化学反应的特征精选(十四篇)

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14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.

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【关 键 词】 教学设计；情境；认知能力

2010～2012年连续三年的暑假中，重庆市分批组织高中化学教师参加了由新思考网承办的高中新课程改革远程培训，人教版化学学科的教材编写与培训专家团队在培训中倡导教师们用五线（知识、认知发展、情景、问题、活动）思路进行教材分析和教学设计，作为教研机构的教研员，也尝试通过五线设计的实践与分析帮助一线教师深入理解新课程，用好新教材。在2012年重庆市高中化学骨干教师集中培训中，我们通过一堂研讨课展示了五线设计教学法，并在随后的评课中重点对五线设计思路与方法进行了评析，在本学期高一必修课教学中又再一次进行了课堂教学尝试，对五线分析与设计思路有了更深的理解。

一、教学设计思路

氧化还原反应是中学化学教学的重要内容，是学生理解和掌握化学反应的重要理论知识。而必修一第二章第三节《氧化还原反应》，是在初中学生从四种基本类型的角度认识化学反应的基础上，学习从氧化还原反应的角度认识化学反应的开始。对于刚从初中进入高中的学生来讲，获得有关氧化还原反应的基础知识只是学习内容的一部分，学会高中化学的分析思维方法，促进认知能力发展，才能更好地完成后续学习任务。因此，本节内容的教学，采用五线思路，即将知识线与认知发展线作为教学主线，情境、问题、活动作为三条有效完成教学任务的辅助线进行设计，让学生在有效教学过程中建构知识、发展认知能力。

二、五线设计与评析

（一）教学主线设计（知识线与认知发展线）

1. 知识线：按教材编写要求和高一学生初学基础，确定教学知识点和逻辑顺序。

2. 认知发展线：本堂课通过四个教学环节，渗透一些常用的化学思维方法，促进学生的认知发展。

（二）教学方式设计（情境线、问题线、活动线）

情境、问题、活动作为课堂教学中的主要教学方式，起到辅助学生学习、提高课堂有效性的作用。

1. 情境线：二次情境设计，激趣、促思

情境激趣：在课的引入部分采用两幅对比图片，展示生活中氧化现象，激发学生的学习兴趣。

图片一：将刚削好的苹果与久置的苹果比较，颜色有何变化？

图片二：泡好的绿茶静置后有何变化

情境促思：在第三个教学环节“探寻元素化合价升降的本质原因”中，演示氯化钠的形成过程的微观模拟动画，引导学生通过观察、分析，在自主思考与讨论交流中形成对氧化还原反应本质的认识。

2. 问题线：四个问题引导，在递进式问题解决中获得知识、形成方法

问题生疑：第一个教学环节，教师给出8个化学反应，其中包含初中已学化学反应和一些高中待学化学反应，由学生进行分类。学生通过分类尝试发现有几个化学反应无法归入四种基本类型中，形成问题“初中所学的分类方法是否能对全部化学反应进行分类？”“除了四种基本类型分类方法，我们是否可以尝试换个角度去认识化学反应？”“分析上述化学反应，还能找出哪些共同特征？”由此引导学生在观察、比较中了解初中所学分类方法的局限性，尝试从多个角度认识事物，为在解疑中建构知识奠定思维基础。

问题导学：第二个环节，教师提出问题“如何应用已学知识分析这些化学反应的特征？”“对于无法归入四种基本类型的化学反应，其特征表现具有怎样的共性？”让学生带着问题学习，在对氧化还原反应的特征认识（得失氧和元素化合价升降）中，初步理解氧化还原反应。

问题促思：第三个环节，提出问题“如何寻找元素化合价变化的本质原因”，学生带着有意义的问题观看氯化钠形成过程的微观模拟动画，经过思考、讨论、交流，在演绎推理中形成知识。

3. 活动线

设计思路：四次活动体验，应用思维方法建构属于学生个人的知识结构。

四次活动分别应用在认知发展的四个教学环节中，并以渗透思维方法的学习和应用为活动目的。

分类尝试：第一个环节，应用观察、分析方法对教师给出的8个化学反应进行分类。

观察比较：第二个环节，带着教师提出的问题，在对8个化学反应进行观察和分析中，应用从个别到一般的方法寻找得失氧、化合价升降的反应特征。

思考交流：第三个环节，观看氯化钠形成过程动画演示，应用从表象到实质的逻辑推理思维，在思考、讨论、交流中理解电子转移是元素化合价升降的本质原因。

应用分析：第四个环节，通过再一次对化学反应进行分类的实践和分析，应用归纳、演绎、抽象、概括的方法寻找氧化还原反应与四种基本反应类型的关系。

【参考文献】

[1] 中华人民共和国教育部. 普通高中化学课程标准（实验）. 北京：人民教育出版社，2010：7～14.

[2] 中华人民共和国教育部.普通高中课程标准实验教科书化学1（必修）教师教学用书[M]. 北京：人民教育出版社，2011：24～31.

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关键词：化工生产；工艺流程；产排污；一般特征；

Abstract: In the analysis of the chemical production pollution source, the chemical industry production process is divided into unit process, from a single process beginning understanding, analyzes checkmate, in order to understand the chemical production pollutant emission characteristics.

Key words: chemical production; process flow; pollutant emission; general characteristics

中图分类号：TU3文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

一般来说化工产品的生产过程都比较复杂，主要体现在生产工序多、操控要求高。有时要得到一个化工产品需要经过几十个工序，动用上百个设备。但有一点是不变的，那就是任何化工产品的生产过程都包含若干个化学反应、产物分离、物流输送流程、热量传递等单元式的生产过程。因此，为了便于对化工生产工艺流程中产排污一般特征的认识，可将化工生产工艺流程分割成化学反应、物料分离、物料输送流程及热量传递、物料的计量包装等单元式的工艺流程。在认识化工生产产排污一般特征时，从单个流程开始认识，逐个分析击破，最后再将污染源汇总，达到了解化工生产产排污特征的目的。

1 化工生产工艺流程的组成

化工生产工艺流程可分割成物料输送、传热工艺、化学反应工艺、物料分离工艺以及物料计量、包装工艺等单元式组成部分，需要强调的是将化工生产工艺分割成单元式工艺流程只不过是为了便于认识工艺流程产排污特征的一种理想化设想，在实际化工生产过程中这些单元式工艺流程之间并不存在严格界限，它们都是有机融合在一起的。

1.1物料输送工艺流程

物料输送是在化工生产过程中将物料从一个设备输送到另一个设备工序安排的程序。在化工生产过程中会使用很多设备，也将需要将物料在各设备之间转移的工序。由管路、储罐和输送设备组成的工艺流程即为化工生产过程中的物料输送工艺流程。物料输送工艺流程是化工生产工艺流程中的纽带，是将各生产设备联系在一起的生命线，它的作用就好像生活中汽车、公路及桥梁，能及时将人们生产、学习、生活所需要的物资运送到目的地。合理的输送工艺流程不仅能提高生产效率而且能降低能耗，反之亦然。

1.2传热工艺流程

传热工艺是在化工生产工艺过程中控制温度、压力工序安排的程序。化学反应和反应物料的分离都是在一定的温度、压力下进行的，用来控制化工生产过程中温度、压力下进行的，用来控制化工生产过程中温度、压力的工艺流程即为能量传递工艺流程。能量传递工艺流程包括热量传递工艺流程和冷量传递工艺流程，能量传递工艺流程是化工生产工艺流程的控制部分，化工生产过程中的温度、压力可由它们来调节。合理的能量传递工艺流程能大大地提高生产效率而且能极大地减少能耗，降低生产成本，提高经济效益，它也是衡量该生产工艺水平的一个重要指标。

1.3化学反应工艺流程

化学反应是化工原料在反应装置里进行化学反应得到新产品工序安排的程序，它是化工生产工艺流程的核心部分，它的先进与否直接关系到该生产工艺技术水平。很明显，在化工生产过程中肯定会发生一个或多个化学反应，只有发生化学反应的生产过程才是化工生产过程。

1.4物料分离工艺流程

物料分离是将化学反应工艺流程中的生成物分离成高纯度产品各项工序安排的程序，有时也称之为传质工艺流程。原料在发生化学反应时会同时发生很多副反应，也就会产生很多副产物。而化工生产是要根据工艺要求得到较纯物质，因此，在化工生产过程中就必须将发生化学反应得到的混合物进行分离从而得到较纯的物质。实际上，之所以认为化工生产过程复杂，主要表现在反应混合物的分离过程复杂。一个产品的分离可能包含吸收、精馏、过滤、萃取、结晶、干燥等多个工序。因此在认识化工生产物料分离工艺流程时可将分离工艺流程再分解成吸收、精馏、过滤、萃取、结晶、干燥等多个工序。因此在认识化工生产物料分离工艺流程时可将分离工艺流程再分解成吸收、精馏、过滤、萃取、结晶、干燥等比较简单的单元式物料分离工艺流程。化工生产物料分离工艺流程是化工生产工艺流程的主要部分，它的优良与否直接关系到该产品的收率情况，也是衡量该生产工艺水平的主要指标。

1.5物料计量、包装工艺流程

计量就是在化工生产过程中对原料、中间产物、产品进行量化的过程。包装是为便于产品的储运、对外供应而进行的一种操作。在化工企业中，物料的计量、包装是化工生产过程不可或缺的一部分。准确、快速对物料计量、包装对确保整个化工装置生产过程的安全连续运转，有着非常密切的关系和重要作用。

2 产排污一般特征分析

分析化工生产中的产排污通过将化工生产工艺流程分割成单元式的工艺流程，从单个流程开始逐个分析认识，将复杂的流程分段梳理，达到了解掌握整个生产流程产排污情况的目的。笔者以某公司天然气制亚氨基二乙腈生产工艺为例，将化工生产根据单元式工艺流程分段划分对其产排污一般特征进行分析。

2.1物料输送过程的产排污

物料输送过程中的产排污主要指生产中所使用的易挥发原辅料，在生产过程中贮存、使用等环节，不可避免地产生挥发气体，排放废气主要发生在两部分：生产系统和储运系统，包括无组织逸散和有组织排放。将产生的挥发性气体通过管道集中收集处理后排放可转变为有组织排放。

