化學平衡常數
前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇化學平衡常數范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發現更多的寫作思路和靈感。
化學平衡常數范文第1篇
1．在一定溫度下，可逆反應無論從正反應開始還是從逆反應開始，無論反應混合物的起始濃度是多少，當反應達到平衡狀態時，各物質的濃度保持不變。生成物濃度的冪次方乘積與反應物濃度的冪次方乘積之比是一個常數，這個常數叫化學平衡常數，用K表示。
對于可逆反應：aA（g） ＋ bB（g） cC（g） ＋ dD（g）
K＝[C]c[D]d /[A]a[B]b
2．化學平衡常數K只針對達到平衡狀態的可逆反應適用，不能用任意狀態的濃度。
3．化學平衡常數與化學反應的本性有關，與方程式的書寫一一對應。對于同一可逆反應，正、逆反應方向的平衡常數互為倒數。
4．化學平衡常數中的濃度只包括氣態物質和溶液中各溶質的濃度。對于固體或溶劑，它們的濃度為常數，不列入表達式中。
5．對于確定的可逆反應，化學平衡常數只隨溫度變，與濃度、壓強、催化劑等均無關。
6．化學平衡常數有單位。在化學平衡常數表達式的運算過程中計算得出。
二、化學平衡常數的應用
1．表示可逆反應進行的程度，估計反應的可能性。
K值越大，表示反應越易進行，反應物轉化率越大，反應進行的越完全。一般地，當K>105時，該反應進行基本完全了。
2．判斷反應進行的方向、反應是否達到平衡狀態。
對于可逆反應：aA（g） ＋ bB（g） cC（g） ＋ dD（g）的任意狀態，濃度商Q＝cc(C)?cd(D)/ca(A)?cd(D),Q>K時，反應逆向進行；Q＝K時，反應已達平衡；Q
3．計算方程式中某物質平衡狀態的濃度。如果已知平衡常數和其它物質平衡狀態的濃度，即可求未知物質的平衡濃度。
三、化學平衡常數的常見考查點
1．考查化學平衡常數表達式的書寫
2．考查化學平衡常數的影響因素
平衡常數K只受溫度影響，與任何一種反應物或生成物的濃度變化無關，也與壓強、催化劑等無關。任何可逆反應，當溫度保持不變，改變影響化學平衡的其它條件時，即使平衡發生移動，K值也不變。若正反應是吸熱反應，由于升高（或降低）溫度時平衡向正（或逆）反應方向移動，K增大（或減小）；若正反應是放熱反應，由于升高（或降低）溫度時平衡向逆（或正）反應方向移動，K減小（或增加）；所以溫度升高時平衡常數可能增大，也可能減小，但不會不變。
3．考查化學平衡常數的簡單計算
例析：在一定溫度下，將100 mL氫氣和氮氣的混合氣體充入密閉容器中進行反應，達到平衡時維持溫度不變，測得混合氣體的密度是反應前的1.25倍，平均分子量為15.5，則達到平衡時氮氣的轉化率為多少？
解析：在同溫同壓下，反應前后的氣體的總質量保持不變 ，則混合氣體的密度與體積成反比。
設混合氣體中氮氣的體積為a，則氫氣的體積為：100－a，則有：
N2＋3H2 2NH3
起始（L）a100－a0
轉化（L）x 3x2x
平衡（L）a－x 100－a－3x 2x
則有：ρ前/ρ后＝V前/V后；100/（100－2x）＝1.25，x＝10mL。
又同溫同壓下，氣體的體積比等于物質的量 之比，則有：
混合氣體的相對分子質量等于混合氣體的總質量與混合氣體的總物質的量之比，則有：
混合氣體的總質量＝28a＋2（100－a），
則有：［28a＋2（100－a）］/100－2x＝15.5，可得：
a＝40 mL
化學平衡常數范文第2篇
關鍵詞：等效平衡；化學平衡常數；江蘇高考卷
文章編號：1008-0546（2014）02-0085-02 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.02.033
等效平衡是學生認知上難以跨越的一道障礙。教學實踐中，教師的難教與學生的難學始終糾結在一起，甚至使部分學生喪失學習化學的興趣。新教材引入化學平衡常數的知識學習，試圖從定量的角度取代等效平衡，但是，2010年高考江蘇卷第14題以及2013年高考江蘇卷第15題，讓大部分教師認為等效平衡卷土重來，從而在教學中花大量的時間和精力來進行等效平衡的教學。那么，如何運用化學平衡常數來解讀這兩年高考試題，進而明白高考命題者強化化學平衡常數作為定量工具來解決問題的呢？
先看2013年江蘇高考化學卷第15題。
