化学反应的特征精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇化学反应的特征，期待它们能激发您的灵感。

篇1

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2013）12B-0058-01

化学反应原理是高中化学选修模块之一，该内容与必修模块相衔接。它揭示了化学变化所遵循的基本原理，是化学在科学研究、工业生产、日常生活中进行应用的基础。虽然教材中讲述的关于化学反应原理的内容较为基础，却包含着学科中反应原理的基本特征。只有把握了这些特征，教师才能透彻理解教材，准确把握教材的深广度，从而合理安排教学方式。准确把握这些特征，需要我们注意以下几点。

一、化学反应原理的严谨性需要教师对概念有正确的理解

在化学反应原理中包含着许多概念，全面理解这些概念并辨清它与相近概念的异同，才能深入理解化学反应原理，在课堂运用时才能避免因为混淆而产生科学性错误。如我们只有理解和区分了“物质的稳定性”和“物质的反应活性”的概念，才不会认为物质的不稳定性与反应活性是一致的；只有认识了化学反应的“热力学顺序”和“动力性顺序”，理解化学反应的先后只是一种为了研究的方便而进行的人为处理方法，才不会出现根据反应物的性质推断混合物中反应的先后顺序的错误做法；只有分辨了“电极”和“电极反应物”的概念，才不会得出“有两种活动性不同的金属（或一种金属与一种能导电的非金属）作电极”是构成原电池的条件之一的错误结论。可见，教师必须准确理解和把握相关概念，才能保证教学的严密性。

二、反应原理研究对象的复杂性需要教师有复杂的思维

化学反应原理研究的对象主要是化学反应过程及化学变化，而在变化中会包含很多种物质。除了研究物质的变化，教师还要探讨反应过程中能量的变化，反应速率、方向、限度等问题，这些因素之间既联系又制约。这种研究对象的复杂性，需要教师在研究和应用化学反应原理时，充分考虑各种因素的影响。如碘在淀粉中显示的颜色，不仅受到I-浓度大小的影响，还与反应时的温度、溶液的酸碱度、淀粉链的长度等有关。再如，一块看似均匀的金属，在化学反应中，我们可能会观察到局部反应较为剧烈的情况，这是因为从热力学的角度看，同种金属单质的热力学活动性是相同的，但其动力学活动性则不一定相同，因为金属的动力学活动性不仅与其组成有关，还与晶体构型、晶体内部的局部结构有关。因此，在化学反应原理的教学中，教师如果一味地为了浅显易懂，将复杂问题简单化，势必会产生科学性错误。教师应该用联系的、发展的、运动的思想来研究化学反应原理。

三、反应原理研究内容的适用性需要教师基于真实的情景来解决问题

化学反应原理虽然属于学科中的理论知识，但是它的研究对象和内容却与生产、生活密切相关，其研究的动力来自于人类生产、生活的需求，一旦其研究成果转化为实用技术，必将对社会生产力和人类的生活带来极大的影响。化学反应原理的这种应用性特点，决定了运用这类知识解决生产生活问题时，一定要基于真实的情景。但是真实的情景是很复杂的，这就需要教师在教学时将理论与实际相结合，综合考虑多种因素的作用，还原事物的本来面目。比如在分析温度对反应速率及化学平衡的影响时，我们必须学会具体问题具体分析，要从多方面去思考，不能单一地从某一角度去考虑。比如一些有气体参与的在溶液中进行的反应，虽然升温能加快反应速率，但升温会使气态反应物的溶解度降低，因此反应的转化率不一定能提高；还有一些热稳定性差的物质，如过氧化氢、碳酸氢盐、硝酸等，有这些物质参与的溶液中的反应，一般不能在高温下进行。同样，具体的反应还要注意反应发生的条件。比如在溶液中，Na跟KCl是不可能发生置换反应的，但在熔融状态下这一反应却可以进行；再如酸制酸的反应，我们经常讲强酸制弱酸，但这一规律对氧化还原反应是不适用的。因此，教师教学时切勿将一般规律绝对化。

