時間：2023-06-05 09:57:32
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇化學(xué)反應(yīng)原理，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
【中圖分類號】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A
【文章編號】0450-9889（2013）12B-0058-01
化學(xué)反應(yīng)原理是高中化學(xué)選修模塊之一，該內(nèi)容與必修模塊相銜接。它揭示了化學(xué)變化所遵循的基本原理，是化學(xué)在科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)、日常生活中進(jìn)行應(yīng)用的基礎(chǔ)。雖然教材中講述的關(guān)于化學(xué)反應(yīng)原理的內(nèi)容較為基礎(chǔ)，卻包含著學(xué)科中反應(yīng)原理的基本特征。只有把握了這些特征，教師才能透徹理解教材，準(zhǔn)確把握教材的深廣度，從而合理安排教學(xué)方式。準(zhǔn)確把握這些特征，需要我們注意以下幾點。
一、化學(xué)反應(yīng)原理的嚴(yán)謹(jǐn)性需要教師對概念有正確的理解
在化學(xué)反應(yīng)原理中包含著許多概念，全面理解這些概念并辨清它與相近概念的異同，才能深入理解化學(xué)反應(yīng)原理，在課堂運用時才能避免因為混淆而產(chǎn)生科學(xué)性錯誤。如我們只有理解和區(qū)分了“物質(zhì)的穩(wěn)定性”和“物質(zhì)的反應(yīng)活性”的概念，才不會認(rèn)為物質(zhì)的不穩(wěn)定性與反應(yīng)活性是一致的；只有認(rèn)識了化學(xué)反應(yīng)的“熱力學(xué)順序”和“動力性順序”，理解化學(xué)反應(yīng)的先后只是一種為了研究的方便而進(jìn)行的人為處理方法，才不會出現(xiàn)根據(jù)反應(yīng)物的性質(zhì)推斷混合物中反應(yīng)的先后順序的錯誤做法；只有分辨了“電極”和“電極反應(yīng)物”的概念，才不會得出“有兩種活動性不同的金屬（或一種金屬與一種能導(dǎo)電的非金屬）作電極”是構(gòu)成原電池的條件之一的錯誤結(jié)論?？梢姡處煴仨殰?zhǔn)確理解和把握相關(guān)概念，才能保證教學(xué)的嚴(yán)密性。
二、反應(yīng)原理研究對象的復(fù)雜性需要教師有復(fù)雜的思維
化學(xué)反應(yīng)原理研究的對象主要是化學(xué)反應(yīng)過程及化學(xué)變化，而在變化中會包含很多種物質(zhì)。除了研究物質(zhì)的變化，教師還要探討反應(yīng)過程中能量的變化，反應(yīng)速率、方向、限度等問題，這些因素之間既聯(lián)系又制約。這種研究對象的復(fù)雜性，需要教師在研究和應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)原理時，充分考慮各種因素的影響。如碘在淀粉中顯示的顏色，不僅受到I-濃度大小的影響，還與反應(yīng)時的溫度、溶液的酸堿度、淀粉鏈的長度等有關(guān)。再如，一塊看似均勻的金屬，在化學(xué)反應(yīng)中，我們可能會觀察到局部反應(yīng)較為劇烈的情況，這是因為從熱力學(xué)的角度看，同種金屬單質(zhì)的熱力學(xué)活動性是相同的，但其動力學(xué)活動性則不一定相同，因為金屬的動力學(xué)活動性不僅與其組成有關(guān)，還與晶體構(gòu)型、晶體內(nèi)部的局部結(jié)構(gòu)有關(guān)。因此，在化學(xué)反應(yīng)原理的教學(xué)中，教師如果一味地為了淺顯易懂，將復(fù)雜問題簡單化，勢必會產(chǎn)生科學(xué)性錯誤。教師應(yīng)該用聯(lián)系的、發(fā)展的、運動的思想來研究化學(xué)反應(yīng)原理。
三、反應(yīng)原理研究內(nèi)容的適用性需要教師基于真實的情景來解決問題
化學(xué)反應(yīng)原理雖然屬于學(xué)科中的理論知識，但是它的研究對象和內(nèi)容卻與生產(chǎn)、生活密切相關(guān)，其研究的動力來自于人類生產(chǎn)、生活的需求，一旦其研究成果轉(zhuǎn)化為實用技術(shù)，必將對社會生產(chǎn)力和人類的生活帶來極大的影響。化學(xué)反應(yīng)原理的這種應(yīng)用性特點，決定了運用這類知識解決生產(chǎn)生活問題時，一定要基于真實的情景。但是真實的情景是很復(fù)雜的，這就需要教師在教學(xué)時將理論與實際相結(jié)合，綜合考慮多種因素的作用，還原事物的本來面目。比如在分析溫度對反應(yīng)速率及化學(xué)平衡的影響時，我們必須學(xué)會具體問題具體分析，要從多方面去思考，不能單一地從某一角度去考慮。比如一些有氣體參與的在溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，雖然升溫能加快反應(yīng)速率，但升溫會使氣態(tài)反應(yīng)物的溶解度降低，因此反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率不一定能提高；還有一些熱穩(wěn)定性差的物質(zhì)，如過氧化氫、碳酸氫鹽、硝酸等，有這些物質(zhì)參與的溶液中的反應(yīng)，一般不能在高溫下進(jìn)行。同樣，具體的反應(yīng)還要注意反應(yīng)發(fā)生的條件。比如在溶液中，Na跟KCl是不可能發(fā)生置換反應(yīng)的，但在熔融狀態(tài)下這一反應(yīng)卻可以進(jìn)行；再如酸制酸的反應(yīng)，我們經(jīng)常講強(qiáng)酸制弱酸，但這一規(guī)律對氧化還原反應(yīng)是不適用的。因此，教師教學(xué)時切勿將一般規(guī)律絕對化。
四、反應(yīng)原理研究層次的多元性需要教師從多角度、用多種方法加以研究
物質(zhì)的變化具有復(fù)雜性和關(guān)聯(lián)性，教師要揭示化學(xué)反應(yīng)原理就必須從多個角度、用多種方法進(jìn)行研究。通過實驗等手段獲取現(xiàn)象，通過現(xiàn)象提出假設(shè)，通過理論分析解釋假設(shè)，通過綜合研究得出結(jié)論。不僅要用理論來引導(dǎo)實驗，還要通過實驗來驗證理論。不僅如此，教師還要從不同層次、不同角度去研究物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化的原因，既要從宏觀上把握其變化，還要從微觀上探究發(fā)生變化的根本原因。比如對于質(zhì)量守恒定律，我們不僅可以通過化學(xué)實驗進(jìn)行粗略地探究，還能從化學(xué)史的分析來進(jìn)行說明，還可以從物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化的本質(zhì)特征等多角度入手加以研究。再如，對于Cl-可以加快金屬單質(zhì)與酸的反應(yīng)的解釋，我們可以從活化金屬說、破壞氧化膜說、與金屬離子配位說、橋連轉(zhuǎn)移電子說等多個角度研究并得出結(jié)論。通過多角度地對反應(yīng)原理進(jìn)行研究，可以使問題和結(jié)論愈加清晰。
在選修模塊《化學(xué)反應(yīng)原理》教科書中，筆者認(rèn)為有10個“探究·活動”對于指導(dǎo)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)和形成正確的科學(xué)概念有著舉足輕重的重要意義。它們是第一章“化學(xué)反應(yīng)與能量變化”中的測定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱、電解飽和食鹽水、電鍍、鋅與CuSO4溶液反應(yīng)中能量變化與能量轉(zhuǎn)換四個“探究·活動”。第二章“化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率”中溫度對化學(xué)平衡的影響、濃度對化學(xué)平衡的影響、化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法三個“探究·活動”。第三章“物質(zhì)在水溶液中的行為”中鹽類的水解、影響鹽類水解平衡的因素、中和滴定法測定強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液的濃度三個“探究·活動”。這10個“探究·活動”，無論是從實驗探究的形式、實驗探究的內(nèi)容，還是從實驗探究的本質(zhì)上看都對學(xué)生的化學(xué)反應(yīng)原理的學(xué)習(xí)有著重要的指導(dǎo)作用。在復(fù)結(jié)時教師可以從以下三個方面來指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。
一、在實驗探究活動中不斷提高學(xué)生的觀察能力
提到觀察能力，不要把它認(rèn)為只是要求大家能靠視覺、嗅覺、聽覺、觸覺去感知物質(zhì)及其變化，也不是通過教師的講解、提醒就能培養(yǎng)，而是要隨著學(xué)習(xí)的深入，在多種多樣的學(xué)習(xí)活動中，通過自己的實踐逐步豐富起來。
實驗現(xiàn)象、實物、模型、圖形、圖表以及自然界里、生產(chǎn)生活中的化學(xué)現(xiàn)象的觀察、客觀地描述和記錄觀察到的現(xiàn)象；獲得關(guān)于物質(zhì)及其變化的感性知識和印象；對所獲得的感性現(xiàn)象或表象進(jìn)行分析、綜合、比較、判斷、推理、做初步的加工整理，這些都是觀察能力的要素。比如，鋅與CuSO4溶液反應(yīng)中能量變化與能量轉(zhuǎn)換這個實驗探究活動，反應(yīng)的現(xiàn)象很多，有顏色的、有質(zhì)量的、有溫度的、還有能量的，在這里最關(guān)鍵的現(xiàn)象應(yīng)該是溫度的變化與電流計指針的偏轉(zhuǎn)，顏色的變化是表象，而質(zhì)量的變化是要通過合理的推斷，這樣才能夠完整地體現(xiàn)出鋅與CuSO4溶液反應(yīng)能量變化與能量轉(zhuǎn)換的來龍去脈，忽略了其中的任何一點對其認(rèn)識都是不完整的。再比如，化學(xué)的觀察不能只依靠人的感官，還要學(xué)習(xí)借助各種儀器、設(shè)備和試劑進(jìn)行化學(xué)觀察，在用中和滴定法測定強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液的濃度的實驗探究活動中，酸堿能發(fā)生中和反應(yīng)是眾所周知的，但如何說明它發(fā)生了反應(yīng)以及何時反應(yīng)恰好完全，從表面上是無法觀察的，一定要借助于酸堿指示劑進(jìn)行觀察，這也是我們通過實驗所得到的一個新的收獲。另外，還要注意運用各種觀察手段和技巧，如探究溫度對化學(xué)平衡的影響、濃度對化學(xué)平衡的影響時，我們就是借助對比的方法，對其反應(yīng)的現(xiàn)象進(jìn)行放大，更清晰地顯示變化的的過程。
在化學(xué)實驗探究活動中既要操作，也要仔細(xì)觀察，還要積極思考，把操作過程、思維活動統(tǒng)一起來，才能達(dá)到實驗的最佳效果。所以說，化學(xué)實驗探究活動是一項動腦、動手、動五官的綜合性學(xué)習(xí)活動。
二、在實驗探究活動中不斷提高學(xué)生的實驗?zāi)芰?/p>
有些學(xué)生總覺得怕做化學(xué)實驗，嫌做實驗麻煩，寧可采取死記硬背的方法來應(yīng)對化學(xué)學(xué)習(xí)。這樣一來，表面上看似擠出了時間，實則放棄了實驗教學(xué)對自己化學(xué)思維能力的培養(yǎng)，使自己學(xué)會的書本知識始終處于“死”的狀態(tài)?；瘜W(xué)不是“聽”出來的、“講”出來的，化學(xué)是“做”出來的、“探究”出來的。例如，中和滴定法測定強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液的濃度的實驗探究活動中，一旦將鹽酸換成硫酸，一些學(xué)生的計算就會出現(xiàn)問題，他們把根據(jù)方程式得到的比例關(guān)系式當(dāng)成公式來記憶，忽略了實驗原理中最重要的部分：H+OH-=H2O。
隨著課程改革的不斷深化，高中化學(xué)教學(xué)中對實驗探究的要求也不斷提高，化學(xué)定量實驗內(nèi)容也占據(jù)一定比重，其功能不僅僅在于能夠培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，還能夠深化學(xué)生對事物變化中的量的關(guān)系的認(rèn)識，理解化學(xué)變化的本質(zhì)。本書通過定量實驗的“探究·活動”，目的是希望通過設(shè)計簡單定量實驗方案，給學(xué)生搭建運用化學(xué)知識和技能進(jìn)行分析、綜合、歸納、比較等科學(xué)思維方法的平臺，幫助學(xué)生在整合實驗原理、操作原理、儀器原理的相互關(guān)系過程中，形成設(shè)計簡單定量實驗方案的一般思維框架。
三、在實驗探究活動中不斷提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)
認(rèn)真品味這10個“探究·活動”實驗，可以發(fā)現(xiàn)它給學(xué)生提供一個非常好的探究平臺。讓學(xué)生自己不自覺地進(jìn)入以興趣獲取知識，再用知識來解決問題，在解決問題中激發(fā)出新的學(xué)習(xí)熱情的良性循環(huán)過程?！疤骄俊せ顒印睂嶒?，也從簡到繁、從模仿到獨立、從定性到定量。
關(guān)鍵詞：建模法；化學(xué)反應(yīng)原理；原電池原理
文章編號：1008-0546（2012）10-0060-02
中圖分類號：G632．41
文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2012．10．025
化學(xué)反應(yīng)原理是化學(xué)課程中的難點，很抽象，學(xué)生難于理解和掌握，雖然在教學(xué)中有實驗演示、動畫模擬等多種教學(xué)手段幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和感知，但是在具體的問題和練習(xí)中，僅靠想象和理解，難免不出差錯。如果我們在教學(xué)過程中巧妙地運用建模法幫助學(xué)生去建立典型模型，深化理解原理，復(fù)雜的問題就會簡單化。本文通過原電池原理的課堂教學(xué)舉例，來闡述建模法在化學(xué)反應(yīng)原理中的具體應(yīng)用方法。
一、建模法內(nèi)涵及其意義
建模法就是利用化學(xué)模型解決實際問題的一種實踐。即通過抽象、簡化、假設(shè)等處理過程后，將某類實際問題用具體方式表達(dá)，建立起化學(xué)模型，然后運用類比的方法對具體問題進(jìn)行處理，找出解題的方法和思路。其認(rèn)識的過程如下：
1．建模法由具體事例出發(fā)，通過抽象、概括建立典型模型，從而深化理解化學(xué)原理，并用來解決實際問題，符合認(rèn)知規(guī)律，即由學(xué)生的感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識，再由理性認(rèn)識來指導(dǎo)實踐，并且在實踐中檢驗、糾正對原理的理解。
2．青少年學(xué)生的形象思維活躍，但抽象思維尚未成熟，所以對抽象的原理理解具有一定的難度。而建模教學(xué)法正是通過對抽象的原理建立具體的模型來幫助學(xué)生理解原理，達(dá)到化繁為簡、化難為易的效果。
3．在建模法應(yīng)用過程中必須遵循由個體到一般、由典型到普遍，由易到難、由簡單到綜合的螺旋式上升的原則，使教學(xué)模型通過學(xué)生的討論、思考在腦海不斷清晰并逐漸內(nèi)化，忌不顧客觀規(guī)律、盲目提高難度，結(jié)果適得其反。
二、建模法在原電池原理教學(xué)中的應(yīng)用
1．呈現(xiàn)事例，引導(dǎo)學(xué)生理解原電池原理
在教材銅鋅原電池裝置中，由于鋅是活潑金屬，容易失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，作為原電池的負(fù)極。鋅棒失去的電子沿導(dǎo)線流到銅棒表面，然后溶液中的Cu2+在銅棒的表面上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，不活潑金屬銅作為原電池的正極。在溶液中，由于銅棒上聚集了電子，所以，溶液中陽離子移向銅棒（正極）；鋅棒附近產(chǎn)生了大量的Zn2+離子，吸引溶液中的陰離子，所以陰離子移向鋅極（負(fù)極）。陰陽離子的定向移動從而在溶液中形成了由鋅棒指向銅棒的電流。原電池中外電路的電流是由電子的定向移動傳導(dǎo)，內(nèi)電路的電流是由自由離子的定向移動傳導(dǎo)，內(nèi)電路的電流與外電路的電流方向相反，并因此形成一個閉合的回路。在應(yīng)用中我們可以將實際問題與銅鋅原電池這個模型相對照，問題就會迎刃而解。
2．認(rèn)識提升，引導(dǎo)學(xué)生建立原電池模型
（1）確定原電池電極
方法一：根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定，一般情況下：
①對于金屬——金屬電極，活潑金屬是負(fù)極，不活潑金屬是正極；
②對于金屬——非金屬電極，金屬是負(fù)極，非金屬是正極，如干電池等；
③對于金屬——化合物電極，一般金屬是負(fù)極，化合物是正極。
方法二：根據(jù)電極反應(yīng)的本身確定
失電子的反應(yīng)氧化反應(yīng)負(fù)極；得電子的反應(yīng)還原反應(yīng)正極。
（2）確定電極反應(yīng)及其產(chǎn)物
負(fù)極：還原性物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，同時需要考慮溶液中的微粒參與電極反應(yīng)，如：
①活潑金屬做負(fù)極反應(yīng)物：M-ne-=Mn+［若在堿性條件下則為：M-ne-+nOH-=M（OH）n］
②氫氣做為負(fù)極反應(yīng)物，若溶液為酸性或中性，則為H2-2e-=2H+，若溶液為堿性，則為H2-2e-+2OH-=2H2O
③甲烷燃料電池（用熔融KOH做電解質(zhì)）：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O
……
正極：氧化性物質(zhì)發(fā)生還原反應(yīng)，同時要考慮電解質(zhì)溶液的性質(zhì)，如：
①非氧化性酸：2H++2e-=H2
②不活潑金屬鹽溶液：Mn++ne-=M
③中性、弱酸性條件下氧氣為正極反應(yīng)物：2H2O+O2+4e-=4OH-
④酸性條件下氧氣為正極反應(yīng)物：4H++O2+4e-=2H2O
……
經(jīng)過對課本中具體事例的理解、概括和深化，我們可以建立原電池的典型模型如下：
3．舉例應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生運用類比的方法解決實際問題
例如：新型的質(zhì)子交換膜二甲醚燃料電池有較高的安全性。電池總反應(yīng)為：CH3OCH3+3O2＝2CO2+3H2O，電池示意圖如下,下列說法不正確的是（
）
A．a(chǎn)極為電池的負(fù)極