（2013年江蘇高考卷.15）一定條件下存在反應：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g），其正反應放熱。現有三個相同的2L恒容絕熱（與外界沒有熱量交換）密閉容器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℃條件下開始反應。達到平衡時，下列說法正確的是（ ）
A.容器Ⅰ、Ⅱ中正反應速率相同
B.容器Ⅰ、Ⅲ中反應的平衡常數相同
C.容器Ⅰ中CO 的物質的量比容器Ⅱ中的多
D.容器Ⅰ中CO 的轉化率與容器Ⅱ中CO2 的轉化率之和小于1
對于C選項，教師在講解時大部分都從等效平衡角度假設恒溫條件下，達到平衡時，容器Ⅰ中CO 的物質的量和容器Ⅱ中的一樣多，但是，在恒容絕熱條件下，Ⅰ中溫度升高，平衡逆向移動，Ⅱ中溫度降低，平衡正向移動，所以，容器Ⅰ中CO 的物質的量比容器Ⅱ中的多，C正確。對于D選項，同樣教師在講解時大部分都從等效平衡角度假設恒溫條件下，達到平衡時，容器Ⅰ中CO 的轉化率與容器Ⅱ中CO2 的轉化率之和等于1，但是，在恒容絕熱條件下，Ⅰ中溫度升高，平衡逆向移動，轉化率減小；Ⅱ中溫度降低，平衡正向移動，轉化率減小，所以，容器Ⅰ中CO 的轉化率與容器Ⅱ中CO2 的轉化率之和小于1，D正確。那么，我們來看看從化學平衡常數角度如何方便快捷的解決這類問題。
因為Ⅰ溫度高于Ⅱ，所以K1
再看2010年江蘇高考化學卷第14題。
（2010年江蘇高考卷.14）在溫度、容積相同的3個密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，測得反應達到平衡時的有關數據如下（已知N2（g）+3H2=2NH3（g） ？駐H=-92.4kJ·mol-1）
下列說法正確的是（ ）
A. 2c1 > c3 B. a + b = 92.4
C.2p2 < p3 D. ？琢1 + ？琢3 < 1
對于從等效平衡角度解決該題思路可參看蘇大附中張媛老師《從2010年高考江蘇卷第14題看“等效平衡”問題的變遷》[1]一文。
那么，我們來看看從化學平衡常數角度如何解決該題。
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=
首先對各選項進行分析。A中2c1 > c3即2（2α1/v）> 4（1-α3）/v，即α1+α3>1是否成立問題，與D問題一致；B中a = 92.4α1，b = 92.4α2，則a + b = 92.4也就是α1+α2=1是否成立問題；C中2p2
因為恒溫恒容，所以，K1=K2=K3。A中=，即0。因為0
從以上分析結合江蘇高考化學考試說明“理解化學平衡和化學平衡常數的含義，能用化學平衡常數進行簡單計算。”可以看出，等效平衡問題可以用化學平衡常數有關計算進行解決，教師在課堂教學中應該提升運用化學平衡常數計算解決問題的能力，而不應該把精力放在等效平衡的模型建構上，消耗學生大量的時間和精力以及對化學學習的熱情。
化學平衡常數范文第3篇
選修四《化學反應原理》化學平衡復習
二、教材分析
蘇教版選修模塊《化學反應原理》專題二“化學反應速率與化學平衡”共三個單元：1.化學反應速率，2.化學反應的方向和限度，3.化學平衡的移動。本課題是針對第2單元的平衡常數和第3單元的平衡移動進行復習。
選修四《化學反應原理》有四種“平衡”的學習：化學平衡、電離平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡，化學平衡是最基礎、最具代表性、學生最易接受的一種平衡，放在其他三種平衡之前學習，體現了教材“螺旋式上升”的原則，也符合學生的認知規律。本專題的復習對后面3種平衡的學習提供了一種學習方法的模型化指導價值，因此建模思想在本課題復習中更為重要。就專題二的知識而言，第1單元化學反應速率影響因素的學習可以通過速率的變化定性判斷化學平衡移動，第2單元化學平衡常數的學習可以借助平衡常數定量地判斷化學平衡移動，三個單元的學習循序漸進，互相促進。
三、學情分析
必修2已經對可逆反應達到化學平衡時的特征作了常識性介紹，選修模塊根據學生的認知現狀，從速率變化、濃度變化的角度進一步解釋了化學平衡的特征，學生更易接受、理解。化學平衡常數幫助學生定量的認識反應進行的程度有多大，學生在如何應用平衡常數進行定性分析是否達到平衡、定量分析反應的程度方面會有所困難。化學平衡的移動結論易記，理解、應用較難。
