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序论：在您撰写化学反应论文时，参考他人的优秀作品可以开阔视野，小编为您整理的7篇范文，希望这些建议能够激发您的创作热情，引导您走向新的创作高度。
1．1采样时间与地点
2012年3月—2013年2月连续1a监测青岛市大气中的VOCs，采样地点位于崂山区金家岭。该点临近崂山区主干道，周围主要是高、中层建筑，属于商业和居民混合区，东北侧距离约800m有山体环绕，西侧约150m是1个小型加油站。
1．2监测仪器
利用在线气相色谱仪观测大气中VOCs，仪器为法国CHROMATE－SUD公司提供的AirmoVOC分析系统，包括A11000型AirmoVOCC2－C6和A21022型AirmoVOCC6－C122台分析仪，由2组采样系统和2组分离色谱柱系统组成。其中C2－C6分析仪用于监测含碳个数在2～6之间的低沸点组分;C6－C12分析仪用于监测含碳个数在6～12之间的高沸点组分。检测器均采用火焰离子化检测器(FID)，能确保分析的高灵敏度和高选择性。仪器校准采取内部校准与外部校准相结合的原则，内部校准物质为正丁烷(体积分数60×10－9)、正己烷(体积分数20．5×10－9)、苯(体积分数32．5×10－9)，系统每天自动启动1次内部校准程序。外部校准采用56种VOCs的标准气体，每种物质的体积分数在110×10－9～120×10－9之间，至少每月校准1次。
2结果与讨论
2．1VOCs浓度水平及组成
对青岛市大气中50种VOCs组分进行定量分析，其中包括烷烃29种、烯烃7种、芳香烃14种。观测期间，该市大气总VOCs体积分数(小时值)变化范围为0．5×10－9～230．4×10－9，全年均值为9．2×10－9，其中烷烃所占比例最高，为66．7%，芳香烃和烯烃所占比例为21．0%和12．3%。表1为青岛市VOCs部分优势物种的体积分数与国内外城市的比较结果。由表1可见，青岛市大气中的VOCs浓度较其他城市低，其中丙烷、正丁烷、异丁烷、异戊烷、丙烯、甲苯等组分的浓度均低于其他城市，而苯的浓度高于北京、中国香港、里尔。顺－2－丁烯、反－2－丁烯和异戊二烯的浓度水平与其他城市相当，乙苯的浓度水平与北京、达拉斯近似。
2．2VOCs不同组分的变化特征
2．2．1季节变化特征
图1为不同季节VOCs各组分比较。由图1可见，总VOCs浓度夏、秋季高于春、冬季，与天津市规律相似［1］，与宁波市［4］相反。各月VOCs浓度水平相差较大，9月最高，4、5月最低。夏、秋季植物生长茂盛，释放出大量萜烯类化合物，是大气中VOCs的重要天然源。人为源方面，夏、秋季气温高，低沸点的VOCs挥发加剧，增加了来自加油站、汽车油箱直接挥发的有机物［14］。此外，夏、秋季正值青岛旅游高峰，《2012年青岛市统计公报》表明，当年共接待游客5717．5万人次，若按45座的旅游巴士计算，则至少有127万辆机动车出入该市，尾气排放大幅升高，户外烧烤兴起也有较大贡献。烷烃在各季节占总VOCs的比例均为最高，其次为芳香烃和烯烃，3者比例范围分别为56．8%～71．2%、16．4%～31．9%和10．1%～15．0%。烷烃和烯烃在夏、秋季的浓度明显高于春、冬季，可能与夏、秋季溶剂挥发加剧、机动车尾气排放增多、植被释放增多等因素有关;芳香烃秋、冬季浓度较春、夏季高，可能受工业源、机动车源的综合影响。
2．2．2日变化特征
图2(a)(b)(c)(d)为夏季与冬季不同VOCs组分的日变化趋势。由图2可见，烷烃、烯烃在夏季与冬季的日变化均呈现“两峰一谷”特征，与交通早、晚高峰对应。早晨7:00前后出现峰值，之后随着大气边界层抬升和太阳辐射加强，污染物被稀释且部分经光化学反应被转化，浓度迅速降低，至14:00前后降到最低值，傍晚随着大气边界层降低和交通晚高峰到来，浓度又迅速升高并在18:00前后达到峰值。与北京市的研究结论［3，14］类似，烷烃、烯烃的日变化规律与交通早、晚高峰有明显对应关系，主要与机动车尾气排放增加有关。芳香烃的日变化规律与烷烃、烯烃不同，夏季日变化趋势较平缓，且白天高夜间低，可能受化工企业排放和溶剂挥发等影响;冬季日变化在上午和夜间有较明显的峰值，除人为源排放外，气象条件也是重要影响因素，夜间大气边界层降低，污染物聚集，易形成浓度峰值。
2．2．3周末效应
由于不同时期交通活动、工业生产存在差异，大气污染物在工作日(周一—周五)和非工作日(周六—周日)通常表现出不同污染特征。选取2012年8月—9月间的6个星期对VOCs各组分、氮氧化物进行周末效应分析，见图3。可以看出，总VOCs在工作日的平均浓度高于非工作日17．2%，其中烷烃、烯烃、芳香烃在工作日的平均浓度分别高于非工作日11．9%、30．7%、17．4%，各组分均表现出不同程度的周末效应，可能与工作日机动车源、工业源等活动增加有关。氮氧化物在工作日的平均浓度较非工作日高60．0%，表现出显著的周末效应，由于氮氧化物主要来源于机动车尾气，进一步证实了机动车源对工作日的重要贡献。
2．3VOCs物种间的相关性及来源分析