B．電池工作時電流由b極沿導(dǎo)線經(jīng)燈泡再到a極
C．電池正極的電極反應(yīng)為：4H++O2+4e-=2H2O
D．電池工作時，1mol二甲醚被氧化時就有6mol電子轉(zhuǎn)移
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.11.027
化學(xué)反應(yīng)原理是人類在大量研究化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)的基礎(chǔ)上，總結(jié)得到的關(guān)于化學(xué)反應(yīng)的一般規(guī)律，是深刻理解化學(xué)反應(yīng)和規(guī)律的基礎(chǔ)。我國新課程改革將有關(guān)中學(xué)階段的化學(xué)反應(yīng)原理內(nèi)容，集中編排在《化學(xué)反應(yīng)原理》選修模塊中。該模塊是為對化學(xué)反應(yīng)原理感興趣的學(xué)生開設(shè)的，通過學(xué)習(xí)，學(xué)生可以了解化學(xué)反應(yīng)原理在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的應(yīng)用。但由于化學(xué)反應(yīng)原理知識有著復(fù)雜性、關(guān)聯(lián)性、多樣性和交錯性的特點，學(xué)生在學(xué)習(xí)時存在很大的障礙。而許多教學(xué)一線的教師，面對《化學(xué)反應(yīng)原理》部分的教學(xué)時，也常常出現(xiàn)“教師自認(rèn)為已經(jīng)講的很清楚而學(xué)生反復(fù)出錯”的情況。為此，筆者采用問卷調(diào)查、觀察等方法，在四月下旬對無錫市青山中學(xué)，姜堰中學(xué)以及南京市六合中學(xué)進(jìn)行探查，并分析高二和高三兩個不同年級學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)原理模塊教學(xué)行為的認(rèn)識，多角度研究了高中化學(xué)反應(yīng)原理的教學(xué)方式，為今后根據(jù)學(xué)生的差異選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方式以促進(jìn)學(xué)生在原理部分的學(xué)習(xí)提供依據(jù)。
一、探查的設(shè)計與實施
本研究的問卷調(diào)查從教學(xué)中常見的教學(xué)方式和學(xué)生期望的教學(xué)方式兩個角度切入，分為五個部分：一、調(diào)查了學(xué)生的基本信息；二、通過表格式的選擇，探查了學(xué)生對教材中內(nèi)容的分散、整合的觀點，同時也了解了學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的增加和刪減的建議，總共17題；三、通過選擇的形式對學(xué)生最推崇的教學(xué)行為進(jìn)行了探查，總共4小題；四、通過表格形式的選擇，對學(xué)習(xí)活動進(jìn)行了探查，總共12小題；五、通過表格形式的選擇，對化學(xué)反應(yīng)原理模塊中的各種教學(xué)活動進(jìn)行了探查，總共14小題。本研究所有探查數(shù)據(jù)均采用SPSS 17.0進(jìn)行統(tǒng)計處理。
本調(diào)查采取隨機(jī)整群抽樣的方法，研究的對象為無錫市、姜堰市以及南京市三所四星級中學(xué)的453名學(xué)生。之所以選擇四星級學(xué)校，是因為這類學(xué)校選修化學(xué)的學(xué)生相對較多。本調(diào)查針對不同年級學(xué)生的認(rèn)知能力的差別，對上述學(xué)校的高二和高三年級學(xué)生進(jìn)行探查?？紤]到調(diào)查對象應(yīng)具有一定的化學(xué)反應(yīng)原理模塊基礎(chǔ)，而高二年級正進(jìn)行著高中化學(xué)反應(yīng)原理模塊的教學(xué)，因此在四月下旬進(jìn)行探查的實施。
二、探查的結(jié)果分析
1. 靈活地將學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行分散和整合能促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展
教學(xué)內(nèi)容分散和整合的意圖，即根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和認(rèn)知規(guī)律，突破現(xiàn)有教材中的呈現(xiàn)順序，進(jìn)行重新組合的過程。問卷中涉及到原電池、電解質(zhì)、影響化學(xué)平衡的因素、平衡常數(shù)、金屬腐蝕這四個知識點，原有教材中是分散編排的，問其是否可以整合編排。另外涉及到化學(xué)平衡移動、pH的計算、勒夏特列原理這三個知識點，原有教材是整合編排的，問其是否可以分散編排。對學(xué)生關(guān)于學(xué)習(xí)內(nèi)容的分散和整合意見的頻數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果見表2
從數(shù)據(jù)中可以看出，在高一時已經(jīng)學(xué)習(xí)了“原電池”的相關(guān)概念，在“化學(xué)反應(yīng)原理”這本書里，又專門講解“原電池”，88.7%的學(xué)生認(rèn)為這樣分散講解有必要，并認(rèn)為前面出現(xiàn)的知識是基礎(chǔ)，后面出現(xiàn)的知識是前面的深化。11.3%的學(xué)生認(rèn)為整合講解比較能夠促進(jìn)自己的理解。此外，對于“化學(xué)平衡移動”、“pH的計算”和“勒夏特列原理”的講授順序，大部分學(xué)生贊同對這些內(nèi)容進(jìn)行分散講解。而對于“電解質(zhì)”、“影響化學(xué)平衡因素”、“平衡常數(shù)”和“金屬腐蝕”的講授順序，大部分學(xué)生贊同對這些內(nèi)容進(jìn)行整合講解。筆者認(rèn)為，教學(xué)內(nèi)容需進(jìn)行靈活地整合和分散，并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因為教育對象是有差異的。
筆者通過對江蘇省特級教師的教學(xué)觀摩，發(fā)現(xiàn)特級教師能夠靈活地對化學(xué)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分散與整合。例如徐賓老師在進(jìn)行“難溶電解質(zhì)的溶解平衡”教學(xué)時，不但通過實驗的方法幫助學(xué)生建立了沉淀溶解平衡的概念，而且靈活地將MgCO3Mg（OH）2、Ca（OH）2CaCO3、AgCl溶于氨水、Mg（OH）2溶于NH4Cl溶液、AgClAgIAg2S、鍋爐水垢用Na2CO3溶液預(yù)處理等內(nèi)容加以整合，最后引導(dǎo)學(xué)生用平衡移動的觀念解決沉淀的生成、溶解和轉(zhuǎn)化問題。
2. 適當(dāng)拓展增加學(xué)習(xí)內(nèi)容能促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展
布魯姆曾說過，“學(xué)什么是比怎樣學(xué)更為重要的問題”。筆者通過下列問卷調(diào)查題探查了學(xué)生關(guān)于學(xué)習(xí)內(nèi)容拓展的看法。
化學(xué)反應(yīng)原理部分的學(xué)習(xí)，你認(rèn)為最需要增加的是（ ）
A. 實驗 B. 應(yīng)用實例 C.典型例題
D. 教師精彩講解 E.拓展延伸
統(tǒng)計結(jié)果見表3。
從數(shù)據(jù)可以看出，對于“化學(xué)反應(yīng)原理”的學(xué)習(xí)，38.6%的學(xué)生認(rèn)為需要增加實驗，28.5%的學(xué)生認(rèn)為需要增加應(yīng)用實例，18.1%的學(xué)生認(rèn)為需要增加典型例題，8.4%的學(xué)生認(rèn)為需要增加拓展延伸，6.4%的學(xué)生認(rèn)為需要增加教師精彩的講解。在此基礎(chǔ)上，筆者進(jìn)一步對學(xué)生關(guān)于“沉淀溶解平衡”拓展看法的頻數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果見表4。
1.蓋斯定律
例1（2011年新課程理綜）科學(xué)家利用太陽能分解水生成的氫氣在催化劑作用下與二氧化碳反應(yīng)生成甲醇，并開發(fā)出直接以甲醇為燃料的燃料電池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃燒熱 ΔH分別為-285.8 kJ?mol-1、-283 kJ?mol-1和-726.5 kJ?mol-1。請回答下列問題：
（1）用太陽能分解10 mol水消耗的能量是kJ；（2）甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為。
解答（1）分解水的化學(xué)方程式為：
H2O（l)H2(g)+12O2(g)
其逆反應(yīng)可看作氫氣的燃燒反應(yīng)。由題中已知條件，氫氣的燃燒熱為ΔH=-285.8 kJ?mol-1，則水分解為氫氣和氧氣的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，其熱效應(yīng)ΔH=+285.8 kJ?mol-1。如果有10 mol 水分解，則需要的能量應(yīng)為2858 kJ。
（2）本小題實際上是要求寫出甲醇的不完全燃燒反應(yīng)的化學(xué)方程式并計算出相應(yīng)的反應(yīng)熱。根據(jù)題中已知條件：CO(g)+12O2(g)CO2(g)
ΔH1=-283.0kJ?mol-1()
CH3OH(l)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(l)
ΔH2=-726.5kJ?mol-1()
運用蓋斯定律，由()-()得：
CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)
ΔH=-443.5 kJ?mol-1
即1 mol甲醇經(jīng)不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水可放出443.5 kJ的熱量。
分析問題（1）考后統(tǒng)計數(shù)據(jù)不是非常理想，通過調(diào)查分析得知，學(xué)生沒有領(lǐng)悟該問的考查意圖和目標(biāo)，沒有意識到水的分解反應(yīng)焓變可以用氫氣燃燒的逆反應(yīng)進(jìn)行計算；問題（2）考查意圖比較明顯，學(xué)生能領(lǐng)悟出應(yīng)用蓋斯定律進(jìn)行解題的方法，所以難度比較適宜。
例2（2013年新課程理綜）二甲醚（CH3OCH3）是無色氣體，可作為一種新型能源。由合成氣（組成為H2、CO和少量的CO2）直接制備二甲醚，其中的主要過程包括以下四個反應(yīng)：
甲醇合成反應(yīng)：
（i） CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
ΔH1=-90.1kJ?mol-1
（ii） CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH2=-49.0kJ?mol-1
水煤氣變換反應(yīng)：
（iii） CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
ΔH3=-41.1kJ?mol-1
二甲醚合成反應(yīng)：（iv）2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
ΔH4=-24.5kJ?mol-1
由H2和CO直接制備二甲醚（另一產(chǎn)物為水蒸氣）的熱化學(xué)方程式為。
解答根據(jù)本題條件可知，將化學(xué)方程式（i）、（ii）、（iii）、（iv）相加，得到由H2和CO直接制備二甲醚反應(yīng)式，反應(yīng)的熱效應(yīng)：
ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4
=(-90.1 kJ?mol-1)+(-49.0kJ?mol-1)+(-41.1 kJ?mol-1)+(-24.5 kJ?mol-1)
=-204.7 kJ?mol-1。
即熱化學(xué)方程式為：
2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g),ΔH=-204.7 kJ?mol-1
或者將化學(xué)方程式（i）×2與（iv）相加也可得到相同的熱化學(xué)方程式。
分析考后該題統(tǒng)計難度0.39，區(qū)分度為0.51。本題仍是考查蓋斯定律內(nèi)容，由于其指向明確且數(shù)據(jù)計算不是特別復(fù)雜，試題難度不大且區(qū)分度優(yōu)秀。
2.能量轉(zhuǎn)化效率
例3（2013年新課程理綜）二甲醚直接燃料電池具有啟動快、效率高等優(yōu)點，其能量密度高于甲醇直接燃料電池（5.93 kW?h?kg-1）。若電解質(zhì)為酸性，二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為，一個二甲醚分子經(jīng)過電化學(xué)氧化，可以產(chǎn)生個電子的電量；該電池的理論輸出電壓為1.20 V，能量密度E= （列式計算。能量密度=電池輸出電能/燃料質(zhì)量，1 kW?h=3.6×106J）。
解答從電池反應(yīng)可見，一個二甲醚分子經(jīng)過電化學(xué)氧化，可以產(chǎn)生12個電子的電量。1 mol二甲醚完全氧化，可產(chǎn)生的電能為1.20 V×12×96500 C，則根據(jù)本題“能量密度=電池輸出電能/燃料質(zhì)量”的定義，二甲醚直接燃料電池的能量密度為：
E=1.20 V×1000 g46 g?mol-1×12×96500 C?mol-11 kg÷(3.6×106J?kW-1?h-1)
=8.39 kW?h?kg-1
分析本題實測難度系數(shù)為0.03，難度很大，但是區(qū)分度很好0.54。此題有如下兩個難點：一是能量的計算，要用到物理學(xué)上的電功（或電能）的涵義：電動（或電能）=電壓×電量，其中還用到法拉第常數(shù)或者電子的電量，這些都是學(xué)生不熟悉的內(nèi)容。二是單位的換算且數(shù)值較大，計算較為復(fù)雜，會占用學(xué)生較多的考試時間，導(dǎo)致大量學(xué)生直接放棄。
3.平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率
(1)沉淀溶解平衡常數(shù)
例4（2010年海南卷第5題）已知：Ksp(AgCl)=1.8×10-10，Ksp(AgI)=1.5×10-16，Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12，則下列難溶鹽的飽和溶液中，Ag+濃度大小順序正確的是()。
A．AgCl>AgI>Ag2CrO4
B．AgCl>Ag2CrO4>AgI
C．Ag2CrO4>AgCl>AgI
D． Ag2CrO4>AgI>AgCl
解答AgCl和AgI化學(xué)式類似，它們?nèi)芙舛龋ㄅc陽離子或陰離子的飽和濃度一致）的大小可直接比較溶度積大小。因為陽離子數(shù)和陰離子數(shù)之比為1∶1，在飽和溶液中，Ksp=c(Ag+)c(X-)（X代表Cl，I），c(Ag+)=Ksp。 而在Ag2CrO4中，Ksp=c(Ag+)2c(CrO2-4),c(Ag+)=32Ksp。Ag2CrO4、AgCl、AgI中c(Ag+)的濃度約為10-4、10-5、10-8，選項C正確。
分析本題是對沉淀溶解平衡常數(shù)的考查，要求學(xué)生利用沉淀溶解平衡常數(shù)定量估算溶液中的離子濃度。此題對總分超過50分的學(xué)生區(qū)分較好?？偡值陀?0分的學(xué)生基本上都直接按照Ksp的大小比較Ag+的大小，錯誤地選擇了B。
(2)弱酸弱堿電離平衡常數(shù)
例5（2013年新課程理綜）室溫時，M(OH)2(s)M2+(aq)+2OH-(aq),Ksp=a,c(M2+)=b mol?L-1時，溶液的pH等于()。
A．12lg(ba)B． 12lg(ab)
C．14+12lg(ab)D． 14+12lg(ba)
解答M(OH)2(s)M2+(aq)+2OH-(aq)Ksp=a，此時溶液中的c(M2+)=b mol?L-1時，溶液中的OH-的濃度表示為：
c(OH-)=Ksp［M(OH2)］c(M2+)=ab
pOH=-lgc(OH-)=-12lg(ab)
pH=14-pOH=14+12lg(ab)
分析此題難度統(tǒng)計為0.533，區(qū)分度為0.431。對于低分?jǐn)?shù)段的考生，選項B和D都具有很強(qiáng)的干擾性。對于高分段的考生，選項D具有很強(qiáng)的干擾性。考生回答錯誤的主要原因可能是沒有厘清pH計算的涵義，在計算過程中將對數(shù)的計算轉(zhuǎn)換成pH時正負(fù)關(guān)系顛倒。
(3)氣相反應(yīng)平衡常數(shù)
例6（2012年新課程理綜）COCl2的分解反應(yīng)為:COCl2(g)Cl2(g)+CO(g),ΔH=+108 kJ?mol-1。反應(yīng)體系達(dá)到平衡后，各物質(zhì)的濃度在不同條件下的變化狀況如圖1所示（第10 min到14 min的COCl2濃度變化曲線未示出）：
圖1①計算反應(yīng)在第8 min時的平衡常數(shù)K=；
②比較第2 min反應(yīng)溫度T(2)與第8 min反應(yīng)溫度T(8)的高低：T(2) T(8)（填“＜”、“＞”或“＝”）；
③若12 min時反應(yīng)于溫度T(8)下重新達(dá)到平衡，則此時c(COCl2)=mol?L-1 。
解答①第8 min時反應(yīng)為重新達(dá)到平衡，此時平衡常數(shù)：
K=c（Cl2）c（CO）c（COCl2）
=0.11 mol?L-1×0.09 mol?L-10.04 mol?L-1
=0.234 mol?L-1
②由圖可知，在t為0~4 min中，反應(yīng)達(dá)到平衡。從第4 min開始，反應(yīng)物COCl2濃度逐漸降低而產(chǎn)物CO和Cl2濃度逐漸升高，表明平衡向正反應(yīng)方向移動。因為光氣分解是吸熱反應(yīng)，表明從第4min開始，反應(yīng)溫度提高，即T(2)＜T(8)。
③由題圖可知，在第10 min時，反應(yīng)產(chǎn)物之一的CO被部分移去，導(dǎo)致平衡再次向正反應(yīng)方向的移動，產(chǎn)物Cl2濃度增高而反應(yīng)物COCl2濃度降低。根據(jù)本題所給條件，第12 min時反應(yīng)于溫度T(8)下重新達(dá)到平衡此時平衡常數(shù)仍為0.234 mol?L-1。
由圖可見，此時c（CO）=0.06 mol?L-1，c（Cl2）=0.12 mol?L-1，
故有：c（COCl2）=c（CO）?c（Cl2）K
=0.06 mol?L-1×0.12 mol?L-10.234 mol?L-1
=0.031 mol?L-1。
分析③問考后統(tǒng)計難度0.46，區(qū)分度0.53。此題考查目的明確，學(xué)生能領(lǐng)悟考查意圖。解答的關(guān)鍵是分析從熱化學(xué)方程式和圖中找出關(guān)鍵的信息：反應(yīng)為分子數(shù)增大、吸熱反應(yīng)、平衡時的濃度等。利用這些信息去分析判斷每個過程發(fā)生濃度變化的外因（壓力、溫度、催化劑等）。