本節復習課處于期末復習階段的一節課，在教學設計上意在多聯系四種平衡，建立處理平衡問題的基本模型，形成解決此類問題的基本方法。
四、教學目標
知識與技能：知道化學平衡常數的涵義和表示方法，利用平衡常數計算轉化率。理解化學平衡移動原理，運用該原理對化學平衡的移動狀況進行分析。
過程與方法：通過自主歸納、對比建模、實例應用、交流討論等，體會平衡常數的涵義，理解并運用平衡移動原理。
情感態度與價值觀：能夠學會從特殊到一般的建模思想，學會與他人合作和交流。
五、教學重難點
教學重點：化學平衡常數的表達和涵義；化學平衡移動的原理及應用。
教學難點：化學平衡常數的涵義；化學平衡移動原理的應用。
六、教學方法及設計意圖
模型是一種重要的科學操作與科學思維方法，結構化的知識便于學生記憶、概括和理解，有助于解決問題。化學平衡作為此冊教材介紹的第一種平衡，其計算規則、平衡移動原理有著廣泛的適用性，建立模型化的處理方法是本堂課的重點，復習過程中通過引導學生自主歸納、典例應用、歸納演繹、建立模型、檢驗模型，從而解決問題。
七、教學過程
（一）提出問題，勾畫模型
1.平衡常數的表達式
（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.平衡常數的涵義
閱讀下列表格，結合元素周期律的有關知識，思考平衡常數的數值大小所蘊含的意義是什么？
■
3.平衡常數的計算
已知CO（g）+H2O（g）？葑CO2 （g）+H2 （g），800℃K=1.0；求恒溫恒容體系中，用c（CO）：c（H2O）=1：1開始，達到平衡時CO和H2O （g）的轉化率。
4.平衡移動的原理
（1）某一化學反應，反應物和生成物都是氣體，改變下列條件一定能使化學平衡向正反應方向移動的是（ ）
A.增大反應物濃度 B.減小反應容器的體積
C.增大生成物濃度 D.升高反應濃度
（2）反應A （g）+3B （g）？葑2C （g），ΔH
（3）在一密閉容器中，反應aA （g）？葑bB （g）達平衡后，保持溫度不變，將容器體積增大一倍，當達到新的平衡時，B的濃度是原來的60%，則（ ）
A.平衡向正反應方向移動了
B.物質A的轉化率減小了
C.物質B的質量分數增大了
D.a>b
【設計意圖】以題目為線索，課前讓學生預習，引導學生進行自主歸納、自主整理，平衡常數的表達式聯系電離平衡常數、沉淀溶度積常數，旨在告訴學生不同平衡之間的聯系，為建模打下伏筆。化學平衡的移動能幫助學生從多角度理解平衡，怎么移動需根據移動的結果進行逆向分析反應的特征、移動的方向等，進而加深對平衡移動原理的理解。
（二）分析問題，建構模型
1.平衡常數的表達
【學生活動】討論交流：從寫出的平衡常數表達式，能否歸納出書寫平衡常數。遇到固體、純液體怎么辦？
【學生活動】思考歸納：完成下列填空，并且思考同一反應不同的表達形式，其平衡常數是否相同？2NO2？葑N2O4，平衡常數K1=_______，NO2？葑1/2N2O4，平衡常數K2=______，N2O4？葑2NO2，平衡常數K3=______，寫出K1、K2、K3之間的關系__________。
【學生活動】觀察思考：觀察N2+3H2？葑2NH3的平衡常數與溫度的關系，你能得出什么結論？
■
【師生總結】平衡常數的表達注意點：濃度、與方程式的系數匹配、固體或純液體視作常數；使用注意點：與溫度有關，使用時注明溫度。
平衡常數表達注意：濃度而非物質的量，與系數匹配，固體或純液體作常數使用注意：與溫度有關
【設計意圖】通過不同平衡的平衡常數表達式，同一反應不同方向、不同系數平衡常數的表達讓學生體會平衡常數要根據具體方程式書寫，方程式書寫不同則平衡常數也不同，進一步理解平衡常數的表達一般表達法。
2.平衡常數的涵義
【學生活動】對比歸納：通過比較F2、Cl2、Br2、I2分別與H2反應的平衡常數大小，判斷四種物質在相同條件下哪一種物質反應的程度大？平衡常數的大小能夠說明什么？
【學生活動】練結：已知某溫度下，I2（g）+H2（g）？葑2HI（g）的K=8.67×102，在t時刻測得I2的濃度為0.02mol/L，H2的濃度為0.08mol/L，HI的濃度為0.5mol/L。該時刻反應是否達到平衡？若沒有達到，反應向哪個方向進行？
【師生總結】平衡常數的涵義：
