?什么样的物质称为难溶物?如氯化银、硫酸钡就属于难溶物。那么,它们在水中是否完全不能溶解?

通常根据物质在20℃时溶解度的大小来划分物质的溶解性(表1)。

难溶物在水中能极少量地溶解,那么如何证明这些难溶物在水中仍能少量溶解?

【活动与探究】

设计实验方案验证难溶电解质PbI2固体在水中仍能少量溶解。

方案:(1)将少量的PbI2固体加到盛有一定量水的试管中,振荡,静置一段时间。

(2)取上层清液1~2mL,加入试管中,逐滴加入AgNO3溶液,振荡,观察实验现象。

请分析产生以上实验现象的原因。

结论:取上层液加入AgNO3溶液后有沉淀生成,说明清液中存在I-,进而说明PbI2能在水中少量溶解。

分析PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq),溶解就是固体变成水溶液中离子的过程。

图1所示为溶解和沉淀速率随时间变化的曲线,当v溶解=v沉淀>0时,溶液就达到了饱和,固体物质的质量就不再变化了,表面上看上去就像“不溶”了,实际上是溶解和沉淀的速率相等。

(1)定义

一定温度下,沉淀溶解成离子的速率等于离子重新结合成沉淀的速率,形成饱和溶液,固体质量和溶液中各离子的浓度保持不变的状态。

(2)沉淀溶解平衡的特征

沉淀溶解平衡是一种可逆过程,具有化学平衡状态的特征。

①动:属于动态平衡

②等:沉淀溶解速率与沉淀生成速率相等,

v(沉淀)=v(溶解)≠0

③定:溶液中各成分的浓度都不再发生变化

④变:改变外界条件时,沉淀溶解平衡将发生移动,达到新的平衡。

板K二影响沉淀溶解平衡的因素

设计意图:学生已学过化学平衡等,对影响平衡的因素并不陌生,根据以往知识进行交流与讨论,不难得到影响沉淀溶解平衡的相关因素,并可比较与其它化学平衡、电离平衡的相同点和不同点,进一步加深对概念的理解。

【交流与讨论】根据化学平衡的相关知识,讨论影响沉淀溶解平衡的因素有哪些?

内因(决定因素):难溶物质本身性质――主要决定因素。

外因:

讨论:对于平衡AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)若如表2所示改变条件,对其有何影响。

归纳:

(1)浓度:加水,平衡向溶解方向移动

(2)温度:升温,多数平衡向溶解方向移动(Ca(OH)2除外)

(3)同离子效应:向平衡体系中加入相同的离子使平衡向沉淀方向移动

(4)其他:向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物质或气体时,平衡正移练习

板块三溶度积常数(Ksp)

设计意图:用化学用语来表示沉淀溶解平衡,更简洁的表示平衡的双向动态建立过程,便于准确地使用平衡常数(K)的表达式(此处的K可以修正为溶度积常数Ksp),使沉淀溶解平衡概念从定性到定量,深化概念的理解。

【问题探究】如何表示沉淀溶解平衡的平衡常数?

对于PbI2(s)Pb2++2I-这个溶解沉淀平衡的可逆过程,它的平衡常数可以表示为:

K=c(Pb2+)c(I-)2c(PbI2),

Ksp=Kc(PbI2)=c(Pb2+)c(I-)2

也是一个常数,在一定温度下,难溶固体在溶液中达到沉淀溶解平衡状态时,离子浓度保持不变(或一定)。各离子浓度幂的乘积是一个常数,这个常数称之为溶度积常数简称为溶度积,用符号Ksp表示。

即:AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)

Ksp=c(An+)m・c(Bm-)n

例如:

常温下沉淀溶解平衡:

AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),

Ksp(AgCl)=c(Ag+)・c(Cl-)=1.8×10-10

Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42-(aq),

Ksp(Ag2CrO4)=c(Ag+)2・c(CrO2-4)=1.1×10-12

PbI2(s)Pb2++2I-,

Ksp=c(Pb2+)c(I-)2=7.1×10-9

【题探究】

(1)溶度积和溶解度都可以表示物质的溶解能力,请根据表4分析,溶度积与溶解度有什么关系?

