化学平衡常数
前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇化学平衡常数范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。
化学平衡常数范文第1篇
1．在一定温度下，可逆反应无论从正反应开始还是从逆反应开始，无论反应混合物的起始浓度是多少，当反应达到平衡状态时，各物质的浓度保持不变。生成物浓度的幂次方乘积与反应物浓度的幂次方乘积之比是一个常数，这个常数叫化学平衡常数，用K表示。
对于可逆反应：aA（g） ＋ bB（g） cC（g） ＋ dD（g）
K＝[C]c[D]d /[A]a[B]b
2．化学平衡常数K只针对达到平衡状态的可逆反应适用，不能用任意状态的浓度。
3．化学平衡常数与化学反应的本性有关，与方程式的书写一一对应。对于同一可逆反应，正、逆反应方向的平衡常数互为倒数。
4．化学平衡常数中的浓度只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。对于固体或溶剂，它们的浓度为常数，不列入表达式中。
5．对于确定的可逆反应，化学平衡常数只随温度变，与浓度、压强、催化剂等均无关。
6．化学平衡常数有单位。在化学平衡常数表达式的运算过程中计算得出。
二、化学平衡常数的应用
1．表示可逆反应进行的程度，估计反应的可能性。
K值越大，表示反应越易进行，反应物转化率越大，反应进行的越完全。一般地，当K>105时，该反应进行基本完全了。
2．判断反应进行的方向、反应是否达到平衡状态。
对于可逆反应：aA（g） ＋ bB（g） cC（g） ＋ dD（g）的任意状态，浓度商Q＝cc(C)・cd(D)/ca(A)・cd(D),Q>K时，反应逆向进行；Q＝K时，反应已达平衡；Q
3．计算方程式中某物质平衡状态的浓度。如果已知平衡常数和其它物质平衡状态的浓度，即可求未知物质的平衡浓度。
三、化学平衡常数的常见考查点
1．考查化学平衡常数表达式的书写
2．考查化学平衡常数的影响因素
平衡常数K只受温度影响，与任何一种反应物或生成物的浓度变化无关，也与压强、催化剂等无关。任何可逆反应，当温度保持不变，改变影响化学平衡的其它条件时，即使平衡发生移动，K值也不变。若正反应是吸热反应，由于升高（或降低）温度时平衡向正（或逆）反应方向移动，K增大（或减小）；若正反应是放热反应，由于升高（或降低）温度时平衡向逆（或正）反应方向移动，K减小（或增加）；所以温度升高时平衡常数可能增大，也可能减小，但不会不变。
3．考查化学平衡常数的简单计算
例析：在一定温度下，将100 mL氢气和氮气的混合气体充入密闭容器中进行反应，达到平衡时维持温度不变，测得混合气体的密度是反应前的1.25倍，平均分子量为15.5，则达到平衡时氮气的转化率为多少？
解析：在同温同压下，反应前后的气体的总质量保持不变 ，则混合气体的密度与体积成反比。
设混合气体中氮气的体积为a，则氢气的体积为：100－a，则有：
N2＋3H2 2NH3
起始（L）a100－a0
转化（L）x 3x2x
平衡（L）a－x 100－a－3x 2x
则有：ρ前/ρ后＝V前/V后；100/（100－2x）＝1.25，x＝10mL。
又同温同压下，气体的体积比等于物质的量 之比，则有：
混合气体的相对分子质量等于混合气体的总质量与混合气体的总物质的量之比，则有：
混合气体的总质量＝28a＋2（100－a），
则有：［28a＋2（100－a）］/100－2x＝15.5，可得：
a＝40 mL
化学平衡常数范文第2篇
关键词：等效平衡；化学平衡常数；江苏高考卷
文章编号：1008-0546（2014）02-0085-02 中图分类号：G632.41 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.02.033
等效平衡是学生认知上难以跨越的一道障碍。教学实践中，教师的难教与学生的难学始终纠结在一起，甚至使部分学生丧失学习化学的兴趣。新教材引入化学平衡常数的知识学习，试图从定量的角度取代等效平衡，但是，2010年高考江苏卷第14题以及2013年高考江苏卷第15题，让大部分教师认为等效平衡卷土重来，从而在教学中花大量的时间和精力来进行等效平衡的教学。那么，如何运用化学平衡常数来解读这两年高考试题，进而明白高考命题者强化化学平衡常数作为定量工具来解决问题的呢？
先看2013年江苏高考化学卷第15题。
（2013年江苏高考卷.15）一定条件下存在反应：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g），其正反应放热。现有三个相同的2L恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1 mol CO和1 mol H2O，在Ⅱ中充入1 mol CO2 和1 mol H2，在Ⅲ中充入2 mol CO 和2 mol H2O，700℃条件下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是（ ）