四、反应原理研究层次的多元性需要教师从多角度、用多种方法加以研究

物质的变化具有复杂性和关联性，教师要揭示化学反应原理就必须从多个角度、用多种方法进行研究。通过实验等手段获取现象，通过现象提出假设，通过理论分析解释假设，通过综合研究得出结论。不仅要用理论来引导实验，还要通过实验来验证理论。不仅如此，教师还要从不同层次、不同角度去研究物质发生化学变化的原因，既要从宏观上把握其变化，还要从微观上探究发生变化的根本原因。比如对于质量守恒定律，我们不仅可以通过化学实验进行粗略地探究，还能从化学史的分析来进行说明，还可以从物质发生化学变化的本质特征等多角度入手加以研究。再如，对于Cl-可以加快金属单质与酸的反应的解释，我们可以从活化金属说、破坏氧化膜说、与金属离子配位说、桥连转移电子说等多个角度研究并得出结论。通过多角度地对反应原理进行研究，可以使问题和结论愈加清晰。

篇2

【关键词】碳正离子中间体 重排反应 有机化学 特征

【中图分类号】 G 【文献标识码】 A

【文章编号】0450-9889（2013）12C-0146-03

在有机化学中，碳正离子的重排反应有重要的作用，但是因为其涉及的反应广泛，在有机化学的学习中人们很难通过单纯的记忆系统地掌握全部的反应。通过对比总结碳正离子重排反应的规律特征，可以加深人们对此类反应的理解和认识，从而更好地进行有机化学的学习和研究。

一、有机化学中常见涉及碳正离子中间体的重排反应

（一）Wanger-Meerwein重排

1.一元醇的重排机理本质。在醇分子中，羟基上的氧原子电负性很强，有两对孤对电子，在酸性条件下，这个氧原子上的孤对电子会从溶液中夺取一个质子H+，形成钅羊 盐，此时，氧原子连有两个氢原子，碳氧键极性增加，碳氧键断裂，氧原子得到了碳原子上的一个电子，以水分子的形式被脱去，剩下一个不稳定的碳正离子中间体，这个碳正离子经重排后得到较稳定的碳正离子中间体，最后经SN2反应或E1反应后得到相应的重排产物，如下图所示：

2.一元醇重排在反应中的应用。以3，3-二甲基-2-丁醇为原料制备烯烃为例，反应历程如下：

3.对比分析一元醇在稀硫酸条件下的脱水反应特征。比较丙醇与2-甲基-1-丙醇和2，2-二甲-4-甲基戊醇反应的区别：2-甲基-1-丙醇和2，2-二甲基-4-甲基戊醇在稀硫酸的作用下，反应得到的是重排产物；而丙醇在稀硫酸的作用下，形成的碳正离子，没有经历重排过程即生成了产物。由此得到的结论是：不是所有的醇，在稀硫酸的作用下，反应都经历碳正离子重排的过程。

那么，究竟是什么样的一元醇反应要经历重排过程呢？物质的存在与其自身的稳定性有很大的关系，重排后得到的碳正离子越稳定，重排性越大。在碳正离子中，带正电荷的碳离子核外只有7个电子，是一个缺电子的基团，这样的离子不满足八隅体规则，稳定性很低，但是与其相连的烃基通过超共轭效应，对碳正离子具有供电子的能力（如甲基），从而降低其缺电子的性质，提高了碳正离子的稳定性。结合供电子取代基的供电子能力与空间效应的影响考虑，碳正离子的稳定性由高到低排序为：叔碳正离子>仲碳正离子>伯碳正离子。实验事实表明：任何供电子的共轭效应，如p-π共轭和超共轭效应等，都能使碳正离子的稳定性提高。丙醇重排后的碳正离子还是原来的伯碳正离子，稳定性没有提高，所以这样的碳正离子不会发生重排，2-甲基-1-丙醇和2，2-二甲基-4-甲基戊醇，初步形成的分别是伯碳正离子，仲碳正离子、经重排后分别生成了更稳定的叔碳正离子。