将大气寿命近似的VOCs物种作相关性分析，由于相同的物理混合、光化学去除过程会引起相同的浓度变化，则两者在大气中的浓度比值等于其在排放源中的比例，由此可以大致判断其主要来源［8］。表2为青岛市VOCs优势物种相关性分析。由表2可知，反－2－丁烯与顺－2－丁烯的相关性较高，且比值为1．23，与北京隧道实验的结果［15］接近，可推断这2种烯烃主要来自机动车尾气。苯、甲苯、乙苯相关系数在0．6～0．9之间，说明其排放源类似。甲苯/苯的比值(T/B值)可用来评价机动车尾气对苯系物的贡献，一般认为T/B值接近2．0表示机动车尾气贡献显著［3］，T/B值偏离2．0越远说明受机动车影响越小，而受溶剂挥发、工业源等影响越大。研究表明中国香港机动车贡献显著(T/B值为2．27)［16］，而珠三角工业区则主要受工业源影响(T/B值为4．8)［17］。青岛市T/B值为0．56，远小于2．0，说明溶剂挥发、工业源影响较大。烷烃物种与苯系物的相关性较低、污染来源不同，一般认为烷烃来自机动车排放、汽油挥发或燃料泄漏等过程。表2中丙烷和正丁烷、异丁烷的相关系数均在0．60以上，且与乙烯(燃烧过程产物)、异戊烷(汽油主要组分)相关性较低，由于丙烷是液化石油气(LPG)主要成分［15］，可判定这3个物种主要来自以LPG为燃料的车辆排放。
2．4化学反应活性
臭氧为二次污染物，是复杂光化学反应的产物，并且受气象因素的影响。通常用OH自由基消耗速率(LOH)估算初始过氧自由基(RO2)的生成速率，该反应是臭氧形成过程的决定步骤［18］，因此可通过LOH值大致比较不同组分对臭氧生成的贡献。研究得出，夏、冬季青岛市VOCs组分中烯烃浓度虽然只占10．1%～15．0%，但其臭氧生成贡献最高，占总VOCs的68．1%～77．7%;烷烃虽占VOCs总浓度的大部分比例，但由于其化学反应活性较低，夏季的臭氧生成贡献为15．1%，冬季仅为11．6%;芳香烃对臭氧生成贡献在夏季为7．2%，冬季增加至20．3%。青岛市大气VOCs组分中烯烃的臭氧生成贡献远高于烷烃和芳香烃，这与广州地区的研究结果相似［6］，而上海和深圳地区则主要以芳香烃最高［5，8］。分析夏、冬季臭氧生成贡献较高的VOCs物种可得，夏季前5位贡献较高的物种(按照LOH从大到小排列)依次为反－2－丁烯(0．50s－1)、顺－2－丁烯(0．44s－1)、1，3－丁二烯(0．38s－1)、异戊二烯(0．38s－1)、异丁烯(0．30s－1)，均为烯烃化合物，且LOH值均在0．30s－1以上;冬季前5位贡献较高的物种依次为1，3－丁二烯(0．52s－1)、异戊二烯(0．41s－1)、顺－2－丁烯(0．23s－1)、乙烯(0．15s－1)、乙苯(0．15s－1)，除1，3－丁二烯、异戊二烯的LOH值超出0．30s－1外，其余物种LOH值均较低。
3结论
从知识的概括抽象程度来看，孤立的某一、两个化学反应的实例及其应用往往价值有限。要使它们变得真正富有教育意义，就必须把它们纳入到学科知识的结构中，需要把事实(实例)、概念和规律与化学观念、学科中普适性更高的重要概念和方法，如物质的性质、物质的检验、物质的转化、化学反应的验证等组合起来，让学生能够基于这些不同层次知识间的内在联系实现知识的拓展和知识结构的改造(见图1)，让学生能够从中领悟更有普遍意义、具有持久迁移价值的学科思想观点与解决问题的思路和方法，以提升学生的化学思维水平。以“二氧化碳与碱的反应”为载体来感悟学科中普适性更高的化学观念、重要概念与方法，需要学生“穿越”事实，需要让学生经历以事实、现象、规律为基础的比较与分析、归纳与概括、观点表达与质疑等思维活动。这是实现学生知识改造、完善学生认知结构的重要保障。例如，以二氧化碳使澄清的石灰水变浑浊、二氧化碳与氢氧化钠溶液反应无明显现象等内容为认识对象，围绕“探究化学反应发生的证据”这一核心任务，需要引导学生利用联系和变化的观点，整合之前所学的相关知识，通过比较、分析、概括等思维过程，逐步完善相应的分析思路与方法(见表1)。
2学生的认识发展与障碍分析
物质的性质、反应与检验，化学反应发生的验证与物质的变质等内容涉及的知识点多，其综合性较强，学生学习存在一定困难。表现:少数学生对实验现象的描述不准确，对实验原理的分析及化学方程式的书写有错误;在有关实验探究及方案设计方面，大多数学生没有思路或思路混乱，对实验过程的描述和分析不清楚等。多数学生能够依据物质的性质对单一物质进行检验、解释相关现象等，但对于相对复杂的问题，如两种物质同时存在如何检验某一种物质时，想不到或不会分析排除干扰，不能将知识综合运用。基于上述分析，学生在复习过程中需要发展的方面主要如下:①知识的巩固与提升。以“二氧化碳与碱的反应”为载体，将常见物质(二氧化碳、氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钙)与上述反应建立关联，建立这几种物质的性质、反应、检验与转化的认识，帮助学生建立有联系的知识，促进知识的巩固、整合与系统化。②分析思路与方法的完善。以二氧化碳与氢氧化钠是否反应为探究点，从验证反应物减少、验证有新物质生成两个角度来探究反应是否发生，在问题解决的过程中促进学生完善分析思路与方法。③认识角度的拓展，将知识应用于解决较为复杂的问题。如，换个角度看“二氧化碳与碱的反应”，引出氢氧化钠溶液的变质问题，按照是否变质、是部分变质还是完全变质等问题的探究，将常见的碱(氢氧化钠)与盐(碳酸钠)的性质、反应与检验融入其中。物质的检验需利用物质的性质差异来进行。利用氢氧化钠与碳酸钠的化学性质差异来分析和解决氢氧化钠溶液的变质问题(见表2)，可以帮助学生形成较为清晰的思考问题的路径，有利于帮助学生应用所学知识解决实际问题。
3复习教学活动设计