(2)写出下述难溶物的溶度积表达式。

溶度积Ksp的性质

(1)溶度积Ksp的大小和平衡常数一样,它与难溶电解质的性质和温度有关,与浓度无关,离子浓度的改变可使溶解平衡发生移动,而不能改变溶度积Ksp的大小。

(2)溶度积Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力的大小。相同类型的难溶电解质的Ksp越小,溶解度越小,越难溶于水;反之Ksp越大,溶解度越大。

如:Ksp(AgCl)=1.8×10-10;Ksp(AgBr)=5.0×10-13;Ksp(AgI)=8.3×10-17。

因为:Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI),所以溶解度:AgCl>AgBr>AgI。

不同类型的难溶电解质,不能简单地根据Ksp大小,判断难溶电解质溶解度的大小。

如:Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,Ksp(AgCl)=1.8×10-10

不能由此判断Mg(OH)2比AgCl更难溶于水。而要通过计算比较Mg2+与Ag+浓度的大小或求二者的溶解度的大小来判断。

设Mg(OH)2的饱和溶液中c(Mg2+)为x,c(OH-)=2x;AgCl的饱和溶液中c(Ag+)=c(Cl-)=y

x=3Ksp(Mg(OH)2)4=35.6×10-124

=1.12×10-4mol/L

y=Ksp(AgCl)=1.8×10-10

=1.34×10-5mol/L

因为:x>y,所以:AgCl比Mg(OH)2更难溶。

也可进一步求出它们的溶解度,在Mg(OH)2和AgCl的饱和溶液中,溶液的浓度很小,其密度均取1,所以溶解度:s(Mg(OH)2)=58×1.12×10-4×100/1000=6.50×10-4(g)

s(AgCl)=143.5×1.34×10-5×100/1000=1.92×10-4(g)

溶解度:Mg(OH)2>AgCl。

板块四溶度积规则

设计意图:在学生已有的化学平衡常数和浓度商关系的基础上,迁移得出Ksp与Q的关系,将抽象的表达式内隐的平衡观通过图像生动直观体现出来,有助于核心概念沉淀溶解平衡和沉沉淀溶解平衡移动的理解。

【问题探究】

某温度时,BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图2所示。请同学讨论:曲线和abcd四个点的意义?

在一定温度下,通过比较任意状态离子积(Q)与溶度积(Ksp)的大小,判断难溶电解质沉淀溶解平衡进行的方向。

①当Q=Ksp时,饱和溶液,已达到沉淀溶解平衡状态。

②当Q

③当Q>Ksp时,离子生成沉淀,即反应向生成沉淀方向进行,直到平衡状态(饱和为止)。

思考:将0.001mol/LNaCl溶液和0.001mol/LAgNO3溶液等体积混合,是否有AgCl沉淀生成?

【展示】溶洞图片

探究:溶洞是如何形成的?与化学平衡什么关系?

扩展:已知牙齿表面有一层坚硬的牙釉质羟基磷酸钙[Ca5(PO4)3(OH)],它对牙齿起到保护作用。使用含氟牙膏能生成更难溶且耐酸的氟磷酸钙[Ca5(PO4)3F]覆盖在牙齿表面,抵抗H+的侵袭。

设计意图:结合学生已有的经验,把知识放在具体的熟悉的情节中,以问题启发学生从新的角度思考,帮助学生定量理解沉淀溶解平衡,为下面的沉淀的溶解和转化做好准备。

三、反思与总结

1.“沉淀溶解平衡”与生活生产密切相关,在教学中选用多种情境素材,通过学生感兴趣的小实验,充分利用认知冲突,采用科学合理的教学策略引导学生自主建构沉淀溶解平衡,培养学生解决冲突的能力,加深学生对沉淀溶解平衡本质的认识理解,实现核心知识向应用转化,培养学生的创造力。

2.让学生调用自己头脑中的原有实验技能自主设计实验来证明“难溶电解质固体在水中仍能少量溶解”。不同的设计方案可以让学生相互交流和分享自己的设计成果,解构和理解其中的设计原理,最后再完成实验。这样做,不但打破了传统课堂理论学习的沉闷学习氛围,而且对培养学生的创新思维能力也极为有利。引导学生运用实验探究和理论分析相结合的方式进行探究学习,让学生体会到化学知识的价值和自主学习的乐趣。

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