（二）Pinacol重排

1.邻二醇重排机理本质。同样是含有羟基官能团的邻二醇，这两个官能团中的一个氧原子容易从溶液中获得一个质子，然后脱去一分子水，形成一个叔碳正离子中间体，叔碳正离子重排后以更稳定的羰基正离子的形式存在，同时这样的羰基正离子容易脱去质子，最后得到重排产物。如下图所示：

2.邻二醇重排在反应中的应用。以2，3-二甲基-2，3-丁二醇为例，反应历程如下：

3.对比分析邻二醇在酸条件下的反应特征。比较顺-1，2-环己二醇和反-1，2-环己二醇重排反应。

反应后，顺式邻二醇得到相同碳原子数的环，而反式邻二醇得到的是减少一个碳原子的环。究竟是什么原因导致了反应后两个环的碳原子数不相同呢？仔细观察上面的反应机理，不难发现，反应结束后，迁移基团与离去基团处于反式共平面上，从SN2的反应类型上解释，随着离去基团的离去，亲核试剂从离去基团的背面进攻，因为背面进攻可以最大限度地减少空间位阻效应，降低反应的活化能，环状邻二醇的碳碳单键是固定不动的，反式邻二醇的迁移基团要通过背面进攻，就必须先开环，这样互为顺反结构的邻二醇，具有不同的重排产物。而链状邻二醇的碳碳单键可以自由旋转，没有顺反结构的差异，因此不用考虑这个问题。

二、基团迁移能力探究

（一）基团迁移理论探究

上述两大碳正离子的重排反应，都是通过基团的迁移完成的，在碳正离子重排的反应中，迁移的基团是按怎样的顺序迁移，这是我们讨论碳正离子重排反应的重要问题。通过对以上例题的比较，不难发现，烷基的迁移顺序与其供电子的能力有关。我们已经知道，碳正离子核外只有7个电子，是一个缺电子的基团，具有一个空的p轨道，容易被亲核试剂进攻，我们可以把碳正离子重排的过程，看成是一次亲核反应的发生，这些迁移的基团就必须带有剩余的电子，才能够进攻带正电荷的碳，剩余电子越多，迁移性越高。即基团的供电子能力越强，迁移能力越强。从这一方面考虑，在重排反应中，能够迁移基团就不仅仅是烷基，而是一类可以进攻碳正离子的亲核分子。另一方面，断裂一个化学键是需要一定能量的，在空间位阻上也有一定的影响，这两个因素同样会影响基团的迁移顺序，但是迁移基团的剩余电子性质依然是影响基团迁移的主要原因 。我们可以通过重排后生成的碳正离子的稳定性比较，来判断反应中优先迁移的基团。

（二）重排反应中基团迁移顺序应用及分析

例：请写出ba1、ba2、ba3反应的机理。

ba1：3-甲基-3苯基-2-丁醇在硫酸条件下的反应机理。

解析：因为苯基的电子密度比甲基的高，所以在反应中优先迁移苯基。

ba2：3-甲基-2-丁醇在硫酸条件下的反应机理。

解析：3°C+的稳定性大于2°C+的稳定性，所以发生的是氢负离子的迁移。

ba3：解释反应机理。

解析：迁移的基团有烃基也有氢负离子，为得到稳定的环状产物，反应需要经过多种基团的多次迁移。

三、涉及碳正离子中间体的重排反应的特征

（一）涉及碳正离子中间体的重排反应的特征

上述两大类的重排反应有两大共性：一是首先通过一个亲电加成反应形成不稳定的碳正离子中间体；二是碳正离子通过类似亲核取代反应的过程，重排得到更稳定的碳正离子中间体。知道了这两个关键点，我们可以将碳正离子重排的机理运用在更多的反应上。