(1)复习教学的整体思路基于上述分析，在“二氧化碳与碱的反应”复习教学中，基于学生的认知基础与发展需要，从物质的性质、检验、转化(变质)以及化学反应的验证等多角度来深入认识化学反应便成为复习的核心所在。为此，将“二氧化碳与碱的反应”专题进行整体复习教学设计:第1课时，定性分析二氧化碳与碱的反应，侧重物质检验、反应发生的验证以及碱的变质问题;第2课时，定量分析二氧化碳与碱的反应，解决实验装置的分析及实验中某物质质量分数的计算等问题。(2)主要复习活动举例以第1课时的教学为例。教学思路如下:(课的引入)二氧化碳与碱反应的再认识(任务1)探究二氧化碳与氢氧化钠溶液是否发生了反应(任务2)分析碱的变质问题(任务3)提升思路与方法，解决新的问题。任务1和任务2的设计，体现了同一问题的不同认识角度，即通过检验生成物不仅能判断氢氧化钠溶液与二氧化碳是否发生了反应，还能分析碱液是否变质的问题。任务3的设计，注重在解决新的问题过程中，增进学生的理解力，并形成应用化学反应分析问题的思路和方法。现就其中的主要活动设计简要说明如下。任务1探究二氧化碳与氢氧化钠是否发生了反应［问题1］如何用实验证明二氧化碳与氢氧化钠发生了反应?［素材1］2013年北京化学中考32题实验装置(见图2)。［学生活动1］分析此装置的特点及小气球的作用。思考并讨论:证明二氧化碳与氢氧化钠反应需进行的操作、相应的实现现象及发生的相关反应是什么。［设计意图］利用图2所示的实验装置，证明二氧化碳与氢氧化钠反应的实验操作依次为:第一步，将针管1中的氢氧化钠溶液推入瓶中，气球鼓起，发生的反应是CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O反应;第二步，将针管2中的稀盐酸推入瓶中，溶液中有气泡产生，气球变瘪，发生的反应为Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2;第三步，向外拉注射器3，澄清石灰水变浑浊，发生的反应是CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O。以此作为教学素材，将反应原理与实验装置、操作有机整合，指导学生如何看实验装置图，如何在新的实验情境中分析化学反应，从而体会到如何利用化学反应解释现象、检验物质、说明反应的发生。［素材2］学生探究二氧化碳与氢氧化钠反应的实验微视频。［问题2］想一想实验还有需要完善的地方吗?有哪些干扰因素?如何排除干扰?［学生活动2.1］观看学生实验视频，思考和交流实验探究二氧化碳与氢氧化钠的反应的思路:通过验证生成物碳酸钠的存在，即加酸有气泡，生成的气体使澄清的石灰水变浑浊，说明二氧化碳与氢氧化钠溶液反生了反应。讨论和分析实验的干扰物质及排除方法:瓶中有可能存在没有反应完的二氧化碳。而要排除瓶中二氧化碳的干扰，需在推入盐酸前，先向外拉注射器3。若无明显现象，说明瓶中二氧化碳已完全反应。［追问］设计实验通过气压差能否验证二氧化碳与氢氧化钠发生了反应?［学生活动2.2］思考并交流需排除氢氧化钠溶液中水的干扰，学生能想到做对比和控制变量的实验。观看用氢氧化钠固体与二氧化碳反应的视频，说明通过证明二氧化碳减少，产生气压差也能证明二氧化碳与氢氧化钠反应发生。［方法提升］在互动交流中师生共同总结检验无明显现象反应发生的方法。［设计意图］播放学生实验的微视频，将实验原理、装置的理论分析与学生探究实验的实践相结合，能有效地激发学生新的学习。利用连续性的问题引导学生思考、讨论和交流，让学生参与实验探究的全过程。一方面帮助学生理清检验无明显现象反应发生的思路，即可以从验证反应物的减少、验证有新物质生成两个角度来考虑;另一方面引导学生发现验证实验中的干扰因素并考虑如何排除干扰，在问题分析与解决的过程中提升化学思维，培养思维的严谨和发散性。任务2对氢氧化钠溶液是否变质及变质程度的探究［素材3］一瓶久置的氢氧化钠溶液。［学生活动3.1］思考久置的氢氧化钠溶液有可能发生的变化:氢氧化钠溶液与空气中的二氧化碳可能发生了反应。［问题3］如何检验这瓶氢氧化钠溶液是否变质及变质的程度呢?［学生活动3.2］思考如何来分析氢氧化钠溶液的变质问题，设计相应的实验方案并完成学案中的相关内容。［追问］若证明氢氧化钠溶液部分变质，如何排除碳酸钠对氢氧化钠检验的干扰?［学生活动3.3］交流完成的学案(见表3)及设计的实验方案(见表4)。小资料:①碳酸钠俗称纯碱，其水溶液呈碱性。②CaCl2溶液呈中性，CaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaCl［方法提升］在互动交流中师生共同总结判断碱液是否变质及变质程度的方法。［设计意图］提出氢氧化钠溶液的变质问题，给学生一个新的视角，通过分析与讨论，让学生体会到通过检验生成物不仅能判断氢氧化钠溶液能与二氧化碳发生了反应，还能帮助分析碱液是否变质，这样给学生之前已完成的复习增添了新的意义。分析氢氧化钠溶液是否变质的关键要看是否有碳酸钠存在，因此可以利用碳酸钠的性质进行检验。分析氢氧化钠的变质程度关键在于分析生成物的成分:如果是全部变质，生成物只有碳酸钠;如果是部分变质，生成物中既有碳酸钠，又有氢氧化钠。要说明变质程度关键是要证明氢氧化钠是否存在。要检验氢氧化钠的存在，还需要考虑如何排除碳酸钠的干扰。基于上述的分析思路的讨论，引导学生学会从哪些角度分析、如何通过实验来证明氢氧化钠碱液的变质问题，促进学生将知识转化为解决实际问题的能力。在实验方案的书写与交流方面，要求学生从“取、加、若、则”四个方面做答，以规范和提升学生实验方案的书写与表达水平。任务3提升思路与方法，解决新的问题［问题］利用二氧化碳与碱液反应能解决哪些问题?如何解决呢?［学生活动］总结所复习的内容，在教师引导下学生完善板书内容(见图3)［拓展应用］有一包久置的生石灰干燥剂，你能探究哪些问题?请说出你的思路与方法。［设计意图］通过“二氧化碳与碱的反应”特点及其应用的分析，整理所复习的知识内容，让学生进一步体会多角度地认识化学反应;通过板书(见图3)结构化地呈现的内容与分析要点，将分析问题的角度与思维可视化，让学生清晰地知道证明化学反应发生的思路、分析碱液是否变质及变质程度的方法。设计的拓展应用，重在促进学生运用所学知识解决相关的不同问题，既是给学生提供更多的练习与应用的机会，也可以用此来说明或检测学生是否掌握了所复习的内容。
