时间：2023-07-27 15:58:58
序论：在您撰写化学反应的方式时，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。
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.11.027
化学反应原理是人类在大量研究化学反应本质的基础上，总结得到的关于化学反应的一般规律，是深刻理解化学反应和规律的基础。我国新课程改革将有关中学阶段的化学反应原理内容，集中编排在《化学反应原理》选修模块中。该模块是为对化学反应原理感兴趣的学生开设的，通过学习，学生可以了解化学反应原理在生产、生活和科学研究中的应用。但由于化学反应原理知识有着复杂性、关联性、多样性和交错性的特点，学生在学习时存在很大的障碍。而许多教学一线的教师，面对《化学反应原理》部分的教学时，也常常出现“教师自认为已经讲的很清楚而学生反复出错”的情况。为此，笔者采用问卷调查、观察等方法，在四月下旬对无锡市青山中学，姜堰中学以及南京市六合中学进行探查，并分析高二和高三两个不同年级学生对化学反应原理模块教学行为的认识，多角度研究了高中化学反应原理的教学方式，为今后根据学生的差异选择恰当的教学方式以促进学生在原理部分的学习提供依据。
一、探查的设计与实施
本研究的问卷调查从教学中常见的教学方式和学生期望的教学方式两个角度切入，分为五个部分：一、调查了学生的基本信息；二、通过表格式的选择，探查了学生对教材中内容的分散、整合的观点，同时也了解了学生对学习内容的增加和删减的建议，总共17题；三、通过选择的形式对学生最推崇的教学行为进行了探查，总共4小题；四、通过表格形式的选择，对学习活动进行了探查，总共12小题；五、通过表格形式的选择，对化学反应原理模块中的各种教学活动进行了探查，总共14小题。本研究所有探查数据均采用SPSS 17.0进行统计处理。
本调查采取随机整群抽样的方法，研究的对象为无锡市、姜堰市以及南京市三所四星级中学的453名学生。之所以选择四星级学校，是因为这类学校选修化学的学生相对较多。本调查针对不同年级学生的认知能力的差别，对上述学校的高二和高三年级学生进行探查。考虑到调查对象应具有一定的化学反应原理模块基础，而高二年级正进行着高中化学反应原理模块的教学，因此在四月下旬进行探查的实施。
二、探查的结果分析
1. 灵活地将学习内容进行分散和整合能促进学生认知发展
教学内容分散和整合的意图，即根据学生的学习需求和认知规律，突破现有教材中的呈现顺序，进行重新组合的过程。问卷中涉及到原电池、电解质、影响化学平衡的因素、平衡常数、金属腐蚀这四个知识点，原有教材中是分散编排的，问其是否可以整合编排。另外涉及到化学平衡移动、pH的计算、勒夏特列原理这三个知识点，原有教材是整合编排的，问其是否可以分散编排。对学生关于学习内容的分散和整合意见的频数进行了统计，统计结果见表2
从数据中可以看出，在高一时已经学习了“原电池”的相关概念，在“化学反应原理”这本书里，又专门讲解“原电池”，88.7%的学生认为这样分散讲解有必要，并认为前面出现的知识是基础，后面出现的知识是前面的深化。11.3%的学生认为整合讲解比较能够促进自己的理解。此外，对于“化学平衡移动”、“pH的计算”和“勒夏特列原理”的讲授顺序，大部分学生赞同对这些内容进行分散讲解。而对于“电解质”、“影响化学平衡因素”、“平衡常数”和“金属腐蚀”的讲授顺序，大部分学生赞同对这些内容进行整合讲解。笔者认为，教学内容需进行灵活地整合和分散，并没有统一的标准，因为教育对象是有差异的。
