時(shí)間：2023-07-27 15:58:58
序論：在您撰寫化學(xué)反應(yīng)的方式時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
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(guó)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(duì)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(shí)有著復(fù)雜性、關(guān)聯(lián)性、多樣性和交錯(cuò)性的特點(diǎn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)存在很大的障礙。而許多教學(xué)一線的教師，面對(duì)《化學(xué)反應(yīng)原理》部分的教學(xué)時(shí)，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(cuò)”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(duì)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(gè)不同年級(jí)學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理模塊教學(xué)行為的認(rèn)識(shí)，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(jì)與實(shí)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(gè)角度切入，分為五個(gè)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(duì)教材中內(nèi)容的分散、整合的觀點(diǎn)，同時(shí)也了解了學(xué)生對(duì)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(duì)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(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行了探查，總共12小題；五、通過表格形式的選擇，對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理模塊中的各種教學(xué)活動(dòng)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(jì)處理。
本調(diào)查采取隨機(jī)整群抽樣的方法，研究的對(duì)象為無錫市、姜堰市以及南京市三所四星級(jí)中學(xué)的453名學(xué)生。之所以選擇四星級(jí)學(xué)校，是因?yàn)檫@類學(xué)校選修化學(xué)的學(xué)生相對(duì)較多。本調(diào)查針對(duì)不同年級(jí)學(xué)生的認(rèn)知能力的差別，對(duì)上述學(xué)校的高二和高三年級(jí)學(xué)生進(jìn)行探查?？紤]到調(diào)查對(duì)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(jí)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(shí)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(gè)知識(shí)點(diǎn)，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(dòng)、pH的計(jì)算、勒夏特列原理這三個(gè)知識(shí)點(diǎn)，原有教材是整合編排的，問其是否可以分散編排。對(duì)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(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2
從數(shù)據(jù)中可以看出，在高一時(shí)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(shí)是基礎(chǔ)，后面出現(xiàn)的知識(shí)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(duì)于“化學(xué)平衡移動(dòng)”、“pH的計(jì)算”和“勒夏特列原理”的講授順序，大部分學(xué)生贊同對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行分散講解。而對(duì)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(duì)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?yàn)榻逃龑?duì)象是有差異的。
筆者通過對(duì)江蘇省特級(jí)教師的教學(xué)觀摩，發(fā)現(xiàn)特級(jí)教師能夠靈活地對(duì)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(shí)，不但通過實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(shí)驗(yàn) B. 應(yīng)用實(shí)例 C.典型例題