A.容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同
B.容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同
C.容器Ⅰ中CO 的物质的量比容器Ⅱ中的多
D.容器Ⅰ中CO 的转化率与容器Ⅱ中CO2 的转化率之和小于1
对于C选项，教师在讲解时大部分都从等效平衡角度假设恒温条件下，达到平衡时，容器Ⅰ中CO 的物质的量和容器Ⅱ中的一样多，但是，在恒容绝热条件下，Ⅰ中温度升高，平衡逆向移动，Ⅱ中温度降低，平衡正向移动，所以，容器Ⅰ中CO 的物质的量比容器Ⅱ中的多，C正确。对于D选项，同样教师在讲解时大部分都从等效平衡角度假设恒温条件下，达到平衡时，容器Ⅰ中CO 的转化率与容器Ⅱ中CO2 的转化率之和等于1，但是，在恒容绝热条件下，Ⅰ中温度升高，平衡逆向移动，转化率减小；Ⅱ中温度降低，平衡正向移动，转化率减小，所以，容器Ⅰ中CO 的转化率与容器Ⅱ中CO2 的转化率之和小于1，D正确。那么，我们来看看从化学平衡常数角度如何方便快捷的解决这类问题。
因为Ⅰ温度高于Ⅱ，所以K1
再看2010年江苏高考化学卷第14题。
（2010年江苏高考卷.14）在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下（已知N2（g）+3H2=2NH3（g） ？驻H=-92.4kJ·mol-1）
下列说法正确的是（ ）
A. 2c1 > c3 B. a + b = 92.4
C.2p2 < p3 D. ？琢1 + ？琢3 < 1
对于从等效平衡角度解决该题思路可参看苏大附中张媛老师《从2010年高考江苏卷第14题看“等效平衡”问题的变迁》[1]一文。
那么，我们来看看从化学平衡常数角度如何解决该题。
甲：N2（g） + 3H2 2NH3（g）
1 mol 3 mol 0
α1 3 α1 2α1
1-α1 3（1-α1） 2α1
K=
乙：N2（g） + 3H2 2NH3（g）
0 0 2 mol
α2 3α2 2α2
α2 3α2 2（1-α2）
K=
丙：N2（g） + 3H2 2NH3（g）
0 0 4 mol
2α3 6α3 4α3
2α3 6α3 4（1-α3）
K=
首先对各选项进行分析。A中2c1 > c3即2（2α1/v）> 4（1-α3）/v，即α1+α3>1是否成立问题，与D问题一致；B中a = 92.4α1，b = 92.4α2，则a + b = 92.4也就是α1+α2=1是否成立问题；C中2p2
因为恒温恒容，所以，K1=K2=K3。A中=，即0。因为0
从以上分析结合江苏高考化学考试说明“理解化学平衡和化学平衡常数的含义，能用化学平衡常数进行简单计算。”可以看出，等效平衡问题可以用化学平衡常数有关计算进行解决，教师在课堂教学中应该提升运用化学平衡常数计算解决问题的能力，而不应该把精力放在等效平衡的模型建构上，消耗学生大量的时间和精力以及对化学学习的热情。
化学平衡常数范文第3篇
选修四《化学反应原理》化学平衡复习
二、教材分析
苏教版选修模块《化学反应原理》专题二“化学反应速率与化学平衡”共三个单元：1.化学反应速率，2.化学反应的方向和限度，3.化学平衡的移动。本课题是针对第2单元的平衡常数和第3单元的平衡移动进行复习。
选修四《化学反应原理》有四种“平衡”的学习：化学平衡、电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡，化学平衡是最基础、最具代表性、学生最易接受的一种平衡，放在其他三种平衡之前学习，体现了教材“螺旋式上升”的原则，也符合学生的认知规律。本专题的复习对后面3种平衡的学习提供了一种学习方法的模型化指导价值，因此建模思想在本课题复习中更为重要。就专题二的知识而言，第1单元化学反应速率影响因素的学习可以通过速率的变化定性判断化学平衡移动，第2单元化学平衡常数的学习可以借助平衡常数定量地判断化学平衡移动，三个单元的学习循序渐进，互相促进。
三、学情分析
必修2已经对可逆反应达到化学平衡时的特征作了常识性介绍，选修模块根据学生的认知现状，从速率变化、浓度变化的角度进一步解释了化学平衡的特征，学生更易接受、理解。化学平衡常数帮助学生定量的认识反应进行的程度有多大，学生在如何应用平衡常数进行定性分析是否达到平衡、定量分析反应的程度方面会有所困难。化学平衡的移动结论易记，理解、应用较难。
本节复习课处于期末复习阶段的一节课，在教学设计上意在多联系四种平衡，建立处理平衡问题的基本模型，形成解决此类问题的基本方法。