笔者通过对江苏省特级教师的教学观摩，发现特级教师能够灵活地对化学教学内容进行分散与整合。例如徐宾老师在进行“难溶电解质的溶解平衡”教学时，不但通过实验的方法帮助学生建立了沉淀溶解平衡的概念，而且灵活地将MgCO3Mg（OH）2、Ca（OH）2CaCO3、AgCl溶于氨水、Mg（OH）2溶于NH4Cl溶液、AgClAgIAg2S、锅炉水垢用Na2CO3溶液预处理等内容加以整合，最后引导学生用平衡移动的观念解决沉淀的生成、溶解和转化问题。
2. 适当拓展增加学习内容能促进学生认知发展
布鲁姆曾说过，“学什么是比怎样学更为重要的问题”。笔者通过下列问卷调查题探查了学生关于学习内容拓展的看法。
化学反应原理部分的学习，你认为最需要增加的是（ ）
A. 实验 B. 应用实例 C.典型例题
D. 教师精彩讲解 E.拓展延伸
统计结果见表3。
从数据可以看出，对于“化学反应原理”的学习，38.6%的学生认为需要增加实验，28.5%的学生认为需要增加应用实例，18.1%的学生认为需要增加典型例题，8.4%的学生认为需要增加拓展延伸，6.4%的学生认为需要增加教师精彩的讲解。在此基础上，笔者进一步对学生关于“沉淀溶解平衡”拓展看法的频数进行了统计，统计结果见表4。
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
关键词：用处；动力；大显身手；启示；喜爱
化学方程式，也称为化学反应方程式，是用化学式表示化学反应的式子。化学方程式反映的是客观事实。翻阅化学课本，品味化学方程式，梳理化学反应的作用，感觉化学反应方程式用处真不少。
一、做好实验所需化学方式
化学是一门实验科学，需要到实验室进行实验探究。如何根据现有的仪器、药品选择合适的装置？多余的药品一定要丢到废液槽里吗？一旦发生实验事故怎样解决？这些都是我们在实验室常遇到的问题。
制备氧气的原理有：
++，，。
制备氧气时，我们就可以依据物质的状态和反应条件选择不同的装置。只有掌握更多的知识，更多的化学反应方程式，才能结合实际，就地取材，解决问题。
钠与水的反应，只需黄豆粒大小，切下后，剩余的钠块能直接丢到废液槽里吗？显然不能常规处理，我们能做的就是把钠重新放回煤油中。因为钠与废液槽中的水或酸进行反应，甚至发生燃烧爆炸事故。钠一旦燃烧，我们能否用水灭火？绝对不可，否则就会“火上浇油”，不是吗？
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二、用化学方程式解决实际问题
增强我们的学习动力，莫过于学以致用。如何应用我们学过的化学反应方程式解决生活中的实际问题？
若家里正将管道煤气由石油液化气（主要成分是丁烷）改为天然气，你对灶具该如何调整？
；改为天然气后，同体积燃料燃烧消耗空气的体积将减小，所以灶具的调整方法是减小空气的进气量。灶具调整好了，我做饭吧。首先思考一下，怎么使炖出的鱼味道鲜美？向锅里加点酒和醋即可。
生成会使炖出的鱼香味更浓。同样的原理，酒后吃点水果可以醒酒。水果里含有机酸，例如，苹果里含有苹果酸，柑橘里含有柠檬酸，葡萄里含有酒石酸等，而酒里的主要成分是乙醇，有机酸能与乙醇相互作用而形成酯类物质从而达到解酒的目的。家里来了客人，酒足饭饱后，你上点水果，一定能得到他们的夸奖。这真是，不想不知道，很多生活小窍门，确实来自我们学习的化学反应方程式。
生活中，我们有时会遇到一些江湖骗子。他们卖的东西比市场价低好多，说什么厂家直销、厂家大放血、亏本大甩卖。请看下面这一事例。随着人们生活水平的不断提高，穿戴金饰品的人越来越多了，购买时，人们总想买纯一点的，价格又想优惠再优惠。骗子正是抓住人们的这一心理。拿出金光闪闪的愚人金以低价位吸引人们。愚人金是指能闪耀金黄色的黄铁矿（）或黄铜矿的矿石，它们常以迷人的姿色愚弄缺乏矿物知识的人而得其诨名。其实要识别其“庐山真面目”并不难。
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真金是不溶于盐酸的。有了化学知识还会上当受骗么？