天然气制亚氨基二乙腈项目生产系统排放集中在氢氰酸装置液氨净化工序、氢氰酸反应工序、甲醛装置甲醛合成工序、羟基乙腈装置羟基乙腈合成工序产生的NH3、甲醇、甲醛等挥发性气体，主要发生的节点在反应釜阀门的泄漏及原料液输送转移过程。储运系统排放集中在氨罐区、甲醇罐区、甲醛罐区等，主要污染物为NH3、甲醇、甲醛等挥发性气体。

2.2传热工艺过程的产排污

传热工艺过程中的产排污主要指生产中的集中供热、供汽系统所排放的污染物，天然气制亚氨基二乙腈项目具体是指废热锅炉（包括尾气燃烧炉和有机废液焚烧装置）产生的锅炉废气和锅炉排污水。

2.3化学反应过程的产排污

化学反应过程通常是一个密闭的工艺系统，产排污一般特性为工艺过程产生的不凝气体和反应废催化剂。天然气制亚氨基二乙腈项目具体是指反应装置产生的尾气和废催化剂，其中尾气成分以CH4、HCN、CO为主，属可燃性气体，处置手段为尾气吸收后燃烧排放，主要污染因子包括烟尘、SO2、NOx等；废催化剂包括氢氰酸装置氢氰酸反应器产生的废催化剂、甲醛装置甲醛合成产生的废银催化剂等。

2.4物料分离过程的产排污

物料分离过程由于化学反应过程副反应众多，反应混合物成分复杂，为得到较纯物质使得分离过程复杂，产排污点众多。天然气制亚氨基二乙腈项目废气污染环节包括亚氨基二乙腈装置多次离心母液焚烧产生的焚烧废气、亚氨基二乙腈装置晶体干燥、硫酸铵装置晶体振动干燥过程中产生粉尘，以及硫酸铵装置硫铵液浓缩结晶过程产生浓缩蒸汽；废水污染环节包括氢氰酸装置天然气预处理过程产生的水洗脱硫废水、亚氨基二乙腈装置原液结晶过程产生的分离废水、亚氨基二乙腈装置反应液急冷、蒸发过程产生的急冷废水；固废污染环节包括原辅料天然气、液氨过滤净化产生的废活性炭、有机废液焚烧装置产生的炉渣等。

2.5物料计量、包装过程的产排污

物料计量、包装过程中的产排污主要指生产的产品在计量包装过程中排放的污染物，所排放的污染因子产品中所含成分为主，以气态、粉尘的形式排出。

3 结论

通过将化工生产工艺流程分割成单元式的工艺流程，分析化工生产工艺流程产排污一般特征如下：

3.1 可将复杂的化工生产工艺流程分割成物料输送流程、化学反应、物料分离、热量传递及物料的计量包装等单元式的工艺流程；

3.2 物料输送过程中的产排污一般为生产中所使用的易挥发原辅料，在生产过程中贮存、使用等环节产生挥发性气体；

3.3 传热工艺过程中的产排污主要指生产中的集中供热、供汽系统所排放的污染物，通常以锅炉污染物为主；

3.4 化学反应过程通常是一个密闭的工艺系统，产排污一般特性为工艺过程产生的不凝气体和反应废催化剂；

3.5 物料分离过程由于化学反应过程副反应众多，反应混合物成分复杂，为得到较纯物质使得分离过程复杂，产排污点众多；

3.6 物料计量、包装过程中所排放的污染因子产品中所含成分为主，以气态、粉尘的形式排出。

参考文献：

【1】郭泉编著，认识化工生产工艺流程。化学工业出版社，2009年8月北京第一版。

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关键词：化学反应的方向；教学设计；中学化学教学

文章编号：1005－6629(2012)2－0030－02　中图分类号：G633.8　文献标识码：B

1、设计思想

以“从具体的知识传授到核心观念建构，从知识解析为本到基於学生认识发展”为指导思想，依据《课程标准》中“能用焓变和熵变说明化学反应的方向”要求，从本节涉及的“化学反应的方向、焓变与反应方向有关的概念、熵变与反应方向有关的概念”等具体知识的教学，上升到帮助学生形成“化学反应的方向问题；化学反应的方向可以用反应体系的某些物理量的变化作判据；和自然现象一样，化学反应一般由‘高能’趋向‘低能’、由‘有序’趋向‘无序’等”；从对“焓判据”和“熵判据”的知识解析，上升到通过举证的方法进行证实或证伪，从而促进学生认识的发展。

2、教材分析与比较

本课题内容属原理性知识，在现行3种版本的高中教材《化学反应原理(选修)》中“化学反应速率和化学平衡”一章中都有体现，但有关内容的编排顺序有所不同(见表1)，人教版是按“速率化学平衡(限度)方向”的顺序，意在化学反应进行的方向要用到焓变和熵变知识，需要对化学反应的实质有更多的领悟，所以把它放最后，以知识的方式呈现出来，即从内容的难度考虑；鲁科版是按“方向限度速率”的顺序，旨在反映化学反应研究的一般思路，即对一个任意设计的化学反应，首先需要判断的是，它在指定条件下有无可能发生，以及在什么条件下有可能发生；对於有可能发生的反应它的限度如何?最后是反应实际进行的情况还涉及反应的速率问题，即从化学反应的一般研究过程考虑。苏教版是按“速率方向限度”的顺序，考虑在此之前学生通过在必修教材《化学2》的学习，已经能定性地认识化学反应有陕有慢，知道许多化学反应中反应物不能完全转化为生成物等相关知识，引导学生回顾已有知识的基础上进行新知识的学习，实现新知识与原有知识的融合，即从学生的学习经验出发。

3种版本的教材，虽然在编排和呈现方式表现不同特点，但在内容上都紧紧围绕课程标准，在知识的深度上没有过高要求。从化学反应的自发性、焓变和熵变与化学反应方向的关系等具体内容出发，突出学生已有的生活经验和认知基础，以帮助学生形成基本的化学观念、促进学生对化学反应原理更全面的认识为根本目的。同时，教材为教师的教学和学有余力的学生进一步学习留下空间，教师在教学中不必拘泥於某一版本的教材，可结合学生的认知基础和学习需求，选择适当的教学方法。

3、教学目标

[基础性目标]

(1)通过经验和直观体验，认识自然界中的自发过程及特征，并迁移到化学反应的自发过程，形成“化学反应存在方向”的认识。

(3)通过归纳的方法，知道H＜0有利於化学反应的自发进行，并通过“证实和证伪”的方法，认识焓变不是判断反应自发的惟一因素。

(3)通过简单的实验活动和体验，知道“熵”可用来描述体系的混乱程度，认识S＞O有利於化学反应的自发进行，但不是判断反应自发的惟一因素。

[提高性目标]

(4)学会从现象分析到理论探究的科学方法，形成“―定条件下化学反应自发进行的趋势，并不意味该条件下反应能实际发生”的观念。

(5)通过分析和概括焓变与熵变对反应方向的共同影响，初步认识这两个因素不是孤立而不相互关联的，形成对事物发展或变化整体认识的观念和全面分析的方法。

(6)通过基於“熵增原理”上的类比体验，强化环境保护与低碳生活的重要性和迫切性。

4、教学重、难点

焓变、熵变对化学反应自发过程的影响

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doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.11.013

一、化学课堂教学的导入概述

课堂教学中，导入是一个重要的教学环节。导入是承前启后：新知识总是在原有的知识上生长和发展的，导入的主要作用是在原有知识基础上找到新的知识生成点；导入是知识的自然结构：自然科学知识有严密的逻辑性和组织结构，格式塔学习理论认为知识是一个完形，随着学习进程，这个完形逐渐长大，课的导入是学生将要进行学习的知识与其原有知识形成知识结构，从而实现知识完形的逐渐长大；导入是提出问题：自然科学知识就是在认识世界的过程中发展的，认识的发展始于问题，课的导入主要作用是提出问题。

化学科学是一门自然科学，自然科学知识由于其认识的方法和知识的结构特点，与文学和社会学类课程课堂教学的原理相比有一定的特点：（1）自然科学知识是有关自然界物质运动的认识，物质运动知识完全是客观的，是不以人的意志为转移的。这就是说，自然科学知识是客观规律，每个人的认识对象同样是客观的。（2）自然科学知识有严密的逻辑性、结构性和逐渐的生长性。所谓严密的逻辑性是指自然科学知识具有自身的逻辑结构，知识发展就像一根链条，一环套一环，中间不能断，顺序不能颠倒。学习必须具有相应的认知基础和知识基础，所谓结构性是指知识与知识之间有固定的结构关系，这种结构关系是一定的，也不能乱，各知识完美组合才能形成有效的知识。所谓生长性是指新知识与原有的知识有联系，是在原有知识的基础上生长。例如化学科学是认识化学反应的科学，中学化学知识是从各个角度认识化学反应而逐渐丰满起来的，中学化学课程主要内容就是从各个不同的角度出发认识化学反应而形成的知识，因而可认为化学科学知识都是从化学反应的这块土壤中生根、发芽、成长。如从物质组成的变化认识化学反应可将反应分成四大基本类型、从反应前后是否有元素化合价的变化认识化学反应就有了氧化还原反应、从反应进行的程度认识化学反应就有了化学平衡理论、从溶液的导电性和参加反应的微粒形态认识有了电解质的电离理论和离子反应、从能量角度认识化学反应就有了反应热、将氧化还原反应中电子转移和化学反应中能量变化结合起来认识化学反应，就有了原电池知识，等等。这些知识构成一个完整的化学知识体系。（3）化学科学知识的学习中最重要的是化学认识方法的学习。化学科学在认识物质及其运动时，有特有的认识方法，化学学习过程必须遵循这些认识方法，掌握这些认识方法，才能真正地学习化学科学知识。化学科学由于是从微观粒子运动层次认识物质的运动，因此其认识方法具有创新性，化学科学的思维方法和认知方法的发现都具有很强的创造性。