（二）涉及碳正离子中间体的重排反应的应用

请写出下列反应的反应机理。

bb1：写出反应 的机理和产物。

解析：通过重氮化得到重氮正离子，重氮正离子容易离去一个氮分子，得到碳正离子中间体，苯基的迁移能力大于甲基，苯基迁移后，正离子最后脱氢得到相应的产物。

bb2：写出反应

的机理。

解析：这是一个烷氧基的重排，首先在反应物的一个氧上发生亲电加成得到正离子，烷氧基正离子离去一个甲醇分子，得到不稳定的碳正离子中间体，氢负离子迁移，甲氧基分散碳上的正电荷，异丙基把电子供给碳离子，使得这个碳正离子的稳定性提高，溶液中的亲核试剂进攻这个正离子，最后脱氢得到产物。

bb3：写出反应

的机理。

第一种重排方式：

第二种重排方式：

解析：这是一个二烯酮酚的重排反应，反应中首先得到一个烯丙基碳正离子，具有二烯分子结构的离子，在共振中得到两种不同的共振离子，这两个离子按照反式共平面迁移的重排方式，经重排脱氢得到产物。

四、归纳

重排反应的反应过程可以归纳如下：反应首先生成一个不稳定的碳正离子，这个不稳定的碳正离子重排得到较稳定的碳正离子，最后稳定的碳正离子脱去一个质子或者是与溶液中的亲核试剂反应，得到相应的产物。所以，涉及碳正离子的反应的关键是碳正离子的稳定性的问题，有时候为了得到最稳定的碳正离子，在重排反应中伴有多种基团的多次迁移，能够分散碳正离子上的正电荷的基团都可以使碳正离子的稳定性提高。

【参考文献】

[1]邢其毅，裴伟伟，徐瑞秋，等.基础有机化学[M].北京：高等教育出版社，2005

[2]李小瑞. 有机化学考研辅导[M].北京： 化学工业出版社，2004

[3]郭书好，李毅群. 有机化学[M].北京： 清华大学出版社， 2007

[4]裴伟伟.有机化学核心教程[M].北京： 科学出版社，2008

[5]荣国斌，苏克曼. 大学有机化学基础[M].上海：华东理工大学出版社，2000

[6]H 迈斯利克，H 尼卡姆金，等.有机化学习题精解[M].北京：科学出版社，2002

[7]金圣才.有机化学名校考研真题详解[M].北京：中国水利水电出版社，2010

【基金项目】广西壮族自治区高等教育新世纪教改工程项目（2012JS013）；广西师范大学教改项目（师政教学[2013]18号）

篇3

让学生知道在一定条件下可逆反应的进行有一定的限度，不能进行到底；

初步了解什么是化学平衡状态，能从正逆反应速率的变化来理解化学平衡状态的建立，认识化学平衡状态的建立要有一定的条件，有一个过程。

在对影响化学反应速率的因素进行实验探究和总结后，教材又设置新的实验探究，让学生发现化学反应限度问题，经过对该问题的再认识，逐步形成了化学反应限度的概念，并以上述观点为指导去分析和解决实际问题。

【学习目标】

1、认识可逆反应、化学反应限度的涵义；

2、初步学会根据反应速率判断化学反应所能达到的限度，初步了解影响化学反应限度的因素。

【重点】

化学反应限度的涵义和影响因素

【难点】

化学反应限度的本质原因及外部特征

【课时安排】

第2课时

【教学过程】

〖情景创设〗通过前面的学习，我们知道化学反应中，反应物之间是按照方程式中的系数比进行反应的，那么，在实际反应中，反应物能否按相应的计量关系完全转化为生成物呢？

〖提出问题〗怎样来认识化学反应的限度呢？

〖指导阅读〗课本29-30页

〖演示实验〗课本30页

〖板书〗一、化学反应限度

1、概念：化学反应限度就是研究可逆反应所能达到的最大程度。

2、可逆反应：在同一反应条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的化学反应。

3、说明：

（1）绝大多数反应都有一定的可逆性。一个反应是可逆反应的必需条件：在同一反应条件下进行。

（2）可逆反应不能进行到底，只能进行到一定程度后达到所谓的平衡状态，平衡时各物质的物质的量都大于零。

〖板书〗二、化学平衡

1、化学平衡的研究对象：可逆反应的规律，如反应进行的程度以及外界条件对反应进行情况的影响等。

2、化学平衡状态的建立：

（1）可借助速率-时间图像来理解化学平衡状态的建立与化学反应速率之间的关系。

〖指导阅读〗课本31页图2-2

（2）可借助浓度-时间图像来理解化学平衡状态的建立与化学反应速率之间的关系。

3、化学平衡状态：

（1）概念：化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应物不再减少，生成物不再增加，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。