四、教学目标
知识与技能：知道化学平衡常数的涵义和表示方法，利用平衡常数计算转化率。理解化学平衡移动原理，运用该原理对化学平衡的移动状况进行分析。
过程与方法：通过自主归纳、对比建模、实例应用、交流讨论等，体会平衡常数的涵义，理解并运用平衡移动原理。
情感态度与价值观：能够学会从特殊到一般的建模思想，学会与他人合作和交流。
五、教学重难点
教学重点：化学平衡常数的表达和涵义；化学平衡移动的原理及应用。
教学难点：化学平衡常数的涵义；化学平衡移动原理的应用。
六、教学方法及设计意图
模型是一种重要的科学操作与科学思维方法，结构化的知识便于学生记忆、概括和理解，有助于解决问题。化学平衡作为此册教材介绍的第一种平衡，其计算规则、平衡移动原理有着广泛的适用性，建立模型化的处理方法是本堂课的重点，复习过程中通过引导学生自主归纳、典例应用、归纳演绎、建立模型、检验模型，从而解决问题。
七、教学过程
（一）提出问题，勾画模型
1.平衡常数的表达式
（1）N2 （g）+3H2 （g）？葑2NH3 （g） K=________
（2）H2O？葑H++OH- KW=________
（3）HAc？葑H++Ac- Ka=________
（4）Mg（OH）2 （S）？葑Mg2++2OH- KSP=________
2.平衡常数的涵义
阅读下列表格，结合元素周期律的有关知识，思考平衡常数的数值大小所蕴含的意义是什么？
■
3.平衡常数的计算
已知CO（g）+H2O（g）？葑CO2 （g）+H2 （g），800℃K=1.0；求恒温恒容体系中，用c（CO）：c（H2O）=1：1开始，达到平衡时CO和H2O （g）的转化率。
4.平衡移动的原理
（1）某一化学反应，反应物和生成物都是气体，改变下列条件一定能使化学平衡向正反应方向移动的是（ ）
A.增大反应物浓度 B.减小反应容器的体积
C.增大生成物浓度 D.升高反应浓度
（2）反应A （g）+3B （g）？葑2C （g），ΔH
（3）在一密闭容器中，反应aA （g）？葑bB （g）达平衡后，保持温度不变，将容器体积增大一倍，当达到新的平衡时，B的浓度是原来的60%，则（ ）
A.平衡向正反应方向移动了
B.物质A的转化率减小了
C.物质B的质量分数增大了
D.a>b
【设计意图】以题目为线索，课前让学生预习，引导学生进行自主归纳、自主整理，平衡常数的表达式联系电离平衡常数、沉淀溶度积常数，旨在告诉学生不同平衡之间的联系，为建模打下伏笔。化学平衡的移动能帮助学生从多角度理解平衡，怎么移动需根据移动的结果进行逆向分析反应的特征、移动的方向等，进而加深对平衡移动原理的理解。
（二）分析问题，建构模型
1.平衡常数的表达
【学生活动】讨论交流：从写出的平衡常数表达式，能否归纳出书写平衡常数。遇到固体、纯液体怎么办？
【学生活动】思考归纳：完成下列填空，并且思考同一反应不同的表达形式，其平衡常数是否相同？2NO2？葑N2O4，平衡常数K1=_______，NO2？葑1/2N2O4，平衡常数K2=______，N2O4？葑2NO2，平衡常数K3=______，写出K1、K2、K3之间的关系__________。
【学生活动】观察思考：观察N2+3H2？葑2NH3的平衡常数与温度的关系，你能得出什么结论？
■
【师生总结】平衡常数的表达注意点：浓度、与方程式的系数匹配、固体或纯液体视作常数；使用注意点：与温度有关，使用时注明温度。
平衡常数表达注意：浓度而非物质的量，与系数匹配，固体或纯液体作常数使用注意：与温度有关
【设计意图】通过不同平衡的平衡常数表达式，同一反应不同方向、不同系数平衡常数的表达让学生体会平衡常数要根据具体方程式书写，方程式书写不同则平衡常数也不同，进一步理解平衡常数的表达一般表达法。
2.平衡常数的涵义
【学生活动】对比归纳：通过比较F2、Cl2、Br2、I2分别与H2反应的平衡常数大小，判断四种物质在相同条件下哪一种物质反应的程度大？平衡常数的大小能够说明什么？
【学生活动】练结：已知某温度下，I2（g）+H2（g）？葑2HI（g）的K=8.67×102，在t时刻测得I2的浓度为0.02mol/L，H2的浓度为0.08mol/L，HI的浓度为0.5mol/L。该时刻反应是否达到平衡？若没有达到，反应向哪个方向进行？
【师生总结】平衡常数的涵义：
（1）说明化学反应进行的程度
K越大，反应进行的程度越大K越小，反应进行的程度越小
（2）判断反应是否平衡和进行的方向
QcK，反应逆向进行
【设计意图】通过学生熟悉的卤族元素与H2反应的程度大小与各反应平衡常数的比较，让学生总结平衡常数K的大小与反应程度间的关系；通过定量计算，学会如何利用平衡常数判读反应的程度和反应的方向；学会建立用平衡常数解决问题的模型。
3.化学平衡的移动
【学生活动】交流讨论：平衡破坏的本质原因是什么？平衡移动的方向取决于什么？受哪些因素影响？