4结束语
一、活用网络整合资源，优化自主合作学习
选取“化学反应条件的优化———工业合成氨”一课进行网络背景下的自主合作学习的原因有：一是本节课内容是“化学反应的方向”“化学反应的限度”“化学反应的速率”等化学理论知识的延续拓展，也是学生综合利用化学理论知识解决实际问题的具体案例，而合成氨反应也是学生熟悉的、典型的平衡体系，是重要的化学工业之一；二是本节课教学内容难度不大，但内容相对分散，而且是学生自开设化学课以来第一次较多地接触到化工生产，适于安排网络教学形式；三是经过高中一年的训练，学生的思维水平正从感性思维、形象思维向理性思维、抽象思维转变，基本上具备积极主动获取知识的能力，参与意识、合作意识已有较明显的提高。同时学生已经完成信息技术课程的学习，掌握信息技术操作的基本技能，足以胜任网络背景下自主合作学习的要求。通过自我实践和探索完成知识的学习和建构是自主合作学习的核心，而网络背景下的自主合作学习的关键是如何运用网络平台整合教学资源。在实施本课程教学时，主要从两方面入手：一方面将学习资源进行筛选、整合，优化呈现方式。如将有关合成氨的学习资源整合成一份资料包，内含：导学案的Word文档，合成氨生产的温度、压强、催化剂数据分析模型、曲线图，合成氨工厂模型建造过程的视频，合成氨生产网络搜索关键词及网址等，这样做有助于学生利用纷繁复杂的知识进行有序的学习；另一方面将学生资源进行整合。如合理地将学生进行分组，本次授课班级有40位学生，通过精心巧妙地编排座位，分为12个小组，每个小组3～4名学生，一人负责上网查资料，一人负责查询提供的信息，一人负责引导讨论并完成电子导学案。分组时力求每个小组的学力水平保持相对均衡，每组都要有较为活跃、善于关心和鼓励他人的学生，以增强组员之间的合作意识。在自主合作学习过程中，要求小组成员明确分工并相互交换角色。整合教学资源的目的是为了运用，那么经过整合的教学资源在课堂上能呈现出预期的精彩吗？不一定，有时可能跟教师的预期相差很远，这就需要灵活运用网络平台，把握教学资源呈现的时机和呈现的形式。如在本节课的教学过程中，讲到合成氨工厂需要庞大而复杂的设备时，顺势引导学生观看资料包中的三维动画及课件中的图片，让学生直观感受实现合成氨工业化生产的困难，学生就会产生质疑：“既然实现合成氨工业化生产那么困难，不研究可以吗？”此时，借机引导学生查看课前印发的阅读材料和资料包中提供的网址上网浏览，了解合成氨的重要性，紧接着用教师机展示归纳好的合成氨的重要性，进而让学生明白学习这节课的必要性和重要性。利用网络平台采集资源、整合资源，并灵活地运用于课堂教学实践中，使课堂教学充满无穷的魅力；同时把课堂交给学生，让他们大胆尝试，学习效率自然就提高了，从而优化自主合作学习。
二、妙用网络克服弊端，提升自主合作学习效果
网络背景下的自主合作学习以学生为主，开放性很强，丰富的教学素材为学生提供了多样化学习的可能，但是，若没有方法指导进行盲目的学习，是很难抓住课程重难点的。另外，课堂有限的时间未必能保证学生学习所有的教学素材。因此，要发挥网络平台的优势，除了选取合适的教学内容，充分做好学情分析以外，还需要教师对学生可能的学习手段和方式做好充分的预设，保证在有限的教学时间内帮助学生达成教学目标。这就需要教师在教学过程设计和教学资源整合上做好文章，充分发挥教师的引导作用。如在实施本课教学时，从以下几个角度入手：一是课前进行理论分析，明确学生自主合作学习的任务，设计电子导学案，通过网络发送在班级QQ群中。在电子导学案中设置的问题有：利用平衡移动的知识分析如何提高氨的产量；利用化学反应速率的知识分析如何提高合成氨的反应速率；从化学平衡的角度和化学反应速率的角度分析温度、压强、催化剂、反应物浓度和生成物浓度对合成氨的影响。当学生在自主合作学习过程中可能会发现达到高转化率与高反应速率所需条件会产生相互矛盾时，再追问几个问题：压强怎么选择？温度怎么确定？N2和H2的体积比为何是1∶2．8？合成氨工业生产中，原料气为什么要循环利用？为什么要在适当的时候将氨气从混合气中分离出来？二是教师有目的地查寻信息，精选网络资源，对丰富的教学素材进行整合与归纳，整理成一份资料包发送到每台学生机上。学生可以通过阅读多媒体课件中提供的信息，并根据提供的相关网址上网浏览相关材料以及阅读教材P68－69中的“化学与技术”，解决电子导学案中的基本问题。三是在学生自主合作学习时，教师有目的地深入到各小组中，参与学生的交流和讨论，对学生的观点、看法做到心中有数，并随机提出问题，引导学生利用网络平台提供的学习素材解决问题。如讨论“合成氨适宜温度选择”这一问题时，学生认为反应速率与化学平衡的结论有矛盾，教师指导学生查询PPT课件中“铁触媒催化能力———温度图”解决温度问题。四是在师生交流环节中选择与课堂重难点有关的问题加以讨论。教师可以利用交互功能，在学生通过网络平台提交的反馈作业中，找出两份具有代表性的作业发送到学生机上进行分析讨论，如在解决生成物浓度对提高合成氨反应速率的影响时，一组学生认为应增大浓度，另一组学生则认为要降低浓度，教师顺势引导小组成员查看课件中合成氨的速率方程，引发小组之间讨论交流、发表看法，共同得出结论：应该是降低氨气的浓度以提高反应速率。网络教学有传统媒体不可比拟的优势，但也存在先天的局限。只有学习的指向性得到保证才能节省课堂时间，才能保证绝大多数学生通过课堂的学习，达成教学目标，学生才有时间在网络平台上学习自己感兴趣的内容，拓宽视野，提升自主合作学习效果。总之，基于网络背景下的自主合作学习，使教材内容与生动的网络信息有机整合，优化了课堂教学结构和学生的学习方式，提高了课堂教学效率；既发挥了教师的主导作用，又充分体现了学生的主体作用，培养了学生自主合作学习的能力和意识。