（2）特征：逆、等、动、定、变、同

①逆：化学平衡研究的是可逆反应；

②等：平衡时v正=v逆〉0（本质）；

③动：平衡时，反应仍在不断进行是动态的平衡；

④定：平衡时，反应混合物各组分的浓度保持一定，百分含量保持一定（表象）；⑤变：外界条件一旦改变，平衡就会被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡；⑥同：同一个可逆反应，化学平衡状态既可以从正反应方向建立，又可以从逆反应方向建立。最后都可以建立同一个平衡状态。平衡状态只与条件有关与反应途径无关。

〖总结〗可逆反应；化学平衡；化学平衡状态。

〖作业〗课课练完成课时13

【教后感】

①化学反应速率和限度，都属于化学反应原理范畴，是化学学科最重要的原理性知识之一，是深入认识和理解化学反应特点和进程的入门性知识，是进一步学习化学的基础性知识。

篇4

化学反应工程是一门涉及物理化学、化工传递过程、化工热力学、化学动力学、以及生产工艺、环境保护、经济学等知识领域的课程，是一门综合性很强的工程学科。主要研究工业规缕化学反应器中化学反应过程与反应物系质量、热量、动量传递过程即“三传一反”同时进行的物理变化与化学变化的基本规律。在此基础上，探求反应器设计包括装置的型式结构设计、操作条件(参数)的选定及控制、技术经济效果的评价及优化等的基本原理和基本方法。其核心就是对反应装置中的操作过程进行定量的工程学解析。

对所研究的化学反应，以简化的或近似的数学表达式来表述反应速率和选择率与温度和浓度等的关系。这本来是物理化学的研究领域，但是化学反应工程工作者由于工业实践的需要，在这方面也进行了大量的工作。不同之处是，化学反应工程工作者着重于建立反应速率的定量关系式，而且更多地依赖于实验测定和数据关联。多年来，已发展了一整套动力学实验研究方法，其中包括各种实验用反应器的使用、实验数据的统计处理方法和实验规划方法等。

对各类常用的反应器内的流动、传热和传质等过程进行理论和实验研究，并力求以数学式予以表达。由于传递过程只是物理的,所以研究时可以避免化学反应,用廉价的模拟物系（如空气、水、砂子等）代替实际反应物系进行实验。这种实验常称为冷态模拟实验，简称冷模实验。传递过程的规律可能因设备尺寸而异，冷模实验所采用的设备应是一系列不同尺寸的装置；为可靠起见，所用设备甚至还包括与工业规模相仿的大型实验装置。各类反应器内的传递过程大都比较复杂，有待更深入地去研究。

对一个特定反应器内进行的特定的化学反应过程，在其反应动力学模型和反应器传递模型都已确定的条件下，将这些数学模型与物料衡算、热量衡算等方程联立求解，就可以预测反应结果和反应器操作性能。由于实际工业反应过程的复杂性，至今尚不能对所有工业反应过程都建立可供实用的反应动力学模型和反应器传递模型。因此，进行化学反应工程的理论研究时，概括性地提出若干个典型的传递过程。例如：伴随着流动发生的各种不同的混合，如返混、微观混合、滴际混合等；反应过程中的传质和传热，包括反应相外传质和传热（传质和反应相继发生）和反应相内传质和传热(反应和传质同时进行)。然后，对各个典型传递过程逐个地进行研究，忽略其他因素，单独地考察其对不同类型反应结果的影响。例如，对反应相外的传质，理论研究得出其判据为达姆科勒数Dα，并已导出当Dα取不同值时外部传质对反应结果的影响程度。同样，对反应相内的传质，也得出了相应的判据西勒模数。这些理论研究成果构成了本学科内容的重要组成部分。这些成果一般并不一定能够直接用于反应器的设计，但是对于分析判断却有重要的指导意义。