【师生总结】V正≠V逆，导致平衡破坏；平衡向哪个方向移动，取决于V正和V逆的相对大小；受到浓度、温度、压强的影响。
【学生活动】回忆总结：浓度、温度、压强对化学平衡移动是如何影响的，以N2 （g）+3H2 （g）？葑2NH3 （g）为例加以说明？
■
【学生活动】根据上述讨论的结果，你能否总结出有哪些途径判断平衡的移动？
反应特征（气体系数、反应吸放热）
【师生总结】外界因素变化移动方向
V正和V逆相对大小移动方向
宏观物质的量的变化移动方向
Qc与K的大小移动方向
【教师归纳】
■
【设计意图】通过对具体平衡的讨论，总结判断移动方向的方法，并且可以通过“移动方向“这一桥梁寻找其他四个量之间的联系，建立判断平衡的模型。
（三）解决问题，检验模型
【学生活动】1.请分析以下几个问题：
（1）可逆反应CO （g）+1/2O2 （g）？CO2 （g），T温度下，各物质起始浓度如下，请判断：
■
（2）25℃时将0.1mol/L的CH3COOH溶液进行稀释，CH3COOH的电离平衡何向移动？
原因？（请用电离平衡常数解释）_____________
（3）把4.0×10-3mol/LHF溶液与4.0×10-4mol/LCaCl2溶液等体积混合，调节混合液pH为4.0（忽略混合液体积的变化），计算有无沉淀产生：______________
已知此温度下α（HF）=0.4；Ksp（CaF2）=1.5×10-10。
【设计意图】利用此题目训练学生规范表达平衡常数，检验平衡常数的应用模型，把化学平衡常数的模型应用到电离平衡和沉淀溶解平衡。
【学生活动】2.设反应Fe （s）+CO2 （g）？葑FeO （s）+CO （g）的平衡常数为K，在不同温度下K的值如下表所示：
■
（1）此反应的化学平衡常数的表达式__________
（2）在1473K时，测得高炉中c（CO2）=0.25mol/L，c（CO）=1.25mol/L，在这种情况下该反应是否处于平衡状态_______（填“是”或“否”），此时化学反应速率是V正_____V逆（填“大于”、“小于”或“等于”），其原因是_____________________。
（3）若改变上述体系的某个条件，达到新的平衡后，测得混合气体中c（CO2）=0.2mol/Lc（CO）=1.3 mol/L，则改变的条件为___________。
（4）在保证CO2浓度不变的情况下，增大容器的体积，平衡___________（填字母）。
A.向正反应方向移动 B.向逆反应方向移动
C.不移动
作出此判断的理由是___________
【设计意图】利用此题目检验平衡移动的应用模型，学会多种途径判断平衡移动，并且会逆向判断外界因素对平衡表达的影响。
（四）课堂总结，固化模型
【学生活动】质疑反思：结合例题、习题，说说你在本课中对平衡常数的表达、涵义，平衡移动的原理应用有哪些心得？有哪些困惑？
化学平衡常数范文第4篇
【关 键 词】 平衡常数；自主复习；问题教学；复习策略
在高中化学中，有很多零散、易错易混，而且又非常重要的知识点，如与平衡常数有关的化学平衡常数、电离平衡常数、水解平衡常数及沉淀溶解平衡常数（即溶度积），这部分知识是课改后新增加的内容，设在人教版《化学反应原理》中。分析新课标全国卷近三年的高考试题，发现每年高考都考了这部分内容，特别是化学平衡常数K和沉淀溶解平衡常数KSP，如2013年全国卷（I）11题考查了由沉淀溶解平衡常数KSP得出离子沉淀的先后顺序；2013年全国卷（II）13题考查了由沉淀溶解平衡常数KSP求PH、28题考查了化学平衡常数K计算；2014年全国卷（I）13题考查了沉淀溶解平衡常数KSP、28题考查了用压强表示平衡常数KP并计算；2014年全国卷（II）26题有两处考查了化学平衡常数K的计算；2015年全国卷（I）28题有两处考查了化学平衡常数K和溶解平衡常数KSP的计算；2015年全国卷（II）27题考查了化学平衡常数表达式的书写及化学平衡常数影响因素。
分析高考试题以及高考考试说明，都可知这部分知识的重要性，然而从平常的教学以及与其他老师的交流中了解到，学生这部分知识掌握不好，主要存在以下情况：1.概念没理解透，没把零散知识构成相应体系；2.数形结合能力和数据处理能力、计算能力差。这些问题的存在是教师在平衡常数教学过程中，忽视学生自主地概念构建、忽略数形结合能力和数据处理能力的培养，孤立进行化学计算技能的训练。为了在复习阶段，让学生能掌握这一重点，突破这一难点，会作这类题，并在化学素养和学习能力上有进一步的提高，再结合我的学生实际情况，我从以下三个阶段去完成这部分的复习：
一、学生自主复习，粗略构建体系