根据化学科学的特点，化学课堂教学的导入应该具备化学学科的认知特色，导入教学过程要引领学生的学习方向；导入要引导学生思维的方向；导入要形成知识的结构；导入要体现知识的逻辑发展；导入最终是向学生提出要认识或要解决的问题。根据化学科学的学习特点，导入还要注意以下问题：导入要能将学生注意力引向学习的主题，不能故弄虚悬，刻意让学生产生惊奇；导入的材料不能无中生有，材料要贴近学习的内容，能真实地突出学习的内容；导入不宜夸大某些物质对人类的有害性，应辩证地看待物质对人类利与害的双重性能。

化学课堂教学导入是被一定的科学思想方法支配的。科学思想方法是一个系统的有机整体，所包含的各种思想和方法相互渗透、密切联系，因此任何一个化学课堂教学导入过程所使用的绝不止一种具体的方法。

二、化学课堂教学导入的基本策略

1. 以化学科学知识的逻辑发展关系设计导入

以化学知识的逻辑发展关系设计教学导入是化学教学中导入设计的主要策略。化学知识内部有一个较为复杂的知识结构，各知识点之间相互联系，呈立体网状向空间发展。以化学学科中各知识的发展逻辑设计导入，可以引导学生自然地构建起化学知识的结构，同时也是对学生进行化学科学研究方法教育的重要途径，更重要的是学生能在科学哲学的高层面上宏观地形成基本的自然科学的认知。

如在初中化学教学质量守恒定律时，先让学生认识几个化学反应，然后总结原有对化学反应的认识：物质种类的变化（及质变）。在此基础上提出认识事物的变化的基本内容是质变和量变，因此提出“从量的层面认识化学反应”的课题。这样能使学生从较高的认知层面对学习内容进行把握，而且掌握了较为宏观的认识方法。又如：原电池知识可以看成氧化还原反应的应用问题来组织教学：氧化还原反应的实质是电子转移，而电流形成的实质是电子作定向移动，既然氧化还原反应的实质是电子转移，电子转移发生在反应物界面就无利用的意义，而如果将这种过程经过外电路进行，即将氧化反应（失电子）产生的电子通过外电路达到另一个地方进行还原反应，这样在外电路中就形成了电流，就可能利用了。由此给学生提出了设计反应装置将氧化还原反应中的电子转移利用的基本问题。

这种导入策略可以用来指导很多的新课教学。这种导入策略不仅可以使学生明确问题的产生，同时也慢慢让学生形成正确的问题提出路径和方法，也让学生在学习过程中自然地形成知识的逻辑结构。

2. 以化学问题情景设计导入

格式塔理论认为，一个人学到些什么，直接取决于他是如何知觉问题情境的。通过对问题情境的顿悟获得的理解，不仅有助于迁移，而且不容易遗忘。[1]化学知识之间是有联系的有机整体，一些问题的解决会产生新的问题，这是设计化学课堂教学导入的最基本原理。

如“离子反应”的第一课时“电解质及其电离”的导入：教师先问学生是否注意到，已学的反应如酸与碱、锌与硫酸、碳酸钠与盐酸等都不是纯物质的反应，而是将这些物质溶解于水，配成溶液后进行反应的。再提问：为什么要配成溶液进行反应？提示“溶液中的反应与固固反应有什么不同？为什么？”小结：物质溶于水以后其存在的状态发生了变化，所以其反应的速度加快了。再提问：“物质溶解在水中是以何种状态存在的呢？如何了解物质溶于水后其存在的状态？”讨论后，再做电解质导电实验。

3. 以化学实验设计导入

实验是化学科学的特征之一，也是最主要的特征。通过化学实验的观察，发现问题、解决问题、或是用化学理论和化学方法去认识实验、研究化学实验，这是化学研究的基本特征，也是化学教学的基本特征之一。因此化学实验常被用于化学课堂教学中设置教学情景。

如学习钠的过氧化物时，很多老师用吹气点火或滴水点火的实验设置情景引入课堂教学。由于吹气和浇水都能灭火，而这种吹气生火和滴水生火与学生的生活经验相悖的情景能引起学生求解的兴趣和了解原理的学习动机。

在实验导入设计中，要注意设计好实验，同时能很好地将学生的注意力引导到教学的主题上来，能准确地呈现学习的主题，不能为做实验而实验，或是为了使学生“吃惊”而做实验，其实“吃惊”或强刺激化学实验对学生学习兴趣产生的影响是有限的、短暂的、没逻辑性的，因此很难有学生会产生持入的学习兴趣，只有顺应知识发展的逻辑顺序呈现学习主题才能使学生渐渐地产生兴趣，且兴趣不断发展。

4. 以复习设计导入

如“氧化还原反应”的导入：“先复习四大反应基本类型，引导学生举出实例；针对四个反应实例，从研究反应实质的角度进行小结。提问：‘这种对化学反应的分类是从反应前后物质组成变化对化学反应进行研究的，那么我们还可以从其他角度对化学反应进行研究并分类吗？（回答是肯定的）我们还可以从很多方面对化学反应进行分类研究，今天我们主要探讨化学前后元素化合价是如何变化的，这种元素化合价变化的实质是什么，然后根据反应过程中元素化合价的变化情况对化学反应分类。’”注意上面的楷体部分一句，前半句是小结，而且与新内容相关的小结――从一个角度研究化学变化，而后面的语句是为了告诉学生新课学习的内容和学习目标，使学生对新内容形成个大致的框架。

从以上阐述可知，复习导入的机制是在原有知识基础之上，从其他角度认识原有知识，从而形成问题情境，提出问题；复习的内容一定是与本课教学内容本质相关，或者说是本课时的上下位知识，而不是纯粹地将上课时的内容复述。

5. 以科学史实设计导入

利用科学发展史、化学史和历史中一些相关的典型事件作导入材料，能激发学生的学习动机、帮助学生树立对科学的崇敬态度和热爱之情。

篇10

 化学反应器根据其反应体系相态的不同，可以分为均相和多相两大类，与均相反应过程相比，在多相反应器中各相之间往往存在着传递过程，包括热量传递和质量传递，传递过程的存在对多相反应过程的结果必然产生与均相反应过程不同的影响。例如在气固相催化反应工程中，气固相之间存在反应物与产物之间的质量传递，并进而发生热量传递，当反应过程较快而外扩散过程较慢时，过程表现为外扩散控制，无论本征反应速率如何，表观反应级数总为一级，表观活化能总为外扩散过程活化能;又如在气液相反应过程中，气相与液相之间也存在着反应物及反应产物之间的质量传递，质量传递过程的存在也必然影响到反应速率，尤其是反应速率较快时更是如此。   

 虽然两类反应器之间存在着一定的差别，但均相反应工程无疑是多相反应工程的基础，多相反应工程所涉及的各相中所发生的过程可认为与均相反应过程无异。因此，在均相反应工程中所建立的许多重要概念、理论和方法，完全可以原封不动地应用到多相反应器理论的讨论中去，如在均相反应器模拟时建立的轴向扩散概念，在建立多相反应器模型时便可以完整地移植过来;又如平推流和全混流概念，两类反应器中都有着极广的应用。

   因此，主要针对“均相反应器”开发过程以图形形式显示其内在逻辑结构(图3)，以使学生在学习本课程后能在头脑中形成化学反应工程学科的完整印象，从而更好地将其应用于实际反应器的开发过程中。

  

  由图3可知，即使是均相反应器，相互之间也存在着很大的区别，因此，第一步是必须要对它们进行分类，可见分类的方法是本学科建立的基本方法。通过分类，人们更清楚地认识到各反应器之间的异同点，如均相反应器按几何形状划分可分为管式、塔式和釜式反应器三类;按换热方式可分为绝热、等温和变温反应器三类;按操作方式可分为间歇、半间歇和连续反应器三类;而按混合方式又可分为平推流、全混流和非理想流动反应器三类。根据反应器不同的特征对其进行划分，所产生的结果可能不同，但由此而获得一个极为重要的工程概念，即反应器型式。反应器型式在反应器设计优化中属于三大决策亦量之一，十分重要，在反应器设计中的第一步即是根据反应过程的特点确定反应器型式。   

 由图3还可以看出，针对化学反应器的开发，一般采取两种方法，一是数学模型法，二是经验放大法。在化学反应工程课程中主要讲解的是数学模型法，其基本思路是，应用分解的方法将实际反应器分解为两部分，即过程和反应设备。过程包括化学反应过程和传递过程，由于反应过程规律和传递过程规律相互独立，故对其规律可分别进行研究。而反应设备则主要包含反应器型式和几何因索两大类。   

 为研究化学反应过程规律，必须要消除掉传递过程的影响，由于化学反应规律和设备大小无关，故化学反应规律可在微型(或台式)反应器中进行。这一点非常重要，如化学反应规律在微型反应器中进行研究，则不仅节省了大量的资金，更重要的是在微型设备中易保持纯化学因索的影响，获得的反应性质、规律可以应用到不同规模的任何反应器中。化学反应过程的性质一般包括化学计量性质、化学反应平衡性质及化学反应动力学性质。  

  化学反应计量性质是反应平衡性质和动力学性质的基础，对平衡性质和动力学性质的研究都是基于反应计量性质明确的基础上进行的，计量性质主要包括反应系统中各组分之间的定量关系，及系统中独立的反应数。  

  反应平衡性质主要包括反应热效应和反应极限的计算，尤其是反应平衡常数及平衡转化率的计算。对可逆放热反应而言，平衡性质对过程的影响较为复杂，温度的升高对反应动力学速率往往是有利的，但对平衡而言，平衡常数随温度的升高而降低，所以温度对平衡性质和动力学性质的影响呈现相反的趋势，从而引起问题的复杂化。通常对可逆放热反应存在着最佳温度，且最佳温度随组分转化率的不同而不同，因此，在整个反应过程中，存在一最佳温度曲线，反应沿着最佳温度曲线进行，在转化率一定时，可以使用较少的催化剂。同时还须认识到，在反应后期，即较高转化率接近化学平衡时，反应过程往往是由平衡因索控制的。   