晚会上，运用化学反应表演一个小魔术，也是挺神奇的。我们用Na2O2表演“滴水生火”。把Na2O2裹在脱脂棉里，向脱脂棉里滴几滴水，脱脂棉就会燃烧起来。说一些夸张的话，配以神神秘秘的表情，相信尖叫声、欢呼声一定会此起彼伏。在同学面前漏一小手的感觉是不是很爽。
在工业上，我们学的化学反应方程式能大显身手么？
氯气是重要的化工原料，同时也是有毒的气体。一旦氯气泄漏，后果不堪设想。今年4月12日17时许，山西省临猗县一废品收购站发生氯气泄漏事件，附近一所小学的数十名小学生随后出现呼吸不适和腹部疼痛症状。如何检验管道是否有氯气泄漏？泄漏后又如何处理？我们用蘸有氨水的布检查氯气管道是否泄露。当有氯气泄露时，氯气和氨气反应生成氯化铵白烟。
当发现管道泄漏时，可在消防车水罐中加入生石灰、苏打粉等碱性物质，向管道、罐体、容器喷射，以减轻危害。也可将泄漏的氯气导入氢氧化钠、碳酸钠等碱性溶液中，使其反应形成无害或低毒废水.氯气还可以发生，这不是海水提溴的原理吗？可见学好化学反应方程式才能更好地服务生产。
三、化学反应方程式的启示
“量变会引起质变”这一辩证哲理，在我们化学领域成立么？足量的铜与一定量的浓硝酸反应。
随着反应的进行，硝酸变稀，会发生，
硝酸有浓变稀这一量变会使产物发生质变。
【关键词】化学反应原理 教学方法 实施
现代教学论的发展，更多地回归于人性的发展，强调学习者个体在教学活动中的主观能动性，强调教学的开放性差异性和发展性。科学素养教育的发展主要方向有三：从终结性教育向人的终身教育转变；从以知识传授性为主的传统教育向发展学生综合素质的发展性教育转变；从单一面向全体的教育更多地关注学生个性化需求的差异性教育转变。新课程课堂教学的首要目标是关注学习活动，提高学生素质。高中化学课程模块的内容差别较大，使用的教学方法也有很大区别，“化学反应原理”是基础理论模块之一，它帮助学生深入理解元素化合物之间内在联系，促使学生对化学理论知识系统化结构化。特别是对学生的逻辑思维能力有很大提升，是六个选修模块中理论性难度最强的。笔者在多年教学实践中总结出几种普遍适用的教学方法，具体分为：1. 愉快学习的教学方法。2. 关注差异性的教学方法。3. 问题探究的教学方法。4. 知识深加工的教学方法
1. 愉快学习的教学方法
学习是一种自我建构，学习主体的情绪对学习过程和结果会产生制约和调控。愉快学习环境的创建，首先要在课堂上建立一个双方都感受到的轻松活泼的氛围，不能简单的肯定和否定学生个性的张扬，教师的权威建立在学识的渊博和培养学生思维开发上。在课堂上，每个学生都能平等的和教师对话。其次要充分利用化学学科这个优势平台，激发学生求知的兴趣和欲望，使学生积极主动的投入知识的获取、体验获取过程的心境。化学这门学科激发学生学习积极性的平台较多，比如直观的化学实验实物模型，与化学息息相关的社会实践事例，还有多媒体课件图像表格和教师幽默的语言描述等。例如在专题1第二单元“化学能与电能的转化”中，要充分利用实验平台，让小组自己动手做各自的电源，相互分析对方电源工作原理并形成理论依据。再设计“如何在铁钥匙上镀铜”的实验，让学生在轻松愉快的小组活动中理解了电解槽的工作原理。最后再让学生小组书写“钢铁是怎样生锈的”小论文。这样学生在愉快学习的教学策略中完美地完成了学习任务。
2. 差异性的教学方法
新课程要求凸显差异性，在班级中个体的差异是客观的，模块教学中要实现个体的最优化学习效果，即差异性学习。江苏高考对选修化学模块的考试要求也是分ABCD四个等级的，在此模块教学中要认识不同学生原有的认知结构，强调差异对新内容的接受和顺应水平。课堂进度习题设计课后辅导效果评价都要体现差异性，让每一个学生在化学学习中都能得到成功的快乐，都得到最大可能的科学素养提升。专题2“化学反应速率与化学平衡”中焓变和熵变的要求要体现差异性，部分学生只要求“能用焓变（H）和熵变（S）说明化学反应的方向”，也有部分学生要学会从数学和物理学的知识角度准确理解焓和熵的意义。对于化学平衡的理解就更能体现差异性的教学策略了，基本标准要求学生“能够描述建立过程”“会利用外界条件判断化学平衡移动的方向”。实际教学中要根据不同的学生明确不同的学习任务，适当加入等效平衡的概念及判断，学会用K与浓度商来判断反应方向及一些复杂计算题。