研究调查表明，学生积极主动地参与学习，学习效果是最佳的。所以对这部分的复习，我会让学生先看书上相关知识，自主复习，理解相关概念，粗略构建由这些平衡常数的定义、表达式、影响因素、应用组成的体系，这体系的构建必须是学生自己理解，用自己的语言表达，不能照抄书本。学生粗略构建了体系，并自己理解了相关知识，就结合导学案中2013――2015年高考试题中相关试题进行自测，通过做近三年的高考题，可知高考考查内容、考题方式，自测后学生再根据答案及时自纠。学生通过自测自纠，可及时发现问题，并找到出现问题的原因，而且自纠还可以培养学生审题能力、自我反思能力、辩析能力，可在以后遇到类似题时，能去辩析思考。学生解题过程中出现的错误，大都是由于对该问题的不理解或非智力因素方面的影响造成的，然而不同的学生，理解能力以及一些非智力能力是不一样的，但他们是可以互补的，所以可以进入第二阶段。
二、小组讨论、互纠，细化体系
在这一阶段，每位同学先展示自己构建的体系和自测中存在的问题，小组同学相互检查，找出其他同学体系的优点与不足，同时发现自己构建体系的不足，小组同学最后通过讨论、互纠，细化出一个好的体系和小组讨论后仍没解决的问题上交。通过小组同学之间相互讨论、相互纠错，调动了同学们的学习积极性，让每位学生都参与到学习中，并且提高了学生思考问题、解决问题的能力。就在这样一个参与讨论的过程中，对于每一个知识点，因为是自己讨论发现的，也会记忆得更加牢固。
我从课代表收集上交的材料可以看出，同学们非常认真地对待这作业，效果非常好，各小组讨论、互纠，细化后的平衡体系内容较完善，形式多样。如有的以表格的形式从平衡常数的定义、表达式、影响因素、应用四个方面对四个常数对比总结；有的从平衡常数的定义、表达式、影响因素、应用四个方面对每个常数进行总结归纳，我把做得特别好的小组资料进行传阅，要求不好的小组再作改进。同学们通过自测、自纠、小组讨论、互纠后，提出的问题也非常好，具有代表性的问题主要有：①对各平衡常数的应用不是很熟练；②计算时，表达式进行转换容易出错；③有的题给出的是图像、有的题给出的是表格数据，不知如何用数据。我根据学生实际情况，就问题进行教学，这样针对性更强，教学效果会更好。
三、老师归纳补充，完善体系，就问题教学
（一）归纳补充，完善体系
上课复习时，重点放在解决问题上，因为同学们通过自主复习、小组讨论、互纠，细化后的平衡体系构建非常的好，我选取了一组体系构建好的作为样本，在此基础上结合教学大纲和考试说明进行归纳补充，得出比较完善的体系。
（二）针对问题，组织教学
复习课应该解决知识的缺陷，是希望用时少，但教学效果要好，所以复习课的教学模式很重要，著名数学家希尔波特也曾提出，“要以问题解决为基础来改革教学”，所以这节课我主要是针对问题，组织教学。
从学生给出的几方面的问题可以看出，问题不是独立存在的，所以我将把几个方面的问题一起以例题分析的形式给予解答。把几道高考题作为例子进行分析，特别强调计算时表达式的转换和题中图像、表格数据如何使用。
通过复习，大部分学生掌握平衡常数的有关知识，学生数形结合能力、数据处理能力和计算能力也有所提高，能应用知识解决问题，并在化学素养和学习能力上也有进一步的提高，达到了较好的复习效果。
【参考文献】
化学平衡常数范文第5篇
关键词：三阶试题；化学平衡；迷思概念；知识不足
文章编号：1005C6629（2017）2C0026C06 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
化学平衡是中学化学基础理论之一，是培养“宏观辨识与微观探析”、“变化观念与平衡思想”等核心素养的重要知识载体。但由于化学平衡囊括一系列抽象而内涵丰富的知识，对学生的能力要求较高，学生容易产生学习困难，造成对后续溶液中离子平衡学习的认知障碍。在化学教学中，教师只有准确探查出学生的学习困难，才能选择有效的教学策略及时补救或转变概念，促进学生的有意义学习。
目前，对化学平衡学习困难的研究集中于探查迷思概念，发现了学生在“可逆反应”、“化学平衡状态特征”、“化学平衡移动方向”、“化学平衡常数”等知识点上存在迷思概念，如“认为可逆反应是‘钟摆式’单向进行的”，“将化学平衡混淆于静态的物理平衡”等。已有研究主要是通过常规测验、二阶试题或规则空间模型对学生解决问题结果的评判来揭示学生存在的迷思概念，但使用常规测验、二阶试题不能判断学生回答正确是由于掌握了知识还是猜测，容易造成迷思概念的过当评价[1，2]；而规则空间模型具有复杂的数理公式，试题编制的难度大，且依赖于计算机程序的使用，难以在教学实际中推广[3，4]。近年国外科学教育逐渐兴起三阶试题的使用[5，6]，它能够有效弥补已有方法的缺陷，区分学生的迷思概念及知识储备不足等问题，更加准确地解释学生的学习困难。
1 研究设计
1.1 研究对象
本研究所选择课程内容为高中学段“化学平衡”，被试群体为陕西省西安市某中学同一化学教师任教的高二年级四个平行班的学生。
1.2 研究方法