作者： 沈宝华 单位：福建宁德市民族中学
在电池的充放电过程中，电极材料体积的显著变化容易导致结构的塌陷[13-15]，开发嵌锂后结构稳定的材料是解决这一问题的关键。Wang等指出，空心圆锥形结构可以有效缓解充放电过程中结构应力和体积变化[16]，从而显著提高其循环稳定性。受该工作启发，本研究组通过引入碳来调整高价锰被二价锰离子还原的速率，利用水热法和Ostwaldripening机理实现低结晶度氧化锰的溶解再结晶，以及结构导向剂对晶体的诱导生长，然后通过反应器内温度场、浓度场控制，使其满足氧化锰圆锥形结构生长所需要的动力学条件，成功制备了氧化锰空心圆锥体/碳纳米复合材料[17]，如图1所示；作为锂离子电池负极材料，表现出高的电化学性能。在此基础上，进一步利用复合材料中的碳加速氧化锰的还原速率，从而显著降低嵌锂温度（380°Cvs.700°C），成功地将氧化锰/碳复合材料转变成单晶锰酸锂空心圆锥体锂离子电池正极材料。表现出高的比电容量（127mAh•g-1vs.理论容量148mAh•g-1）、高功率性能（100mAh•g-1，50C）和优异的循环稳定性（>1000次）[18]。因为赝电容材料的电化学反应仅仅发生在材料的表面，减小颗粒尺寸还可以显著提高材料的电化学活性[19-21]。本研究组利用结构导向剂对晶面的诱导生长，通过控制反应物界面温度浓度梯度，制备了多种超细超薄层状化合物，显著提高了其电化学活性。采用双表面活性剂六亚甲基四胺和水合肼对晶面进行诱导生长，并控制界面的反应-扩散速率，利用水热反应实现了不同厚度氢氧化镍纳米片的可控制备及自组装，得到的超薄氢氧化镍纳米片组装形成的花状结构具有最优异的电容特性，明显优于较厚纳米片的组装体[22]；基于水热环境中强碱溶液对二氧化锰纳米线表面微区的反应-扩散速率，制备出具有超高长径比的超细二氧化锰纳米线（直径约3-6nm），显著提高了其比电容量[23]，且其电化学性能优于Tang等和Xiao等课题组报道的二氧化锰纳米带[24]、纳米管[25]等结构；通过控制反应速率和氧化锰的晶体生长习性，通过简单的液相法合成了具有不同结晶度的超薄二氧化锰层状结构，研究结果表明氧化锰的结晶度越低、比表面积越大，其比电容量越高[26]。通过构建超薄超细的纳米结构以及新型稳定的空心结构来提高电极材料的电化学活性和稳定性是切实可行的。超薄超细纳米结构可以提供更高的比表面积和电化学反应效率，进而提高活性材料利用率及其电化学性能；空心圆锥形结构可以存储大量的电解液，保证快速的电子离子传输，并能够有效缓解电极材料在充放电过程中的结构应力和体积变化，提高其稳定性。
2界面限域反应控制制备金属氧化
物嵌入介孔碳杂化材料氧化锰作为典型的过渡金属氧化物储能材料，具有高理论容量、廉价等优势；但是，当氧化锰应用于超级电容器电极材料时，其电导率低、且在电化学反应过程中容易导致锰离子的部分溶解（2Mn3+Mn4++Mn2+），导致其功率特性和循环性能比较差，阻碍了其在电化学领域中的应用[27,28]。目前，解决这些问题的主要方法是将MnO2负载在导电化合物的表面。例如，Guo等成功地将MnO2负载在导电高分子/石墨烯复合物的表面[29]，Xia等将MnO2纳米片生长在碳纳米管外表面[30]。采用上述方法虽然可以显著提高MnO2的电化学活性，但是复合材料的比电容量小，且MnO2留在外部，锰离子的部分溶解问题仍然存在。针对这些不足，本研究组提出了制备金属氧化物嵌入介孔碳纳米杂化材料的思路（如图2a所示）[31,32]，这种结构不仅体现了介孔碳高功率特性与金属氧化物高能量特性之间的强耦合作用，而且避免了金属氧化物与电解液的直接接触，从而有效缓解了充放电过程中的溶解问题。制备过程主要利用多巴胺构筑固-液反应界面，借助聚多巴胺的氨基和羟基与金属离子之间的络合反应生成金属有机化合物，通过碳化过程创新性地制备了金属氧化物嵌入介孔碳杂化材料，如图2b-2c所示；氧化锰嵌入介孔碳杂化结构复合材料的比电容量高达266F•g-1，在60A•g-1的大电流密度下比电容量仍保持150F•g-1，明显高于纯MnO2纳米线（75F•g-1，20A•g-1）；经过1200次循环后比电容量也没有明显下降的趋势，显著提高了其循环稳定性。在此研究工作的基础上，本研究组还进一步设计制备了异质结构豆荚状氧化锰/碳纳米复合材料[33]，有效解决了锂化反应过程中材料体积显著膨胀所造成的活性材料部分溶解和结构破坏等问题。在材料的制备过程中，利用多巴胺易于成膜的特点，借助氧化锰前驱体纳米线和氧化锰纳米线结晶度的不同，控制碳化过程中温度分布，使氧化锰前驱体纳米线发生原位分解，并断裂成高结晶度的氧化锰纳米颗粒，从而实现了豆荚状氧化锰/碳异质结构的制备，且颗粒与颗粒之间存在大量的空隙。作为锂离子电池负极材料，这种豆荚状结构比氧化锰纳米线、氧化锰/碳核壳纳米线表现出具有更高的容量和充电、放电倍率性能，且经过1000次连续充放电测试，循环前后电极材料的结构保持高度一致性。基于多巴胺易成膜的特点，利用多巴胺构筑固-液反应界面，来制备金属氧化物嵌入介孔碳杂化结构是一种方便可行的方法。该方法可以有效提高金属氧化物的电导率，并缓解其在电解液中的部分溶解，进而提高电极材料的循环稳定性。
3新颖三维结构的多元复合电极材料