由于在已选定的工业反应器中进行的宏观化学反应过程，就是具有一定化学动力学特性的反应物系进入具有一定流动和传递特性的工业装置中进行演变、达到人们期预的状之后离开反应器的全过程，整个过程涉及到多种影响参数及各参数之问相互作用的复杂关系。使宏观过程控制到期预状态，达到工程技术目的，实现技术经济目标，必须搞清上述诸多因素或参数对宏观过程、状态及生产(设计)目标的影响规律、调控的可能性及程度、技术经济效果等。在研究或处理方法上，就是在实验(实践)的基础上，用数学模拟的方法即根据反应的动力学特性和该物系在该反应器中的传递特性及流动特性，抓住影响宏观过程的主要矛盾和矛盾的主要方面。恰当地简化处理那些影响不大的次要因素，建立物系的动态物理模型。再对物理模型进行数学描述—建立宏观过程的数学模型，进而根据特定的初始条件、边界条件对数学模型求解，确定有关设计参数以及模拟放大，实践检验，修正完善。显然，该模型就是化学动力学模型、流动模型、传递模型以及相关的参数计算模型的综合。所以建模及解析无疑是各类反应器设计的中心。

学习的过程要与实际工程联系起来

例如在返混这一概念的学习中，例如，针对丁二烯氯化制二氯丁烯的开发，根据化学反应工程理论指导认识反应特征，温度效应要求反应器内不出现低温区，否则造成反应选择性差，为使反应器内不出现低温区，最直接的方法是将两种物料各自预热，然后进入反应器。但是丁二烯容易在预热器中发生自聚，造成换热面的污染，使换热器不能长期运转。因此，从工程的角度，不宜采用用原料预热的方式，可利用返混使进入反应器的冷料与反应器中的热料迅速混合，使冷料可以立刻提高温度。正如全混流反应器中提到，充分的返混将使反应器内的各处温度和浓度均匀，并等于反应器的出口浓度好温度。

工程分析方法是将化学反应工程中诸如返混，传质，传热等物理因素对反应结果的影响，进行分解处理，而后进行工程分析。工业反应器中的化学反应可以分解为物理过程和化学过程。在化学反应过程中，影响反应结果的因素可分为二类：一是与设备大小无关的反应动力学因素，即化学因素，这是过程的个性。每个反应各不相同。二是与设备大小密切相关的传递过程因素，即工程因素，这是过程的共性，同类反应器的传递特性是相同的。不因进行的反应过程而变化。但与反应器大小密切相关。而从本质上看，工程因素对反应结果的影响，是通过流体流动，传质和传热等物理过程。改变了反应场所的浓度和温度分布，再通过反应动力学的特征间接地影响了反应结果。

反应工程思维方法揭示了上述决策变量对反应结果的影响。实质上是有关工程因素对反应场所温度和浓度的影响，而反应场所的温度和浓度是通过化学反应的温度效应与浓度效应对反应速率，反应选择性产生影响，进而改变了反应结果。因此，我们在教学过程中突出强调反应工程理论思维法运用，强调从分析工程因素的本质入手，针对反应动力学特征来判别工程因素对反应结果的影响，培养采用工程分析法来分析和解决工程问题的能力。只有把握了工程因素本质及反应特征，分析了工程因素对反应结果的影响程度，才能使从反应过程设计和操作上提出优化的工程措施，解决工程问题。