 化学反应工程研究的主要内容是化学反应动力学规律，化学反应动力学特性是化学反应器选型、操作方式和操作条件确定及反应过程优化的重要依据，因此，反应动力学测定是十分重要的工作。然而，反应动力学的精确测定是一项独立于工艺试验之外的专门实验，它不但要求具备满足实验精度的特定设备，而且在具体进行时又有相当可观的实际工作量。因此，进行动力学测定极为重要，其基本思路如图生所示redlw.com。    

  动力学方程通常分为3种形式，一是纯机理型方程，二是半经验半理论型方程，三是纯经验方程。基于碰撞理论、过渡态理论及分子动态学而推导出来的纯机理型方程，一般仅对简单反应体系适用，当前反应工程学科应用这类动力学方程进行反应器设计的并不多见。工业反应体系往往极为复杂，但作为动力学研究发展的方向，纯机理型动力学方程应是每个化学反应工程研究者必须努力的目标;纯经验性的动力学方程如描述微生物生长的Monod模型在反应器设计中亦常常使用，但反应工程学科通常使用的是半经验半理论的动力学方程，图生所示指的就是此类方程。  

  建立动力学方程模型的基本思路一般是先设定一定的基元反应机理，该机理通常分为两类，一是有限基元反应组合机理，二是链式反应机理，在此前提下，根据拟平衡态假设或拟定常态假设，可以推导获得一定形式的动力学方程。动力学方程通常分为两种，一是幂函数型，另一种是双曲函数型。视方程当中是否含有一阶微分，动力学方程又可分为积分式和微分式两种。   

 在动力学方程确定后，方程中包含两类物理量，一是伴随反应过程变化而变化的因索，通常是指反应温度、反应物浓度及反应时间;另一类是在反应过程中相对稳定的、反映反应过程性质的模型参数。模型参数无法由模型本身获得，必须通过实验确定，这也正是该动力学方程被称为半经验半理论的原因所在。因为模型参数必须由实验确定，于是就必然涉及实验的设计。实验设计内容通常包含两个方面，其一是实验用反应器的选择，其二是实验条件的确定。实验用反应器类型与工业反应器类型大同小异，不同之处仅仅表现在规模程度上，实验室反应器规模小，通常为11左右，因此，其传递过程影响易于消除，任意个对反应结果的影响主要是纯化学因索，如此易于反映反应过程的本质。而实验条件的设计方法包括两种，当独立的组分数仅为1个时，实验可采用单因索法，当独立的组分因索多于2个时，则往往采取正交实验设计方法。   

 通过实验获得一系列实验数据后，接下来的问题是必须求解出动力学模型参数，求解动力学模型参数的方法有积分法和微分法。基于积分式动力学方程的求解方法称为积分法，基于微分式动力学方程的求解方法则称为微分法。在大多数实际情况下，模型参数求解方法采用的都是微分法redlw.com。   

 当反应动力学规律确定后，必须要研究在实际工业规模反应器中通常出现的传递过程规律。为研究传递过程规律，通常可以在没有化学反应的情况下进行，这是因为传递过程是反应器的属性，基本上不因化学反应的存在与否而异。对于一个特定的工业反应过程，化学反应规律是其个性，而反应器中的传递规律则是其共性。因此，传递规律受设备尺寸的影响较大，必须在大型装置中进行。由于需要考察的只是传递过程，不需实现化学反应，完全可以利用惰性物料进行试验，以探明传递过程规律。正因如此，这种试验通常称为冷模试验。    

进行冷模试验研究传递过程规律时需要关注的一个重要问题是:所选模拟设备的大小，即传递过程应在多大规模的模拟设备中进行?为保证所获得的传递参数准确、有效，所遵循的原则是必须保持在模拟设备中发生的传递过程与实际反应器中所发生的传递过程应“相似”，即符合“相似性原理”。冷模试验设备的大小必须依据此原理进行选择和设计。  

  在对反应过程和传递过程进行了充分的研究后，需要对相关成果进行综合处理，这一阶段主要是在计算机上进行模拟并完成的，如图5所示。  

  同时，为验证模拟结果是否可靠，还必须进行中等规模的试验，即中试，又名热模试验。热模试验存在3个问题需要解决，一是试验规模，二是试验的完整性，三是运行周期。如果热模试验结果与模型计算结果相符，说明模型正确，能够反映实际规律;如果不相符，则需要修正模型，直至与热模试验结果相符为止。   

 具备了传递过程规律和小试测定的反应过程规律，并且经过了热模试验验证，就能直接设计工业反应器了，这样就不存在设备的放大问题。数学模型方法本身可以直接通过计算就能获得大型反应器的设计，说明工业反应过程的开发并不必然地必须经过由小型反应器到中间规模反应器再到工业规模反应器的整个过程。

 

  最后应当要注意的是，数学模型法要想获得成功，必须要具备2个基本前提:一是它要求有可靠的反应动力学方程;二是还要有大型装置中的传递方程，两者缺一不可。

  例如，固定床反应器，虽然不少反应的动力学模型研究较为完整，然而由于具体工业反应器模型参数难以正确测定，尤其对复杂的工业反应，其本征动力学参数也难以把握，因此，对固定床反应器的数学模拟放大，迄今尚未有比较满意的工业应用。

  化学反应动力学测定虽然有相当大的工作量，但它毕竟可以在小装置中进行。而工业反应器的传递模型却不是小装置所能解决的，它不但要求大型冷模试验和必要的热模检验，还需要工业规模的测试数据和工程研究的长期经验积累。因此，当没有可靠的大型设备传递模型时，数学模拟放大只能是纸上谈兵。此时，精确的动力学测定必然是徒劳的。当然，这并不意味着不需要有关的动力学知识和对反应动力学特征的认识。一个开发者应当充分具备动力学基础知识，并据此巧妙地安排工艺试验，以便把握反应动力学特征和有关影响因索，为工业反应器的选型和优化服务redlw.com。   

 由此可见，从化学反应工程的观点出发，机理的、定性的、半定量的动力学特征研究应当是结合工艺试验进行的重要任务。只有当工业反应器的传递模型足够可靠时，精确的动力学实验才是必要的，并可用于数学模拟放大。

 

2 化学反应工程思维方式   

 如上所说，在剖析化学反应工程课程各知识点及相互逻辑关系时，本研究采用了分类、分解和综合的思维方式，而分类、分解其实属于分析的方法。所以，分析、综合是反应过程开发中的基本方法，应深加注意，其中尤以分析方法更是在各种科学思维方式中处于最基本的地位。对于图3、图5所示的化学反应工程逻辑结构，当将它们具体应用到实际的化工过程开发中时，也可用图6简略地表示。图6表示了化学反应工程课程所提供的特有的工程思维方式。

 

3 结语   

篇11

从教学的具体实践和学生的学习反馈来看，虽然化学平衡常数和影响化学平衡的因素两个方面考试方式多样，试题也愈加新颖，但相对而言学生比较容易理解.而“化学平衡状态”这一概念则较为抽象，较难理解其含义和实质.尤其是新课程中“化学反应限度”这一化学用语的提出，学生更是搞不懂二者之间的关系.

一、化学平衡状态的含义

在一定条件下可逆反应进行到一定的程度时，反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而发生变化，正反应速率和逆反应速率相等，这种状态称为化学平衡状态.这时的状态也就是在给定条件下，反应达到了“限度”.但这时正、逆变化过程仍在继续，如果不采用特殊的方法或技术进行干预，实际观察到的则是一种“反应停止了”的表面现象.

二、化学平衡状态的理解

1.只有可逆反应才有可能存在化学平衡状态，且所有反应物和生成物均处于同一反应体系中.

化学反应的可逆性为化学平衡状态的建立奠定了内因基础，但物质的浓度、温度和气体的压强等外因条件也影响着化学平衡状态的建立.当然，内因（可逆反应）是基础，外因（浓度、温度、压强等）是条件，外因通过内因而起作用.内因和外因共同作用的最终结果，就是可逆反应要达到“化学平衡状态”这一“限度”.

2.化学平衡的根本特征是v（正）=v（逆）﹥0，即同一种物质的消耗速率与生成速率相等，但反应并没有停止.

3.达到化学平衡状态时，体系中所有反应物和生成物的浓度保持不变，这也是其根本特征的表征体现，二者相互关联、相互影响.

4.化学平衡是在一定条件下建立的暂时平衡，若影响化学平衡的外界条件改变，化学平衡状态就会被打破，直到达到新的平衡.

可逆反应在一定的条件下会达到化学平衡状态.外界条件改变时， 首先是改变了化学反应的正、逆反应速率， 当二者不再相等时化学平衡即发生了移动.而新的平衡状态则是随着正、逆反应速率的再次相等而建立的.因此，条件、速率、平衡之间存在必然的因果关系.

三、化学平衡状态的判断方法

篇12

使学生理解浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响;

使学生能初步运用有效碰撞，碰撞的取向和活化分子等来解释浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。

能力目标

培养学生的观察能力及综合运用知识分析解决问题、设计实验的能力，培养学生的思维能力，阅读与表达能力。

情感目标

通过从宏观到微观，从现象到本质的分析，培养学生科学的研究方法。

教学建议

化学反应速率知识是学习化学平衡的基础，学生掌握了化学反应速率知识后，能更好的理解化学平衡的建立和化学平衡状态的特征，及外界条件的改变对化学平衡的影响。

浓度对化学反应速率的影响是本节教学的重点。其原因是本节教学难点。这部分教学建议由教师引导分析。而压强、温度、催化剂的影响可在教师点拨下由学生阅读、讨论完成。

关于浓度对化学反应速率的影响：

1.联系化学键知识，明确化学反应得以发生的先决条件。

(1)能过提问复习初中知识：化学反应的过程就是反应物分子中的原子重新组合成生成物分子的过程。

(2)通过提问复习高中所学化学键知识：化学反应过程的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。

(3)明确：旧键的断裂和新键的生成必须通过反应物分子(或离子)的相互接触、碰撞来实现。

2.运用比喻、图示方法，说明化学反应得以发生的必要条件是活化分子发生有效碰撞。

(1)以运动员的投篮作比喻。

(2)以具体的化学反应为例，让学生观看HI分子的几种可能的碰撞模式图(如制成动画教学软件加以模拟会收到更好的效果)，进一步说明化学反应得以发生的必要条件。

3.动手实验，可将教材中的演示实验改成边讲边做，然后据实验现象概括出浓度对化学反应速率影响的规律。有条件的学校，也可由学生动手做，再由学生讨论概括出浓度对化学反应速率的影响规律---增大反应物的浓度可以增大化学反应速率。