（1）說明化學反應進行的程度
K越大，反應進行的程度越大K越小，反應進行的程度越小
（2）判斷反應是否平衡和進行的方向
QcK，反應逆向進行
【設計意圖】通過學生熟悉的鹵族元素與H2反應的程度大小與各反應平衡常數的比較，讓學生總結平衡常數K的大小與反應程度間的關系；通過定量計算，學會如何利用平衡常數判讀反應的程度和反應的方向；學會建立用平衡常數解決問題的模型。
3.化學平衡的移動
【學生活動】交流討論：平衡破壞的本質原因是什么？平衡移動的方向取決于什么？受哪些因素影響？
【師生總結】V正≠V逆，導致平衡破壞；平衡向哪個方向移動，取決于V正和V逆的相對大小；受到濃度、溫度、壓強的影響。
【學生活動】回憶總結：濃度、溫度、壓強對化學平衡移動是如何影響的，以N2 （g）+3H2 （g）？葑2NH3 （g）為例加以說明？
■
【學生活動】根據上述討論的結果，你能否總結出有哪些途徑判斷平衡的移動？
反應特征（氣體系數、反應吸放熱）
【師生總結】外界因素變化移動方向
V正和V逆相對大小移動方向
宏觀物質的量的變化移動方向
Qc與K的大小移動方向
【教師歸納】
■
【設計意圖】通過對具體平衡的討論，總結判斷移動方向的方法，并且可以通過“移動方向“這一橋梁尋找其他四個量之間的聯系，建立判斷平衡的模型。
（三）解決問題，檢驗模型
【學生活動】1.請分析以下幾個問題：
（1）可逆反應CO （g）+1/2O2 （g）？CO2 （g），T溫度下，各物質起始濃度如下，請判斷：
■
（2）25℃時將0.1mol/L的CH3COOH溶液進行稀釋，CH3COOH的電離平衡何向移動？
原因？（請用電離平衡常數解釋）_____________
（3）把4.0×10-3mol/LHF溶液與4.0×10-4mol/LCaCl2溶液等體積混合，調節混合液pH為4.0（忽略混合液體積的變化），計算有無沉淀產生：______________
已知此溫度下α（HF）=0.4；Ksp（CaF2）=1.5×10-10。
【設計意圖】利用此題目訓練學生規范表達平衡常數，檢驗平衡常數的應用模型，把化學平衡常數的模型應用到電離平衡和沉淀溶解平衡。
【學生活動】2.設反應Fe （s）+CO2 （g）？葑FeO （s）+CO （g）的平衡常數為K，在不同溫度下K的值如下表所示：
■
（1）此反應的化學平衡常數的表達式__________
（2）在1473K時，測得高爐中c（CO2）=0.25mol/L，c（CO）=1.25mol/L，在這種情況下該反應是否處于平衡狀態_______（填“是”或“否”），此時化學反應速率是V正_____V逆（填“大于”、“小于”或“等于”），其原因是_____________________。
（3）若改變上述體系的某個條件，達到新的平衡后，測得混合氣體中c（CO2）=0.2mol/Lc（CO）=1.3 mol/L，則改變的條件為___________。
（4）在保證CO2濃度不變的情況下，增大容器的體積，平衡___________（填字母）。
A.向正反應方向移動 B.向逆反應方向移動
C.不移動
作出此判斷的理由是___________
【設計意圖】利用此題目檢驗平衡移動的應用模型，學會多種途徑判斷平衡移動，并且會逆向判斷外界因素對平衡表達的影響。
（四）課堂總結，固化模型
【學生活動】質疑反思：結合例題、習題，說說你在本課中對平衡常數的表達、涵義，平衡移動的原理應用有哪些心得？有哪些困惑？
化學平衡常數范文第4篇
【關 鍵 詞】 平衡常數；自主復習；問題教學；復習策略
在高中化學中，有很多零散、易錯易混，而且又非常重要的知識點，如與平衡常數有關的化學平衡常數、電離平衡常數、水解平衡常數及沉淀溶解平衡常數（即溶度積），這部分知識是課改后新增加的內容，設在人教版《化學反應原理》中。分析新課標全國卷近三年的高考試題，發現每年高考都考了這部分內容，特別是化學平衡常數K和沉淀溶解平衡常數KSP，如2013年全國卷（I）11題考查了由沉淀溶解平衡常數KSP得出離子沉淀的先后順序；2013年全國卷（II）13題考查了由沉淀溶解平衡常數KSP求PH、28題考查了化學平衡常數K計算；2014年全國卷（I）13題考查了沉淀溶解平衡常數KSP、28題考查了用壓強表示平衡常數KP并計算；2014年全國卷（II）26題有兩處考查了化學平衡常數K的計算；2015年全國卷（I）28題有兩處考查了化學平衡常數K和溶解平衡常數KSP的計算；2015年全國卷（II）27題考查了化學平衡常數表達式的書寫及化學平衡常數影響因素。