3. 问题探究的教学方法
高中化学课程标准明确要求“提高学生的科学探究能力”，“化学反应原理”模块将“活动与探究”环节发挥得淋漓尽致，每个专题都有5项。在实际的教学过程，受条件限制，较多的探究活动教师是无法安排的，这就要求教师如何发挥此项教学策略最佳途径。首先，目的要明确，不要让学生徒有活动形式，不知自己在干嘛。教师要给出鲜明的问题，问题具有梯度性。如专题3的第三单元“盐类的水解”一节，可将三个“活动与探究”内容合而为一，在导学案上创设问题情境：1. 强碱弱酸盐（例CH3COONa）强酸强碱盐（例NH4Cl）、强酸弱碱盐（例CH3COONH4）各溶液PH值为何不同？2. 同样的强碱弱酸盐（例CH3COONa和Na2CO3）PH值为何不同？3. 影响盐类水解的具体内在因素和外在因素都有哪些？让学生带着解决问题的目的去小组探究实践。其次要坚持让学生自主性和实践性的原则，让学生在情感行为认知三方面积极参与，同时教师要利用各种评价手段，激励引导增强学生学习的热情和探究的科学素养水平。
4.知识深加工的教学方法
1 教学设计基本思路
本节课内容选自苏教版选修4《化学反应原理》专题2第二单元第二节(第一节为化学反应的方向),是在新课程选修模块中增加的原大学化学知识,其教学基本要求为:知道熵的概念、能用反应焓变、熵变说明化学反应的方向。如何浅显通俗进行教学,是对课任教师的一种挑战,笔者尝试科普化处理教材,用数据分析、实验探究、自然现象观察分析等比较直观的方法来完成教学基本要求,并在此基础上设计了科普化探究性的习题,以期达到下列三个目标: (1)以本节内容为载体,进行化学原理的探究性学习,使学生了解化学原理形成的过程和论述方法; (2)以化学教学为手段,从自然科学拓展到社会科学,对学生进行世界观和人生观的教学,培养学生的综合素质; (3)培养阅读科普文章能力和学习论文的写作方法。
2教学过程实录
2.1焓变与反应方向
2.1.1数据分析得出判断化学反应方向的依据(数据分析法)
[你知道吗]下列反应在一定条件下能够自发进行,它们有哪些共同特征?
C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)
H=-2217.5 kJ・mol-1
2Na(s)+Cl2=2NaCl(s) H=-822 kJ・mol-1
4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) H=-1648.4 kJ・mol-1
H2(g)+F2(g)=2HF(g) H=-546.6 kJ・mol-1
[学生解答]化学反应中的自发过程的共同特点:H
[ 结论]对于化学反应而言,绝大多数(是教材的修正语,从上面的4组数据中无法得出,最后由2.3中:H-TS来理论判定)的放热反应能自发进行,且放出的热量越多,体系能量降低越多,反应越完全,H是制约化学反应能否自进行的因素之一。
2.2熵变与反应方向
吸热过程的反应能否自发进行?
2.2.1观察与思考(实验探究法):向干燥的锥形瓶中加入约20 g NH4Cl晶体。在一小木块上洒少量水,将锥形瓶放在木块上。再向其中加入约40 g消石灰,用玻璃棒将固体充分混合均匀,静置。片刻后拿起锥形瓶,观察实验现象并思考如下问题:
(1)该反应是吸热反应还是放热反应?(2)该反应能自发进行的可能原因是什么?