对于纳米材料制备过程，通过组装等方法形成具有特定结构的复合材料体系具有重要意义，因为组装体系表现出的特异理化性能，使其在新能源等领域显示出了良好的应用前景。Chen等利用超声自组装法成功制备了还原氧化石墨烯-MnO2空心球复合材料[34]，Zhu等利用静电自组装制备了石墨烯包覆蜂窝状MnO2纳米球[35]。但是，由于石墨烯不可避免地发生再堆叠以及MnO2与之界面只是物理作用力结合，导致二者的电容性能并不是很理想。因此，目前设计和制备具有显著协同效应和良好界面结合的异质结构并不容易实现。本研究组利用不同种类结构单元之间的协同效应及其界面耦合作用增强复合材料的电化学性能，借助高锰酸钾溶液的强氧化性与固液界面的化学反应速率控制，组装了具有特定结构的rGO/CNTs/MnO2等三维复合材料体系。为进一步提高氧化锰材料的大电流充放电能力，本研究组提出了通过在还原氧化石墨纳米片表面生长碳纳米管，构建氧化锰电子快速传递三维网络通道。基于CVD法在还原氧化石墨纳米片表面控制生长碳纳米管，有效避免了还原氧化石墨的再堆积，利用高锰酸钾溶液的强氧化性实现超薄氧化锰纳米片在碳骨架表面的生长，制备得到rGO/CNTs/MnO2三元纳米杂化材料（图3a）[36]。作为超级电容器电极材料时，在60A•g-1的大电流密度下，比电容量仍保持222F•g-1，明显高于单一组分的氧化锰超薄纳米片（仅52F•g-1）。基于上述研究工作，研究者进一步利用高锰酸钾强的氧化性在氢氧化镍（Ni(OH)2）纳米线和聚苯胺（PANI）纳米纤维表面构筑固-液反应界面，通过调节反应物浓度、反应温度、搅拌速率等控制其反应和扩散速率，从而控制氧化锰在固体表面的成核生长，实现了超薄二氧化锰纳米片均匀生长在Ni(OH)2纳米线[37]，以及超细二氧化锰纳米颗粒负载在导电PANI纳米纤维（图3b-c）[38]，长时间超声测试后复合材料结构保持完整，其界面结合牢固。电化学测试结果表明复合材料的电化学性能明显优于单一组分，各组分之间表现出明显的协同效应。
4结论
在相关研究中表明CH3OOH单分子解离一般具有4种途径，包括了碳氧键断裂、氢氧健断裂、氧氧健断裂以及水分子消去[2]。研究表明在乙醇单分子解离过程中，对羟基进行测定（采取激光诱导荧光法），并利用CCSD进行计算可得出氧氧健的键能为42.6±1kcal/mol。两条解离路径主分别如下：
（1）产生CH3+OH，该路径尽管具备了最低的解离能，但事实上产物的稳定性并不理想。
（2）将CH3OOH中的水分子消去从而获取了较为稳定的产物，但是解离能较高，与单健解离能差值可达3.4kcal/mol。另外通过一系列实验得到了CH3OOHCH3O+OH该步反应的反应速率常数为3*10^-11，其标准生成热为-27.3kcal/mol。在298K条件下其生成焓为-30.1±1kcal/mol。H02与RO2反应也是有机化合物降解过程中十分重要的一个环节，其中就涉及到了自由基HOx的化学动力学反应机理。若该反应处于复杂单态势能面时，其中合成反应将会占据主体地位，同时消去反应也具有重要的地位。当处于二级反应状态时将会使CH3O2H、CH2FO2H产生解离，此时在羰基化作用的导向下会生成CH2O以及CHFO,而在这个过程中H2O事实上是发挥了催化剂的作用。CH3O2与HO2的反应则相对较为复杂，反应过程中会受到中间体的影响，另外过渡态的差异也会造成反应存在不同。以最基本的单势能反应为例，会存在六种不同的路径，其中将得到三种产物，分别为CH3O2H+O2、CH3+O3以及CH4+2O2。
经过振动模型整合分析得出其主要机理如下：图1CH3O2与HO2的反应机理1若从三态势能面上分析则存在两种反应路径并生成同一产物即为CH3O2H+3O2，其反应机理具体如下：图2CH3O2与HO2的反应机理2在众多反应当中CH3+HO2CH3OOH是研究领域中最受关注的反应之一，相关研究对该反应体系进行了深层次的分析。在逆反应CH3OOHCH3+HO2当中，出现氧氧键断裂时，此时甲基分子将向氧原子提供一个H，在这个过程中将会存在一个四中心过渡态。另外若反应是基于氧氧键的断裂所形成将从而得到CH3O+OH，此时该反应路径便会并不会出现过渡态，真个反应吸收热量为45.7kcal/mol。
二、过氧乙烷解离反应动力学分析
除了过氧甲烷之外过氧乙烷也是大气中羟基的重要来源之一，其反应类型主要为光解反应，在光照条件下与部分氧化剂进行结合并效果好，反应主要影响因素为氧化剂名都以及反应速率。早期研究中将CH3CH2+O2反应路径表达如下：CH3CH2+O2CH3CH2O2CH2CH2O2HCH2CH2+HO2，从上述反应流程来看这个过程中并未出现高级能垒存在。之后对该反应进行了进一步的分析并得到了更为详细的路径。Ignatyev认为上述反应一共存在三个路径：（1）先得到CH3CH2O2，之后将分子内的乙烯去除。（2）在生成CH3CH2O2之后，通过分子内重组得到CH2CH2O2H，然后分子内发生消除反应得到CH2-CH2。（3）在O2氧化作用下将H提取出来然后进行重排获得CH2CH2OOH。在最近的研究中发现当反应处于三重能势状态下时会得到CH3CH2O2H以及O2，该反应过程将放出大量热，其中释放出的部分能量将在包含多个原子的中体现，从而使其进入激发态，通过测定可得在解离过程中释放能量可达250KJ/mol，然后在四中心结构过渡态下会使得碳氧键与氢氧键断裂，就形成了CH3CH2+HO2路径以及CH3CH2O2+H路径。
三、结语