D. 教師精彩講解 E.拓展延伸
統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。
從數(shù)據(jù)可以看出，對(duì)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(shí)驗(yàn)，28.5%的學(xué)生認(rèn)為需要增加應(yīng)用實(shí)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(duì)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(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4。
化學(xué)反應(yīng)器根據(jù)其反應(yīng)體系相態(tài)的不同，可以分為均相和多相兩大類，與均相反應(yīng)過程相比，在多相反應(yīng)器中各相之間往往存在著傳遞過程，包括熱量傳遞和質(zhì)量傳遞，傳遞過程的存在對(duì)多相反應(yīng)過程的結(jié)果必然產(chǎn)生與均相反應(yīng)過程不同的影響。例如在氣固相催化反應(yīng)工程中，氣固相之間存在反應(yīng)物與產(chǎn)物之間的質(zhì)量傳遞，并進(jìn)而發(fā)生熱量傳遞，當(dāng)反應(yīng)過程較快而外擴(kuò)散過程較慢時(shí)，過程表現(xiàn)為外擴(kuò)散控制，無論本征反應(yīng)速率如何，表觀反應(yīng)級(jí)數(shù)總為一級(jí)，表觀活化能總為外擴(kuò)散過程活化能;又如在氣液相反應(yīng)過程中，氣相與液相之間也存在著反應(yīng)物及反應(yīng)產(chǎn)物之間的質(zhì)量傳遞，質(zhì)量傳遞過程的存在也必然影響到反應(yīng)速率，尤其是反應(yīng)速率較快時(shí)更是如此。
雖然兩類反應(yīng)器之間存在著一定的差別，但均相反應(yīng)工程無疑是多相反應(yīng)工程的基礎(chǔ)，多相反應(yīng)工程所涉及的各相中所發(fā)生的過程可認(rèn)為與均相反應(yīng)過程無異。因此，在均相反應(yīng)工程中所建立的許多重要概念、理論和方法，完全可以原封不動(dòng)地應(yīng)用到多相反應(yīng)器理論的討論中去，如在均相反應(yīng)器模擬時(shí)建立的軸向擴(kuò)散概念，在建立多相反應(yīng)器模型時(shí)便可以完整地移植過來;又如平推流和全混流概念，兩類反應(yīng)器中都有著極廣的應(yīng)用。
因此，主要針對(duì)“均相反應(yīng)器”開發(fā)過程以圖形形式顯示其內(nèi)在邏輯結(jié)構(gòu)(圖3)，以使學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程后能在頭腦中形成化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)科的完整印象，從而更好地將其應(yīng)用于實(shí)際反應(yīng)器的開發(fā)過程中。
由圖3可知，即使是均相反應(yīng)器，相互之間也存在著很大的區(qū)別，因此，第一步是必須要對(duì)它們進(jìn)行分類，可見分類的方法是本學(xué)科建立的基本方法。通過分類，人們更清楚地認(rèn)識(shí)到各反應(yīng)器之間的異同點(diǎn)，如均相反應(yīng)器按幾何形狀劃分可分為管式、塔式和釜式反應(yīng)器三類;按換熱方式可分為絕熱、等溫和變溫反應(yīng)器三類;按操作方式可分為間歇、半間歇和連續(xù)反應(yīng)器三類;而按混合方式又可分為平推流、全混流和非理想流動(dòng)反應(yīng)器三類。根據(jù)反應(yīng)器不同的特征對(duì)其進(jìn)行劃分，所產(chǎn)生的結(jié)果可能不同，但由此而獲得一個(gè)極為重要的工程概念，即反應(yīng)器型式。反應(yīng)器型式在反應(yīng)器設(shè)計(jì)優(yōu)化中屬于三大決策亦量之一，十分重要，在反應(yīng)器設(shè)計(jì)中的第一步即是根據(jù)反應(yīng)過程的特點(diǎn)確定反應(yīng)器型式。
由圖3還可以看出，針對(duì)化學(xué)反應(yīng)器的開發(fā)，一般采取兩種方法，一是數(shù)學(xué)模型法，二是經(jīng)驗(yàn)放大法。在化學(xué)反應(yīng)工程課程中主要講解的是數(shù)學(xué)模型法，其基本思路是，應(yīng)用分解的方法將實(shí)際反應(yīng)器分解為兩部分，即過程和反應(yīng)設(shè)備。過程包括化學(xué)反應(yīng)過程和傳遞過程，由于反應(yīng)過程規(guī)律和傳遞過程規(guī)律相互獨(dú)立，故對(duì)其規(guī)律可分別進(jìn)行研究。而反應(yīng)設(shè)備則主要包含反應(yīng)器型式和幾何因索兩大類。
為研究化學(xué)反應(yīng)過程規(guī)律，必須要消除掉傳遞過程的影響，由于化學(xué)反應(yīng)規(guī)律和設(shè)備大小無關(guān)，故化學(xué)反應(yīng)規(guī)律可在微型(或臺(tái)式)反應(yīng)器中進(jìn)行。這一點(diǎn)非常重要，如化學(xué)反應(yīng)規(guī)律在微型反應(yīng)器中進(jìn)行研究，則不僅節(jié)省了大量的資金，更重要的是在微型設(shè)備中易保持純化學(xué)因索的影響，獲得的反應(yīng)性質(zhì)、規(guī)律可以應(yīng)用到不同規(guī)模的任何反應(yīng)器中?；瘜W(xué)反應(yīng)過程的性質(zhì)一般包括化學(xué)計(jì)量性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)平衡性質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。