参考高中化学课程标准、教科书内容及已有研究，确定从可逆反应、化学平衡状态、化学平衡移动、化学平衡常数四个知识维度展开测试。记录“化学平衡”教学过程，并通过对任课教师的录音访谈了解其发现的学生迷思概念，并抽取该班级化学学业成绩前、中、后各4名学生，进行半结构化晤谈以深入搜集迷思概念。随后，初步设计三阶试题。委请3位专家检核内容效度，修正后进行小范围预试（50人），根据预试结果调整试题内容与数目，确定11道正式施测的三阶试题（见表1）。
三阶试题第一阶为设有4～6个选项的化学平衡单项选择题。第二阶为第一阶问题答案对应的理由项，这些理由是科学模型以及来源于教师访谈、学生半结构化晤谈与文献中高频出现的迷思概念在具体问题情境下的变式，其中有一个空白选项方便学生表达不同于选项的想法。第三阶调查学生对前两阶问题的回答是否确定，评量学生的自信水平。图1展示了一道化学平衡三阶试题。
使用化学平衡三阶试题对该教师任教的四个平行班施测，答题时间为40分钟。施测前已向学生说明研究目的在于了解化学平衡主题的学习情况，施测结果不列入学科成绩。发放试题205份，回收203份，回收率99.02%，有效样本197份，有效率97.04%。评阅试卷并将结果导入Microsoft Excel 2010与SPSS 20.0。
A.变深 B.变浅 C.不变 D.无法判断3.2回答3.1题的理由是（ ）
A.平衡正向移动，消耗NO2，NO2的浓度减小
B.平衡不移动，消耗NO2的同时产生NO2，NO2的浓度不变
C.平衡正向移动，消耗NO2，但最终浓度仍旧大于初始平衡的浓度
D.平衡正向移动，消耗NO2，但无法判断充入量与消耗量大小
2 结果与分析
2.1 响应类型的划分
根据学生在三阶试题的8种答题情况，可判断其对某个知识点的认识水平，即“响应类型”。将响应类型划分为6种：“科学知识”、“假正”、“假负”、“迷思概念”、“自信不足或幸运”、“知识不足”[7]，见表2。
若W生答题情况表现为“正确/正确/确定”，则响应类型为“科学知识”。若学生答题情况表现为“错误/错误/确定”，则响应类型为“迷思概念”。这与迷思概念的不科学性、顽固性的特点一致。
“假正”是指正确回答第一阶问题，但不能使用正确的理由加以解释且第三阶选择“确定”的响应类型。“假负”是指错误回答第一阶问题，但推理的理由选择正确且第三阶选择“确定”的响应类型[8]。试题表述不清、提供的理由项与学生解决问题的推理过程脱节是造成假正与假负的主要原因。因此，可借由假正与假负各自的比例检验试题的内容效度[9]。
此外，将前二阶均回答正确，但第三阶选择“不确定”归类为“自信不足或幸运”。它是由于学生的自我效能感低，或是前二阶试题自身特性造成的，即第一阶试题的答案往往与第二阶的某个理由项存在对应关系[10]。
共有三种答题情况属于“知识不足”：“正确/错误/不确定”“错误/正确/不确定”“错误/错误/不确定”，据此可判定学生认知体系中的某一知识盲点。
2.2 变量赋值
根据答题情况对以下变量进行赋值[11]：（1）各阶分数：只要某阶回答正确赋值1，否则赋值0。第三阶回答“确定”赋值1，否则赋值0。第三阶分数可表征学生的自信水平。可利用各阶分数对响应类型进行编码[12]，见表2。（2）前二阶分数：若第一、二阶均回答正确赋值1，否则赋值0。它将与第三阶分数用于评价试题的结构效度[13]。（3）三阶分数：若前二阶均回答正确且第三阶回答“确定”赋值1，否则赋值0。（4）第一阶迷思分数：第一阶回答错误赋值1，否则赋值0。（5）前二阶迷思分数：前二阶均回答错误赋值1，否则赋值0。（6）三阶迷思分数：前二阶均回答错误且第三阶回答“确定”赋值1，否则赋值0。
某题第一阶、前二阶、三阶的正确率（或迷思比例）可分别用该题第一阶、前二阶和三阶总分数（或迷思分数）与样本数（N=197）的商表征，其与响应类型比例的关系见图2。值得注意的是，此处“第一阶迷思”与“前二阶迷思”的内涵等同于传统单选题的“错误”与二阶试题中的“错误/错误”，“三阶迷思”才对应“迷思概念”响应类型。正确率与迷思比例将用于验证三阶试题的优势。
2.3 试题质量评价
化学平衡三阶试题的第一阶、前二阶和三阶的Cronbachα值分别为0.758、0.782和0.889，符合选择题测验的信度参照标准[14]，试题信度良好。试题的内容效度可用假正与假负的比例量化表征。各题假正、假负比例见表3。由表3可知，假正平均比例为5.68%，假负平均比例为4.89%，均小于10%，说明试题内容效度良好[15]。
学生前二阶分数与第三阶分数的相关性可验证试题的结构效度。图3是前二阶分数与第三阶分数的相关性散点图。由图3可知，普遍地，在前二阶得分越高，自信水平越高。但也存在部分学生前两阶的分数偏低但仍旧自信的情况，其散点分布于图像的右下角，暗示了这些学生存在顽固的化学平衡迷思概念。学生前二阶分数与第三阶分数呈显著正相关，Pearson相关系数为0.530（p
2.4 学习结果评价
2.4.1 正确率与自信水平分析