二、思考與啟示
反應(yīng)原理中的定量內(nèi)容是新課程教學(xué)中的新增知識點，也是高考化學(xué)必考部分中考查的重點和難點。從上面的分析看，影響難度的主要因素有以下三個方面：①考查意圖間接；②數(shù)據(jù)比較復(fù)雜；③除了數(shù)據(jù)比較復(fù)雜之外，引入新的信息，需要進(jìn)行量綱的轉(zhuǎn)換。
不管試題難度是大還是小，考查定量方法的這些試題的區(qū)分效果都非常良好。
（1）在教學(xué)過程中要重視計算規(guī)范性和計算能力的訓(xùn)練。
關(guān)鍵詞：化學(xué)反應(yīng)的方向；教學(xué)設(shè)計；中學(xué)化學(xué)教學(xué)
文章編號：1005－6629(2012)2－0030－02 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
1、設(shè)計思想
以“從具體的知識傳授到核心觀念建構(gòu)，從知識解析為本到基於學(xué)生認(rèn)識發(fā)展”為指導(dǎo)思想，依據(jù)《課程標(biāo)準(zhǔn)》中“能用焓變和熵變說明化學(xué)反應(yīng)的方向”要求，從本節(jié)涉及的“化學(xué)反應(yīng)的方向、焓變與反應(yīng)方向有關(guān)的概念、熵變與反應(yīng)方向有關(guān)的概念”等具體知識的教學(xué)，上升到幫助學(xué)生形成“化學(xué)反應(yīng)的方向問題；化學(xué)反應(yīng)的方向可以用反應(yīng)體系的某些物理量的變化作判據(jù)；和自然現(xiàn)象一樣，化學(xué)反應(yīng)一般由‘高能’趨向‘低能’、由‘有序’趨向‘無序’等”；從對“焓判據(jù)”和“熵判據(jù)”的知識解析，上升到通過舉證的方法進(jìn)行證實或證偽，從而促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識的發(fā)展。
2、教材分析與比較
本課題內(nèi)容屬原理性知識，在現(xiàn)行3種版本的高中教材《化學(xué)反應(yīng)原理(選修)》中“化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡”一章中都有體現(xiàn)，但有關(guān)內(nèi)容的編排順序有所不同(見表1)，人教版是按“速率化學(xué)平衡(限度)方向”的順序，意在化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向要用到焓變和熵變知識，需要對化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)有更多的領(lǐng)悟，所以把它放最后，以知識的方式呈現(xiàn)出來，即從內(nèi)容的難度考慮；魯科版是按“方向限度速率”的順序，旨在反映化學(xué)反應(yīng)研究的一般思路，即對一個任意設(shè)計的化學(xué)反應(yīng)，首先需要判斷的是，它在指定條件下有無可能發(fā)生，以及在什么條件下有可能發(fā)生；對於有可能發(fā)生的反應(yīng)它的限度如何?最后是反應(yīng)實際進(jìn)行的情況還涉及反應(yīng)的速率問題，即從化學(xué)反應(yīng)的一般研究過程考慮。蘇教版是按“速率方向限度”的順序，考慮在此之前學(xué)生通過在必修教材《化學(xué)2》的學(xué)習(xí)，已經(jīng)能定性地認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)有陜有慢，知道許多化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物等相關(guān)知識，引導(dǎo)學(xué)生回顧已有知識的基礎(chǔ)上進(jìn)行新知識的學(xué)習(xí)，實現(xiàn)新知識與原有知識的融合，即從學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)驗出發(fā)。
3種版本的教材，雖然在編排和呈現(xiàn)方式表現(xiàn)不同特點，但在內(nèi)容上都緊緊圍繞課程標(biāo)準(zhǔn)，在知識的深度上沒有過高要求。從化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性、焓變和熵變與化學(xué)反應(yīng)方向的關(guān)系等具體內(nèi)容出發(fā)，突出學(xué)生已有的生活經(jīng)驗和認(rèn)知基礎(chǔ)，以幫助學(xué)生形成基本的化學(xué)觀念、促進(jìn)學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)原理更全面的認(rèn)識為根本目的。同時，教材為教師的教學(xué)和學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)留下空間，教師在教學(xué)中不必拘泥於某一版本的教材，可結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)需求，選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法。
3、教學(xué)目標(biāo)
[基礎(chǔ)性目標(biāo)]
(1)通過經(jīng)驗和直觀體驗，認(rèn)識自然界中的自發(fā)過程及特征，并遷移到化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)過程，形成“化學(xué)反應(yīng)存在方向”的認(rèn)識。
(3)通過歸納的方法，知道H＜0有利於化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行，并通過“證實和證偽”的方法，認(rèn)識焓變不是判斷反應(yīng)自發(fā)的惟一因素。
(3)通過簡單的實驗活動和體驗，知道“熵”可用來描述體系的混亂程度，認(rèn)識S＞O有利於化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行，但不是判斷反應(yīng)自發(fā)的惟一因素。
[提高性目標(biāo)]
(4)學(xué)會從現(xiàn)象分析到理論探究的科學(xué)方法，形成“―定條件下化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的趨勢，并不意味該條件下反應(yīng)能實際發(fā)生”的觀念。
(5)通過分析和概括焓變與熵變對反應(yīng)方向的共同影響，初步認(rèn)識這兩個因素不是孤立而不相互關(guān)聯(lián)的，形成對事物發(fā)展或變化整體認(rèn)識的觀念和全面分析的方法。
(6)通過基於“熵增原理”上的類比體驗，強(qiáng)化環(huán)境保護(hù)與低碳生活的重要性和迫切性。
4、教學(xué)重、難點
焓變、熵變對化學(xué)反應(yīng)自發(fā)過程的影響
[關(guān)鍵詞] 化學(xué)反應(yīng)工程；教學(xué)改革；教學(xué)方法
化學(xué)反應(yīng)工程是精細(xì)化工專業(yè)一門必修的，建立在數(shù)學(xué)、化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科及物理化學(xué)、化工熱力學(xué)、化工傳遞過程等知識領(lǐng)域，內(nèi)容新穎而難點較多的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能掌握化學(xué)反應(yīng)工程最基本的原理和計算方法，能夠理論聯(lián)系實際，提高對工業(yè)反應(yīng)器進(jìn)行設(shè)計與分析能力。
面對這樣一門課程，必須讓學(xué)生能系統(tǒng)掌握本課程的內(nèi)容，使教學(xué)內(nèi)容較為合理，并在教學(xué)方法和手段方面進(jìn)行改革，力求把化學(xué)反應(yīng)工程基本觀點與實際緊密聯(lián)系起來，現(xiàn)介紹該課程教學(xué)中的幾點體會。
1 闡明化學(xué)反應(yīng)工程課程地位，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
化學(xué)工程與工藝專業(yè)的核心知識可概括為“三傳一反”，“反”是核心。對各種不同類型反應(yīng)器的設(shè)計與分析正是化學(xué)反應(yīng)工程課程的主要內(nèi)容。因此要讓學(xué)生懂得該課程的重要地位，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。一旦他們能認(rèn)識到該課程的重要性，就會自覺地下功夫?qū)W習(xí)，主動克服學(xué)習(xí)中遇到的困難。目前碩士研究生入學(xué)考試只考化工原理，并不是意味著它沒有化工原理課程重要，主要由于化學(xué)反應(yīng)工程課程難度較大，一些重點高校在碩士研究生復(fù)試時要加試化學(xué)反應(yīng)工程，這也可激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性。
2 教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)的改革
在準(zhǔn)確把握化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)科總體框架和教學(xué)中心的基礎(chǔ)上，課程強(qiáng)調(diào)重點、基本理論和基本方法和專業(yè)知識的系統(tǒng)性，因為基礎(chǔ)理論不扎實，會限制學(xué)生解決問題能力的發(fā)揮與創(chuàng)新；同時強(qiáng)調(diào)工程應(yīng)用能力的訓(xùn)練，強(qiáng)調(diào)與其他課程，如數(shù)值計算、化學(xué)動力學(xué)、化工原理、傳遞現(xiàn)象、催化原理和計算機(jī)技術(shù)等的銜接、貫通。因此，這門課的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生綜合利用所學(xué)的知識來解決工業(yè)反應(yīng)器設(shè)計問題。為此，在組織教學(xué)過程中，要求學(xué)生在課下認(rèn)真復(fù)習(xí)所需的基礎(chǔ)知識。
在教材選擇上，精心挑選精細(xì)化工專業(yè)適合的教材，以許志美的《化學(xué)反應(yīng)工程原理》為主，以李紹芬的《反應(yīng)工程》、陳甘裳的《化學(xué)反應(yīng)工程》、朱炳辰的《化學(xué)反應(yīng)工程》等為輔來講授，將當(dāng)今世界上最流行的英文教材如Levenspiel主編的《Chemical Reaction Engineering》為參考來組織教學(xué)，同時將最新的科學(xué)研究成果融入課堂教學(xué)，如膜反應(yīng)器等。
3 教學(xué)方法和手段的改革
鑒于本課程涉及的工程數(shù)學(xué)知識較多，且要求有一定的邏輯思維能力，課堂講授的內(nèi)容和方法必須適當(dāng)。在講授每一章時都應(yīng)該利用幾分鐘的時間將本章加以概括。同時，注意將課程體系進(jìn)行系統(tǒng)化處理，教學(xué)內(nèi)容包括：反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)、釜式反應(yīng)器、管式反應(yīng)器、停留時間分布與反應(yīng)器的流動模型、多相系統(tǒng)中的化學(xué)反應(yīng)與傳遞現(xiàn)象、多相催化反應(yīng)器的設(shè)計與分析等。建立物料衡算式、能量衡算式和動量衡算式這三類方程的依據(jù)分別是質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律和動量守恒定律是各類反應(yīng)器章節(jié)的基本內(nèi)容。學(xué)生若能抓住各類反應(yīng)器設(shè)計與分析的最基本的內(nèi)容，就能從總體上掌握化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)科的知識體系。
對于那些學(xué)生用現(xiàn)有知識無法解決的問題，如數(shù)值積分中的Simpson法，教會學(xué)生使用多種手段進(jìn)行解決，如程序設(shè)計、Excel計算、Origin繪圖及MatLab計算等實用方法。平時的作業(yè)也直接在計算機(jī)完成，然后直接發(fā)至主講教師的電子郵箱，實現(xiàn)了無紙化作業(yè)。同時上課過程中注意制造懸念，促進(jìn)學(xué)生思考，復(fù)習(xí)舊知識，提出新問題，讓學(xué)生處于索取狀態(tài)，刺激學(xué)生的大腦興奮，主動想去獲取問題答案。
化學(xué)反應(yīng)工程中有很多的圖表說明、例題演算等，一般情況一節(jié)課需7～8個黑板版面，這就需要利用計算機(jī)進(jìn)行演示。而且利用生動的動畫來模擬事物的變化過程，說明科學(xué)原理，將一些抽象、復(fù)雜的內(nèi)的合成與應(yīng)用容具體化，便于學(xué)生理解和掌握。但是，對于一些難度較大的內(nèi)容，由于學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)參差不齊，其過程推導(dǎo)還需要用板書的形式進(jìn)行，由淺入深，可引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會推導(dǎo)的方法、思路，也便于學(xué)生記錄筆記。
4 考核方式的改革
關(guān)鍵詞： 自主知識構(gòu)建 化學(xué)反應(yīng)速率 有效課堂
“有效課堂”是當(dāng)前中小學(xué)教學(xué)研究中非常注重的研究內(nèi)容，其概念包含極其豐富的內(nèi)涵。筆者認(rèn)為，教學(xué)的“有效”其根本在于“課堂”教學(xué)，由此，聯(lián)想到了一直以來都在思考的一些問題：為什么學(xué)生總是“課堂上一聽都懂，課后一做（題）就不會”？為什么我們（老師和學(xué)生）都感覺現(xiàn)在的高考化學(xué)試題越來越難做？為什么“老師教的累，學(xué)生學(xué)得苦”？老師和學(xué)生能不能都少做些無用功？……這些問題的解決還是要在課堂上下足工夫，做好教學(xué)設(shè)計，把課堂教學(xué)做扎實，也許“活力”或“有效”可能在不經(jīng)意間就有了。很多老師在日常教學(xué)中，教學(xué)流程一般都是這樣設(shè)計的：備課前先做課后作業(yè)題集（或歷屆高考題）中的習(xí)題，然后，根據(jù)習(xí)題集（或歷屆高考題）中反映的知識內(nèi)容和難度確定教學(xué)目標(biāo)，從而再行選擇教學(xué)流程……而對于許多有經(jīng)驗的老教師，甚至這個環(huán)節(jié)也基本省略了，幾乎完全是依賴教學(xué)經(jīng)驗在設(shè)計教學(xué)。這種依據(jù)教學(xué)經(jīng)驗和考試題進(jìn)行教學(xué)設(shè)計的現(xiàn)象，恐怕也是許多老師備課時比較普遍的現(xiàn)象。
以下是蘇教版高中化學(xué)選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》“化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法”學(xué)習(xí)內(nèi)容的課堂教學(xué)與反思，本節(jié)課例是基于對“有效課堂”的認(rèn)識而實施的教學(xué)實踐案例，其設(shè)計理念核心思想在于：引導(dǎo)學(xué)生主動參與到學(xué)習(xí)過程中，積極主動構(gòu)建知識體系，而不是被動地接受知識，讓學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)者。
1.教學(xué)設(shè)計思想
化學(xué)反應(yīng)速率概念的建立及相關(guān)計算方法是本節(jié)課的教學(xué)重點，但對于學(xué)生來講，這兩個知識點的學(xué)習(xí)掌握并不難。基于“自主知識構(gòu)建”的教學(xué)理念，本節(jié)課的教學(xué)重點側(cè)重于充分利用好教材資源，圍繞科學(xué)探究要素，重視過程與方法，促使學(xué)生掌握科學(xué)方法，提高化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)。
2.教學(xué)目標(biāo)
2.1了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念；
2.2能定量表示化學(xué)反應(yīng)速率，能利用速率計算公式正確分析實驗數(shù)據(jù)；
2.3了解化學(xué)反應(yīng)速率的測定方法，通過實驗測定某些化學(xué)反應(yīng)的速率。
3.教學(xué)設(shè)計片斷
[教師活動]講解：剛才大家計算的是在10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率。當(dāng)時間間隔Δt非常小時，可求得化學(xué)反應(yīng)在某一時刻的瞬時速率。瞬時速率也可以由物質(zhì)的濃度隨時間的變化曲線通過數(shù)學(xué)方法得到。
[教師活動]轉(zhuǎn)引：對于同一反應(yīng)來講，反應(yīng)速率既可以用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少表示，又可以用單位時間內(nèi)生成物濃度的增加表示。那么，用不同物質(zhì)濃度的變化表示反應(yīng)速率之間存在什么關(guān)系呢？請大家在完成課本第33頁“交流與討論”的基礎(chǔ)上加以總結(jié)。
[教師活動]請完成學(xué)案上的課堂鞏固練習(xí)（練習(xí)題略）。
[教師活動]講解：要測定化學(xué)反應(yīng)速率，必須測定某一時刻物質(zhì)的濃度，但物質(zhì)的濃度并不易測定，一般要通過間接手段才能測定。請大家閱讀課本第34頁相關(guān)內(nèi)容并完成“活動與探究”，學(xué)習(xí)測定反應(yīng)速率的實驗方法。
[學(xué)生活動]通過探究活動，學(xué)習(xí)通過測定氣體體積的變化測定化學(xué)反應(yīng)速率的方法。
[教師活動]總結(jié)：除了通過測定氣體的變化測定化學(xué)反應(yīng)速率之外，通過比色法測定化學(xué)反應(yīng)的速率也是一種常用的方法，比色分析一般在分光光度計中進(jìn)行。
還有一些測定化學(xué)反應(yīng)速率的方法，請大家課后查閱相關(guān)資料，列舉兩種其他的測定化學(xué)反應(yīng)速率的方法。
4.教學(xué)反思