化學(xué)反應(yīng)計(jì)量性質(zhì)是反應(yīng)平衡性質(zhì)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)，對(duì)平衡性質(zhì)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的研究都是基于反應(yīng)計(jì)量性質(zhì)明確的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，計(jì)量性質(zhì)主要包括反應(yīng)系統(tǒng)中各組分之間的定量關(guān)系，及系統(tǒng)中獨(dú)立的反應(yīng)數(shù)。
反應(yīng)平衡性質(zhì)主要包括反應(yīng)熱效應(yīng)和反應(yīng)極限的計(jì)算，尤其是反應(yīng)平衡常數(shù)及平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算。對(duì)可逆放熱反應(yīng)而言，平衡性質(zhì)對(duì)過程的影響較為復(fù)雜，溫度的升高對(duì)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)速率往往是有利的，但對(duì)平衡而言，平衡常數(shù)隨溫度的升高而降低，所以溫度對(duì)平衡性質(zhì)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的影響呈現(xiàn)相反的趨勢(shì)，從而引起問題的復(fù)雜化。通常對(duì)可逆放熱反應(yīng)存在著最佳溫度，且最佳溫度隨組分轉(zhuǎn)化率的不同而不同，因此，在整個(gè)反應(yīng)過程中，存在一最佳溫度曲線，反應(yīng)沿著最佳溫度曲線進(jìn)行，在轉(zhuǎn)化率一定時(shí)，可以使用較少的催化劑。同時(shí)還須認(rèn)識(shí)到，在反應(yīng)后期，即較高轉(zhuǎn)化率接近化學(xué)平衡時(shí)，反應(yīng)過程往往是由平衡因索控制的。
化學(xué)反應(yīng)工程研究的主要內(nèi)容是化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律，化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性是化學(xué)反應(yīng)器選型、操作方式和操作條件確定及反應(yīng)過程優(yōu)化的重要依據(jù)，因此，反應(yīng)動(dòng)力學(xué)測(cè)定是十分重要的工作。然而，反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的精確測(cè)定是一項(xiàng)獨(dú)立于工藝試驗(yàn)之外的專門實(shí)驗(yàn)，它不但要求具備滿足實(shí)驗(yàn)精度的特定設(shè)備，而且在具體進(jìn)行時(shí)又有相當(dāng)可觀的實(shí)際工作量。因此，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)測(cè)定極為重要，其基本思路如圖生所示redlw.com。
動(dòng)力學(xué)方程通常分為3種形式，一是純機(jī)理型方程，二是半經(jīng)驗(yàn)半理論型方程，三是純經(jīng)驗(yàn)方程?；谂鲎怖碚摗⑦^渡態(tài)理論及分子動(dòng)態(tài)學(xué)而推導(dǎo)出來的純機(jī)理型方程，一般僅對(duì)簡(jiǎn)單反應(yīng)體系適用，當(dāng)前反應(yīng)工程學(xué)科應(yīng)用這類動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行反應(yīng)器設(shè)計(jì)的并不多見。工業(yè)反應(yīng)體系往往極為復(fù)雜，但作為動(dòng)力學(xué)研究發(fā)展的方向，純機(jī)理型動(dòng)力學(xué)方程應(yīng)是每個(gè)化學(xué)反應(yīng)工程研究者必須努力的目標(biāo);純經(jīng)驗(yàn)性的動(dòng)力學(xué)方程如描述微生物生長(zhǎng)的Monod模型在反應(yīng)器設(shè)計(jì)中亦常常使用，但反應(yīng)工程學(xué)科通常使用的是半經(jīng)驗(yàn)半理論的動(dòng)力學(xué)方程，圖生所示指的就是此類方程。
建立動(dòng)力學(xué)方程模型的基本思路一般是先設(shè)定一定的基元反應(yīng)機(jī)理，該機(jī)理通常分為兩類，一是有限基元反應(yīng)組合機(jī)理，二是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)機(jī)理，在此前提下，根據(jù)擬平衡態(tài)假設(shè)或擬定常態(tài)假設(shè)，可以推導(dǎo)獲得一定形式的動(dòng)力學(xué)方程。動(dòng)力學(xué)方程通常分為兩種，一是冪函數(shù)型，另一種是雙曲函數(shù)型。視方程當(dāng)中是否含有一階微分，動(dòng)力學(xué)方程又可分為積分式和微分式兩種。