2.2.2 自然现象观察与思考(自然现象观察法):P41页图2～5混乱程度不同的现象、图2～16水的不同聚集状态的混乱程度
[师生互动](1)除热效应外,决定反应能否自发进行另一因素―体系混乱度(熵S)
(2)熵:衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵,用符号S表示, 对于同一物质: S(g)>S(l)>S(s)
(3)熵变:反应前后体系熵的变化叫做反应的熵变,用S表示。
S=S生成物总熵-S反应物总熵
反应的S越大, 越有利于反应自发进行
[学生实时反馈]有学生提出在日常生活中有序性增强,反而有利于活动进行,如开会结束后,从大礼堂出来,有秩序出来比无序出来快。
[教师实时反馈]面对学生的观点,我一下子寻找不到反驳的论据,倍感窘迫,只能告诉学生希望得到他们的帮助,他们的讨论更激烈了。自己思考并听取他们的意见,五分钟后才形成下面评述:例举人们行为积累了人类的经验和智慧的有意识的行为,而化学反应往往在自然状态无意识下进行,最好摈弃人的智慧和意识,如对于直觉心理反应的研究,我们常常选取智商较低的小白鼠进行测试。
[教后反思]对自然现象进行观察与思考得出结论,并不象课本设计的这样的容易和单一,对学生可能出现的问题在学科和综合知识上要尽量作好准备。假如陷入窘境,我们也要坦诚,最好把它创设成一个难得的问题情景,进行师生互动,这或许是新课程理念所倡导的其中一种教学情景。这“五分钟”,使笔者常常反思,也是激励笔者写这篇文章的最大动力。
[反应分析](1)硝酸铵溶于水 :NH4NO3(s)=NH4+ (aq)+NO3-(aq),硝酸铵晶体中规则排列的NH4+和NO3-在溶于水后形成水合离子,无序地分散在溶液中, 体系混乱度增大(S0);
(2)碳酸钙分解:CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)气体生成,S0;
(3)2NH4Cl(s)+Ba(OH)2(s)=2NH3(g)+CaCl2(s)+2H2O(l),气体生成,S0。
上面的几个反应是吸热反应、那为什么还可以自发的进行呢?
[结论]熵判断依据:体系趋向于由有序状态转变为无序状态,即混乱度增加(S>0)。且S越大, 越有利于反应自发进行。
2.3H-TS, 判断化学反应方向的综合依据
正确判断一个化学反应, 是否能够自发进行,必须综合考虑反应的焓变和熵变
恒温恒压时判断反应是否能够自发进行
H0 ,一定能自发进行
H>0、S
H
H>0、S>0,是否自发,与温度有关
有一些吸热反应在室温条件下不能自发行,但在较高温度下则能自发进行,如:
CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)
[结论]H-TS,判断反应自发进行的方向
H-TS 0,非自发进行,H-TS=0,可逆反应。
[例1]判断这两个反应什么条件下能自发进行?
NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s)
H
CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)
H>0, S>0
[解答] NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s), H
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g),H>0,S>0 该反应在较高温度下能自发进行
[例2]填表2―5 几种变化的方向性
3 教学反思及探究性习题
3.1 通过数据分析、实验探究、自然现象观察反思、理论演绎等方法得出判断化学反应方向的依据的案例教学,使学生了解科学原理的创立的一般途径,对培养学生的科学观很有裨益;
3.2如何处理选修教材,科普化,可能是学生比较能接受一种方法,也符合选修课程要求;
3.3为了拓展视野,增进学生与自然、环境的关系,培养学生的世界观,布置了下面探究性习题,从做题后的反映看,学生最受启发的是自然知识与人的世界观的有效迁移及文章中科学道理的阐述方式和方法,这一探究性习题是笔者自感较富有独特性的化学习题。