本節(jié)課傳統(tǒng)的教學(xué)流程主要是強(qiáng)化化學(xué)反應(yīng)速率概念及注意事項的教學(xué)，在此基礎(chǔ)上通過相當(dāng)數(shù)量的典型習(xí)題重點訓(xùn)練學(xué)生對于化學(xué)反應(yīng)速率的計算。實踐證明，就考試要求本身及知識點的完成和“落實”而言，這種教學(xué)設(shè)計更加簡潔、更直接，操作上也更便捷，學(xué)生課后對于化學(xué)反應(yīng)速率這一類習(xí)題的掌握還是比較理想的。然而這個教學(xué)設(shè)計及教學(xué)過程缺少了學(xué)生的學(xué)習(xí)過程與積極參與知識體系構(gòu)建的過程，忽視了教給學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)方法、提高學(xué)生的化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)，課堂氣氛沉悶，學(xué)生感覺“沒意思”，對概念的理解及對知識的掌握基本都是通過反復(fù)的習(xí)題強(qiáng)化訓(xùn)練實現(xiàn)的。
基于對新教材及課改精神的理解，依據(jù)本節(jié)課教學(xué)設(shè)計思想及教學(xué)目標(biāo)，本節(jié)課的重點在于重視引導(dǎo)學(xué)生主動參與到學(xué)習(xí)過程中，自主構(gòu)建知識，而不是被動地“記錄”知識。例如對于“化學(xué)反應(yīng)速率是該化學(xué)反應(yīng)在某個時間段內(nèi)的平均速率，在不同的時間內(nèi)，化學(xué)反應(yīng)的速率可能不同”及“用不同物質(zhì)濃度的變化來表示的化學(xué)速率之比，等于化學(xué)方程式中化學(xué)計量數(shù)之比”的理解，并不是知識的直接呈現(xiàn)，而是學(xué)生在教師的引導(dǎo)下經(jīng)過實驗及數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)分析獲得的。學(xué)生在這個學(xué)習(xí)過程中，不僅有效地掌握了這些重要知識，而且體驗了對于一個化學(xué)反應(yīng)快慢的定量分析過程，并學(xué)習(xí)了對實驗數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)分析方法。因此，應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生主動地參與到學(xué)習(xí)過程中，積極自主構(gòu)建知識體系，而不是被動接受知識，“自主知識構(gòu)建”才是“有效課堂”的核心精神。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：高中化學(xué)教材;化學(xué)動力學(xué);內(nèi)容選取的比較;內(nèi)容編排的比較
文章編號：1008-0546（2014）12-0055-04 中圖分類號：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.12.022
化學(xué)動力學(xué)是研究化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)機(jī)理的物理化學(xué)分支學(xué)科[1]，主要通過研究化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的具體過程和路徑，認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)從開始到完成的各個步驟（反應(yīng)歷程），從而探究出化學(xué)反應(yīng)速率的大小及其影響因素，找到控制反應(yīng)速率的方法，并將其應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要?；瘜W(xué)動力學(xué)的研究對化工領(lǐng)域、化學(xué)、醫(yī)學(xué)和食品等學(xué)科的發(fā)展具有重要意義。
高中階段化學(xué)動力學(xué)的內(nèi)容主要包括化學(xué)動力學(xué)基本理論和催化反應(yīng)動力學(xué)的一些基礎(chǔ)知識，是學(xué)生認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的基礎(chǔ)，也是學(xué)生認(rèn)識化學(xué)工業(yè)的起點。這部分內(nèi)容看似簡單，但是其蘊(yùn)含的學(xué)科思維的教學(xué)價值不容忽視。通過這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以在明確化學(xué)變化的基礎(chǔ)上，認(rèn)識化學(xué)變化所遵循的基本原理和規(guī)律以及化學(xué)變化與時間的定量關(guān)系，建立對化學(xué)反應(yīng)規(guī)律的微觀認(rèn)識，形成化學(xué)學(xué)科思維，了解到化學(xué)反應(yīng)原理對科學(xué)技術(shù)和社會發(fā)展所起的重要作用，能對生產(chǎn)、生活和自然界中有關(guān)化學(xué)變化的現(xiàn)象進(jìn)行合理的解釋，增強(qiáng)探索化學(xué)反應(yīng)原理的興趣。
高中學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)動力學(xué)部分內(nèi)容的主要媒介是高中化學(xué)教材，教材中這部分內(nèi)容的選取和編排直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。世界發(fā)達(dá)國家高中化學(xué)教材在化學(xué)動力學(xué)的內(nèi)容設(shè)計上特點各異。本文對中美德三國高中化學(xué)教材中化學(xué)動力學(xué)內(nèi)容的選取、編排和呈現(xiàn)特點進(jìn)行了比較研究，并根據(jù)我國的教育現(xiàn)狀和學(xué)情批判性地借鑒國外高中化學(xué)教材中這部分內(nèi)容設(shè)計的可取之處，希望可以為我國高中化學(xué)動力學(xué)部分的教學(xué)及教材編寫提供反思和參考。
一、內(nèi)容選取的比較[2]
本文選取的研究對象依次是：人民教育出版社2007年出版的《化學(xué)2（必修）》[3]，《化學(xué)反應(yīng)原理（選修4）》[4]（中國）;Glencoe/ McGraw-Hill出版公司2009年出版的Chemistry：Concepts and Application[5]（化學(xué)：概念與應(yīng)用）（美國）;巴伐利亞教育出版社2009年出版的GALVANI Chemie 11?Ausgabe B[6]（德國）。
高中化學(xué)教材中化學(xué)動力學(xué)的內(nèi)容主要包括化學(xué)動力學(xué)基本理論和催化反應(yīng)動力學(xué)兩部分。中美德三國高中化學(xué)教材中化學(xué)動力學(xué)的內(nèi)容選取見表1。
1. 化學(xué)動力學(xué)基本理論內(nèi)容選取的比較
高中化學(xué)教材中的化學(xué)動力學(xué)基本理論主要包括化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)速率理論兩部分，從表1中可以看出：在化學(xué)反應(yīng)速率內(nèi)容的選取上，三個國家的高中化學(xué)教材中都選取了化學(xué)反應(yīng)速率的定義、影響反應(yīng)速率的因素及其規(guī)律。中國和德國的高中化學(xué)教材中選取的內(nèi)容還包括：化學(xué)反應(yīng)速率的表達(dá)式、計算、單位和實驗測量。此外，德國高中化學(xué)教材中選取的內(nèi)容還包括：平均反應(yīng)速率，瞬時反應(yīng)速率，離散程度的概念模型和RGT規(guī)則。
在反應(yīng)速率理論內(nèi)容的選取上，三個國家各不相同，德國高中化學(xué)教材選取的內(nèi)容包括：碰撞理論和過渡態(tài)理論，其中碰撞理論介紹了化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的三個條件，分別是粒子必須發(fā)生碰撞、粒子必須具備一定的能量和粒子的碰撞必須在一定方向上;過渡態(tài)理論介紹了過渡態(tài)、放熱反應(yīng)的過渡態(tài)能量曲線圖和活化能。中國高中化學(xué)教材選取的內(nèi)容包括：簡化后的有效碰撞模型，化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的兩個條件，即分子必須發(fā)生碰撞（充分條件）和有效碰撞（必要條件）;過渡態(tài)理論中只選取了活化分子和活化能兩個概念，并沒有介紹過渡態(tài)理論的內(nèi)容。美國高中化學(xué)教材選取的內(nèi)容只有活化能，在此基礎(chǔ)上介紹了化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的條件，即分子碰撞時必須具備一定的能量，理論要求較低。
2. 催化反應(yīng)動力學(xué)內(nèi)容選取的比較
高中化學(xué)教材中的催化反應(yīng)動力學(xué)主要包括催化劑、酶和抑制劑三方面的內(nèi)容，從表1中可以看出：在催化劑內(nèi)容的選取上，三個國家的高中化學(xué)教材都選取了催化劑的概念、性質(zhì)和催化作用原理。不同的是德國高中化學(xué)教材中還詳細(xì)介紹了催化作用的兩種方式，即均相催化和多相催化;在生物催化劑――酶的內(nèi)容選取上，中國和美國的高中化學(xué)教材比較相似，選取的內(nèi)容主要有：酶的概念、性質(zhì)和實際應(yīng)用;德國高中化學(xué)教材選取的內(nèi)容主要有：酶的概念、性質(zhì)，酶-底物復(fù)合物，酶的作用方式（模型），作用特異性，底物特異性，酶活性的影響因素以及酶的實際應(yīng)用;在抑制劑內(nèi)容的選取上，只有美國和德國高中化學(xué)教材中選取了抑制劑的概念和實際應(yīng)用，此外德國高中化學(xué)教材中還介紹了三種類型的抑制作用及其特點。由此可以看出德國高中化學(xué)教材比較重視催化反應(yīng)動力學(xué)這一部分，選取的內(nèi)容比較全面。
二、內(nèi)容編排和呈現(xiàn)的比較[7]
如何編排和呈現(xiàn)教材內(nèi)容是編制教材中非常重要的一個方面。中美德三國高中化學(xué)教材中化學(xué)動力學(xué)內(nèi)容的章節(jié)分布如表2所示。
從表2中可以看到：中美德三國高中化學(xué)教材中化學(xué)動力學(xué)內(nèi)容的編排順序大體相同，都是在介紹化學(xué)反應(yīng)速率概念的基礎(chǔ)上，介紹外界因素對反應(yīng)速率的影響及其應(yīng)用，最后介紹催化反應(yīng)動力學(xué)的內(nèi)容;但是反應(yīng)速率理論的內(nèi)容在三國高中化學(xué)教材中的編排各不相同。各國高中化學(xué)教材中化學(xué)動力學(xué)部分的編排和內(nèi)容呈現(xiàn)的具體情況如下：
中國高中化學(xué)教材中化學(xué)動力學(xué)的內(nèi)容編排在兩本教材中，必修2中首先介紹化學(xué)反應(yīng)速率的定義，然后通過實驗定性地介紹溫度和催化劑對反應(yīng)速率的影響，最后在科學(xué)視野中簡單介紹催化劑和酶及其應(yīng)用;選修4在此基礎(chǔ)上，首先在緒言部分簡單地介紹碰撞理論、活化分子和活化能，然后在第二章中定量地介紹反應(yīng)速率的表達(dá)式，并呈現(xiàn)了測量反應(yīng)速率的實驗，最后進(jìn)一步通過實驗探究影響反應(yīng)速率的因素及其規(guī)律，并從微觀角度結(jié)合活化分子百分?jǐn)?shù)和有效碰撞頻率給予解釋。因此中國高中化學(xué)教材中化學(xué)動力學(xué)部分采取螺旋式上升的編排方式。
美國高中化學(xué)教材中化學(xué)動力學(xué)的內(nèi)容編排在第六章第3節(jié)的反應(yīng)速率這一小標(biāo)題中，首先在介紹活化能的基礎(chǔ)上，從能量角度引出了化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的條件，即分子碰撞必須具備一定的能量;然后通過生活實例定性地介紹化學(xué)反應(yīng)速率的概念和外界因素對反應(yīng)速率的影響及其規(guī)律;最后介紹催化劑和抑制劑，其中重點介紹酶及其在生命體內(nèi)的重要作用，簡單介紹抑制劑的作用和實際應(yīng)用。
德國高中化學(xué)教材中化學(xué)動力學(xué)的內(nèi)容編排在第七章“反應(yīng)速率和酶的催化作用”，共有十小節(jié)內(nèi)容，第1節(jié)定量地介紹化學(xué)反應(yīng)速率，通過測定鹽酸和鎂反應(yīng)生成的氣體體積這一實驗，繪制出氣體體積――時間曲線，然后讀取相應(yīng)時間上的氣體體積，利用圖解法計算平均反應(yīng)速率，理解瞬時反應(yīng)速率，呈現(xiàn)了定量計算化學(xué)反應(yīng)速率的科學(xué)方法和具體過程。第2節(jié)從微觀角度全面地呈現(xiàn)碰撞理論和過渡態(tài)理論的內(nèi)容，并解釋化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的條件和過程。之后從第3節(jié)到第5節(jié)通過設(shè)計探究實驗依次介紹了固體表面積、濃度和溫度對反應(yīng)速率的影響及其規(guī)律，并運用模型和反應(yīng)速率理論來解釋各因素的影響規(guī)律，其中溫度對反應(yīng)速率的影響規(guī)律用RGT規(guī)則表示，即溫度每升高10℃，反應(yīng)速率提高一倍，此外還介紹了各因素的影響規(guī)律在生活和生產(chǎn)實例中的應(yīng)用。第6節(jié)在介紹活化能的基礎(chǔ)上，解釋催化劑提高反應(yīng)速率的原因，然后介紹催化劑、催化作用的兩種方式及其過程和實例。最后從第7節(jié)到第9節(jié)詳細(xì)介紹酶，依次介紹了酶的概念和性質(zhì)、酶的作用方式和酶活性的影響因素，并呈現(xiàn)了酶在食品工業(yè)和生物分析中的應(yīng)用實例。第10節(jié)介紹抑制劑的概念、作用和三種類型的抑制作用及其特點，在章末以概念圖的形式展示本章知識點之間的聯(lián)系。由此可以看出德國高中化學(xué)教材中化學(xué)動力學(xué)部分的內(nèi)容體系完整，并以直線型編排。
三、結(jié)論
通過分析和比較中美德三國高中化學(xué)教材中化學(xué)動力學(xué)的內(nèi)容選取、編排和呈現(xiàn)，得到以下結(jié)論：
（1）在化學(xué)動力學(xué)內(nèi)容的選取上，德國高中化學(xué)教材既重視化學(xué)動力學(xué)基本理論部分，也重視催化反應(yīng)動力學(xué)部分，整體內(nèi)容選取的較系統(tǒng);中國高中化學(xué)教材比較重視化學(xué)動力學(xué)基本理論的內(nèi)容，淡化催化反應(yīng)動力學(xué)的內(nèi)容;美國高中化學(xué)教材中化學(xué)動力學(xué)部分的內(nèi)容不僅少而且簡單。
（2）在化學(xué)動力學(xué)內(nèi)容的編排和呈現(xiàn)上，德國高中化學(xué)教材以直線型編排，通過展示學(xué)習(xí)知識的科學(xué)方法和過程，深入透徹地講解概念和原理，而且通過一些生產(chǎn)生活實例和插圖來體現(xiàn)知識的實用性，并在章末以概念圖的形式展示本章知識點之間的聯(lián)系，整體結(jié)構(gòu)比較完整，有利于學(xué)生初步建立起化學(xué)動力學(xué)的知識體系;中國高中化學(xué)教材則采取螺旋式上升的編排方式，但是應(yīng)用方面的內(nèi)容不足，與現(xiàn)實生活有些脫節(jié);美國高中化學(xué)教材是通過生活實例或者創(chuàng)設(shè)情境來編排和呈現(xiàn)教材內(nèi)容，并重視知識的應(yīng)用價值。
四、啟示
普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，化學(xué)教學(xué)要體現(xiàn)課程改革的基本理念，引導(dǎo)學(xué)生積極主動地學(xué)習(xí)，掌握最基本的化學(xué)知識和技能，了解化學(xué)科學(xué)研究的過程和方法;在實際教學(xué)過程中要盡量聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際，幫助學(xué)生拓寬視野，開闊思路，也要發(fā)揮實驗的教育功能，重視探究學(xué)習(xí)活動，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力。高中化學(xué)教材要為課程改革和教學(xué)服務(wù)，在分析和了解了中美德三國高中化學(xué)教材中化學(xué)動力學(xué)內(nèi)容設(shè)計的特點之后，結(jié)合我國的教育現(xiàn)狀及課程標(biāo)準(zhǔn)中化學(xué)動力學(xué)部分的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，批判性地借鑒國外高中化學(xué)教材中化學(xué)動力學(xué)部分內(nèi)容設(shè)計的可取之處，對我國高中化學(xué)教材中化學(xué)動力學(xué)內(nèi)容的編寫和實際教學(xué)提出如下啟示：
（1）在化學(xué)動力學(xué)內(nèi)容的選取上，我國應(yīng)將與生活密切相關(guān)的催化劑和酶的知識以及應(yīng)用實例更加豐富地編入高中化學(xué)教材;在化學(xué)動力學(xué)內(nèi)容的編排和呈現(xiàn)上，我國高中化學(xué)教材應(yīng)重視化學(xué)知識產(chǎn)生過程的呈現(xiàn)和科學(xué)方法的運用，為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力提供真實的情境。
（2）在實際教學(xué)過程中，教師對于催化劑的應(yīng)用案例應(yīng)更加貼近時代和生活，讓學(xué)生體驗和認(rèn)識到化學(xué)科學(xué)對人類生活的真實影響以及化學(xué)知識的實用性;還應(yīng)注重從學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的角度出發(fā)，創(chuàng)設(shè)更多真實情境或生活實例來呈現(xiàn)化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)理論和催化劑的內(nèi)容，使學(xué)生對知識的認(rèn)識從感性認(rèn)識逐漸上升到理性認(rèn)識。
參考文獻(xiàn)
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化學(xué)選修4知識點總結(jié)
第1章、化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化
化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是反應(yīng)物化學(xué)鍵的斷裂和生成物化學(xué)鍵的形成,化學(xué)反應(yīng)過程中伴隨著能量的釋放或吸收.