在動(dòng)力學(xué)方程確定后，方程中包含兩類物理量，一是伴隨反應(yīng)過程變化而變化的因索，通常是指反應(yīng)溫度、反應(yīng)物濃度及反應(yīng)時(shí)間;另一類是在反應(yīng)過程中相對(duì)穩(wěn)定的、反映反應(yīng)過程性質(zhì)的模型參數(shù)。模型參數(shù)無法由模型本身獲得，必須通過實(shí)驗(yàn)確定，這也正是該動(dòng)力學(xué)方程被稱為半經(jīng)驗(yàn)半理論的原因所在。因?yàn)槟Ｐ蛥?shù)必須由實(shí)驗(yàn)確定，于是就必然涉及實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容通常包含兩個(gè)方面，其一是實(shí)驗(yàn)用反應(yīng)器的選擇，其二是實(shí)驗(yàn)條件的確定。實(shí)驗(yàn)用反應(yīng)器類型與工業(yè)反應(yīng)器類型大同小異，不同之處僅僅表現(xiàn)在規(guī)模程度上，實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)器規(guī)模小，通常為11左右，因此，其傳遞過程影響易于消除，任意個(gè)對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響主要是純化學(xué)因索，如此易于反映反應(yīng)過程的本質(zhì)。而實(shí)驗(yàn)條件的設(shè)計(jì)方法包括兩種，當(dāng)獨(dú)立的組分?jǐn)?shù)僅為1個(gè)時(shí)，實(shí)驗(yàn)可采用單因索法，當(dāng)獨(dú)立的組分因索多于2個(gè)時(shí)，則往往采取正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。
通過實(shí)驗(yàn)獲得一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，接下來的問題是必須求解出動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)，求解動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)的方法有積分法和微分法?；诜e分式動(dòng)力學(xué)方程的求解方法稱為積分法，基于微分式動(dòng)力學(xué)方程的求解方法則稱為微分法。在大多數(shù)實(shí)際情況下，模型參數(shù)求解方法采用的都是微分法redlw.com。
當(dāng)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律確定后，必須要研究在實(shí)際工業(yè)規(guī)模反應(yīng)器中通常出現(xiàn)的傳遞過程規(guī)律。為研究傳遞過程規(guī)律，通?？梢栽跊]有化學(xué)反應(yīng)的情況下進(jìn)行，這是因?yàn)閭鬟f過程是反應(yīng)器的屬性，基本上不因化學(xué)反應(yīng)的存在與否而異。對(duì)于一個(gè)特定的工業(yè)反應(yīng)過程，化學(xué)反應(yīng)規(guī)律是其個(gè)性，而反應(yīng)器中的傳遞規(guī)律則是其共性。因此，傳遞規(guī)律受設(shè)備尺寸的影響較大，必須在大型裝置中進(jìn)行。由于需要考察的只是傳遞過程，不需實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，完全可以利用惰性物料進(jìn)行試驗(yàn)，以探明傳遞過程規(guī)律。正因如此，這種試驗(yàn)通常稱為冷模試驗(yàn)。
進(jìn)行冷模試驗(yàn)研究傳遞過程規(guī)律時(shí)需要關(guān)注的一個(gè)重要問題是:所選模擬設(shè)備的大小，即傳遞過程應(yīng)在多大規(guī)模的模擬設(shè)備中進(jìn)行?為保證所獲得的傳遞參數(shù)準(zhǔn)確、有效，所遵循的原則是必須保持在模擬設(shè)備中發(fā)生的傳遞過程與實(shí)際反應(yīng)器中所發(fā)生的傳遞過程應(yīng)“相似”，即符合“相似性原理”。冷模試驗(yàn)設(shè)備的大小必須依據(jù)此原理進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)。
在對(duì)反應(yīng)過程和傳遞過程進(jìn)行了充分的研究后，需要對(duì)相關(guān)成果進(jìn)行綜合處理，這一階段主要是在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬并完成的，如圖5所示。
同時(shí)，為驗(yàn)證模擬結(jié)果是否可靠，還必須進(jìn)行中等規(guī)模的試驗(yàn)，即中試，又名熱模試驗(yàn)。熱模試驗(yàn)存在3個(gè)問題需要解決，一是試驗(yàn)規(guī)模，二是試驗(yàn)的完整性，三是運(yùn)行周期。如果熱模試驗(yàn)結(jié)果與模型計(jì)算結(jié)果相符，說明模型正確，能夠反映實(shí)際規(guī)律;如果不相符，則需要修正模型，直至與熱模試驗(yàn)結(jié)果相符為止。
具備了傳遞過程規(guī)律和小試測(cè)定的反應(yīng)過程規(guī)律，并且經(jīng)過了熱模試驗(yàn)驗(yàn)證，就能直接設(shè)計(jì)工業(yè)反應(yīng)器了，這樣就不存在設(shè)備的放大問題。數(shù)學(xué)模型方法本身可以直接通過計(jì)算就能獲得大型反應(yīng)器的設(shè)計(jì)，說明工業(yè)反應(yīng)過程的開發(fā)并不必然地必須經(jīng)過由小型反應(yīng)器到中間規(guī)模反應(yīng)器再到工業(yè)規(guī)模反應(yīng)器的整個(gè)過程。