熵:一种新的世界观
里夫金霍华德(文章内容略)
热力学关于熵的概念揭示了热传递的不可递性,即热量总是自发地从高温热源向低温热源流动,而不是相反。本文从热力学第二定律出发,将熵的观念引申到能源、环境等领域,对当今世界普遍关注的能源危机、环境污染问题表示了深深的忧虑。阅读时,要注意作者运用日常融合说明科学道理的方法。并思考以下问题:
一、本文的第一段,作者举出三个民谚,用来启发人们认识热力学第二定律。作者又说,"如果这些谚语对你说来不算陌生,......那么,你就懂得了热力学第一定律和第二定律。"试结合文章的其他论述,从能量耗散方面,阐释这些语句的意义。
1.你不可能不劳而获;
2.覆水难收;
3.天网恢恢,疏而不漏。
二、“熵”(Entropy)这一中文译名是意译而来的。1923年,德国物理学家普朗克来中国讲学,我国物理学家胡刚复作翻译,苦于无法将“Entropy”这一概念译成中文。他根据“Entropy”为热量与温度之商,而且这个概念与“火”有关, 就在“商”上另加火旁,构成一个新字“熵”。本文在论述中,也多次以燃烧为例。试找出三个例子,说说作者举这些例子所说明的道理。
三、本文阐述科学道理,有概述,有解说。概述部分多是论述的要点,常常用判断语句;解说部分则多举具体事例作说明。试以两段课文为例,找出作者论述的要点,并对作者的论述作简要分析。
四、在《熵:一种新的世界观》一书中,作者还指出这样一个事实:“世界上的有效能源不断被消耗掉,而最先消耗的总是最容易得到的能源",越到后来,开发利用能源越要"耗费更多的能量"。试结合环境问题或能源问题,谈谈你对保护环境或节约能源的认识。
五、“污染就是熵的同义词 ”,“这个世界当然总是会产生垃圾的, 如何减少、处理以及利用垃圾也一直是人类面临的一个难题。但是这并不意味着地球在未来(在太阳消亡之前)必定会成为一个垃圾堆。”你认同哪种观点?并对里夫金、霍华德在本文中观点的积极性和消极性作一些评价。
关键词：复述；再现；辨认；类比；迁移
新课程改革的背景下，化学试题在稳定中不断创新，新情景下化学方程式的书写类试题出现的频率高、分值多。高中教材中的化学反应方程式虽然数目众多，但究其本质无外乎两类：氧化还原和非氧化还原。常见的考查方式是在无机综合试题中与元素或物质相结合，常见题型有化学（离子）反应方程式的书写、电离或水解反应方程式的书写、电极反应方程式的书写等。本文对这部分考题特点进行归纳总结。
一、非氧化还原反应类化学反应方程式的书写
1.复分解反应类型
考查知识：复分解反应发生的条件是：①有难溶的物质生成；②有难电离的物质生成；③有易挥发的物质生成，三者具备其一。
书写原则：①客观事实原则；②原子守恒原则；③原子守恒原则；④共存性原则。
注意事项：①参加反应或生成的微粒的存在形式；②反应所处的介质；③参加反应的反应物的量。
2.考查弱酸弱碱的电离和盐类的水解
考查知识：①多元弱酸分步电离，以第一步电离为主，多元弱酸酸根分步水解，以第一步水解为主。
②水解实质：弱酸根结合H+生成弱酸，弱碱阳离子结合OH-生成弱碱。
二、氧化还原反应类化学反应方程式的书写
1.氧化还原反应化学反应类型
氧化还原反应因为包含内容十分丰富而备受青睐。解决这类题目的关键是要深刻理解氧化还原反应的本质和与之相关的重要概念，结合题目提供信息正确找出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物以及参与反应的介质，并牢牢抓住“得失电子守恒”这一重要原则。
考查知识：①知道常见元素的化合价，能够用元素价态律推断不熟悉元素的化合价。
②知道常见氧化剂还原剂对应的产物。
常见还原产物：MnO4-（H+）Mn2+，ClO-Cl-，H2O2H2O等。
常见氧化产物：SO42-（SO2）Mn2+，Fe2+Fe3+，H2O2O2等。
③常见非变价元素一般是氢和氧，在水溶液中一般规律如下：
2.电极反应方程式
考查知识：①能够分析原电池和电解池工作原理，抓住负氧正还，阳氧阴还利用氧化还原反应知识解答相关问题。