一、化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)
1、化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱
(1)反應(yīng)熱的概念：
當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一定的溫度下進(jìn)行時,反應(yīng)所釋放或吸收的熱量稱為該反應(yīng)在此溫度下的熱效應(yīng),簡稱反應(yīng)熱.用符號Q表示.
(2)反應(yīng)熱與吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)的關(guān)系.
Q＞0時,反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；Q＜0時,反應(yīng)為放熱反應(yīng).
(3)反應(yīng)熱的測定
測定反應(yīng)熱的儀器為量熱計,可測出反應(yīng)前后溶液溫度的變化,根據(jù)體系的熱容可計算出反應(yīng)熱,計算公式如下：
Q＝－C(T2－T1)
式中C表示體系的熱容,T1、T2分別表示反應(yīng)前和反應(yīng)后體系的溫度.實驗室經(jīng)常測定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱.
2、化學(xué)反應(yīng)的焓變
(1)反應(yīng)焓變
物質(zhì)所具有的能量是物質(zhì)固有的性質(zhì),可以用稱為“焓”的物理量來描述,符號為H,單位為kJ·mol-1.
反應(yīng)產(chǎn)物的總焓與反應(yīng)物的總焓之差稱為反應(yīng)焓變,用ΔH表示.
(2)反應(yīng)焓變ΔH與反應(yīng)熱Q的關(guān)系.
對于等壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),若反應(yīng)中物質(zhì)的能量變化全部轉(zhuǎn)化為熱能,則該反應(yīng)的反應(yīng)熱等于反應(yīng)焓變,其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Qp＝ΔH＝H(反應(yīng)產(chǎn)物)－H(反應(yīng)物).
(3)反應(yīng)焓變與吸熱反應(yīng),放熱反應(yīng)的關(guān)系：
ΔH＞0,反應(yīng)吸收能量,為吸熱反應(yīng).
ΔH＜0,反應(yīng)釋放能量,為放熱反應(yīng).
(4)反應(yīng)焓變與熱化學(xué)方程式：
把一個化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的變化和反應(yīng)焓變同時表示出來的化學(xué)方程式稱為熱化學(xué)方程式,如：H2(g)＋O2(g)＝H2O(l)；ΔH(298K)＝－285.8kJ·mol－1
書寫熱化學(xué)方程式應(yīng)注意以下幾點：
①化學(xué)式后面要注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)：固態(tài)(s)、液態(tài)(l)、氣態(tài)(g)、溶液(aq).
②化學(xué)方程式后面寫上反應(yīng)焓變ΔH,ΔH的單位是J·mol－1或 kJ·mol－1,且ΔH后注明反應(yīng)溫度.
③熱化學(xué)方程式中物質(zhì)的系數(shù)加倍,ΔH的數(shù)值也相應(yīng)加倍.
3、反應(yīng)焓變的計算
(1)蓋斯定律
對于一個化學(xué)反應(yīng),無論是一步完成,還是分幾步完成,其反應(yīng)焓變一樣,這一規(guī)律稱為蓋斯定律.
(2)利用蓋斯定律進(jìn)行反應(yīng)焓變的計算.
常見題型是給出幾個熱化學(xué)方程式,合并出題目所求的熱化學(xué)方程式,根據(jù)蓋斯定律可知,該方程式的ΔH為上述各熱化學(xué)方程式的ΔH的代數(shù)和.
(3)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓,ΔfHmθ計算反應(yīng)焓變ΔH.
對任意反應(yīng)：aA＋bB＝cC＋dD
ΔH＝［cΔfHmθ(C)＋dΔfHmθ(D)］－［aΔfHmθ(A)＋bΔfHmθ(B)］
二、電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能——電解
1、電解的原理
(1)電解的概念：
在直流電作用下,電解質(zhì)在兩上電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程叫做電解.電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫做電解池.
(2)電極反應(yīng)：以電解熔融的NaCl為例：
陽極：與電源正極相連的電極稱為陽極,陽極發(fā)生氧化反應(yīng)：2Cl－Cl2＋2e－.
陰極：與電源負(fù)極相連的電極稱為陰極,陰極發(fā)生還原反應(yīng)：Na＋＋e－Na.
總方程式：2NaCl(熔)2Na＋Cl2
2、電解原理的應(yīng)用
(1)電解食鹽水制備燒堿、氯氣和氫氣.
陽極：2Cl－Cl2＋2e－
陰極：2H＋＋e－H2
總反應(yīng)：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2＋Cl2
(2)銅的電解精煉.
粗銅(含Zn、Ni、Fe、Ag、Au、Pt)為陽極,精銅為陰極,CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液.
陽極反應(yīng)：CuCu2＋＋2e－,還發(fā)生幾個副反應(yīng)
ZnZn2＋＋2e－；NiNi2＋＋2e－
FeFe2＋＋2e－
Au、Ag、Pt等不反應(yīng),沉積在電解池底部形成陽極泥.
陰極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－Cu
(3)電鍍：以鐵表面鍍銅為例
待鍍金屬Fe為陰極,鍍層金屬Cu為陽極,CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液.
陽極反應(yīng)：CuCu2＋＋2e－
陰極反應(yīng)： Cu2＋＋2e－Cu
三、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池
1、原電池的工作原理
(1)原電池的概念：
把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置稱為原電池.
(2)Cu－Zn原電池的工作原理：
如圖為Cu－Zn原電池,其中Zn為負(fù)極,Cu為正極,構(gòu)成閉合回路后的現(xiàn)象是：Zn片逐漸溶解,Cu片上有氣泡產(chǎn)生,電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn).該原電池反應(yīng)原理為：Zn失電子,負(fù)極反應(yīng)為：ZnZn2＋＋2e－；Cu得電子,正極反應(yīng)為：2H＋＋2e－H2.電子定向移動形成電流.總反應(yīng)為：Zn＋CuSO4＝ZnSO4＋Cu.
(3)原電池的電能
若兩種金屬做電極,活潑金屬為負(fù)極,不活潑金屬為正極；若一種金屬和一種非金屬做電極,金屬為負(fù)極,非金屬為正極.
2、化學(xué)電源
(1)鋅錳干電池
負(fù)極反應(yīng)：ZnZn2＋＋2e－；
正極反應(yīng)：2NH4＋＋2e－2NH3＋H2；
(2)鉛蓄電池
負(fù)極反應(yīng)：Pb＋SO42－PbSO4＋2e－
正極反應(yīng)：PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－PbSO4＋2H2O
放電時總反應(yīng)：Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4＋2H2O.
充電時總反應(yīng)：2PbSO4＋2H2O＝Pb＋PbO2＋2H2SO4.
(3)氫氧燃料電池
負(fù)極反應(yīng)：2H2＋4OH－4H2O＋4e－
正極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－4OH－
電池總反應(yīng)：2H2＋O2＝2H2O
3、金屬的腐蝕與防護(hù)
(1)金屬腐蝕
金屬表面與周圍物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或因電化學(xué)作用而遭到破壞的過程稱為金屬腐蝕.
(2)金屬腐蝕的電化學(xué)原理.
生鐵中含有碳,遇有雨水可形成原電池,鐵為負(fù)極,電極反應(yīng)為：FeFe2＋＋2e－.水膜中溶解的氧氣被還原,正極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－4OH－,該腐蝕為“吸氧腐蝕”,總反應(yīng)為：2Fe＋O2＋2H2O＝2Fe(OH)2,Fe(OH)2又立即被氧化：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2＝4Fe(OH)3,Fe(OH)3分解轉(zhuǎn)化為鐵銹.若水膜在酸度較高的環(huán)境下,正極反應(yīng)為：2H+＋2e－H2,該腐蝕稱為“析氫腐蝕”.
(3)金屬的防護(hù)
金屬處于干燥的環(huán)境下,或在金屬表面刷油漆、陶瓷、瀝青、塑料及電鍍一層耐腐蝕性強(qiáng)的金屬防護(hù)層,破壞原電池形成的條件.從而達(dá)到對金屬的防護(hù)；也可以利用原電池原理,采用犧牲陽極保護(hù)法.也可以利用電解原理,采用外加電流陰極保護(hù)法.
第2章、化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率(1、2節(jié))
原電池的反應(yīng)都是自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng),電解池的反應(yīng)很多不是自發(fā)進(jìn)行的,如何判定反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行呢?
一、化學(xué)反應(yīng)的方向
1、反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向
放熱反應(yīng)多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行,即ΔH＜0的反應(yīng)大多能自發(fā)進(jìn)行.有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行.如NH4HCO3與CH3COOH的反應(yīng).有些吸熱反應(yīng)室溫下不能進(jìn)行,但在較高溫度下能自發(fā)進(jìn)行,如CaCO3高溫下分解生成CaO、CO2.
2、反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向
熵是描述體系混亂度的概念,熵值越大,體系混亂度越大.反應(yīng)的熵變ΔS為反應(yīng)產(chǎn)物總熵與反應(yīng)物總熵之差.產(chǎn)生氣體的反應(yīng)為熵增加反應(yīng),熵增加有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行.
3、焓變與熵變對反應(yīng)方向的共同影響
ΔH－TΔS＜0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行.
ΔH－TΔS＝0反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài).
ΔH－TΔS＞0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行.
在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下,自發(fā)反應(yīng)總是向ΔH－TΔS＜0的方向進(jìn)行,直至平衡狀態(tài).
二、化學(xué)反應(yīng)的限度
1、化學(xué)平衡常數(shù)
(1)對達(dá)到平衡的可逆反應(yīng),生成物濃度的系數(shù)次方的乘積與反應(yīng)物濃度的系數(shù)次方的乘積之比為一常數(shù),該常數(shù)稱為化學(xué)平衡常數(shù),用符號K表示 .
(2)平衡常數(shù)K的大小反映了化學(xué)反應(yīng)可能進(jìn)行的程度(即反應(yīng)限度),平衡常數(shù)越大,說明反應(yīng)可以進(jìn)行得越完全.
(3)平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)方程式的書寫方式有關(guān).對于給定的可逆反應(yīng),正逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù).
(4)借助平衡常數(shù),可以判斷反應(yīng)是否到平衡狀態(tài)：當(dāng)反應(yīng)的濃度商Qc與平衡常數(shù)Kc相等時,說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài).
2、反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率
(1)平衡轉(zhuǎn)化率是用轉(zhuǎn)化的反應(yīng)物的濃度與該反應(yīng)物初始濃度的比值來表示.如反應(yīng)物A的平衡轉(zhuǎn)化率的表達(dá)式為：
α（A）＝
(2)平衡正向移動不一定使反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率提高.提高一種反應(yīng)物的濃度,可使另一反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率提高.
(3)平衡常數(shù)與反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率之間可以相互計算.
3、反應(yīng)條件對化學(xué)平衡的影響
(1)溫度的影響
升高溫度使化學(xué)平衡向吸熱方向移動；降低溫度使化學(xué)平衡向放熱方向移動.溫度對化學(xué)平衡的影響是通過改變平衡常數(shù)實現(xiàn)的.
(2)濃度的影響
增大生成物濃度或減小反應(yīng)物濃度,平衡向逆反應(yīng)方向移動；增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動.
溫度一定時,改變濃度能引起平衡移動,但平衡常數(shù)不變.化工生產(chǎn)中,常通過增加某一價廉易得的反應(yīng)物濃度,來提高另一昂貴的反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率.
(3)壓強(qiáng)的影響
ΔVg＝0的反應(yīng),改變壓強(qiáng),化學(xué)平衡狀態(tài)不變.
ΔVg≠0的反應(yīng),增大壓強(qiáng),化學(xué)平衡向氣態(tài)物質(zhì)體積減小的方向移動.
(4)勒夏特列原理
由溫度、濃度、壓強(qiáng)對平衡移動的影響可得出勒夏特列原理：如果改變影響平衡的一個條件(濃度、壓強(qiáng)、溫度等)平衡向能夠減弱這種改變的方向移動.
【例題分析】
例1、已知下列熱化學(xué)方程式：
(1)Fe2O3(s)＋3CO(g)＝2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝－25kJ/mol
(2)3Fe2O3(s)＋CO(g)＝2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH＝－47kJ/mol
(3)Fe3O4(s)＋CO(g)＝3FeO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋19kJ/mol
寫出FeO(s)被CO還原成Fe和CO2的熱化學(xué)方程式 .
解析：依據(jù)蓋斯定律：化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成還是分幾步完成,其反應(yīng)熱是相同的.我們可從題目中所給的有關(guān)方程式進(jìn)行分析：從方程式(3)與方程式(1)可以看出有我們需要的有關(guān)物質(zhì),但方程式(3)必須通過方程式(2)有關(guān)物質(zhì)才能和方程式(1)結(jié)合在一起.
將方程式(3)×2＋方程式(2)；可表示為(3)×2＋(2)
得：2Fe3O4(s)＋2CO(g)＋3Fe2O3(s)＋CO(g)＝6FeO(s)＋2CO2(g)＋2Fe3O4(s)＋CO2(g)；ΔH＝＋19kJ/mol×2＋(－47kJ/mol)
整理得方程式(4)：Fe2O3(s)＋CO(g)＝2FeO(s)＋CO2(g)；ΔH＝－3kJ/mol
將(1)－(4)得2CO(g)＝2Fe(s)＋3CO2(g)－2FeO(s)－CO2(g)；ΔH＝－25kJ/mol－(－3kJ/mol)
整理得：FeO(s)＋CO(s)＝Fe(s)＋CO2(g)；ΔH＝－11kJ/mol
答案：FeO(s)＋CO(s)＝Fe(s)＋CO2(g)；ΔH＝－11kJ/mol
例2、熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率,因而得到重視,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作用電解質(zhì),CO為陽極燃?xì)?空氣與CO2的混合氣體為陰極助燃?xì)?制得在650℃下工作的燃料電池,完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：
陽極反應(yīng)式：2CO＋2CO32－4CO2＋4e－
陰極反應(yīng)式： ；
總電池反應(yīng)式： .
解析： 作為燃料電池,總的效果就是把燃料進(jìn)行燃燒.本題中CO為還原劑,空氣中O2為氧化劑,電池總反應(yīng)式為：2CO＋O2＝2CO2.用總反應(yīng)式減去電池負(fù)極（即題目指的陽極）反應(yīng)式,就可得到電池正極（即題目指的陰極）反應(yīng)式：O2＋2CO2＋4e－＝2CO32－ .
答案：O2＋2CO2＋4e－＝2CO32－；2CO＋O2＝2CO2
例3、下列有關(guān)反應(yīng)的方向說法中正確的是( )
A、放熱的自發(fā)過程都是熵值減小的過程.
B、吸熱的自發(fā)過程常常是熵值增加的過程.
C、水自發(fā)地從高處流向低處,是趨向能量最低狀態(tài)的傾向.
D、只根據(jù)焓變來判斷化學(xué)反應(yīng)的方向是可以的.