4.通过对本节所设铁与盐酸反应的讨论，并当堂课完成课后“习题二、2”，综合运用本节所学内容反馈学生掌握情况，巩固本节所学知识。

教材分析

遵照教学大纲的有关规定，作为侧重理科类学生学习的教材，本节侧重介绍化学反应速率和浓度、压强、温度、催化剂等条件对化学反应速率的影响，以及造成这些影响的原因，使这部分知识达到大纲中所规定的B层次或C层次的要求。本知识点，按最新教材来讲。

教材从一些古代建筑在近些年受到腐蚀的速率大大加快等事实引出化学反应速率的概念，并通过演示实验说明不同的反应具有不同的反应速率，以及浓度、温度等对化学反应速率的影响。教材注意联系化学键的有关知识，从化学反应的过程实质是反应物分子中化学键的断裂、生成物分子中化学键的形成过程，以及旧键的断裂和新键的形成都需要通过分子(或离子)的相互碰撞才能实现等，引出有效碰撞和活化分子等名称。并以运动员的投篮作比喻，说明只有具有足够能量和合适取向的分子间的碰撞才能发生化学反应，教材配以分子的几种可能的碰撞模式图，进一步说明发生分解反应生成和的情况，从中归纳出单位体积内活化分子的数目与单位体积反应物分子的总数成正比，也就是和反应物的浓度成正比，从而引导学生理解浓度对化学反应速率的影响以及造成这种影响的原因。接着，教材围绕着以下思路：增加反应物分子中活化分子的百分数增加有效碰撞次数增加化学反应速率，又进一步介绍了压强(有气体存在的反应)、温度、催化剂等条件对化学反应速率的影响以及造成这些影响的原因，使学生对上述内容有更深入的理解。

教材最后采用讨论的方式，要求学生通过对铁与盐酸反应的讨论，综合运用本节所学习的内容，进一步分析外界条件对化学反应速率的影响以及造成这些影响的原因，使学生更好地理解本节教材的教学内容。

本节教材的理论性较强，并且具有一定的难度。如何利用好教材中的演示实验和图画来说明化学反应发生的条件，以及外界条件对化学反应速率的影响是本节教材的教学关键。教师不可轻视实验和图画在本节教学中的特殊作用。

本节重点是浓度对化学反应速率的影响。难点是浓度对化学反应速率影响的原因。

教学设计示例

知识目标

1.使学生了解化学反应速率的概念及表示方法。

2.使学生理解浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。

3.使学生能初步运用有效碰撞，碰撞的取向和活化分子等来解释浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。

情感目标通过从宏观到微观，从现象到本质的分析，培养学生科学的研究方法。

能力目标培养学生综合运用知识分析解决问题的能力，培养学生的思维能力，阅读与表达能力。

重点浓度对化学反应速度的影响。外界条件对可逆反应的正逆反应速率的影响。

难点浓度对化学反应速率影响的原因。

教学方法诱思探究法

教学过程

第一课时

[阅读教材引入]本章的主要内容和学习本章的意义

两个问题：反应进行的快慢-化学反应速率问题。

反应进行的程度-化学平衡问题。

意义：是学习化学所必需的基础理论并能指导化工生产。

[录象]古代建筑物受到腐蚀的记录片。

[讲述]从片中我们知道，古代建筑物在本世纪所遭受的腐蚀比过去几百年甚至几千年所遭受的腐蚀还要严重的原因是酸雨。为什么会使腐蚀的速度变快呢?这就是我们第一节要研究的化学反应速率问题。

[板书]第一节化学反应速率

[指导实验][实验2-1]等浓度的盐酸和醋酸分别与大理石反应。

现象：在加入盐酸的试管里，大理石与盐酸迅速反应，有大量气泡产生。而加入醋酸的试管里，反应缓慢，只有少量气泡产生。

[讲解]不同的化学反应进行的快慢不一样，如何表示化学反应速率呢?

结论：不同的化学反应有快有慢。

[板书]一、化学反应速率

1、定义：化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的，通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。

2、表达式：略

[设问]对于同一化学反应，用不同物质表示化学反应速率，数值是否一样呢?让我们看下面的练习。

[投影]练习：在给定条件下，氮气与氢气在密闭容器中合成氨。起始时加入氮气和氢气且浓度分别为1.0mol/L和3.0mol/L，2秒后，氮气的浓度为0.8mol/L，氢气的浓度为2.4mol/L，氨气的浓度为0.4mol/L。分别用氮气、氢气和氨气的浓度变化表示的这2秒内的化学反应速率是多少?有什么关系?

[计算、思考]

3H2+N2=2NH3

起始3.01.00

浓度mol/L

2S后2.40.80.4

浓度mol/L

[总结]同一反应，用不同物质浓度表示化学反应速率，数值之比等于方程式中系数比，应指明是用那种物质的浓度变化表示的速率，化学反应速率实质是平均反应速率。

[过渡]下面来研究影响化学反应速率的因素。

补充实验：

在三只试管里分别放入5mL相同浓度的稀盐酸，分别加入长短、粗细大致相同的铜丝，铝丝，铁丝。

[讲解]铜是氢后金属，不能置换酸中的氢，铝的金属活动性比铁强，铝的反应速率快，说明物质的性质即内因是决定化学反

应速率的重要因素。那么，外界条件对化学反应速率是如何影响呢?

现象：铜丝与稀盐酸不反应;铝丝比铁丝溶解的快，气体生成的快。

[板书]二、外界条件对化学反应速率的影响

[指导实验][实验2-2]大理石与不同浓度的盐酸反应，并给其中一个加热。

[实验2-3]H2O2的分解反应

(2-2)现象：在加入1mol/L盐酸的试管中有大量的气泡冒出，在加入0.1mol/L盐酸的试管中气泡产生得很慢。加热后，反应速率明显加快。

(2-3)现象：在H2O2中加入MnO2粉末时，立即有大量气泡产生，在没有加入MnO2粉末的试管只有少量气泡。

[提出问题]通过以上实验，说明影响化学反应速率的外界条件有那些?是如何影响的?

[回答]

影响化学反应速率的外界条件有浓度、温度和催化剂。浓度越大、温度越高、使用催化剂，则化学反应速率越快。

[板书]1、浓度对化学反应速率的影响

当其它条件不变时，增加反应物的浓度，可以增大化学反应速率。

[设问]对于有气体参加的反应压强对化学反应速率也有影响，为什么?

[回答]

对于气体来说，当其它条件不变时，体积与所受的压强成反比。如果气体的压强增大，体积就缩小，则浓度就会增大，化学反应速率就加快。

[板书]

2、压强对化学反应速率的影响

对于有气体参加的反应，增大压强，可以增大化学反应速率。

3、温度对化学反应速率的影响

当其它条件不变时，升高温度，可以增大化学反应速率。

4、催化剂对化学反应速率的影响

使用催化剂可以加快化学反应速率。

[阅读]P35最后自然段。影响化学反应速率的外界条件还有什么?

[设问]为什么在补充实验中选择长短、粗细大致相同的金属?

[回答]因为固体颗粒的大小对化学反应速率也有影响。

[追问]怎样影响?

[回答]颗粒越细，接触面积越大，化学反应速率越快。

[留疑]外界条件对化学反应速率的影响的原因是什么?

[课堂练习]

1、反应4NH3(g)+5O2(g)==4NO(g)+6H2O(g)，在10L的密闭容器中进行，半分钟后，水蒸汽的物质的量增加了0.45mol，则此反应的平均速率v(x)(反应外物的消耗速率或生成物的生成速率)可表示为()

A.v(NH3)=0.010mol/(L·s)

B.v(O2)=0.0010mol/(L·s)

C.v(NO)=0.0010mol/(L·s)

D.v(H2O)=0.045mol/(L·s)

2、在四个不同的容器中，采用不同条件进行合成氨反应，根据下列在相同时间内测定的结果判断，生成氨的速率最快的是()

A.用H2表示的反应速率为0.1mol/(L·min)

B.用NH3表示的反应速率为0.3mol/(L·min)

C.用N2表示的反应速率为0.2mol/(L·min)

D.用H2表示的反应速率为0.3mol/(L·min)

3、增大压强，能使下列反应速率加快的是()

A.Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应

B.CO和水蒸气在一定条件下反应生成CO2和H2

C.将CO2通人石灰水中

D.Na2O溶于水

4、在带有活塞的密闭容器中发生反应：Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O，采用下列措施不能改变反应速率的是()

A.增加Fe2O3投入量

B.保持容器体积不变，增加通人H2的量

C.充入N2，保持容器内压强不变

D.充入N2，保持容器内体积不变

[答案]

1、C;2、C;3、B、C;4、A、D

[作业]P36一、二

篇13

（一）课标要求

1.了解化学变化的基本特征；能作出属于物理变化还是化学变化的判断。

2.能够初步区分物质的性质中哪些属于物理性质，哪些属于化学性质。

（二）典例分析

例1 （安徽）下列我国古代的技术应用不涉及化学变化的是（ ）

解析：本题考查物理变化和化学变化的判别，解答时要分析变化过程中是否有新物质生成，若没有新物质生成则属于物理变化，若有新物质生成则属于化学变化。粮食酿酒过程中有新物质酒精生成，属于化学变化；棉纱织布过程中没有新物质生成，属于物理变化；火药应用过程中有新物质生成，属于化学变化；瓷器烧制过程中有新物质生成，属于化学变化。

答案：B

例2 （福州）下列物质的用途主要利用其化学性质的是（ ）

A.铜丝作导线

B.干冰用于人工降雨

C.天然气作燃料

D.金刚石用于切割玻璃

解析：A项，铜丝作导线，是利用了铜的导电性，此性质属于物理性质；B项，干冰用于人工降雨，是利用干冰易升华吸热，使周围空气温度降低，空气中水蒸气冷凝成水滴的性质，此性质属于物理性质；C项，天然气作燃料，是利用了天然气的可燃性，此性质属于化学性质；D项，金刚石切割玻璃，是利用了金刚石硬度大的性质，此性质属于物理性质。