将第一阶、前二阶、三阶和第三阶的正确率统计如下，见表4。
由表4可见，试题第一阶、前二阶和三阶的平均正确率分别为71.90%、63.41%、56.02%，反映出试题整体的难度中等。第一阶平均正确率高于前二阶8.49%，这是因为第一阶正确率中额外包含假正（5.68%）、知识不足100（2.81%）两种响应类型造成的。前二阶平均正确率比三阶高7.39%，则是由于部分学生回答正确前二阶问题但不确定自己的答案造成的。以上差异证明三阶试题可以弥补二阶试题过度评价学生学习成果的缺陷，第三阶自信水平的设置使研究结论更为准确。另外，在第三阶学生表现出的正确率均大于80%，远高于三阶正确率，说明学生对自身化学平衡认知水平的评估过于理想，认知结构中存在顽固的迷思概念。
2.4.2 响应类型分布
统计“科学知识”“迷思概念”“知识不足”“自信不足或幸运”响应类型的比例，见表5。
由表5可知，56.02%的学生建构了科学的化学平衡知识，15.92%的学生认知结构中存在迷思概念，10.11%的学生化学平衡知识储备不足。四个知识维度中，学生可逆反应、化学平衡常数维度的知识建构更为准确，各题科学知识比例均大于60%。学生的认知结构在各维度均存在迷思概念与知识储备不足。
学生在化学平衡移动维度的“压强对化学平衡的影响以及勒夏特列原理的理解与应用（题6）”中存在知识的错误建构，迷思概念比例最高（26.40%）；其次，在化学平衡状态维度的“对化学平衡状态的判断（题10）”中，迷思概念比例为25.89%。学生在“化学平衡常数的简单应用”（题8）中迷思概念最少（5.08%）。
此外，学生在化学平衡移动维度的“浓度对化学平衡的影响”（题3）中，表现出明显的知识欠缺，知识不足响应类型比例达15.74%；其次为题11“催化剂对化学平衡影的判断（12.69%）”。而对于“化学平衡状态的建立过程”（题9）“惰性气体对化学平衡的影响”（题4），学生建立有相对完整的知识体系。学生的知识储备不足往往是因为没有及时复习，以致新知识没有稳定地同化、整合到原有的认知结构中。
2.4.3 迷思概念分析
将第一阶、前二阶和三阶的迷思比例统计于表6。
由表6可见，除题4外，随着试题阶数的增加，迷思比例逐渐减小。第一阶、前二阶、三阶平均迷思比例依次为28.10%、18.78%、15.92%。前二阶平均迷思比例低于第一阶9.32%，这是因为第一阶迷思比例额外包含了假负（4.89%）和知识不足010（4.43%）。三阶迷思比例比前二阶低2.86%，是因为知识不足000的存在。可推知，单凭第一阶或是前二阶测试评价学生的迷思概念均会造成对迷思概念的过度评价[16]。
为深入探查学生化学平衡知识的学习困难，将学生迷思概念进行了归纳，见表7。
由表7可见，对于可逆反应，7.61%的学生没有正确认识可逆反应的特征，对化学反应的认知水平仍停留在“化学反应是完全的”阶段（迷思概念1）。
对于化学平衡状态，10.15%的学生负迁移化学反应速率与计量数的关系的知识（迷思概念2）。16.75%的学生错误引申教学中总结的化学平衡状态的特征“定”的内涵，不能在具体的问题情境下判断可逆反应是否达到了化学平衡状态（迷思概念3）。
对于化学平衡移动，9.13%的学生在浓度对于化学平衡的影响出现学习困难（迷思概念4），这主要是教科书与教学注重对宏观实验现象的感性认识而缺乏微观表征与符号表征引起的。11.17%的学生没有理解特定反应下只有改变各组分分压才能影响平衡状态（迷思概念5）。各有15.23%、14.21%的学生存在迷思概念6、7，表明学生不能正确推断平衡移动的效果，没有正确理解勒夏特列原理的内涵，再一次反映了学生没有充分理解可逆反应的“不完全性”，这两个迷思概念是在以往研究未曾报道的。
对于化学平衡常数，9.64%的学生将某种反应物的“转化率”与“反应程度”混为一谈，不理解某一温度下的平衡常数可对应多个化学平衡状态，不知道具体反应的化学平衡常数只与温度有关（迷思概念10）。2.03%的学生没有理解化学平衡常数公式中物理量的意义（迷思概念11）。
此外，通过分析“假正”比例大于10%的题5和题11发现，5.58%的学生错误建构化学平衡的前概念温度对化学反应速率的影响（迷思概念8）。6.60%的学生对催化剂的性质存在片面认识（迷思概念9）。前概念是建构新知识的生长点，虽然这两个强隐蔽性迷思概念未使学生在第一阶问题做出错误判断，但有碍于学生科学认识化学反应。
在三阶试题诊断中，认定比例高于10%的具体的迷思概念为学生中主要存在迷思概念[17]，包括：利用浓度判断化学平衡状态（迷思概念2），与气体压强相关的判断化学平衡状态与平衡移动效果（迷思概念3、5、7），以及对勒夏特列原理内涵的理解（迷思概念6、7）。