解析：放熱的自發(fā)過程可能使熵值減小、增加或無明顯變化,故A錯誤.只根據(jù)焓變來判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向是片面的,要用能量判據(jù)、熵判據(jù)組成的復(fù)合判據(jù)來判斷,D錯誤.水自發(fā)地從高處流向低處,是趨向能量最低狀態(tài)的傾向是正確的.有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行.如在25℃和1.01×105Pa時,2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)；ΔH＝56.7kJ/mol,(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)＋NH3(g)；ΔH＝74.9kJ/mol,上述兩個反應(yīng)都是吸熱反應(yīng),又都是熵增的反應(yīng),所以B也正確.
答案：BC.
化學(xué)反應(yīng)原理復(fù)習(xí)（二）
【知識講解】
第2章、第3、4節(jié)
一、化學(xué)反應(yīng)的速率
1、化學(xué)反應(yīng)是怎樣進(jìn)行的
(1)基元反應(yīng)：能夠一步完成的反應(yīng)稱為基元反應(yīng),大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)都是分幾步完成的.
(2)反應(yīng)歷程：平時寫的化學(xué)方程式是由幾個基元反應(yīng)組成的總反應(yīng).總反應(yīng)中用基元反應(yīng)構(gòu)成的反應(yīng)序列稱為反應(yīng)歷程,又稱反應(yīng)機(jī)理.
(3)不同反應(yīng)的反應(yīng)歷程不同.同一反應(yīng)在不同條件下的反應(yīng)歷程也可能不同,反應(yīng)歷程的差別又造成了反應(yīng)速率的不同.
2、化學(xué)反應(yīng)速率
(1)概念：
單位時間內(nèi)反應(yīng)物的減小量或生成物的增加量可以表示反應(yīng)的快慢,即反應(yīng)的速率,用符號v表示.
(2)表達(dá)式：
(3)特點
對某一具體反應(yīng),用不同物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)速率時所得的數(shù)值可能不同,但各物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的系數(shù)之比.
3、濃度對反應(yīng)速率的影響
(1)反應(yīng)速率常數(shù)(K)
反應(yīng)速率常數(shù)(K)表示單位濃度下的化學(xué)反應(yīng)速率,通常,反應(yīng)速率常數(shù)越大,反應(yīng)進(jìn)行得越快.反應(yīng)速率常數(shù)與濃度無關(guān),受溫度、催化劑、固體表面性質(zhì)等因素的影響.
(2)濃度對反應(yīng)速率的影響
增大反應(yīng)物濃度,正反應(yīng)速率增大,減小反應(yīng)物濃度,正反應(yīng)速率減小.
增大生成物濃度,逆反應(yīng)速率增大,減小生成物濃度,逆反應(yīng)速率減小.
(3)壓強(qiáng)對反應(yīng)速率的影響
壓強(qiáng)只影響氣體,對只涉及固體、液體的反應(yīng),壓強(qiáng)的改變對反應(yīng)速率幾乎無影響.
壓強(qiáng)對反應(yīng)速率的影響,實際上是濃度對反應(yīng)速率的影響,因為壓強(qiáng)的改變是通過改變?nèi)萜魅莘e引起的.壓縮容器容積,氣體壓強(qiáng)增大,氣體物質(zhì)的濃度都增大,正、逆反應(yīng)速率都增加；增大容器容積,氣體壓強(qiáng)減??；氣體物質(zhì)的濃度都減小,正、逆反應(yīng)速率都減小.
4、溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
(1)經(jīng)驗公式
阿倫尼烏斯總結(jié)出了反應(yīng)速率常數(shù)與溫度之間關(guān)系的經(jīng)驗公式：
式中A為比例系數(shù),e為自然對數(shù)的底,R為摩爾氣體常數(shù)量,Ea為活化能.
由公式知,當(dāng)Ea＞0時,升高溫度,反應(yīng)速率常數(shù)增大,化學(xué)反應(yīng)速率也隨之增大.可知,溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響與活化能有關(guān).
(2)活化能Ea.
活化能Ea是活化分子的平均能量與反應(yīng)物分子平均能量之差.不同反應(yīng)的活化能不同,有的相差很大.活化能 Ea值越大,改變溫度對反應(yīng)速率的影響越大.
5、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
(1)催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率影響的規(guī)律：
催化劑大多能加快反應(yīng)速率,原因是催化劑能通過參加反應(yīng),改變反應(yīng)歷程,降低反應(yīng)的活化能來有效提高反應(yīng)速率.
(2)催化劑的特點：
催化劑能加快反應(yīng)速率而在反應(yīng)前后本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變.
催化劑具有選擇性.
催化劑不能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù),不引起化學(xué)平衡的移動,不能改變平衡轉(zhuǎn)化率.
二、化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨
1、合成氨反應(yīng)的限度
合成氨反應(yīng)是一個放熱反應(yīng),同時也是氣體物質(zhì)的量減小的熵減反應(yīng),故降低溫度、增大壓強(qiáng)將有利于化學(xué)平衡向生成氨的方向移動.
2、合成氨反應(yīng)的速率
(1)高壓既有利于平衡向生成氨的方向移動,又使反應(yīng)速率加快,但高壓對設(shè)備的要求也高,故壓強(qiáng)不能特別大.
(2)反應(yīng)過程中將氨從混合氣中分離出去,能保持較高的反應(yīng)速率.
(3)溫度越高,反應(yīng)速率進(jìn)行得越快,但溫度過高,平衡向氨分解的方向移動,不利于氨的合成.
(4)加入催化劑能大幅度加快反應(yīng)速率.
3、合成氨的適宜條件
在合成氨生產(chǎn)中,達(dá)到高轉(zhuǎn)化率與高反應(yīng)速率所需要的條件有時是矛盾的,故應(yīng)該尋找以較高反應(yīng)速率并獲得適當(dāng)平衡轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)條件：一般用鐵做催化劑 ,制反應(yīng)溫度在700K左右,壓強(qiáng)范圍大致在1×107Pa～1×108Pa 之間,并采用N2與H2分壓為1∶2.8的投料比.
第3章、物質(zhì)在水溶液中的行為
一、水溶液
1、水的電離
H2OH＋＋OH－
水的離子積常數(shù)KW＝［H＋］［OH－］,25℃時,KW＝1.0×10－14mol2·L－2.溫度升高,有利于水的電離, KW增大.
2、溶液的酸堿度
室溫下,中性溶液：［H＋］＝［OH－］＝1.0×10－7mol·L－1,pH＝7
酸性溶液：［H＋］＞［OH－］,［ H＋］＞1.0×10－7mol·L－1,pH＜7
堿性溶液：［H＋］＜［OH－］,［OH－］＞1.0×10－7mol·L－1,pH＞7
3、電解質(zhì)在水溶液中的存在形態(tài)
(1)強(qiáng)電解質(zhì)
強(qiáng)電解質(zhì)是在稀的水溶液中完全電離的電解質(zhì),強(qiáng)電解質(zhì)在溶液中以離子形式存在,主要包括強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和絕大多數(shù)鹽,書寫電離方程式時用“＝”表示.
(2)弱電解質(zhì)
在水溶液中部分電離的電解質(zhì),在水溶液中主要以分子形態(tài)存在,少部分以離子形態(tài)存在,存在電離平衡,主要包括弱酸、弱堿、水及極少數(shù)鹽,書寫電離方程式時用“ ”表示.
二、弱電解質(zhì)的電離及鹽類水解
1、弱電解質(zhì)的電離平衡.
(1)電離平衡常數(shù)
在一定條件下達(dá)到電離平衡時,弱電解質(zhì)電離形成的各種離子濃度的乘積與溶液中未電離的分子濃度之比為一常數(shù),叫電離平衡常數(shù).
弱酸的電離平衡常數(shù)越大,達(dá)到電離平衡時,電離出的H＋越多.多元弱酸分步電離,且每步電離都有各自的電離平衡常數(shù),以第一步電離為主.
(2)影響電離平衡的因素,以CH3COOHCH3COO－＋H＋為例.
加水、加冰醋酸,加堿、升溫,使CH3COOH的電離平衡正向移動,加入CH3COONa固體,加入濃鹽酸,降溫使CH3COOH電離平衡逆向移動.
2、鹽類水解
(1)水解實質(zhì)
鹽溶于水后電離出的離子與水電離的H＋或OH－結(jié)合生成弱酸或弱堿,從而打破水的電離平衡,使水繼續(xù)電離,稱為鹽類水解.
(2)水解類型及規(guī)律
①強(qiáng)酸弱堿鹽水解顯酸性.
NH4Cl＋H2ONH3·H2O＋HCl
②強(qiáng)堿弱酸鹽水解顯堿性.
CH3COONa＋H2OCH3COOH＋NaOH
③強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽不水解.
④弱酸弱堿鹽雙水解.
Al2S3＋6H2O＝2Al(OH)3＋3H2S
(3)水解平衡的移動
加熱、加水可以促進(jìn)鹽的水解,加入酸或堿能抑止鹽的水解,另外,弱酸根陰離子與弱堿陽離子相混合時相互促進(jìn)水解.
三、沉淀溶解平衡
1、沉淀溶解平衡與溶度積
(1)概念
當(dāng)固體溶于水時,固體溶于水的速率和離子結(jié)合為固體的速率相等時,固體的溶解與沉淀的生成達(dá)到平衡狀態(tài),稱為沉淀溶解平衡.其平衡常數(shù)叫做溶度積常數(shù),簡稱溶度積,用Ksp表示.
PbI2(s)Pb2+(aq)＋2I－(aq)
Ksp＝［Pb2＋］［I－］2＝7.1×10－9mol3·L－3
(2)溶度積Ksp的特點
Ksp只與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān),與沉淀的量無關(guān),且溶液中離子濃度的變化能引起平衡移動,但并不改變?nèi)芏确e.
Ksp反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力.
2、沉淀溶解平衡的應(yīng)用
(1)沉淀的溶解與生成
根據(jù)濃度商Qc與溶度積Ksp的大小比較,規(guī)則如下：
Qc＝Ksp時,處于沉淀溶解平衡狀態(tài).
Qc＞Ksp時,溶液中的離子結(jié)合為沉淀至平衡.
Qc＜Ksp時,體系中若有足量固體,固體溶解至平衡.
(2)沉淀的轉(zhuǎn)化
根據(jù)溶度積的大小,可以將溶度積大的沉淀可轉(zhuǎn)化為溶度積更小的沉淀,這叫做沉淀的轉(zhuǎn)化.沉淀轉(zhuǎn)化實質(zhì)為沉淀溶解平衡的移動.
四、離子反應(yīng)
1、離子反應(yīng)發(fā)生的條件
(1)生成沉淀
既有溶液中的離子直接結(jié)合為沉淀,又有沉淀的轉(zhuǎn)化.
(2)生成弱電解質(zhì)
主要是H＋與弱酸根生成弱酸,或OH－與弱堿陽離子生成弱堿,或H＋與OH－生成H2O.
(3)生成氣體
生成弱酸時,很多弱酸能分解生成氣體.
(4)發(fā)生氧化還原反應(yīng)
強(qiáng)氧化性的離子與強(qiáng)還原性離子易發(fā)生氧化還原反應(yīng),且大多在酸性條件下發(fā)生.
2、離子反應(yīng)能否進(jìn)行的理論判據(jù)
(1)根據(jù)焓變與熵變判據(jù)
對ΔH－TΔS＜0的離子反應(yīng),室溫下都能自發(fā)進(jìn)行.
(2)根據(jù)平衡常數(shù)判據(jù)
離子反應(yīng)的平衡常數(shù)很大時,表明反應(yīng)的趨勢很大.
3、離子反應(yīng)的應(yīng)用
(1)判斷溶液中離子能否大量共存
相互間能發(fā)生反應(yīng)的離子不能大量共存,注意題目中的隱含條件.
(2)用于物質(zhì)的定性檢驗
根據(jù)離子的特性反應(yīng),主要是沉淀的顏色或氣體的生成,定性檢驗特征性離子.
(3)用于離子的定量計算
常見的有酸堿中和滴定法、氧化還原滴定法.
(4)生活中常見的離子反應(yīng).
硬水的形成及軟化涉及到的離子反應(yīng)較多,主要有：
Ca2＋、Mg2＋的形成.