答案：C

（三）专题演练

1.（镇江）下列属于化学变化的是（ ）

A.海水晒盐 B.冰川融化

C.水力发电 D.红磷燃烧

2.（南宁）下列属于物理性质的是（ ）

A.可燃性 B.延展性

C.酸碱性 D.氧化性

3.（安顺）诗词是中华民族灿烂文化的瑰宝。下列诗句描述中只涉及物理变化的是 （ ）

A.爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏

B.千里冰封，万里雪飘

C.千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲

D.春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干

4.（哈尔滨）下列过程中主要发生物理变化的是（ ）

5.（泰安）在我们的日常生活中涉及许多变化。下列变化中不包含化学变化的是（ ）

A.用石灰浆涂抹墙壁后，表面有水珠生成

B.在口中咀嚼米饭或馒头时感到有甜味

C.用干冰作制冷剂进行人工降雨

D.使用煤气作燃料烧饭做菜

6.（北京）下列物质的用途中，利用其物理性质的是（ ）

A.氧气用于炼钢

B.硫酸用于除铁锈

C.干冰用作制冷剂

D.碳酸氢钠用于治疗胃酸过多症

7.（威海）物质世界每时每刻都在发生着变化。下列变化属于化学变化的是（ ）

①电灯通电发光 ②煤制成焦炭 ③塑料老化 ④干冰升华 ⑤石油分馏 ⑥海水制镁 ⑦石块粉碎成石子 ⑧粮食酿酒

A.②③⑥⑧ B.②⑤⑥⑧

C.①③④⑧ D.①④⑥⑦

8.（百色）化学与我们生活和工农业生产有着密切的联系，现有①氖气、②镁粉、③金刚石、④熟石灰、⑤食醋、⑥干冰六种物质，请按下列要求填空（填序号）。

（1）烹饪时用作酸性调味品的是 。

（2）用作改良酸性土壤的是 。

（3）用于人工降雨的是 。

（4）用来制作烟花和照明弹的是 。

（5）玻璃刀刀口镶嵌的是 。

（6）用于制造霓虹灯的是 。

9.（漳州）充有钠蒸气的高压钠灯发出的黄光射程远，透雾能力，常用于道路和广场的照明。钠的化学性质活泼，常温下可以与氧气、水反应，在实验室里，金属钠保存在煤油中。用镊子从煤油中取出金属钠，放在滤纸上，用小刀切下一小块，投入盛有水（滴有酚酞溶液）的烧杯中，发现钠块浮在水面上，很快熔化成银白色小球，四处游动，发出嘶嘶的响声，偶有火星出现，溶液变成红色。依据提供的信息，回答下列问题。

（1）“钠保存在煤油中”说明钠具有的化学性质是 。

（2）“钠块浮在水面上”说明钠具有的物理性质是 。

（3）“溶液变成红色”说明钠与水反应的生成物中含有 性的物质。

（4）根据所学知识解释钠“熔化成银白色小球”的原因： 。

10.（黑龙江）碳纤维复合材料是一种新型材料，可以用来制作轻便的球拍和鱼竿及赛车，在航空航天、核能等尖端技术领域中也用到了它。请你说出碳纤维复合材料具有哪些性质。（答三点）

二、认识几种化学反应

（一）课标要求

1.认识化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应。

2.认识氧化反应、还原反应。

3.知道物质发生化学变化时伴随有能量变化；初步认识化学反应的本质。

（二）典例分析

例1 （雅安）下列四个化学反应，对其反应类型的判断正确的是（ ）

A.2CuO+C[高温]2Cu+CO2是复分解反应

B.Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O是置换反应

C.2H2O2[MnO2] 2H2O+O2是分解反应

D.CH4+2O2[点燃]CO2+2H2O是化合反应

解析：化学反应类型的判断是中考的热点。基本反应类型包括化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应。解题的关键是理解这四种反应类型的概念，抓住反应的特征，反应物和生成物的种类与类别。如化合反应是“多变一”，分解反应是“一变多”，置换反应的反应物和生成物都是一种单质和一种化合物，而复分解反应则是“双交换，价不变”。A项，2CuO+C[高温]2Cu+CO2，该反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，属于置换反应；B项，Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O，该反应是两种化合物相互交换成分生成两种新的化合物，属于复分解反应；C项，2H2O2[MnO2] 2H2O+O2，该反应符合“一变多”的特征，属于分解反应；D项，CH4+2O2[点燃]CO2+2H2O，该反应的生成物是两种，不符合“多变一”的特征，不属于化合反应。

答案：C

例2 （上海）化学反应C+H2O[高温]H2+CO中的还原剂是（ ）

A.C B.H2O

C.H2 D.CO

解析：在氧化还原反应中，失氧的是氧化剂，发生还原反应；得氧的是还原剂，发生氧化反应。在C+H2O[高温]H2+CO中，C得氧被氧化，是还原剂；水失氧被还原，是氧化剂。

答案：A

（三）专题演练

1.（临沂）下列化学反应中，属于分解反应的是（ ）

A.S+O2[点燃]SO2

B.3C+2Fe2O3[高温]4Fe+3CO2

C.2KMnO4[加热]K2MnO4+MnO2+O2

D.CuSO4+BaCl2=BaSO4+CuCl2

2.（昆明）属于复分解反应的是（ ）

A.4NH3+3O2[点燃]6H2O+2N2

B.Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3+Na2SO4

C.2FeCl2+Cl2=2FeCl3

D.2HgO[]2Hg+O2

3.（北京）海水提镁的反应之一：MgCl2+ Ca（OH）2=CaCl2+Mg（OH）2，该反应属于 （ ）

A.化合反 B.复分解反应

C.置换反应 D.分解反应

4.（常州）铬酸铅可用作黄色涂料，常用以下方法制取：K2CrO4+Pb（NO3）2=PbCrO4+2KNO3，该反应属于（ ）

A.化合反应 B.分解反应

C.置换反应 D.复分解反应

5.（潍坊）元素化合价发生改变的反应都是氧化还原反应。例如：[2Fe0+3Cl20][点燃][2Fe+3Cl3-1]，反应前后，Fe和Cl元素的化合价发生了改变，该反应是氧化还原反应。下列判断错误的是 （ ）

A.分解反应都属于氧化还原反应

B.置换反应都属于氧化还原反应

C.复分解反应都不属于氧化还原反应

D.有单质参加的化合反应属于氧化还原反应

6.（宁夏）以下是四个化学反应的微观示意图，图中不同的圆圈代表不同的原子。其中能表示置换反应的是（ ）

8.（宿迁）下列归纳和总结完全正确的一组是（ ）

[A.化学反应基本类型 B.化学反应中常见的“三” ①化合反应：4P+5O2[点燃]2P2O5

②分解反应：H2CO3=H2O+CO2

③置换反应：3CO+Fe2O3[高温]2Fe+3CO2 ①煤、石油、天然气――三大化石燃料

②塑料、合成纤维、合成橡胶――三大合成材料

③分子、原子、离子――构成物质的三种粒子 C.对鉴别方法的认识 D.化学与生活 ①区分氮气和氧气――伸入带火星的木条

②区分棉纤维和羊毛纤维――点燃后闻气味

③区分硫酸铵和氯化铵――加熟石灰粉末研磨 ①用甲醛水溶液浸泡水产品防腐

②缺乏维生素C易患坏血病

③自行车支架喷油漆防锈 ]

9.（临沂）目前，在汽车尾气系统中安装催化转化器可将污染物CO、NO转化为无毒的CO2和N2（2CO+2NO[催化剂]2CO2+N2）。根据“在化学反应过程中有元素化合价变化的化学反应，属于氧化还原反应”判断，该反应 （填“是”或“不是”）氧化还原反应。

10.（淄博）请对下表中的化学方程式进行评价（填写评价序号），并注明化学反应类型。

评价序号：①完全正确；②反应条件不正确；③没有配平；④违背客观事实。

11.（怀化）置换反应是中学化学反应的基本反应类型之一。

已知：化合物A+单质B化合物C+单质D。

试回答下列问题。

（1）若D为氢气，A为稀硫酸，则B应满足的条件是 。

（2）若D为铜，化合物A的化学式可能为 。

（3）已知在高温条件下碳与水蒸气可反应生成一氧化碳和氢气（水煤气的主要成分），写出该反应的化学方程式： 。若家中发生燃气（天然气）泄漏，下列措施不可行的是 （填字母）。

A.检查并关闭气源阀门

B.轻轻打开门窗通风

C.立即打开抽油烟机排气

（4）非金属单质也具有类似金属与盐溶液之间发生置换反应的规律，即活动性较强的非金属可把活动性较弱的非金属从其盐溶液中置换出来。如在溶液中可发生下列反应：

Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2

I2+Na2S=2NaI+S

Br2+2KI=2KBr+I2

由此判断，S、Cl2、I2、Br2四种单质中非金属活动性最强的是 ，最弱的是 。

（5）在化学反应中，物质所含元素的化合价发生变化的反应就是氧化还原反应。据此判断，置换反应 （填“属于”或“不属于”）氧化还原反应。

三、质量守恒定律

（一）课标要求

1.通过实验探究、认识质量守恒定律；了解常见化学反应中的质量关系。

2.从微观角度解释质量守恒定律并认识化学反应。

3.运用质量守恒定律解释有关现象。

（二）典例分析

例1 （泰安）在一个密闭容器中放入X、Y、Z、W四种物质，在一定条件下发生化学反应，一段时间后，测得相关数据如下表。下列关于此反应的认识，正确的是（ ）

A.若W为水，则X或Y必定为酸或碱

B.若X为化合物，Y为单质，则该反应一定为置换反应

C.m的数值为32

D.参加反应的X与Y的质量比为1∶4

解析：由表中数据分析可知，反应前后，X的质量减少了：10 g-2 g=8 g，故X是反应物，参加反应的X的质量为8 g；同理可以确定Z是生成物，生成的Z的质量为：30 g-8 g=22 g；W是生成物，生成的W的质量为：25 g-7 g=18 g；由质量守恒定律知，Y应是反应物，且参加反应的Y的质量为：22 g+18 g-8 g=32 g，故m的数值为：32+3=35。该反应的反应物为X和Y，生成物是Z和W。若W为水，则X或Y不一定为酸或碱，如甲烷等有机物燃烧也能生成水，A项错误；若X为化合物，Y为单质，无法确定Z和W的类别，则该反应不一定为置换反应，B项错误；由以上分析可知，C项错误；参加反应的X与Y的质量比为：8 g∶32 g=1∶4，D项正确。