由于教学行为是融合了教师行为、学生行为和教育信息等的综合体，具有多样的、灵活的、富于弹性的特点，且会受各种因素如教学资源、教学内容、学生状况以及教师理念、教学能力等的影响，因而教学行为的探查具有一定的困难性。国内外许多学者的处理方式是，首先对教学行为进行分类研究，然后就各类教学行为的表现进行探讨。循着这一思路，借鉴他人的研究成果，笔者从教学过程的角度将教学行为划分为教学准备行为、教学实施行为（或称课堂教学行为）两类。课堂教学行为又分为口头语言行为、非口语媒体手段行为，口头语言行为包括讲授（如讲述、讲解、讲演等）、提问（如发问、追问、反问、质疑、设问等）、指导（如指导合作、指导实验、指导阅读、指导练习等）、评价（如对学生回答、讨论、学习态度、学习结果、学习策略等的评价）等。非口语媒体手段行为包括展示（展示实物、模型、图表、投影、录像、PPT等）、演示（演示实验等）、板书等。然后根据这一分类，对两所学校教师讲授《化学反应原理》的教学过程（包括讲稿、导学案和部分的授课PPT）进行分析，对部分江苏省特级教师的教学录像进行研究，以获取鲜活的《化学反应原理》模块的课堂实施教学行为信息。在此基础上，笔者就《化学反应原理》学习困难、困难原因等方面编制了“高中《化学反应原理》模块教与学情况调查”的学生问卷和教师问卷，选择了江苏三所四星级中学高二、高三年级的453名学生为调查对象，于2014年四月实施了调查。共发放问卷453份，回收问卷450份，有效问卷445份（有效率为98.2%）。在调查的基础上，笔者在被调查的学校中选择了12名学生进行了访谈。教师的问卷调查于2014年7月进行。调查对象总计20人，其中男教师5人，女教师15人，中级职称占85%，高级职称占15%，教龄基本分布在8~15年之间。
2研究的结果与分析
2.1课堂讲授行为缺乏学习主体指向性，导致事倍功半
学生为何觉得化学反应原理知识难学？85%的教师认为，学习困难的产生可能与他们确定讲授内容时更多依据教师的思维过程而忽视学生认知规律有关，可能与他们在实际讲授过程中，只通过简单的问答和分析得到结论，没有充分过渡，使讲授内容思维跳跃性大而导致学生思维产生断点有关。上述调查结果包括两方面的含义。一是说明教师确定的讲解内容忽视了学生的需求。学生问卷统计结果中，有58.6%的学生认为，教师讲授语言中缺少了对他们感兴趣的实验功能和实验设计的分析。68.5%的学生认为，教师需要增加应用实例的讲解，以便于他们能了解知识的价值。78.1%的学生认为需要增加典型例题的剖析，以便于他们能学会应用知识解决问题。95.4%的学生认为，教师讲解内容中需要增加学习策略训练的内容。有趣的是，有关学习策略的训练大部分教师却认为自己已经很关注了。通过访谈、文本分析和教学观察，笔者发现，教师主要关注的策略是如何记忆和怎样解题，而对于怎样从不同的角度思考、怎样进行迁移、怎样进行对比和关系建构等方面的策略训练很少。二是说明讲解的过程未充分关注学生的认知特点。如情境教学是被学生认同的一种教学模式，90%的教师也会经常以“化学在生产生活中的应用”来创设情境，但当被问及“情境展示后，您的教学行为是”时，有50%的教师却表示“分析了情境中的相关信息后就进行核心知识点的讲解，直奔主题”，而引导学生根据情境信息和已有知识经验推演得到结果的教学行为被忽视。通过对特级教师教学录像的分析，笔者发现，充分关注学习主体的讲授过程具有如下特点：讲授内容以学生原有的知识经验为起点，然后进行逻辑性的、推演式的分析、比较、联想、想象、推理等，则能满足各个层次的学生需求，激发学生的积极思考，使学生在抽丝剥茧式的讲授中进行自我建构。这种讲解体现了学生的思维路径，符合学生的认知速度和认知层级，因而使学生更能内化。在对教师进行调查时，85%的教师也已意识到，教师的讲授行为中如缺少对学生学习状况的了解，缺少对学生认知规律的关注，会导致学生的学习困难，会导致花很多精力教学效果却甚微的后果。
2.2课堂提问行为针对性不够，导致未启不发
《化学反应原理》内容的特征决定了学生理解概念和解决问题时，需要用综合的、联系的、动态的观点从多个维度进行思考。如研究化学平衡，就必须考虑化学反应速率、化学反应方向、化学反应程度、化学反应条件等多种因素；再如多元弱酸盐的水解，不仅要考虑其水解程度，还需要考虑多元弱酸根的电离状况，更需要综合考虑两者的关系。学生如果缺乏这种思考的习惯和方法，则在学习或问题解决中出现困难。课堂提问行为在启发学生思考的过程中起着不可替代的作用。如果教师善于根据学生的认知特点和学习状况，通过发问、追问、反问、质疑、设问等手段，则能诱发学生反思自己的认知缺陷，拓展自己的思维角度，激发探究欲望，促进知识的理解。但87.5%的学生认为，教师的“追问、提问”并没有有效地帮助他们理解知识，问题出在哪里？本课题从教师教学行为层面考察，发现主要存在如下问题：一是教师关注预设性问题的实施，忽视生成性问题的解决。问卷调查中，65%的教师承认，他们对学生生成性问题的质疑和追问不够。近半数的学生也表示，教师在课堂中发现学生存在困惑后，没有了解学生不懂的原因，而是自作主张地变换方式讲解。二是教师通常针对学科知识进行提问，而引导学生进行迁移、拓展思维角度、感悟方法的提问较少。如只有45.7%的学生表示，教师会对其模糊认识进行追问，只有4.4%的学生表示，教师会对他们肤浅的认识进行质疑，只有27.8%的学生表示，教师有时会通过提问引导他们产生多种认识。三是提出的问题忽视了学生的差异性，通常用同样的问题提问所有的学生，忽视了难度或深度广度逐步提高的，由浅入深、由易到难、循序渐进的梯度性问题的使用，忽视了引导不同学习基础学生思维向深度和广度发展的教学，导致部分学生被动接受、机械记忆。笔者对江苏省中学化学特级教师的教学观摩和文本分析后发现，他们都具有这样共同的特点：擅长在教学过程中创设条理明晰、合乎逻辑、符合学生认知特点的“梯度式”问题解决情境，通过推演的方式，引导学生由浅入深、自现象而本质、从具体到抽象地深入思考和探究。同时，通过一连串的追问，让学生由表及里、由浅入深、由易到难地拾级而上，使学生在形成表象的基础上向逻辑思维转化，搞清反应的实质，找出规律。这些特级教师的提问教学行为从正面说明，具有针对性的、启发性的提问对于学生化学反应原理知识学习的重要影响。
2.3课堂教学行为侧重于激发较低层次认知动机，导致学习兴趣丧失