化学反应工程是被教育部颁发的《目录》确定的宽口径化学工程与工艺专业的四门主干课程之一，也是涉及研究过程工业(即通过化学变化或物理-化学变化制造产品的工业，包括化工、石油、冶金、材料、轻工、医药、生化、食品、建材、军工、环境等) 中生产过程、生产装置、工艺技术规律的诸多专业重要的必修或选修的技术类或技术基础课程[1]。化学反应工程既包含化学现象，又包含物理现象，是一门综合性强、涉及基础知识面广、对数学要求高的专业技术学科，学生在学习时普遍感到理论抽象、计算繁琐，不少学生认为化学反应工程课程是大学中最难学习的课程之一。又加之我校为一所地方性本科院校，学生的基础知识并不扎实，实验和实习条件有限，因此，如何在较短的课时数内使学生能够系统地掌握本课程主要内容，培养学生的工程观念和创新能力，成为我校化学反应工程教学改革的重点。基于此，我们在传统教学方式的基础上，进行教学改革，引入师生互动教学模式，并取得了一些进展。
1 化学反应工程的主要内容和作用
化学反应工程是化工类专业的一门专业主干课程、核心课程，涉及物理化学、化工热力学、化工传递过程、优化与控制等。主要研究工业规模化学反应过程的优化设计与控制。该课程对于培养学生的工程意识、强化工程分析能力具有十分重要的作用[2]。本课程的基本内容包括反应动力学和反应器设计与分析两个方面，重点是介绍气——固相催化反应本征动力学、气——固相催化反应宏观动力学、理想流动反应器、反应器中的混合及对反应的影响、气液反应及反应器和流——固相非催化反应等基本理论。目的是使学生掌握研究工业规模化学反应器中化学反应宏观动力学的基本方法和基本原理，具备进行反应器结构设计、最优操作条件的确定和最佳工况的分析控制、过程的开发研究和模拟放大的基本能力。
2 化学反应工程教学现状与存在的主要问题
传统的化学反应工程教学方式单一，主要是教师在讲台上讲，学生台下听。课堂教学不具有主体性、创造性、全面性、发展性的行为，其不足之处有以下几方面：灌输式过多，参与式过少。教师的启发式与学生的参与体现得不够，学生被动听课，课堂气氛大多比较沉闷。结论型过多，问题型过少。教师教给学生的都是定论，启发学生思考问题、提出问题不够，学生的问题意识和提出问题、研究问题的能力较弱，授课效果不佳。现代教学理论认为，教学是一个双边互动的过程。在这一过程中，教师是主导，学生是主体，任何一方的作用都不能忽视[3-4]。所以我们在化学反应工程的教学中，根据地方院校的特点引入了师生互动教学法。
3 互动式教学法在化学反应工程教学中的运用
互动式教学是指在教师的指导下，利用合适的教学选材，通过教与学双方交流、沟通，激发教学双方的主动性，拓展学生思维，培养学生发现问题、解决问题的能力，以达到提高教学效果的一种教学模式[5]。这种教学模式需要营造多边互动的教学环境，在教学双方平等交流探讨的过程中，达到不同观点碰撞交融，进而激发教学双方的主动性和探索性，从而提高教学效果。互动式教学常用的方式有多种，本教学改革选择问题教学法、案例教学法、上课提问、课后互动多种方法进行教学，由传统的讲授式转向讲授与提问、讨论相结合的教师与学生双向交流的启发式教学。在教改过程中，我们充分发挥互动式教学法的优势，努力寻找互动式教学与化学反应工程教学的最佳结合点，促进了化学反应工程教学的开展。
3.1问题教学法与案例教学
问题教学法是指围绕问题展开教学双方互动。一般为：提出问题—思考讨论问题—寻找答案—归纳总结。比如，在讲授多级cstr串联的计算及优化时采用此教学方法。首先提出两个问题，第一个问题是分析多级cstr串联的必要性，第二个问题是如何求串联体系的转化率。然后引导学生根据平推流和全混流反应器的优缺点和两种理想流动反应器数学模型的建立方法进行思考、讨论；进而利用已学知识点寻找答案，教师最后归纳总结。在讲授反应器中的混合及对反应的影响这章时，充分利用案例教学。案例教学一般程序为案例解说—尝试解决—设置悬念—理论学习—剖析方案。在这一章中利用案例教学，启发学生学会根据所测得的停留时间分布情况，利用非理想流动模型解决实际工业生产中的操作型和设计型问题。
3.2加强课堂提问