答案：D

例2 （邵阳）在2A+B=2C反应中，已知A的相对分子质量是28，C的相对分子质量是44，则B的相对分子质量是（ ）

A.16 g B.16

C.32 g D.32

解析：解答此题需依据质量守恒定律，反应前后质量总和相等，参加反应的A和B的质量和等于生成物C的质量，以此为突破口，可以求得B的相对分子质量。设B的相对分子质量为x，则根据反应前后质量不变可知，2×28+x=2×44，解得x=32。

答案：D

（三）专题演练

1.（邵阳）用下列装置来验证质量守恒定律（托盘天平未画出），能达到目的的是（ ）

2.（荆州）植物光合作用可表示为CO2+H2O[光照]淀粉+O2。下列有关说法中正确的是 （ ）

A.淀粉中一定含C、H两种元素

B.淀粉中一定只含C、H两种元素

C.淀粉中可能含有三种以上的元素

D.淀粉可能是一种单质或一种化合物

3.（河北）“气体烙铁”是一种以气体X为燃料的加热仪器，加热温度可达1300 ℃，反应的化学方程式为2X+13O2[点燃]8CO2+10H2O，燃料X的化学式为（ ）

A.C3H8 B.C4H10

C.CH3OH D.C2H5OH

4.（永州）16 g A和足量B混合加热，A与B发生化学反应，16 g A完全反应后生成 12 g C和8 g D。则参加反应的A与B的质量比是（ ）

A.1∶1 B.2∶1

C.3∶1 D.4∶1

5.（株洲）在2A+3B=2C+4D的反应中，已知8 g物质A完全反应生成11 g物质C和9 g物质D。若物质A的相对分子质量为32，则物质B的相对分子质量为（ ）

A.16 B.32

C.48 D.64

6.（兰州）把一定质量的甲、乙、丙、丁四种物质放入一密闭容器中，在一定条件下反应一段时间，测得反应后各物质的质量如下。则下列说法中错误的是（ ）

A.X=0.4

B.丁一定是单质

C.甲和乙是反应物

D.反应中的甲、丙发生改变的质量比是 11∶14

7.（湘潭）在一密闭容器中加入甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下发生化学反应，测得反应前及t1、t2时各物质质量变化情况如下图所示。下列说法错误的是（ ）

A.该反应为化合反应

B.丙可能是该反应的催化剂

C.该化学反应中甲、丁的质量变化之比为5∶7

D.该化学反应中乙、丁的质量变化之比为1∶4

8.（成都）某反应的微观示意图如下，用“ ”与“ ”代表A、B两种元素的原子。下列说法错误的是（ ） [+]

A.反应前后原子的种类发生变化

B.反应前后物质的化学性质发生变化

C.反应生成物1个分子中含有4个原子

D.该反应的化学方程式可表示为A2+3B2=2AB3

9.（福州）质量守恒定律的发现对化学的发展做出了重要贡献。

（1）通过称量下列各组试剂在密闭容器内混合前后的总质量，能验证质量守恒定律的是 （填字母）。

A.蔗糖和水

B.氯化钠溶液和硝酸钾溶液

C.铁和氯化铜溶液

（2）在氧气中点燃红磷的实验过程，固体质量变化如下图所示：

①从燃烧条件分析，固体质量在t1前没有发生变化的原因为 。

②该反应的化学方程式为 。

③参加反应的氧气质量为 g。

（3）某反应的微观示意图如下：

①该反应所属的基本类型为 。

②参加反应的甲物质和生成的丙物质分子数目比为 。

10.（连云港）掌握科学的研究方法，探索化学世界的奥秘。

（1）分类是学习化学的重要方法之一。

①生活中，常会接触到下列物质：

A.铜丝 B.甲烷 C.过氧化氢 D.碘酒

其中属于混合物的是 （填字母，下同），属于氧化物的是 。

②根据物质在转化过程中的特点，可将化学反应分为化合反应、分解反应、置换反应和复分解反应四种基本反应类型。下列转化不属于这四种基本反应类型的是 。

A.生石灰与水反应

B.一氧化碳还原氧化铁

C.中和反应

（2）实验是学习化学的一条重要途径。实验室中可用KClO3在MnO2催化下受热分解制取氧气，并将反应后的混合物进行分离回收。实验操作如下图所示：（MnO2难溶于水）

①图A中试管口略向下倾斜的原因是 ；图B操作中玻璃棒的作用是 。

②图C操作中的一处明显错误是 ；图D操作中，当看到 ，停止加热。

（3）质量守恒定律是帮助我们学习和认识化学反应实质的重要理论。

①下列表述正_的是 。

A.蜡烛燃烧后质量减小，说明质量守恒定律不是普遍规律

B.每32 g S和32 g O2完全反应后，生成 64 g SO2

C.在化学反应aA+bB=cC+dD中一定有：a+b=c+d

②有机化合物R与足量氧气置于密闭容器中充分反应生成CO2和H2O，实验测得反应前后物质的质量如下表：

[ R O2 CO2 H2O 反应前质量/g 46 128 0 0 反应后质量/g 0 32 x 54 ]

则x= 。已知参加反应的物质R与氧气的分子个数之比为1∶3，则R的相对分子质量是 。

四、化学方程式

（一）课标要求

1.能正确书写简单的化学方程式。

2.通过具体化学反应分析、理解化学方程式的含义。

3.能根据化学方程式进行简单的计算。

（二）典例分析

例题 （苏州）写出下列反应的化学方程式。

（1）镁条在空气中燃烧生成氧化镁： 。

（2）锌和稀硫酸反应： 。

（3）氢氧化钠溶液和稀盐酸反应：

。

（4）实验室加热高锰酸钾制取氧气： 。

（5）硫化氢（H2S）气体和二氧化硫气体混合生成硫和水： 。

解析：书写化学方程式时，要先根据题意写出反应物、生成物，然后利用反应前后元素种类和原子数目不变将化学方程式配平，注意化学式要书写规范，另外，不要忘记书写反应条件、气体符号和沉淀符号等。（1）在点燃的条件下，镁条可与空气中的氧气反应生成氧化镁，反应的化学方程式为2Mg+O2[点燃]2MgO。（2）锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的化学方程式为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2。 （3）氢氧化钠和稀盐酸反应生成氯化钠和水，反应的化学方程式为HCl+NaOH=NaCl+H2O。（4）高锰酸钾在加热条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的化学方程式为2KMnO4[]K2MnO4+MnO2+O2。（5）硫化氢（H2S）气体和二氧化硫气体混合生成硫和水，反应的化学方程式为2H2S+SO2=3S+2H2O。

答案：（1）2Mg+O2[点燃]2MgO （2）Zn+H2SO4=ZnSO4+H2 （3）HCl+NaOH=NaCl+H2O （4）2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2

（5）2H2S+SO2=3S+2H2O

（三）专题演练

1.（北京）下列关于S+O2[点燃]SO2的理解不正确的是（ ）

A.表示硫与氧气在点燃条件下反应生成二氧化硫

B.参加反应的硫与氧气的质量比是2∶1

C.反应前后硫原子、氧原子的个数均不变

D.参加反应的氧气与生成的二氧化硫的分子个数比为1∶1

2.（镇江）下列指定反应的化学方程式正确的是（ ）

A.镁条在氧气中燃烧：Mg+O2[点燃]MgO2

B.古代湿法炼铜：2Fe+3CuSO4= Fe2（SO4）3+3Cu

C.用胃舒平[含Al（OH）3]治疗胃酸过多：Al（OH）3+3HCl=AlCl3+3H2O

D.用石灰石浆处理二氧化硫：SO2+ CaCO3+O2=CaSO4+CO2

3.（宜宾）下列化学方程式及反应类型均正确的是（ ）

[ 化学方程式 反应类型 A. CO+O2=CO2 化合反应 B. 2KMnO4[]K2MnO2+MnO2+2O2 分解反应 C. 2Ag+H2SO4=Ag2SO4+H2 置换反应 D. CuSO4+BaCl2=BaSO4+CuCl2 复分解反应 ]

4.（黄冈）已知M、N在一定条件下能发生反应：M+2N=P+2Q。则下列说法中，不正确的是（ ）

A.若M、N、P、Q都是由分子构成的物质，则该反应前后分子的数目一定不变

B.M、N、P、Q可能含有同一种元素

C.若P、Q都是化合物，则该反应一定是复分解反应

D.若16 g M和64 g N能恰好完全反应，则M、N的相对分子质量之比为1∶2

5.（武汉）某纯净物X在空气中完全燃烧，反应的化学方程式为X+2O2[点燃]CO2+2H2O。下列关于X的说法正确的是（ ）

A.X由碳、氢、氧三种元素组成

B.X的相对分子质量为10

C.X中碳、氢元素的质量比为1∶4

D.X属于有机化合物

6.（荆州）用适当的化学方程式说明或解释下列问题。

（1）铜的金属活动性比铁弱： 。

（2）工业上煅烧石灰石制生石灰：

。

（3）用石灰浆粉刷墙面，干燥后变得坚硬： 。

（4）服用含Al（OH）3的药丸治疗胃酸过多症： 。

7.（达州）2015年8月12日天津港发生爆炸后，消防专家确认，大约40种危险品中就有700吨剧毒氰化钠（NaCN）。

（1）氰化钠（NaCN）泄漏可用过氧化氢溶液进行高效处理，氰化钠、过氧化氢和水反应生成碳酸氢钠和氨气，其反应的化学方程式为 。

（2）氰化钠是工业上冶炼黄金的重要原料，工业上生产氰化钠的化学方程式为：

2Na+2X+2NH3=2NaCN+3H2

①X的化学式为 。

②NH3中N元素的化合价为 。

8.（常德）工业上煅烧石灰石（CaCO3）可制得生石灰（CaO）和二氧化碳。若要制取2.8 t氧化钙，则需要碳酸钙的质量是多少？

9.（南京）在催化剂的作用下，用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。

（1）写出反应Ⅰ的化学方程式：

。

（2）反应Ⅱ所属基本反应类型为 。

（3）钠在氯气中燃烧生成氯化钠，若要将4.6 g钠完全转化为氯化钠，则至少需要氯气的质量是多少？（写出计算过程）

10.（泉州）工厂的烟气脱硫工艺，不仅能消除二氧化硫，还能将其转化为硫酸钙（CaSO4）等产品，实现“变废为宝”，反应的化学方程式为2CaCO3+O2+2SO2[高温]2CaSO4+2CO2。现用1.25 t含碳酸钙80%的石灰石吸收烟气中的二氧化硫。求：