积极良好的认知动机是学生获取知识、提高认知水平的重要内驱力。问卷调查结果表明，高中化学教师在进行《化学反应原理》的教学中，已充分认识到促进学生认知动机的重要性，但访谈中许多教师表示，“明明说了这是很重要的知识点，反复强调，多次说明，但是学生的掌握情况还是很差”。其中缘故在学生问卷中找到了答案。68.3%的学生表示，教师教学中强调最多的学习目的是高考，他们知道这些知识对高考很重要，但久而久之，脑海中的许多个“很重要”已经不分彼此，他们对“很重要”已麻木，而重要在何处却不得而知。教学观摩分析结果也显示，中学教师在教学过程中确实存在“以考为纲，以考定教”的行为，学生在长期的学习过程中也已经习惯这种目标定位，缺乏积极的认知动机。这样的认知动机从短期来看会有一定的教学效果，但是随着知识点的增加，学生脑海中“特别重要”的东西越来越多，遗忘和混淆也越来越严重，学习兴趣也会逐步丧失。问卷调查中，有87.7%的学生表示，教师分析化学原理知识在生产生活中的作用时，能提高他们学习的积极性。教学观摩分析结果也显示，如果教师能给予积极的认知动机的引导，让学生充分认识到化学反应原理知识在解释自然界中的现象、揭示化学反应规律、促进生产和技术的发展中具有的重要作用，让学生体会到揭示各个知识点间的关系以及进行各种量的转变的乐趣，那无疑会深层次激发学生的认知兴趣，促使他们主动地学习。
2.4课堂指导性教学行为缺乏“指导”，导致学习效率不高
笔者在教学观摩中发现，目前中学化学教师在《化学反应原理》教学中教学行为多种多样，除讲解、提问、实验演示外，交流讨论、合作实验等也是经常使用的教学方式。合作学习是以学生的自主参与和交流合作为基础的学习方式，这种学习方式有利于发挥学生的主体地位，能提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。学生问卷调查也表明，这是学生喜欢的学习方式之一。如88.7%的学生认为交流在学习活动中有着重要的地位，94.3%的学生表示喜欢讨论式课堂，认为讨论会加深自己对知识的理解。但许多学生认为，由于教师指导性教学行为不够充分，使得这种学习方式的学习效率不高。如94.0%的学生认为，教师在交流讨论内容设计方面需要改进，88.1%的学生认为，交流和合作探究后，教师对学生的思维状况、合作效果进行评价的教学行为不充分，89.6%的学生认为教师指导学生合作交流的行为不够。而在实验探究方面，89.2%的学生希望教师要说明“实验究竟用来干什么的”，且尽量让学生自己实验并总结规律，而不是教师包办代替。笔者通过观摩特级教师的教学，发现他们善于指导合作学习，其常见的教学行为有：一是在师生交流活动中，要求学生立足于任务进行陈述，并通过不同学生的陈述引导思维的发散，教师也可从不同的角度引导学生思考；二是通过追问的方式引发学生深入思考，或诱发学生反思自己的模糊认识；三是善于利用实验引发学生的认知冲突，然后通过师生间的一问一答，帮助学生打开思路。这些优秀教师的教学行为，启示我们完善这些教学行为的方向。
3总结
1.1多媒体教学
在《化学反应过程与设备》的教学过程中采用多媒体授课，并配有图像清晰的DVD教学影片及动画。DVD影片主要选择了某些设备进行介绍，把这些设备进行拆卸后再进行安装，让学生更近一步地了解其内部结构;并介绍了某些设备在了实际操作中可能出现的事故现象及应急处理办法，让学生对生产实际了解更加深刻。教学动画主要对某些设备的运行进行了模拟，使学生能够直观地了解设备内部的运行状况。通过这些手段使教学变得直观、生动，极大地提高了学生的专业兴趣和学习积极性。
1.2仿真及实操教学
我院建有大型仿真实训室，可进行化工生产单元及工段仿真操作。该实训中心可以让学生在电脑上模拟化工单元操作情境，模拟化工产品生产整个生产过程，弥补了化工生产在真实装置上操作受到限制的不利因素。在完成本课程某个任务的理论教学后，带领学生进行仿真操作实践教学，将理论与实践紧密地联系起来，极大地调动了学生对本课程的学习积极性。在操作过程中，学生可以大胆的设计参数、改变参数，教师可以设定故障，让学生以小组为单位分析、研讨、解决，较好的提高了学生分析、判断、解决问题的能力。我院实习实训基地已经建成，并且配套了各种反应器，包括釜式反应器，管式反应器，固定床反应器、流化床反应器等，因此可以在理论教学的基础上，增加单元现场操作实验，使学生对生产设备具备实际操作流程各工序及相关技能得到训练，以便学生日后能对现行的工业生产过程进行管理，确保装置设备正常运转。
2丰富教学内容
2.1教学时数及分配
《化学反应过程与设备》所包含的内容比较广泛，因此现有的教学时数(总学时60)满足不了该课程的教学要求，应适当将教学时数加大，建议调整为周学时6，共90学时，适当增加实践性教学，争取做到理论教学与实践教学比例为3∶1。
2.2课程内容
理论知识模块应着重于反应器的设计计算，为毕业设计打好基础。建议学时58学时。充分利用我院仿真实训基地，增加仿真实验内容，通过单元操作仿真，加强理论知识的理解和掌握，使学生掌握各个基本单元过程的操作控制和调节方法，培养分析和解决生产操作中各种工程技术问题的能力。仿真实验教学内容:①釜式反应器仿真实验(4学时);②管式反应器仿真实验(4学时);③固定床反应器仿真实验(4学时);④流化床反应器仿真实验(4学时)。我院实习实训基地已经建成，并且配套了各种反应器，包括釜式反应器，管式反应器，固定床反应器、流化床反应器等，因此可以在理论教学的基础上，增加单元现场操作实验，使学生对生产设备具备实际操作流程各工序及相关技能得到训练，以便学生日后能对现行的工业生产过程进行管理，确保装置设备正常运转;反应器操作实验教学内容:①釜式反应器技能操作(4学时);②固定床反应器技能操作(4学时);③流化床反应器技能操作(4学时)。