返混这一工程因素，已经知道返混造成了反应器内浓度的变化，使反应物的浓度降低了，那么对反应结果有何影响呢?对这个问题，我们不能简单地下结论，而要根据反应过程的特征，具体问题具体分析。例如，对串联反应而言，浓度降低总是造成反应选择性的下降，故这一工程因素的影响总是不利的：而对平行反应而言，根据反应选择性的动力学特征，主反应级数低于副反应级数时，浓度降低是有利的，故返混的影响是有利的，而反之则是不利的。又如，对于颗粒催化剂内部传递过程而言，由于传质阻力的存在，使催化剂内部的反应物浓度从外往里呈逐渐降低的态势，而产物浓度的变化则相反。尽管内部传递过程与返混是两个截然不同的工程因素，但只要深入分析，从本质上看，内扩散同样是改变了反应场所的浓度，使反应物浓度降低了，这恰好与返混的结果一样，可以预见，内部传递过程对反应结果的影响，也必然与返混的影响一样。工业反应过程中，影响反应结果的工程因素有返混、予混合、传质和传热等，取决于反应器型式、操作方式、操作条件等决策变量。反应工程思维方法揭示了上述决策变量对反应结果的影响，实质上是有关工程因素对反应场所温度和浓度的影响，而反应场所的温度和浓度是通过化学反应的温度效应与浓度效应对反应速率、反应选择性产生影响，进而改变了反应结果。

化学工业生产过程包括进行物理变化和化学反应的过程。化学反应过程是生产的关键。在工业规模的化学反应器中，化学反应过程与质量、热量及动量传递过程同时进行。这种化学反应与物理变化过程的综合，称为宏观反应过程。研究宏观反应过程的动力学称为宏观反应动力学。宏观动力学与本征动力学不同之处在于：除了研究化学反应本身以外，还要考虑到质量、热量、动量传递过程对化学反应的交联作用及相互影响。进行宏观反应动力学分析，应注意按相的类别、温度条件和操作方法来分类，多相反应，或称为非均相反应，涉及反应物及生成物在相际的质量传递。变温反应涉及反应物系的相际及与外界的热量传递；而流体的流动特征对质量传递和热量传递有着重大的影响。以宏现动力学为基础，还要进一步对工业反应装置的结构设计墁最佳操作条件的确定控制、放大、优化等进行研究，以期应用于生产实践时获得良好的技术经济效果

由于化学反应工程涉及多种影响参数及参数之问相互作用的复杂关系，例如化学反应与传质、传热过程的相互交织，连续流动反应器中流体流动状况影响到同一截面反应物的转化率和选择率的不均匀性，化学反应速率与温度的非线性关系等，传统的因次分析和相似方法已不能反映化学反应。工程的基本规律，而必须用数学方法来描述工业反应器中各参数之间的关系，这种数学表达式称为数学模型。有了数学模型，才可能用数学方法来模拟反应过程，这种模拟方法成为数学模拟方法。用数学模拟方法来研究化学反应工程，比传统的经验方法能更好地反映其本质。数学模拟方法的基础是数学模型，数学模型的基础是对多种影响过程特性的分析，又称为物理模型。数学模型处理问题的性质可分为化学动力学模型、流动模型、传递模型、宏观动力学模型。工业反应器中宏观动力学模型是化学动力学模型流动模型及传递模型的综台，是本书所要讨论的核心内容。气—固相催化反应和流—固相非催化反应着重讨论单颗粒固相粒内和相际的宏观反应动力学，气—波相反应则着重讨论液相内的化学反应，其宏观动力学模型是化学动力学模型与传递过程模型的综合，若讨论的是整个反应器。宏观动力学模型还包括l旎动模型在内数学模型的建立是通过实验研究得到的对于客观事物规律性的认识并且在一定条件下进行台理简化的工作。不同的条件下其简化内容是不相同的。各种简化模型是否失真，要通过同规模的科学实验和生产实践去检验和考核，并对原有的模型进行修正，使之更为合理。物理化学中的理想气体定律，化工单元操作中吸收过程的双膜论，都是在一定条件下建立的行之有效的合理的简化模型各种工业反应过程的实际情况是复杂的，尤其是流动反应器内流体和固体的运动状况和多孔固相催化剂及固相反应物内的宏观反应过程，一方面由于对过程还不能全部地观测和了解；另一方面由于数学知识和计算手段的限制，用数学模型来完整地、定量地反映事物全貌目前还不能实现。因此，将宏观反应过程的规律进行去粗取精的加工，根据主要的矛盾和矛盾的主要方面提出一定的模型，并在一定的条件下将过程合理简化，是十分必要的。简化是数学模拟方法的重要环节台理地简化模型要达到以下要求：(1)不失真；(2)能满足应用的要求：(3)能适应实验条件，以便进行模型鉴别和参数估值；(4)能适应现有计算机的能力。

