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相平衡中的案例教学法浅析

物理化学是研究物质的结构和变化的基本规律的科学，是药学专业学生的一

门必修的专业基础课，但也是一门难学难教的课程。面对这样的课程，授课教师

若采取传统的“满堂灌”的教学方法，学生只能被动地接受知识，疲于记忆，严重

压抑了学生的思维能力，不能领会内容的真谛，加大了学生学习物理化学的难度，

故必须应用能吸引学生积极性及注意力的授课形式。为提升物理化学课堂教学效

率，我尝试引入与生产生活紧密联系的案例教学法，师生共同参与，通过多动

手、多思考，加深认识、理解和记忆，从而激发学生的学习兴趣和学习热情，提

高学生主动学习的能力。笔者以相平衡的教学为例，说明案例教学在物理化学

中的应用。

1教学案例一：单组分体系相图

水的相图是相平衡中最基本的一类相图，该节内容的重点在于运用相图分析

实际问题，在学习该部分内容时，可采取以下的案例教学法：如将与食品加工或

药物生产密切相关的冷冻干燥法引入到课堂上，向学生提问：为什么有的药物要

制成粉针剂，为什么方便面的蔬菜包可以起到保鲜的效果？

这些问题虽然是很常见且很普遍的问题，但如果让学生利用物理化学的知识

来解释这些实际问题，学生往往无从下手。在讲述该内容时，教师可以点拨学生

结合相图来思考，水要蒸发，是否一定要经过液态水的过程？这个问题学生很容

易给出答案，有了这样的基础后，可继续向学生阐述冷冻干燥法的基本思想，如

粉针剂的做法如下，将要干燥的药物液体先冻结，然后在低温低压条件下，从冻

结状态，不经过液态而直接升华，使冰变为汽，抽气达到干燥目的，如青霉素G、

先锋霉素类及血浆等生物制剂，它在水溶液中不稳定，冷冻干燥可以避免在干

燥过程中受热分解，并使其变成疏松海绵状固体或粉末，有利于使用时快速溶解。

运用该教学案例，可以加深学生对水的相图的进一步认识。

2教学案例二：克拉贝龙克劳修斯方程-

克拉贝龙-克劳修斯方程是相平衡中的一个重要但不易记忆的方程。为了让

学生能理解该方程的实质，可应用与生活关系非常密切的一些教学案例，如：在

高山上煮饭煮不熟，发现饭锅里的水已经沸腾了很长时间，水蒸气直冒，但是揭

开锅子，里面却还是生米饭，另外高压锅煮饭为什么会比普通锅煮得快？

对于这个问题，学生应该会有初步的分析，因为在高山上，随着高度的上升，

大气压强就会慢慢变小，水的蒸气压只要能达到这个压强，水就会沸腾，所以需

要的蒸气压一定比正常大气压的时候小，需要的蒸气压低了，需要水的温度也就

低了，即水的沸点随着降低。为了解决高山上煮饭难熟的问题，人发明了高压

锅，这个大家也很熟悉了，它的原理就是借助于很好的密封性，使水蒸气再多也

无法从锅里跑出来，水蒸气在锅里就会越积越多，就大大增加了锅内的压强。当

压强达到101.3千帕时，水的沸点也就达到100℃，这样生米即可煮成熟饭。该

生活实验非常贴切地描述了温度和蒸气压之间的联系，关于二者的定量关系，还

可以以类似的教学案例说明，如有一水蒸气锅炉，能耐压15Pθ，问此锅炉加热

到什么温度有爆炸的危险？通过这个练习题，可以使学生更深刻地掌握克拉贝龙

-克劳修斯方程的意义以及其在生产生活中的广泛性和实用性。

3教学案例三：物系点和相点

物系点和相点是相图中非常重要的一组概念，不过很多学生不能正确理解这

一组概念的区别和联系，在教学中，可以将实验内容作为教学案例引入课堂教学

中。

学生在学习本节内容前，已有不少学生做过“二组分气液平衡体系相图绘制”

的实验，该实验是要求学生首先粗略配置十组不同浓度的正丙醇—乙醇溶液，浓

度从0%到100%，再将混合液分别倒入沸点仪中，连好实验装置，加热，使之

沸腾，体系达到平衡后，记下温度。冷却至室温，测量气相和液相的折射率，再

通过工作曲线找出气相和液相的浓度。该实验中涉及到了三个浓度，初始浓度，

气相浓度和液相浓度，在讲授物系点和相点的区别时，可以将该实验内容作为教

学案例，让学生分析其中涉及的三个浓度与物系点和相点是什么关系，并让学生

思考为何最初的正丙醇—乙醇溶液可以粗配，这些粗配的浓度在最后所做的相图

中有没有直接显示出来，再者为什么需要配制十组不同浓度的混合液，再多或再

少对相图有无影响？

通过对上述案例的分析，可使学生更深刻体会相点一定为实点，而物系点有

虚有实，在纯物质单组分体系相图中任意点和多组分体系相图中的单相区，物系

点和相点相同，均为实点，而在多组分体系相图中的两相区，只有相点是实点，

而物系点是虚点。粗配的浓度在最后所做的相图中有没有直