CaCO3＋CO2＋H2O＝Ca2＋＋2HCO3－
MgCO3＋CO2＋H2O＝Mg2＋＋2HCO3－
加熱煮沸法降低水的硬度：
Ca2＋＋2HCO3－CaCO3＋CO2＋H2O
Mg2＋＋2HCO3－MgCO3＋CO2＋H2O
關(guān)鍵詞:化學(xué)反應(yīng)工程;教學(xué)改革;教材;實施方案
《化學(xué)反應(yīng)工程》課程是化工類及相關(guān)專業(yè)的核心課程之一，屬于本專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課和必修課，在化工類學(xué)生的培養(yǎng)過程中起著舉足輕重的作用。化學(xué)反應(yīng)工程是一門研究與化學(xué)反應(yīng)工程相關(guān)問題的一門科學(xué)技術(shù)，是從上世紀(jì)30年代初萌生到50年代末形成的一門由過程控制、傳遞工程、物理化學(xué)、化工熱力學(xué)、化工工藝學(xué)、催化劑等相關(guān)學(xué)科互相交叉互相滲透而演變成的一門邊緣學(xué)科［1］。通過近幾年的教學(xué)經(jīng)驗和調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)生普遍認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)工程是大學(xué)課程中最難學(xué)的基礎(chǔ)課程之一，學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)理論計算公式復(fù)雜，反應(yīng)器種類繁多，課程學(xué)習(xí)結(jié)束后感到一頭霧水，抓不住重點。因此，面對這樣一門課程，如何進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生理解起來更加形象生動，從更本上改變化學(xué)反應(yīng)工程的教學(xué)現(xiàn)狀是我們目前的重要任務(wù)。本文結(jié)合不同種類高等學(xué)校選用教材的特點和差異，并根據(jù)我校化工專業(yè)的特色，提出了《化學(xué)反應(yīng)工程》課程教學(xué)的側(cè)重點，從多方面對本課程的教學(xué)提出了改革實施方案。
1《化學(xué)反應(yīng)工程》教學(xué)在化工專業(yè)中的作用
化學(xué)反應(yīng)工程的主要任務(wù)是研究化工生產(chǎn)過程中反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)規(guī)律和傳遞現(xiàn)象，使化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的一門技術(shù)科學(xué)，是提高化工生產(chǎn)技術(shù)所必需的科學(xué)技術(shù)理論?；瘜W(xué)反應(yīng)工程在化學(xué)化工領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用，目前各種化學(xué)品的生產(chǎn)和應(yīng)用無不借助于化學(xué)反應(yīng)工程相關(guān)的理論知識。在20世紀(jì)40年代，一個化學(xué)反應(yīng)過程的技術(shù)開發(fā)到真正的工業(yè)生產(chǎn)大概需要十年以上的時間，而現(xiàn)在只需要三到五年。此外，隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，中試試驗的規(guī)模不斷縮小，試驗的次數(shù)也不斷減少，大大加快了化工廠建設(shè)的步伐，降低了投資建設(shè)的成本［2］。因此，作為一門理論教學(xué)課程，將化學(xué)反應(yīng)工程這門課程作為化工專業(yè)方向的重點課程進(jìn)行建設(shè)，對于高等學(xué)校教學(xué)改革的促進(jìn)、本科教學(xué)質(zhì)量的提高、優(yōu)秀化工專業(yè)人才的培養(yǎng)具有十分重要的意義。濟(jì)南大學(xué)作為一所省部共建的大學(xué)，化學(xué)工程與工藝專業(yè)一直是本學(xué)校的特色學(xué)科，學(xué)校對化工類學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)一直是培養(yǎng)應(yīng)用型高技術(shù)的人才，每年為我國的精細(xì)化工和石油化工行業(yè)輸送大約240名高水平人才，對精細(xì)化工和石油化工行業(yè)的發(fā)展起到重要的作用。為此在化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)過程中，我們緊密結(jié)合我校的特點和化工實際生產(chǎn)的需要，著重提升學(xué)生的反應(yīng)工程知識儲備，培養(yǎng)學(xué)生分析解決實際工程問題的能力，并在教學(xué)過程中不斷地進(jìn)行教學(xué)改革和實踐，把課程、教材的理論研究和教學(xué)方法相結(jié)合，不斷提升《化學(xué)反應(yīng)工程》的教學(xué)效果。
2不同類型高校選用教材的特點和差異
直到20世紀(jì)70年代，化學(xué)反應(yīng)工程的相關(guān)研究成果才開始被大量地介紹到國內(nèi)，其中華東理工大學(xué)的陳敏恒教授，天津大學(xué)的李紹芬教授，浙江大學(xué)的陳甘棠教授，四川大學(xué)的王建華教授等是國內(nèi)最早從事反應(yīng)工程教學(xué)的學(xué)者。到了80年代以后，國內(nèi)從事化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)科教學(xué)研究的隊伍迅速壯大，并且化學(xué)反應(yīng)工程的研究逐漸滲透到各種化工領(lǐng)域，與世界研究水平之間的差距也不斷縮小，不同版本的教科書和各種各樣的專著也相繼出版。反應(yīng)工程已經(jīng)成為我國化工類專業(yè)學(xué)生的一門非常重要的專業(yè)課程。目前國內(nèi)已有120所大學(xué)和科研單位培養(yǎng)化工類相關(guān)專業(yè)的人才，例如清華大學(xué)、天津大學(xué)、華東理工大學(xué)、北京化工大學(xué)、中國石油大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、大連理工大學(xué)、四川大學(xué)、華南理工大學(xué)和濟(jì)南大學(xué)等。目前化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)科正在蓬勃發(fā)展，由于國內(nèi)高校地區(qū)和專業(yè)特色的不同，不同高校在化學(xué)反應(yīng)工程教材選擇上也存在差異，各有各的特點。作者就不同高校所使用的《化學(xué)反應(yīng)工程》教材進(jìn)行了匯總和分析。首先介紹一下陳甘棠教授主編的《化學(xué)反應(yīng)工程》(第三版)，這本教材是國內(nèi)許多化工類高校選用的主要教材之一，隨著我國在化學(xué)反應(yīng)工程這一重要學(xué)科的教育方面日漸普及，該部教材自1981年第一版問世以來，已經(jīng)出版到了第三版，受到廣大化工類專業(yè)師生的好評［3］。該部教材的特點是著重基礎(chǔ)，本書共分為十章，分別介紹了均相反應(yīng)過程，包括均相反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)、均相反應(yīng)器、非理想流動:非均相反應(yīng)過程，包括氣—固相催化反應(yīng)過程、非催化兩流體相反應(yīng)過程、固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器;聚合反應(yīng)過程，包括聚合過程的化學(xué)與動力學(xué)基礎(chǔ);生化反應(yīng)過程，包括生化動力學(xué)基礎(chǔ)、生化反應(yīng)器。該部教材注重反應(yīng)工程研究方法的介紹，在不同的章節(jié)內(nèi)容中論述了反應(yīng)工程學(xué)的發(fā)展方向，有助于讀者進(jìn)一步深入研究。朱炳辰老師主編的《化學(xué)反應(yīng)工程》也受到國內(nèi)很多工科類高校化工專業(yè)老師和學(xué)生的青睞。本部教材的第一版是由化學(xué)工業(yè)出版社于1993年出版，截至目前本部教材已經(jīng)出版到第四版，其中第三版累計發(fā)行量高達(dá)32000冊?！痘瘜W(xué)反應(yīng)工程》第四版主要吸收了一些關(guān)于現(xiàn)代化學(xué)反應(yīng)工程發(fā)展方向方面的知識，本部教材的主線是圍繞化學(xué)反應(yīng)與動量、質(zhì)量、熱量傳遞交互作用的共性歸納綜合的宏觀反應(yīng)過程，以及如何解決反應(yīng)裝置的工程分析和設(shè)計。該書對近年來出現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)新概念、新理論和新方法做了大量闡述。另外，對于國內(nèi)一些偏工科的化工類高等院校，選用的教材大多數(shù)以郭鍇老師主編的《化學(xué)反應(yīng)工程》為主，本部教材的主要內(nèi)容包括:均相單一反應(yīng)動力學(xué)和理想反應(yīng)器、復(fù)合反應(yīng)和反應(yīng)器選型、非理想流動反應(yīng)器、氣固相催化反應(yīng)本征動力學(xué)、氣固相催化反應(yīng)宏觀動力學(xué)、氣固相催化反應(yīng)固定床反應(yīng)器、氣固相催化反應(yīng)流化床反應(yīng)器、氣液相反應(yīng)過程與反應(yīng)器、反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性和參數(shù)靈敏性。本部教材的特點是主要突出了該門課程的重點和難點，刪除了一些與教學(xué)大綱聯(lián)系不是十分密切相關(guān)的內(nèi)容，并著重講解解決化學(xué)工程問題的基本方法。除此之外，羅康碧老師主編的《化學(xué)反應(yīng)工程》教材結(jié)合了理科和工科的綜合優(yōu)勢，吸收了國內(nèi)外相關(guān)教材的許多內(nèi)容和好的經(jīng)驗，增添了一些反應(yīng)工程研究方面的最新成果。另外，本部教材在貫徹“少而精”的原則上更注意刪繁就簡，將重點放在化工專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)共性的基本問題上，并且同時體現(xiàn)了其教學(xué)性。本部教材先重點闡述基本概念和基本原理，然后結(jié)合實際生產(chǎn)，詳細(xì)論述各種常用反應(yīng)器的設(shè)計方法，并列出詳細(xì)的例題和課后習(xí)題，用于幫助學(xué)生利用所學(xué)到的反應(yīng)工程原理去分析和解決實際應(yīng)用問題。近年來，梁斌等老師主編的《化學(xué)反應(yīng)工程》第二版也受到國內(nèi)許多化工類高校老師和學(xué)生的歡迎。在本部教材中，主要內(nèi)容是以《化學(xué)反應(yīng)工程》、《反應(yīng)器理論分析》及國內(nèi)外相關(guān)優(yōu)秀教材為基礎(chǔ)，致力于培養(yǎng)學(xué)生的分析問題能力和提高學(xué)生的工程實際知識儲備，減少了教材內(nèi)容在模型分析上的過程描述，加強(qiáng)學(xué)生在建立模型方面的訓(xùn)練。另外，本部教材還增加了工業(yè)應(yīng)用背景的實例分析和課后習(xí)題，在分析解答這些習(xí)題的過程中讓學(xué)生充分掌握反應(yīng)工程的基本原理和相關(guān)知識，使教學(xué)內(nèi)容盡量與科學(xué)研究和工程實踐同步。
3我校化工專業(yè)的特點和教學(xué)側(cè)重點
濟(jì)南大學(xué)的化學(xué)工程與工藝專業(yè)屬于理論性和應(yīng)用性兼顧的一門特色化工學(xué)科，本專業(yè)始建于1992年，前身為山東建材學(xué)院精細(xì)化工專業(yè)，1993年招生，是濟(jì)南大學(xué)重點學(xué)科的重要組成部分，2007年被學(xué)校授予校級特色專業(yè)，2012年成為山東省品牌(特色)專業(yè)，現(xiàn)為山東省氟化學(xué)化工材料重點實驗室依托專業(yè)之一。其中化學(xué)反應(yīng)工程這門課是本專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課和必修課，另外，化學(xué)反應(yīng)工程課程的理論教學(xué)是本專業(yè)本科教學(xué)的重要組成部分，起著理論指導(dǎo)和基礎(chǔ)知識培養(yǎng)的作用。另外，從學(xué)校每年安排的工程實習(xí)學(xué)時就可以看出，學(xué)校對學(xué)生的動手能力和實踐能力提出了更高的要求。例如學(xué)校每年組織化學(xué)工程與工藝專業(yè)大三學(xué)生去山東金城醫(yī)藥化工有限公司進(jìn)行生產(chǎn)實習(xí)，主要參觀和學(xué)習(xí)2－甲氧羰基甲氧亞胺基－4－氯－3－氧代丁酸生產(chǎn)車間的反應(yīng)器設(shè)計和工藝裝置流程圖。通過調(diào)研每年的學(xué)生生產(chǎn)實習(xí)效果發(fā)現(xiàn):學(xué)生在學(xué)習(xí)完實際工業(yè)生產(chǎn)裝置后，對課本上的基本概念和原理理解的更加透徹。根據(jù)我校化工專業(yè)的特點，在《化學(xué)反應(yīng)工程》的課程教學(xué)上，我們選擇的教材是郭鍇老師主編的《化學(xué)反應(yīng)工程》第二版。在課堂教學(xué)過程中我們的教學(xué)目標(biāo)為:通過對反應(yīng)工程理論的學(xué)習(xí)，能夠運用化學(xué)反應(yīng)工程的理論方法建立數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化設(shè)計反應(yīng)器、或者改善化學(xué)反應(yīng)場所、改進(jìn)現(xiàn)有的化工生產(chǎn)工藝;進(jìn)一步提高學(xué)生的理論聯(lián)系實際的能力，培養(yǎng)學(xué)生判斷和解決問題的能力，使學(xué)生學(xué)會研究的方法，為進(jìn)入研究生學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ);掌握由化學(xué)動力學(xué)特性建立動力學(xué)方程、建立數(shù)學(xué)模型、優(yōu)化和設(shè)計反應(yīng)器及改進(jìn)化工工藝的理論;運用化學(xué)反應(yīng)工程的知識，能夠進(jìn)行基本化工反應(yīng)裝置反應(yīng)器的設(shè)計。
4擬采用或已經(jīng)實施的教學(xué)方法
化學(xué)反應(yīng)工程具有跨接多種學(xué)科的特點，結(jié)合本?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)的特色和優(yōu)勢，筆者從以下方面進(jìn)行了教學(xué)方法的改進(jìn)。(1)結(jié)合我校特點濟(jì)南大學(xué)在醫(yī)藥中間體工業(yè)化生產(chǎn)、氟化學(xué)材料合成、精細(xì)化學(xué)品制備和環(huán)境催化方向具有鮮明的特色和優(yōu)勢，已經(jīng)發(fā)展成為以新產(chǎn)品開發(fā)、新工藝設(shè)計、新技術(shù)應(yīng)用為特色的精細(xì)化工和化工領(lǐng)域高級人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和新技術(shù)開發(fā)的重要基地之一，并多次獲得國家科技進(jìn)步獎和發(fā)明獎。因此，在本科教學(xué)過程中，要結(jié)合我?；I(yè)的特色，著重講解氣固相催化反應(yīng)和氣液相反應(yīng)過程，并要求學(xué)生能夠運用化學(xué)反應(yīng)工程的知識進(jìn)行基本化工反應(yīng)裝置或反應(yīng)器的設(shè)計，進(jìn)一步提高學(xué)生的理論聯(lián)系實際的能力，培養(yǎng)學(xué)生判斷和解決問題的能力，為社會培養(yǎng)優(yōu)秀的化學(xué)化工(醫(yī)藥中間體、氟化學(xué)材料和精細(xì)化學(xué)品)相關(guān)人才。(2)闡述方法和教學(xué)方式的改進(jìn)目前全國高等學(xué)校的教學(xué)方式還是以灌輸式教學(xué)為主，老師主動講，學(xué)生盲目聽，導(dǎo)致課堂利用率低，學(xué)生學(xué)習(xí)效率不高。隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，多媒體技術(shù)在高校已經(jīng)普遍使用，雖然這樣可以改善課堂教學(xué)方式，豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，但是多媒體技術(shù)的使用導(dǎo)致每節(jié)課的授課內(nèi)容大大增加，學(xué)生并不能高效率的吸收每節(jié)課中所有的知識點，導(dǎo)致在學(xué)期末時學(xué)生對這門課的了解程度并不高［4］。例如，我在第一次講授《化學(xué)反應(yīng)工程》這門課程時，由于講課經(jīng)驗和技巧都很欠缺，所以在整個課堂教學(xué)過程中完全按照多媒體上的內(nèi)容進(jìn)行閱讀，這樣生硬的填鴨式的教學(xué)模式，導(dǎo)致整個課堂教學(xué)效果很差。因此這樣的灌輸式教學(xué)模式會導(dǎo)致學(xué)生盲目聽從，其自主性和能動性大大缺失，所以在以后的教學(xué)過程中，我們要“授之以漁”，而非“授之以魚”，這需要我們在教學(xué)方式上加以引導(dǎo)［5］。筆者認(rèn)為改變這種填鴨式的教學(xué)模式，主要的突破口就是讓學(xué)生參與到課堂教學(xué)過程中，充分調(diào)動學(xué)生的積極性并培養(yǎng)學(xué)生對本門課的學(xué)習(xí)興趣。針對這一措施，筆者在教學(xué)過程中進(jìn)行了一些探索和改進(jìn)，取得了很好的效果。具體探索過程如下:在闡述一些基本概念和原理的時候，可以在課前讓學(xué)生充分的查閱資料，然后在課堂上讓學(xué)生進(jìn)行講解，在這過程中并進(jìn)行充分討論，最后老師做總結(jié)，并糾正學(xué)生的錯誤觀點。這種“查閱資料－主題討論－問題反饋”的教學(xué)模式，能夠讓學(xué)生參與到課堂教學(xué)過程中，讓學(xué)生做課堂真正的主人，提高學(xué)生的主觀能動性，改變填鴨式教學(xué)的不足。(3)注重理論和實際的結(jié)合在高校的課堂教學(xué)過程中，教科書是一種不可或缺的教學(xué)工具，但也不能作為唯一的使用工具，教科書在本科教學(xué)過程中只能作為一種輔助的工具。這樣就要求老師在教學(xué)過程中要靈活應(yīng)用教材，既不能完全拘泥于教材，也不能完全脫離教材，在講清楚基本原理和基本概念的基礎(chǔ)上，注重理論和實際相結(jié)合。在每一章的講述過程中，把每一個知識點都與實際工業(yè)應(yīng)用相互關(guān)聯(lián)，并闡明其主要的熱量傳遞、動量傳遞、質(zhì)量傳遞及化學(xué)反應(yīng)在實際過程中是如何應(yīng)用的，以加深學(xué)生對每一個知識點的理解。另外，還要注意結(jié)合科研成果，對學(xué)科前沿知識進(jìn)行講解，讓學(xué)生了解目前化學(xué)反應(yīng)工程的研究動向，例如在講解氣固相催化反應(yīng)本征動力學(xué)時，可以引入最新發(fā)表的經(jīng)典文獻(xiàn)，通過對文獻(xiàn)的講解，加深學(xué)生對氣固相反應(yīng)本征動力學(xué)的理解，知道如何來研究一個催化劑的本征反應(yīng)活性。通過這種理論與實際相結(jié)合的方法，可以大大提高學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)效率。在對《化學(xué)反應(yīng)工程》課程教學(xué)方法不斷改進(jìn)后，獲得了良好的課堂效果，這不僅對教師的教學(xué)能力是一種轉(zhuǎn)變和提高，對化工類學(xué)生思維和能力的培養(yǎng)也具有重要的意義。
參考文獻(xiàn)
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知識目標(biāo)
使學(xué)生建立化學(xué)平衡的觀點；理解化學(xué)平衡的特征；理解濃度、壓強(qiáng)和溫度等條件對化學(xué)平衡的影響；理解平衡移動的原理。
能力目標(biāo)
培養(yǎng)學(xué)生對知識的理解能力，通過對變化規(guī)律本質(zhì)的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生分析、推理、歸納、/Article/Index.asp''''>總結(jié)的能力。
情感目標(biāo)
培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度及從微觀到宏觀，從現(xiàn)象到本質(zhì)的科學(xué)的研究方法。