分析高考試題以及高考考試說明，都可知這部分知識的重要性，然而從平常的教學以及與其他老師的交流中了解到，學生這部分知識掌握不好，主要存在以下情況：1.概念沒理解透，沒把零散知識構成相應體系；2.數形結合能力和數據處理能力、計算能力差。這些問題的存在是教師在平衡常數教學過程中，忽視學生自主地概念構建、忽略數形結合能力和數據處理能力的培養，孤立進行化學計算技能的訓練。為了在復習階段，讓學生能掌握這一重點，突破這一難點，會作這類題，并在化學素養和學習能力上有進一步的提高，再結合我的學生實際情況，我從以下三個階段去完成這部分的復習：
一、學生自主復習，粗略構建體系
研究調查表明，學生積極主動地參與學習，學習效果是最佳的。所以對這部分的復習，我會讓學生先看書上相關知識，自主復習，理解相關概念，粗略構建由這些平衡常數的定義、表達式、影響因素、應用組成的體系，這體系的構建必須是學生自己理解，用自己的語言表達，不能照抄書本。學生粗略構建了體系，并自己理解了相關知識，就結合導學案中2013――2015年高考試題中相關試題進行自測，通過做近三年的高考題，可知高考考查內容、考題方式，自測后學生再根據答案及時自糾。學生通過自測自糾，可及時發現問題，并找到出現問題的原因，而且自糾還可以培養學生審題能力、自我反思能力、辯析能力，可在以后遇到類似題時，能去辯析思考。學生解題過程中出現的錯誤，大都是由于對該問題的不理解或非智力因素方面的影響造成的，然而不同的學生，理解能力以及一些非智力能力是不一樣的，但他們是可以互補的，所以可以進入第二階段。
二、小組討論、互糾，細化體系
在這一階段，每位同學先展示自己構建的體系和自測中存在的問題，小組同學相互檢查，找出其他同學體系的優點與不足，同時發現自己構建體系的不足，小組同學最后通過討論、互糾，細化出一個好的體系和小組討論后仍沒解決的問題上交。通過小組同學之間相互討論、相互糾錯，調動了同學們的學習積極性，讓每位學生都參與到學習中，并且提高了學生思考問題、解決問題的能力。就在這樣一個參與討論的過程中，對于每一個知識點，因為是自己討論發現的，也會記憶得更加牢固。
我從課代表收集上交的材料可以看出，同學們非常認真地對待這作業，效果非常好，各小組討論、互糾，細化后的平衡體系內容較完善，形式多樣。如有的以表格的形式從平衡常數的定義、表達式、影響因素、應用四個方面對四個常數對比總結；有的從平衡常數的定義、表達式、影響因素、應用四個方面對每個常數進行總結歸納，我把做得特別好的小組資料進行傳閱，要求不好的小組再作改進。同學們通過自測、自糾、小組討論、互糾后，提出的問題也非常好，具有代表性的問題主要有：①對各平衡常數的應用不是很熟練；②計算時，表達式進行轉換容易出錯；③有的題給出的是圖像、有的題給出的是表格數據，不知如何用數據。我根據學生實際情況，就問題進行教學，這樣針對性更強，教學效果會更好。
三、老師歸納補充，完善體系，就問題教學
（一）歸納補充，完善體系
上課復習時，重點放在解決問題上，因為同學們通過自主復習、小組討論、互糾，細化后的平衡體系構建非常的好，我選取了一組體系構建好的作為樣本，在此基礎上結合教學大綱和考試說明進行歸納補充，得出比較完善的體系。
（二）針對問題，組織教學
復習課應該解決知識的缺陷，是希望用時少，但教學效果要好，所以復習課的教學模式很重要，著名數學家希爾波特也曾提出，“要以問題解決為基礎來改革教學”，所以這節課我主要是針對問題，組織教學。
從學生給出的幾方面的問題可以看出，問題不是獨立存在的，所以我將把幾個方面的問題一起以例題分析的形式給予解答。把幾道高考題作為例子進行分析，特別強調計算時表達式的轉換和題中圖像、表格數據如何使用。
通過復習，大部分學生掌握平衡常數的有關知識，學生數形結合能力、數據處理能力和計算能力也有所提高，能應用知識解決問題，并在化學素養和學習能力上也有進一步的提高，達到了較好的復習效果。
【參考文獻】
化學平衡常數范文第5篇
關鍵詞：三階試題；化學平衡；迷思概念；知識不足
文章編號：1005C6629（2017）2C0026C06 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