篇5

在教学中，我们对化学变化的研究，从第二章就已经正式开始了.初始时由于学生学科知识的缺乏，我们只能用物质的名称代入进行表达——文字表达式.在学习了物质化学式的书写以后，又演化成符号表达式，进而在学习了质量守恒定律之后，最终定格成化学反应表达的终极形式——化学方程式.从表达的内容上看，方程式既是对前两种表达方式功能上的延续，也是完善和发展.因此，在教学中，教师如何引导学生正确书写化学方程式至关重要.我认为对化学方程式书写的价值应主要从定性和定量两个方面进行分析.

一、定性的研究

在初中化学教学中，化学方程式的书写完善了化学用语的学习，从元素符号到化学式再到化学方程式，由易到难，循序渐进.同时也使学生在学习的过程中体会到从宏观到微观、从现象到本质的化学研究过程，深刻认识到化学研究有规律可循.

化学方程式书写的要求过程中有助于培养学生尊重客观事实形成实事求是、严谨求实的科学态度，帮助学生理解反应条件反应物和反应生成物之间的关系.

首先，这个反应应是客观存在的，即反应物可以反应.

例如，铜不能与稀盐酸、稀硫酸反应，我们就不能写出它们反应的化学方程式.写出来，配平了也是错的，因为这个反应根本就不能发生.

其次，反应条件的限制.有些物质在反应时是需要一定条件的，没有了条件限制，要么反应不能发生，要么就会向着另外一个方向进行，因此，让学生把握化学反应的条件，不仅是实事求是，更是尊重科学的表现.

例如，“一氧化碳还原氧化铁”需要高温的条件，没有高温，反应就不能进行；“二氧化碳与水反应”，直接通入水中的二氧化碳会与水反应生成碳酸，但假如反应条件变成了光照和叶绿素生成物，也就变成了葡萄糖和水.

在反应条件的限制中，还有一个就是催化剂的影响.学生需要了解催化剂的特征和功能，知道催化剂在化学反应中的作用，真正认识到催化剂在化学反应中只是起到改变化学反应速度的作用，并不会直接参与化学反应，反应前后催化剂本身的质量和化学性质均不变.

化学方程式还能反映出化学反应的基本类型：初中阶段，学生应该掌握四种基本化学反应.学生在书写中，能清晰地知道反应物、生成物的种类，从而掌握化学基本反应的类型和特征.能够帮助学生清楚某些物质的状态.

在微观方面，化学方程式也可以看出微粒在化学反应中发生了改变，有利于学生进一步理解化学反应的本质.在化学反应中，分子可分而原子不可分，化学反应的本质就是分子分解成原子，原子又重新组合成新的分子的过程.

二、定量的研究

化学方程式的书写是联系质量守恒定律和进行化学计算的“中介”.学生要正确书写化学方程式，必须要依据质量守恒定律，而正确书写化学方程式又是进行化学计算的基础.化学方程式是继元素符号、化学式之后又学习的一种化学用语.

在化学方程式中，我们可以看到反应物和生成物的微粒个数比，还可以明确地发现在化学反应前后原子的个数、种类和每一种原子的质量均不变.

例如，电解水的反应过程，2H2O通电2H2+O2.可以清楚地看到，在反应过程中，氢、氧原子的个数都没有变，而且反应的实质只是两种原子重新组合的过程.

其次，化学方程式的书写是建立在质量守恒定律的基础上的，通过化学方程式的书写，进一步探究质量守恒的机理，并且能从量的角度认识反应物和生成物的质量关系，也为根据化学方程式计算作好铺垫.