究其原因，在学生认知角度，学生对于化学平衡体系中气体属性（是否惰性）、气体物质的量、气体浓度、气体压强等因素的认知总体上是割裂的，还无法建立系统化的认知模型以认识上述因素之间的对立统一关系，因此导致了通过气体压强判断化学平衡状态与平衡移动的较大认知负荷。在教科书内容组织角度，人教版教科书只阐述了浓度与温度因素，缺乏对压强因素的探讨（见图4）；只涉及化学平衡常数的意义与表达式的简单应用，并不涉及其在平衡移动的应用，未充分体现化学平衡常数的教育价值[18]。在实际教学角度，虽然教师针对压强对化学平衡的影响有所补充，但偏重传授利用勒夏特列原理的定性推理，忽视规律背后的量化本质。
3 结论与启示
本研究编制了信度、内容效度与结构效度良好、难度中等的化学平衡三阶试题。利用三阶试题诊断学生的化学平衡的学习成果并分析学习困难。研究发现：（1）第三阶的正确率高于各阶正确率，显现出学生高估自身的认知水平的现象。（2）学生在4个知识维度均存在迷思概念与知识储备不足，“可逆反应”与“化学平衡常数”知识建构相对准确。对化学平衡状态的判断、压强与浓度对化学平衡的影响以及勒夏特列原理的内涵存在相对较多的迷思概念；在浓度、催化剂对化学平衡的影响表现出明显的知识欠缺。（3）从迷思概念看，学生对化学平衡体系中气体属性（是否惰性）、气体物质的量、气体浓度、气体压强等因素的认知总体上是割裂的，化学平衡知识体系的建构缺乏整体性和系统性。
根据研究结论，可以得出以下教学启示：（1）在发挥实验现象宏观表征优势的基础上，充分利用模拟动画等帮助学生从微观角度理解压强对化学平衡的影响。（2）重视化学平衡常数的支点作用，挖掘化学平衡常数的教育价值，帮助学生理解勒夏特列原理的内涵与适用范围。（3）化学原理类内容教学中，注重培养学生的科学推理思维倾向与能力，引导学生在学习过程中重视科学问题的情境性，重视科学推理过程的逻辑性，重视科学论述与表达的严谨性和完整性。
参考文献：
[1]张爱武.高中化学“平衡”概念形成的教学策略研究[D].上海：华东师范大学硕士学位论文，2010.
[2]邓阳，王后雄.利用二段式测验诊断高三化学复习中学生的迷思概念[J].化学教育，2010，31（12）：48～51.
[3]李敏.基于RSM的化学平衡概念理解研究[D].济南：山东师范大学硕士学位论文，2015.
[4]辛涛，焦丽亚.测量理论的新进展：规则空间模型[J].华东师范大学学报（教育科学版），2006，（3）：50～56，61.
[5][9][11][15][16] Haki Pe？man，Ali Ery？lmaz. Development of a Three-Tier Test to Assess Misconceptions About Simple Electric Circuits [J]. The Journal of Educational Research，2010，103（3）：208～222.
[7][17] Erdal Taslidere. Development and Use of a Three-tier Diagnostic Test to Assess High School Students’ Misconceptions about the Photoelectric Effect [J]. Research in Science & Technological Education，2016，34（2）：164～186.
[6][9] Harika Ozge Arslan，Ceyhan Cigdemoglu，Christine Moseley. A Three-Tier Diagnostic Test to Assess Pre-Service Teachers’ Misconceptions about Global Warming， Greenhouse Effect， Ozone Layer Depletion， and Acid Rain [J]. International Journal of Science Education，2012，34（11）：667～686.
[8] Hestenes， d.，I. Halloun. Interpreting the Force Concept Inventory [J]. Physics Teacher，1995，（33）：502～506.
[12]K金豆.三阶诊断工具的发展和应用――技职学生化学平衡迷思概念评量[J].科学教育学刊，2015，23（4）：321～352.
[13] Cataloglu， E. Development and Validation of an Achievement Test in Introductory Quantum Mechanics： The Quantum Mechanics Visualization Instrument [EB/OL].[2012-8-10]. https：//etda.libraries.psu.edu/paper/5937/1204-ABD.