化學平衡是中學化學基礎理論之一，是培養“宏觀辨識與微觀探析”、“變化觀念與平衡思想”等核心素養的重要知識載體。但由于化學平衡囊括一系列抽象而內涵豐富的知識，對學生的能力要求較高，學生容易產生學習困難，造成對后續溶液中離子平衡學習的認知障礙。在化學教學中，教師只有準確探查出學生的學習困難，才能選擇有效的教學策略及時補救或轉變概念，促進學生的有意義學習。
目前，對化學平衡學習困難的研究集中于探查迷思概念，發現了學生在“可逆反應”、“化學平衡狀態特征”、“化學平衡移動方向”、“化學平衡常數”等知識點上存在迷思概念，如“認為可逆反應是‘鐘擺式’單向進行的”，“將化學平衡混淆于靜態的物理平衡”等。已有研究主要是通過常規測驗、二階試題或規則空間模型對學生解決問題結果的評判來揭示學生存在的迷思概念，但使用常規測驗、二階試題不能判斷學生回答正確是由于掌握了知識還是猜測，容易造成迷思概念的過當評價[1，2]；而規則空間模型具有復雜的數理公式，試題編制的難度大，且依賴于計算機程序的使用，難以在教學實際中推廣[3，4]。近年國外科學教育逐漸興起三階試題的使用[5，6]，它能夠有效彌補已有方法的缺陷，區分學生的迷思概念及知識儲備不足等問題，更加準確地解釋學生的學習困難。
1 研究設計
1.1 研究對象
本研究所選擇課程內容為高中學段“化學平衡”，被試群體為陜西省西安市某中學同一化學教師任教的高二年級四個平行班的學生。
1.2 研究方法
參考高中化學課程標準、教科書內容及已有研究，確定從可逆反應、化學平衡狀態、化學平衡移動、化學平衡常數四個知識維度展開測試。記錄“化學平衡”教學過程，并通過對任課教師的錄音訪談了解其發現的學生迷思概念，并抽取該班級化學學業成績前、中、后各4名學生，進行半結構化晤談以深入搜集迷思概念。隨后，初步設計三階試題。委請3位專家檢核內容效度，修正后進行小范圍預試（50人），根據預試結果調整試題內容與數目，確定11道正式施測的三階試題（見表1）。
三階試題第一階為設有4～6個選項的化學平衡單項選擇題。第二階為第一階問題答案對應的理由項，這些理由是科學模型以及來源于教師訪談、學生半結構化晤談與文獻中高頻出現的迷思概念在具體問題情境下的變式，其中有一個空白選項方便學生表達不同于選項的想法。第三階調查學生對前兩階問題的回答是否確定，評量學生的自信水平。圖1展示了一道化學平衡三階試題。
使用化學平衡三階試題對該教師任教的四個平行班施測，答題時間為40分鐘。施測前已向學生說明研究目的在于了解化學平衡主題的學習情況，施測結果不列入學科成績。發放試題205份，回收203份，回收率99.02%，有效樣本197份，有效率97.04%。評閱試卷并將結果導入Microsoft Excel 2010與SPSS 20.0。
A.變深 B.變淺 C.不變 D.無法判斷3.2回答3.1題的理由是（ ）
A.平衡正向移動，消耗NO2，NO2的濃度減小
B.平衡不移動，消耗NO2的同時產生NO2，NO2的濃度不變
C.平衡正向移動，消耗NO2，但最終濃度仍舊大于初始平衡的濃度
D.平衡正向移動，消耗NO2，但無法判斷充入量與消耗量大小
2 結果與分析
2.1 響應類型的劃分
根據學生在三階試題的8種答題情況，可判斷其對某個知識點的認識水平，即“響應類型”。將響應類型劃分為6種：“科學知識”、“假正”、“假負”、“迷思概念”、“自信不足或幸運”、“知識不足”[7]，見表2。
若W生答題情況表現為“正確/正確/確定”，則響應類型為“科學知識”。若學生答題情況表現為“錯誤/錯誤/確定”，則響應類型為“迷思概念”。這與迷思概念的不科學性、頑固性的特點一致。
“假正”是指正確回答第一階問題，但不能使用正確的理由加以解釋且第三階選擇“確定”的響應類型。“假負”是指錯誤回答第一階問題，但推理的理由選擇正確且第三階選擇“確定”的響應類型[8]。試題表述不清、提供的理由項與學生解決問題的推理過程脫節是造成假正與假負的主要原因。因此，可借由假正與假負各自的比例檢驗試題的內容效度[9]。
此外，將前二階均回答正確，但第三階選擇“不確定”歸類為“自信不足或幸運”。它是由于學生的自我效能感低，或是前二階試題自身特性造成的，即第一階試題的答案往往與第二階的某個理由項存在對應關系[10]。
共有三種答題情況屬于“知識不足”：“正確/錯誤/不確定”“錯誤/正確/不確定”“錯誤/錯誤/不確定”，據此可判定學生認知體系中的某一知識盲點。
2.2 變量賦值