教學(xué)建議
“影響化學(xué)平衡的條件”教材分析
本節(jié)教材在本章中起承上啟下的作用。在影響化學(xué)反應(yīng)速率的條件和化學(xué)平衡等知識的基礎(chǔ)上進(jìn)行本節(jié)的教學(xué)，系統(tǒng)性較好，有利于啟發(fā)學(xué)生思考，便于學(xué)生接受。
本節(jié)重點：濃度、壓強(qiáng)和溫度對化學(xué)平衡的影響。難點：平衡移動原理的應(yīng)用。
因濃度、溫度等外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響等內(nèi)容，不僅在知識上為本節(jié)的教學(xué)奠定了基礎(chǔ)，而且其探討問題的思路和方法，也可遷移用來指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行本書的學(xué)習(xí)。所以本節(jié)教材在前言中就明確指出，當(dāng)濃度、溫度等外界條件改變時，化學(xué)平衡就會發(fā)生移動。同時指出，研究化學(xué)平衡的目的，并不是為了保持平衡狀態(tài)不變，而是為了利用外界條件的改變，使化學(xué)平衡向有利的方向移動，如向提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的方向移動，由此說明學(xué)習(xí)本節(jié)的實際意義。
教材重視由實驗引入教學(xué)，通過對實驗現(xiàn)象的觀察和分析，引導(dǎo)學(xué)生得出增大反應(yīng)物的濃度或減小生成物的濃度都可以使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動的結(jié)論。反之，則化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動。并在溫度對化學(xué)平衡影響后通過對實驗現(xiàn)象的分析，歸納出平衡移動原理。
壓強(qiáng)對化學(xué)平衡的影響，教材中采用對合成氨反應(yīng)實驗數(shù)據(jù)的分析，引導(dǎo)學(xué)生得出壓強(qiáng)對化學(xué)平衡移動的影響。
教材在充分肯定平衡移動原理的同時，也指出該原理的局限性，以教育學(xué)生在應(yīng)用原理時，應(yīng)注意原理的適用范圍，對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)態(tài)度的熏陶和科學(xué)方法的訓(xùn)練。
“影響化學(xué)平衡的條件”教學(xué)建議
本節(jié)教學(xué)可從演示實驗入手，采用邊演示實驗邊講解的方法，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察實驗現(xiàn)象，啟發(fā)學(xué)生充分討論，由師生共同歸納出平衡移動原理。
新課的引入：
①復(fù)習(xí)上一節(jié)講過的“化學(xué)平衡狀態(tài)”的概念，強(qiáng)調(diào)化學(xué)平衡狀態(tài)是建立在一定條件基礎(chǔ)上的，當(dāng)濃度、壓強(qiáng)、溫度等反應(yīng)條件改變時，原平衡的反應(yīng)混合物里各組分的濃度也會隨著改變，從而達(dá)到新的平衡狀態(tài)。
②給出“化學(xué)平衡的移動”概念，強(qiáng)調(diào)化學(xué)平衡的移動是可逆反應(yīng)中舊平衡的破壞、新平衡的建立的過程，在這個過程中，反應(yīng)混合物中各組分的濃度一直在變化著。
③指出學(xué)習(xí)和研究化學(xué)平衡的實際意義正是利用外界條件的改變，使舊的化學(xué)平衡破壞并建立新的較理想的化學(xué)平衡。
具體的教學(xué)建議如下：
1．重點講解濃度對化學(xué)平衡的影響
（1）觀察上一節(jié)教材中的表3－l，對比第1和第4組數(shù)據(jù)，讓學(xué)生思考：可從中得出什么結(jié)論？
（2）從演示實驗或?qū)W生實驗入手，通過對實驗現(xiàn)象的觀察和分析，引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論。這里應(yīng)明確，溶液顏色的深淺變化，實質(zhì)是濃度的增大與減小而造成的。
（3）引導(dǎo)學(xué)生運用濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響展開討論，說明濃度的改變?yōu)槭裁磿够瘜W(xué)平衡發(fā)生移動。討論時，應(yīng)研究一個具體的可逆反應(yīng)。討論后，應(yīng)明確濃度的改變使正、逆反應(yīng)速率不再相等，使化學(xué)平衡發(fā)生移動；增加某一反應(yīng)物的濃度，會使反應(yīng)混合物中各組分的濃度進(jìn)行調(diào)整；新平衡建立時，生成物的濃度要較原平衡時增加，該反應(yīng)物的濃度較剛增加時減小，但較原平衡時增加。
2．壓強(qiáng)和溫度對化學(xué)平衡的影響：應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生分析實驗數(shù)據(jù)，并從中得出正確的結(jié)論。溫度對化學(xué)平衡影響也是從實驗入手。要引導(dǎo)學(xué)生通過觀察實驗現(xiàn)象，歸納出壓強(qiáng)和溫度的改變對化學(xué)平衡的影響。
3．勒夏特列原理的教學(xué)：在明確了濃度、壓強(qiáng)、溫度的改變對化學(xué)平衡的影響以后，可采用歸納法，突破對勒夏特列原理表述中“減弱這種改變”含義理解上的困難：
其他幾個問題：
1．關(guān)于催化劑問題，應(yīng)明確：①由于催化劑能同等程度增加正、逆反應(yīng)速率，因此它對化學(xué)平衡的移動沒有影響；②使用催化劑，能改變達(dá)到平衡所需要的時間。
2．關(guān)于化學(xué)平衡移動原理的應(yīng)用范圍和局限性，應(yīng)明確：①平衡移動原理對所有的動態(tài)平衡都適用，為后面將要學(xué)習(xí)的電離平衡、水解平衡作鋪墊；②平衡移動原理能用來判斷平衡移動的方向，但不能用來判斷建立新平衡所需要的時間。教育學(xué)生在應(yīng)用原理時應(yīng)注意原理的適用范圍，對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)態(tài)度的熏陶和科學(xué)方法的訓(xùn)練。
3．對本節(jié)設(shè)置的討論題，可在學(xué)生思考的基礎(chǔ)上，提問學(xué)生回答，這是對本節(jié)教學(xué)內(nèi)容較全面的復(fù)習(xí)和鞏固。
4．對于本節(jié)編入的資料，可結(jié)合勒夏特列原理的教學(xué)，讓學(xué)生當(dāng)堂閱讀，以了解勒夏特列的研究成果和對人類的貢獻(xiàn)；可回顧第二節(jié)“工程師的設(shè)想”的討論，明確：欲減少煉鐵高爐氣中CO的含量，這屬于化學(xué)平衡的移動問題，而利用增加高爐高度以增加CO和鐵礦石的接觸時間的做法并未改變可逆反應(yīng)的條件，因而是徒勞的。
化學(xué)平衡教材分析
本節(jié)教材分為兩部分。第一部分為化學(xué)平衡的建立，這是本章教學(xué)的重點。第二部分為化學(xué)平衡常數(shù)，在最新的高中化學(xué)教學(xué)大綱（2002年版）中，該部分沒有要求。
化學(xué)平衡觀點的建立是很重要的，也具有一定的難度。教材注意精心設(shè)置知識臺階，采用圖畫和聯(lián)想等方法，幫助學(xué)生建立化學(xué)平衡的觀點。
教材以合成氨工業(yè)為例，指出在化學(xué)研究和化工生產(chǎn)中，只考慮化學(xué)反應(yīng)速率是不夠的，還需要考慮化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度，即化學(xué)平衡。建立化學(xué)平衡觀點的關(guān)鍵，是幫助學(xué)生理解在一定條件下的可逆反應(yīng)中，正、逆反應(yīng)速率會趨于相等。教材以蔗糖溶解為例指出在飽和溶液中，當(dāng)蔗糖溶解的速率與結(jié)晶速率相等時，處于溶解平衡狀態(tài)，并進(jìn)而以（）的可逆反應(yīng)為例，說明在上述可逆反應(yīng)中，當(dāng)正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等時，就處于化學(xué)平衡狀態(tài)。這樣層層引導(dǎo)，通過圖畫等幫助學(xué)生聯(lián)想，借以在一定程度上突破化學(xué)平衡狀態(tài)建立的教學(xué)難點。
教材接著通過對19世紀(jì)后期，在英國曾出現(xiàn)的用建造高大高爐的方法來減少高爐氣中含量的錯誤做法展開討論。通過對該史實的討論，使學(xué)生對化學(xué)平衡的建立和特征有更深刻的理解，培養(yǎng)學(xué)生分析實際問題的能力，并訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)方法。
化學(xué)平衡教學(xué)建議
教學(xué)中應(yīng)注意精心設(shè)置知識臺階，充分利用教材的章圖、本節(jié)內(nèi)的圖畫等啟發(fā)學(xué)生聯(lián)想，借以建立化學(xué)平衡的觀點。
教學(xué)可采取以下步驟：
1．以合成氨工業(yè)為例，引入新課，明確化學(xué)平衡研究的課題。
（1）復(fù)習(xí)提問，工業(yè)上合成氨的化學(xué)方程式
（2）明確合成氨的反應(yīng)是一個可逆反應(yīng)，并提問可逆反應(yīng)的定義，強(qiáng)調(diào)“二同”——即正反應(yīng)、逆反應(yīng)在同一條件下，同時進(jìn)行；強(qiáng)調(diào)可逆反應(yīng)不能進(jìn)行到底，所以對任一可逆反應(yīng)來講，都有一個化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度問題。
（3）由以上得出合成氨工業(yè)中要考慮的兩個問題，一是化學(xué)反應(yīng)速率問題，即如何在單位時間里提高合成氨的產(chǎn)量；一是如何使和盡可能多地轉(zhuǎn)變?yōu)?，即可逆反?yīng)進(jìn)行的程度以及各種條件對反應(yīng)進(jìn)行程度的影響——化學(xué)平衡研究的問題。
2．從具體的化學(xué)反應(yīng)入手，層層引導(dǎo)，建立化學(xué)平衡的觀點。
如蔗糖飽和溶液中，蔗糖溶解的速率與結(jié)晶的速率相等時，處于溶解平衡狀態(tài)。
又如，說明一定溫度下，正、逆反應(yīng)速率相等時，可逆反應(yīng)就處于化學(xué)平衡狀態(tài)，反應(yīng)無論進(jìn)行多長時間，反應(yīng)混合物中各氣體的濃度都不再發(fā)生變化。
通過向?qū)W生提出問題：達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時有何特征？讓學(xué)生討論。最后得出：化學(xué)平衡狀態(tài)是指在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等，反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)（此時化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行到最大限度）。并指出某一化學(xué)平衡狀態(tài)是在一定條件下建立的。
3．為進(jìn)一步深刻理解化學(xué)平衡的建立和特征，可以書中的史實為例引導(dǎo)學(xué)生討論分析。得出在一定條件下當(dāng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時，增加高爐高度只是增加了CO和鐵礦石的接觸時間，并沒有改變化學(xué)平衡建立時的條件，所以平衡狀態(tài)不變，即CO的濃度是相同的。關(guān)于CO濃度的變化是一個化學(xué)平衡移動的問題，將在下一節(jié)教學(xué)中主要討論。從而使學(xué)生明白本節(jié)的討論題的涵義。
教學(xué)設(shè)計示例
第一課時化學(xué)平衡的概念與計算
知識目標(biāo)：掌握化學(xué)平衡的概念極其特點；掌握化學(xué)平衡的有關(guān)計算。
能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生分析、歸納，語言表達(dá)與綜合計算能力。
情感目標(biāo)：結(jié)合化學(xué)平衡是相對的、有條件的、動態(tài)的等特點對學(xué)生進(jìn)行辯證唯物主義教育；培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和思維習(xí)慣。
教學(xué)過程設(shè)計
【復(fù)習(xí)提問】什么是可逆反應(yīng)？在一定條件下2molSO2與1molO2反應(yīng)能否得到2molSO3？
【引入】得不到2molSO3，能得到多少摩SO3？也就是說反應(yīng)到底進(jìn)行到什么程度？這就是化學(xué)平衡所研究的問題。
思考并作答：在相同條件下既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)叫做可逆反應(yīng)。SO2與O2的反應(yīng)為可逆反應(yīng)不能進(jìn)行完全，因此得不到2molSO3。
提出反應(yīng)程度的問題，引入化學(xué)平衡的概念。
結(jié)合所學(xué)過的速率、濃度知識有助于理解抽象的化學(xué)平衡的概念的實質(zhì)。
【分析】在一定條件下，2molSO2與1molO2反應(yīng)體系中各組分速率與濃度的變化并畫圖。
回憶，思考并作答。
【板書】一、化學(xué)平衡狀態(tài)
1．定義：見課本P38頁
【分析】引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)平衡研究的范圍，達(dá)到平衡的原因與結(jié)果進(jìn)行分析、歸納。
研究對象：可逆反應(yīng)
平衡前提：溫度、壓強(qiáng)、濃度一定
原因：v正=v逆（同一種物質(zhì)）
結(jié)果：各組成成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變。
準(zhǔn)確掌握化學(xué)平衡的概念，弄清概念的內(nèi)涵和外延。
【提問】化學(xué)平衡有什么特點？
【引導(dǎo)】引導(dǎo)學(xué)生討論并和學(xué)生一起小結(jié)。
討論并小結(jié)。
平衡特點：
等（正逆反應(yīng)速率相等）
定（濃度與質(zhì)量分?jǐn)?shù)恒定）
動（動態(tài)平衡）
變（條件改變，平衡發(fā)生變化）
培養(yǎng)學(xué)生分析問題與解決問題的能力，并進(jìn)行辯證唯物主義觀點的教育。加深對平衡概念的理解。
討論題：在一定溫度下，反應(yīng)達(dá)平衡的標(biāo)志是（）。
（A）混合氣顏色不隨時間的變化
（B）數(shù)值上v（NO2生成）=2v（N2O4消耗）
（C）單位時間內(nèi)反應(yīng)物減少的分子數(shù)等于生成物增加的分子數(shù)
（D）壓強(qiáng)不隨時間的變化而變化
（E）混合氣的平均分子量不變
討論結(jié)果：因為該反應(yīng)如果達(dá)平衡，混合物體系中各組分的濃度與總物質(zhì)的量均保持不變，即顏色不變，壓強(qiáng)、平均分子量也不變。因此可作為達(dá)平衡的標(biāo)志（A）、（D）、（E）。
加深對平衡概念的理解，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
【過渡】化學(xué)平衡狀態(tài)代表了化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行達(dá)到了最大程度，如何定量的表示化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度呢？
2．轉(zhuǎn)化率：在一定條件下，可逆反應(yīng)達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)時，某一反應(yīng)物消耗量占該反應(yīng)物起始量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，叫該反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。
公式：a=c／c始×100％
通過討論明確由于反應(yīng)可逆，達(dá)平衡時反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率小于100％。
通過掌握轉(zhuǎn)化率的概念，公式進(jìn)一步理解化學(xué)平衡的意義。
3．平衡的有關(guān)計算
（1）起始濃度，變化濃度，平衡濃度。
例1445℃時，將0.1molI2與0.02molH2通入2L密閉容器中，達(dá)平衡后有0.03molHI生成。求：①各物質(zhì)的起始濃度與平衡濃度。
②平衡混合氣中氫氣的體積分?jǐn)?shù)。
引導(dǎo)學(xué)生分析：
c始／mol／L0.010.050
c變／mol／Lxx2x
c平／mol／L0.015
0+2x=0.015mol／L
x=0.0075mol／L
平衡濃度：
c（I2）平=C（I2）始-C（I2）
=0.05mol／L-0.0075mol／L
=0．0425mol／L
c（H2）平=0.01-0.0075=0.0025mol／L
c（HI）平=c（HI）始+c（HI）
＝0.015mol／L
w（H2）=0.0025／（0.05+0.01）
通過具體計算弄清起始濃度、變化濃度、平衡濃度三者之間的關(guān)系，掌握有關(guān)化學(xué)平衡的計算。
【小結(jié)】①起始濃度、變化濃度、平衡濃度三者的關(guān)系，只有變化濃度才與方程式前面的系數(shù)成比例。
②可逆反應(yīng)中任一組分的平衡濃度不可能為0。
（2）轉(zhuǎn)化率的有關(guān)計算
例202molCO與0.02×100％=4.2％mol水蒸氣在2L密閉容器里加熱至1200℃經(jīng)2min達(dá)平衡，生成CO2和H2，已知V（CO）=0.003mol／（L·min），求平衡時各物質(zhì)的濃度及CO的轉(zhuǎn)化率。
c（CO）＝V（CO）·t
=0.003mol／（L·min）×2min
=0.006mol／L
a=c／c（始）×100％
=0.006／0.01×100％
=60％
【小結(jié)】變化濃度是聯(lián)系化學(xué)方程式，平衡濃度與起始濃度，轉(zhuǎn)化率，化學(xué)反應(yīng)速率的橋梁。因此，抓變化濃度是解題的關(guān)鍵。
（3）綜合計算
例3一定條件下，在密閉容器內(nèi)將N2和H2以體積比為1∶3混合，當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時，混合氣中氨占25％（體積比），若混合前有100molN2，求平衡后N2、H2、NH3的物質(zhì)的量及N2的轉(zhuǎn)化率。
思考分析：
方法一：
設(shè)反應(yīng)消耗xmolN2
n（始）1003000
nx3x2x
n（平）100-x300-3x2x
（mol）
x＝40mol
n（N2）平＝100mol-xmol＝100mol-40mol
=60mol
n（N2）平=300mol-3xmol=180mol
a=40／100×100％=40％
方法二：設(shè)有xmolN2反應(yīng)
n
122
x2x2x
【小結(jié)】方法一是結(jié)合新學(xué)的起始量與平衡量之間的關(guān)系從每種物質(zhì)入手來考慮，方法二是根據(jù)以前學(xué)過的差量從總效應(yīng)列式，方法二有時更簡單。
鞏固轉(zhuǎn)化率的概念并弄清轉(zhuǎn)化率與變化濃度，速率化學(xué)方程式之間的關(guān)系。
通過一題多解將不同過程的差量計算與平衡計算聯(lián)系起來加深對平衡的理解，加強(qiáng)對所學(xué)知識（如差量的計算，阿伏加德羅定律的計算）的運用，培養(yǎng)學(xué)生綜合思維能力和計算能力。
強(qiáng)調(diào)重點，加強(qiáng)學(xué)法指導(dǎo)。
【課堂小結(jié)】今天我們重點學(xué)習(xí)了化學(xué)平衡的概念及有關(guān)計算，比較抽象，希望大家加強(qiáng)練習(xí)，以便熟練地掌握平衡的概念。
【隨堂檢測】1．對于一定溫度下的密閉容器中，可逆反應(yīng)達(dá)平衡的標(biāo)志是（）。
（A）壓強(qiáng)不隨時間的變化而變化
（B）混合氣的平均分子量一定
（C）生成nmolH2同時生成2nmolHI
（D）v（H2）=v（I2）
2．合成氨生產(chǎn)中，進(jìn)入塔內(nèi)的氮氣和氫氣體積比為1∶3，p=1.52×107Pa（150atm），從合成塔出來的氨占平衡混合氣體積的16％，求合成塔出來的氣體的壓強(qiáng)。
平衡時NH3的體積分?jǐn)?shù)為：
n（平NH3）／n（平總）×100％
=n（平NH3）／（n始-n）
=2x／（400-2x）×100％
=25％