（1）石灰石中碳酸钙的质量。

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初中化学 课程标准 能量观 微粒观

《义务教育化学课程标准（2011年版）》（以下简称课标）明确指出，“义务教育阶段的化学教育，要激发学生学习化学的好奇心，引导学生认识物质世界的变化规律，形成化学的基本观念……”化学能量观是化学观念中的核心观念，需要经过螺旋式递进。2012年修订的三个版本[1-3]的化学教材在不同阶段都有安排，充分体现了学习的阶段性和层次性。要求教师把握好知识深广度，既要符合学生的认识规律和心理特征，又要层层递进，从定性到定量、事实到科学概念来认识并建立化学反应与能量之间的双向关系，引导学生建构适应层次的能量观[4-6]：（1）物质具有能量，不同物质或同种物质的不同状态所具有的能量不同。（2）化学反应过程中，不仅有物质变化，而且有能量变化，伴随化学反应的能量变化有不同的形式；化学能是能量的一种存在形式；能量是影响化学反应的重要因素，化学能与其他能量的相互转化以化学反应为基础和前提，能量不会创生和消亡，只是在转化的过程中有能量转化的效率问题，使能量有所损耗。（3）能源是社会发展的基础，能源的开发和利用离不开化学。（4）微观世界也存在着能量关系，表现为分子间、原子（离子）间、电子与原子核间的相互作用。

一、基于课标的视角，比较、分析三个版本教材能量观的呈现方式

课标中，每个二级主题都从“标准”和“活动与探究建议”两个维度，对化学学习内容进行了说明，还有可供选择的情境素材。其中，在“化学变化的基本特征”二级主题中明确指出：“知道物质发生化学变化时发生着能量的变化，认识通过化学反应实现能量转化的重要性”。笔者尝试基于课标，分析三个版本教材能量观呈现的基本视角（见表1）。

教材还以蜡烛燃烧为素材研究物质的性质和变化，能量观渗透在火焰温度的测定之中，若能在描述“发光、发热、火焰”等具体现象的基础上再提出更为深刻的问题――“为什么化学变化伴随有能量转化？”实验就不再局限于蜡烛燃烧的具体现象和产物的检验上了。使学生了解该反应是持续发生的自发反应，先反应释放的能量可引发后续反应，从而将化学的基本观念与化学过程的方法教育有机地联系起来[7]。

物质的化学变化包括了质的变化、量的变化与能量转化，从能量观的角度理解物质结构及其转化是化学的基本视角。教学过程中，要联系燃料的燃烧、中和反应、葡萄糖在体内氧化释放能量、生石灰与水反应放出的热量能“煮熟”鸡蛋、化学电池等日常现象作为情境素材，通过创设真实的问题情境和建构性的学习，帮助学生理解化学变化和能量变化的密切关系，培养学生学习化学的兴趣和能力。

二、初中化学能量观建构的基本策略

研究化学反应中的能量变化与研究化学反应合成物质同样重要。因此，教师要重视引导学生建构不同知识之间、理论与事实之间、新旧经验之间的有意义联系，在关注情境的选取与创设、问题的构思与引导、内容的组织与呈现、活动的设计与安排的交互过程中经过螺旋式递进，使学生初步认识化学反应中有能量变化，在燃烧和燃料的学习中得以强化，了解如何应用化学变化实现能量的转化和物质、资源的合理利用，形成和发展能量观。

1.借助实验表征建构能量观

借助实验表征，引导学生理解吸、放热除了对温度有影响，还会引起气体压强、体积、溶解度、物质状态等的变化。在不使用温度计的情况下，让学生用手感知，或通过合适的实验装置（如图1、2），借助实验现象，加深学生对化学能量观的理解。

还可以借助铁丝、镁条、氢气的燃烧、干电池和充电电池等实验探究，使学生宏观感知、理解化学体系是一种储能体系，化学反应伴随有能量变化，常见形式是化学能转化为热能、光能、电能，且电能与化学能可以相互转化。借助高锰酸钾加热制取氧气，水的电解，观察二氧化锰、硫酸铜溶液对过氧化氢分解反应的影响等实验，使学生了解有些化学反应需点燃、加热、高温、通电、催化剂等条件，如果没有这个条件反应就不能发生。从而有效调节和控制能量的储存和释放过程，促进或抑制化学反应，使化学反应向着有利的方向发展，明白反应条件对化学反应的重要作用，帮助学生建构能量观。

2.深化对燃料和燃烧的认识，发展能量观

教材中通过大量的事实证明：人类利用燃烧的主要目的是为了获取能源。煤、石油和天然气等化石燃料是当今世界上最重要的能源，资源的浪费主要表现在化石燃料的不充分燃烧上。因此，关于能源问题，一要让学生了解燃料燃烧反应释放能量，帮助学生研究怎样才能使燃料完全燃烧，提高燃烧的效率；二要让学生考虑燃烧的安全问题，学习怎样运用化学知识防火、灭火；三要讲燃料燃烧对环境的影响，怎样减少燃料燃烧时有害气体和烟尘的排放，减少对环境的污染；四要讲燃料的选择与清洁能源的开发利用，讲化学科学为开发清洁、高效的能源能做些什么[8]。利用核心概念的文字表达方式揭示有关燃料问题的化学学科本质（如图3）：

图3 燃料燃烧的文字表达式

设置问题组：（1）燃烧能为我们做什么？（2）选择燃料时应综合考虑的因素有哪些？（3）为什么有些物质可以作为燃料，有些则不能？（4）燃烧生成物为什么会对环境产生影响，有哪些对策？（5）物质在化学反应中的能量变化有什么规律？（6）化学反应中的能量变化对我们学习物质的物理性质和化学性质、物质的制备和选择反应条件有什么启示？怎样利用化学反应中的能量？

通过问题组的解决，借助可燃物与氧气发生的剧烈氧化反应，从化学反应热现象认识到通过化学反应可以获得能量，通过对燃烧概念的发展性理解，使学生了解燃烧是强化物质转化伴随有能量变化认识的重要内容，形成对化学反应中的能量变化初步的感性认识；通过对燃烧、缓慢氧化和爆炸发生条件的认识，初步感知可以通过改变反应发生的条件来影响化学反应。了解人类的一切活动都离不开能源，能源居于首位，能源的开发和利用离不开化学，认识化学在提高燃料的燃烧效率中的重要作用，从自我做起，节约能源，引导学生建构能量观。

3.借助微粒观，了解能量观的内涵

微观层面认识能量观，这部分内容既基于物理学习，又与微观世界联系，抽象程度很高，鲁教版以水为例，创设连续性问题情境：在水的状态变化时水分子的能量、运动速率、间隔怎样变化？在水天然循环的各个环节上水分子的能量如何变化？是怎样运动的？以分子或原子不断做无规则运动为切入点，推论出构成物质的微粒具有热能。溶解现象并非单纯的物理现象，其伴随的能量变化涉及微粒的运动和相互间的作用力。物质溶解于水的过程中发生了两种能量变化：溶质的分子（或离子）向水中扩散的吸收热量过程；溶质的分子（或离子）和水分子形成水合分子（或水合离子）的放出热量过程。溶质不同，这两种过程吸收或放出的热量不同，使溶液的温度发生不同的变化。

核外电子运动也是一种能量的反映。元素得失电子的能力取决于原子中电子的能量，元素原子的最外层电子处于较高能量状态，不稳定，原子间通过得失电子或共用电子对的方式成键，使体系能量降低，形成相对稳定的结构。学生形成核外电子运动的能量思维方式，从能量的角度研究物质及其转化的思维方法等[4]。因此，可把物质转化过程看作是诸存在物质内部的能量（化学能）转化为热能、光能等释放出来，或者是热能、光能等转化为物质内部能量（化学能）被储存起来的过程。在水的电解教学中，若能从微观视角解释为什么水需要通电，引导学生认识分子、原子在化学变化中的行为，深入了解原子的内部结构以及原子核外电子的分布及其在化学变化中的表现，那么学生对化学反应条件对化学反应的重要作用的认识会达到更高的水平[9]。

初中学生的能量观建构是一个不断深化、有机联系、螺旋式上升的结构化内容，随着对能量观认识的不断丰富和发展，将从微观表征对化学和能量关系本质加以构建，形成更合理、完整的能量观。因此，学生能量观的建构应该注重认识和理解的完整性，使学生对学科知识的理解更加本质化，自身的观念更加清晰化，实施以观念建构为本的课堂教学。

参考文献

[1] 王晶，郑长龙主编.全日制义务教育化学九年级上、下册.北京：人民教育出版社，2012.

[2] 王祖浩，王磊主编.全日制义务教育化学九年级上、下册.上海：上海教育出版社，2012.

[3] 毕华林，卢巍主编.全日制义务教育化学九年级上、下册.济南：山东教育出版社，2012.

[4] 梁永平.论化学学习中的能量观建构.化学教育，2008（8）.

[5] 姚远远，陈凯.初中化学教科书中能量观的建构.化学教育，2013（5）.

[6] 徐敏.中学化学“能量观”的构成要素及内涵.中学化学教学参考，2013（7）.

[7] 魏锐，如何由实验观察提出科学问题――以蜡烛燃烧为例，化学教育，2012（1）.