根據答題情況對以下變量進行賦值[11]：（1）各階分數：只要某階回答正確賦值1，否則賦值0。第三階回答“確定”賦值1，否則賦值0。第三階分數可表征學生的自信水平。可利用各階分數對響應類型進行編碼[12]，見表2。（2）前二階分數：若第一、二階均回答正確賦值1，否則賦值0。它將與第三階分數用于評價試題的結構效度[13]。（3）三階分數：若前二階均回答正確且第三階回答“確定”賦值1，否則賦值0。（4）第一階迷思分數：第一階回答錯誤賦值1，否則賦值0。（5）前二階迷思分數：前二階均回答錯誤賦值1，否則賦值0。（6）三階迷思分數：前二階均回答錯誤且第三階回答“確定”賦值1，否則賦值0。
某題第一階、前二階、三階的正確率（或迷思比例）可分別用該題第一階、前二階和三階總分數（或迷思分數）與樣本數（N=197）的商表征，其與響應類型比例的關系見圖2。值得注意的是，此處“第一階迷思”與“前二階迷思”的內涵等同于傳統單選題的“錯誤”與二階試題中的“錯誤/錯誤”，“三階迷思”才對應“迷思概念”響應類型。正確率與迷思比例將用于驗證三階試題的優勢。
2.3 試題質量評價
化學平衡三階試題的第一階、前二階和三階的Cronbachα值分別為0.758、0.782和0.889，符合選擇題測驗的信度參照標準[14]，試題信度良好。試題的內容效度可用假正與假負的比例量化表征。各題假正、假負比例見表3。由表3可知，假正平均比例為5.68%，假負平均比例為4.89%，均小于10%，說明試題內容效度良好[15]。
學生前二階分數與第三階分數的相關性可驗證試題的結構效度。圖3是前二階分數與第三階分數的相關性散點圖。由圖3可知，普遍地，在前二階得分越高，自信水平越高。但也存在部分學生前兩階的分數偏低但仍舊自信的情況，其散點分布于圖像的右下角，暗示了這些學生存在頑固的化學平衡迷思概念。學生前二階分數與第三階分數呈顯著正相關，Pearson相關系數為0.530（p
2.4 學習結果評價
2.4.1 正確率與自信水平分析
將第一階、前二階、三階和第三階的正確率統計如下，見表4。
由表4可見，試題第一階、前二階和三階的平均正確率分別為71.90%、63.41%、56.02%，反映出試題整體的難度中等。第一階平均正確率高于前二階8.49%，這是因為第一階正確率中額外包含假正（5.68%）、知識不足100（2.81%）兩種響應類型造成的。前二階平均正確率比三階高7.39%，則是由于部分學生回答正確前二階問題但不確定自己的答案造成的。以上差異證明三階試題可以彌補二階試題過度評價學生學習成果的缺陷，第三階自信水平的設置使研究結論更為準確。另外，在第三階學生表現出的正確率均大于80%，遠高于三階正確率，說明學生對自身化學平衡認知水平的評估過于理想，認知結構中存在頑固的迷思概念。
2.4.2 響應類型分布
統計“科學知識”“迷思概念”“知識不足”“自信不足或幸運”響應類型的比例，見表5。
由表5可知，56.02%的學生建構了科學的化學平衡知識，15.92%的學生認知結構中存在迷思概念，10.11%的學生化學平衡知識儲備不足。四個知識維度中，學生可逆反應、化學平衡常數維度的知識建構更為準確，各題科學知識比例均大于60%。學生的認知結構在各維度均存在迷思概念與知識儲備不足。
學生在化學平衡移動維度的“壓強對化學平衡的影響以及勒夏特列原理的理解與應用（題6）”中存在知識的錯誤建構，迷思概念比例最高（26.40%）；其次，在化學平衡狀態維度的“對化學平衡狀態的判斷（題10）”中，迷思概念比例為25.89%。學生在“化學平衡常數的簡單應用”（題8）中迷思概念最少（5.08%）。
此外，學生在化學平衡移動維度的“濃度對化學平衡的影響”（題3）中，表現出明顯的知識欠缺，知識不足響應類型比例達15.74%；其次為題11“催化劑對化學平衡影的判斷（12.69%）”。而對于“化學平衡狀態的建立過程”（題9）“惰性氣體對化學平衡的影響”（題4），學生建立有相對完整的知識體系。學生的知識儲備不足往往是因為沒有及時復習，以致新知識沒有穩定地同化、整合到原有的認知結構中。
2.4.3 迷思概念分析
將第一階、前二階和三階的迷思比例統計于表6。
由表6可見，除題4外，隨著試題階數的增加，迷思比例逐漸減小。第一階、前二階、三階平均迷思比例依次為28.10%、18.78%、15.92%。前二階平均迷思比例低于第一階9.32%，這是因為第一階迷思比例額外包含了假負（4.89%）和知識不足010（4.43%）。三階迷思比例比前二階低2.86%，是因為知識不足000的存在。可推知，單憑第一階或是前二階測試評價學生的迷思概念均會造成對迷思概念的過度評價[16]。
為深入探查學生化學平衡知識的學習困難，將學生迷思概念進行了歸納，見表7。
由表7可見，對于可逆反應，7.61%的學生沒有正確認識可逆反應的特征，對化學反應的認知水平仍停留在“化學反應是完全的”階段（迷思概念1）。
對于化學平衡狀態，10.15%的學生負遷移化學反應速率與計量數的關系的知識（迷思概念2）。16.75%的學生錯誤引申教學中總結的化學平衡狀態的特征“定”的內涵，不能在具體的問題情境下判斷可逆反應是否達到了化學平衡狀態（迷思概念3）。
對于化學平衡移動，9.13%的學生在濃度對于化學平衡的影響出現學習困難（迷思概念4），這主要是教科書與教學注重對宏觀實驗現象的感性認識而缺乏微觀表征與符號表征引起的。11.17%的學生沒有理解特定反應下只有改變各組分分壓才能影響平衡狀態（迷思概念5）。各有15.23%、14.21%的學生存在迷思概念6、7，表明學生不能正確推斷平衡移動的效果，沒有正確理解勒夏特列原理的內涵，再一次反映了學生沒有充分理解可逆反應的“不完全性”，這兩個迷思概念是在以往研究未曾報道的。
對于化學平衡常數，9.64%的學生將某種反應物的“轉化率”與“反應程度”混為一談，不理解某一溫度下的平衡常數可對應多個化學平衡狀態，不知道具體反應的化學平衡常數只與溫度有關（迷思概念10）。2.03%的學生沒有理解化學平衡常數公式中物理量的意義（迷思概念11）。
此外，通過分析“假正”比例大于10%的題5和題11發現，5.58%的學生錯誤建構化學平衡的前概念溫度對化學反應速率的影響（迷思概念8）。6.60%的學生對催化劑的性質存在片面認識（迷思概念9）。前概念是建構新知識的生長點，雖然這兩個強隱蔽性迷思概念未使學生在第一階問題做出錯誤判斷，但有礙于學生科學認識化學反應。
在三階試題診斷中，認定比例高于10%的具體的迷思概念為學生中主要存在迷思概念[17]，包括：利用濃度判斷化學平衡狀態（迷思概念2），與氣體壓強相關的判斷化學平衡狀態與平衡移動效果（迷思概念3、5、7），以及對勒夏特列原理內涵的理解（迷思概念6、7）。
究其原因，在學生認知角度，學生對于化學平衡體系中氣體屬性（是否惰性）、氣體物質的量、氣體濃度、氣體壓強等因素的認知總體上是割裂的，還無法建立系統化的認知模型以認識上述因素之間的對立統一關系，因此導致了通過氣體壓強判斷化學平衡狀態與平衡移動的較大認知負荷。在教科書內容組織角度，人教版教科書只闡述了濃度與溫度因素，缺乏對壓強因素的探討（見圖4）；只涉及化學平衡常數的意義與表達式的簡單應用，并不涉及其在平衡移動的應用，未充分體現化學平衡常數的教育價值[18]。在實際教學角度，雖然教師針對壓強對化學平衡的影響有所補充，但偏重傳授利用勒夏特列原理的定性推理，忽視規律背后的量化本質。
3 結論與啟示
本研究編制了信度、內容效度與結構效度良好、難度中等的化學平衡三階試題。利用三階試題診斷學生的化學平衡的學習成果并分析學習困難。研究發現：（1）第三階的正確率高于各階正確率，顯現出學生高估自身的認知水平的現象。（2）學生在4個知識維度均存在迷思概念與知識儲備不足，“可逆反應”與“化學平衡常數”知識建構相對準確。對化學平衡狀態的判斷、壓強與濃度對化學平衡的影響以及勒夏特列原理的內涵存在相對較多的迷思概念；在濃度、催化劑對化學平衡的影響表現出明顯的知識欠缺。（3）從迷思概念看，學生對化學平衡體系中氣體屬性（是否惰性）、氣體物質的量、氣體濃度、氣體壓強等因素的認知總體上是割裂的，化學平衡知識體系的建構缺乏整體性和系統性。
根據研究結論，可以得出以下教學啟示：（1）在發揮實驗現象宏觀表征優勢的基礎上，充分利用模擬動畫等幫助學生從微觀角度理解壓強對化學平衡的影響。（2）重視化學平衡常數的支點作用，挖掘化學平衡常數的教育價值，幫助學生理解勒夏特列原理的內涵與適用范圍。（3）化學原理類內容教學中，注重培養學生的科學推理思維傾向與能力，引導學生在學習過程中重視科學問題的情境性，重視科學推理過程的邏輯性，重視科學論述與表達的嚴謹性和完整性。
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