最后應(yīng)當(dāng)要注意的是，數(shù)學(xué)模型法要想獲得成功，必須要具備2個(gè)基本前提:一是它要求有可靠的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程;二是還要有大型裝置中的傳遞方程，兩者缺一不可。
例如，固定床反應(yīng)器，雖然不少反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型研究較為完整，然而由于具體工業(yè)反應(yīng)器模型參數(shù)難以正確測(cè)定，尤其對(duì)復(fù)雜的工業(yè)反應(yīng)，其本征動(dòng)力學(xué)參數(shù)也難以把握，因此，對(duì)固定床反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模擬放大，迄今尚未有比較滿意的工業(yè)應(yīng)用。
化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)測(cè)定雖然有相當(dāng)大的工作量，但它畢竟可以在小裝置中進(jìn)行。而工業(yè)反應(yīng)器的傳遞模型卻不是小裝置所能解決的，它不但要求大型冷模試驗(yàn)和必要的熱模檢驗(yàn)，還需要工業(yè)規(guī)模的測(cè)試數(shù)據(jù)和工程研究的長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)積累。因此，當(dāng)沒有可靠的大型設(shè)備傳遞模型時(shí)，數(shù)學(xué)模擬放大只能是紙上談兵。此時(shí)，精確的動(dòng)力學(xué)測(cè)定必然是徒勞的。當(dāng)然，這并不意味著不需要有關(guān)的動(dòng)力學(xué)知識(shí)和對(duì)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特征的認(rèn)識(shí)。一個(gè)開發(fā)者應(yīng)當(dāng)充分具備動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，并據(jù)此巧妙地安排工藝試驗(yàn)，以便把握反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特征和有關(guān)影響因索，為工業(yè)反應(yīng)器的選型和優(yōu)化服務(wù)redlw.com。
由此可見，從化學(xué)反應(yīng)工程的觀點(diǎn)出發(fā)，機(jī)理的、定性的、半定量的動(dòng)力學(xué)特征研究應(yīng)當(dāng)是結(jié)合工藝試驗(yàn)進(jìn)行的重要任務(wù)。只有當(dāng)工業(yè)反應(yīng)器的傳遞模型足夠可靠時(shí)，精確的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)才是必要的，并可用于數(shù)學(xué)模擬放大。
2 化學(xué)反應(yīng)工程思維方式
如上所說，在剖析化學(xué)反應(yīng)工程課程各知識(shí)點(diǎn)及相互邏輯關(guān)系時(shí)，本研究采用了分類、分解和綜合的思維方式，而分類、分解其實(shí)屬于分析的方法。所以，分析、綜合是反應(yīng)過程開發(fā)中的基本方法，應(yīng)深加注意，其中尤以分析方法更是在各種科學(xué)思維方式中處于最基本的地位。對(duì)于圖3、圖5所示的化學(xué)反應(yīng)工程邏輯結(jié)構(gòu)，當(dāng)將它們具體應(yīng)用到實(shí)際的化工過程開發(fā)中時(shí)，也可用圖6簡(jiǎn)略地表示。圖6表示了化學(xué)反應(yīng)工程課程所提供的特有的工程思維方式。
3 結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞：用處；動(dòng)力；大顯身手；啟示；喜愛
化學(xué)方程式，也稱為化學(xué)反應(yīng)方程式，是用化學(xué)式表示化學(xué)反應(yīng)的式子?；瘜W(xué)方程式反映的是客觀事實(shí)。翻閱化學(xué)課本，品味化學(xué)方程式，梳理化學(xué)反應(yīng)的作用，感覺化學(xué)反應(yīng)方程式用處真不少。
一、做好實(shí)驗(yàn)所需化學(xué)方式
化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，需要到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。如何根據(jù)現(xiàn)有的儀器、藥品選擇合適的裝置？多余的藥品一定要丟到廢液槽里嗎？一旦發(fā)生實(shí)驗(yàn)事故怎樣解決？這些都是我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室常遇到的問題。
制備氧氣的原理有：
++，，。
制備氧氣時(shí)，我們就可以依據(jù)物質(zhì)的狀態(tài)和反應(yīng)條件選擇不同的裝置。只有掌握更多的知識(shí)，更多的化學(xué)反應(yīng)方程式，才能結(jié)合實(shí)際，就地取材，解決問題。
鈉與水的反應(yīng)，只需黃豆粒大小，切下后，剩余的鈉塊能直接丟到廢液槽里嗎？顯然不能常規(guī)處理，我們能做的就是把鈉重新放回煤油中。因?yàn)殁c與廢液槽中的水或酸進(jìn)行反應(yīng)，甚至發(fā)生燃燒爆炸事故。鈉一旦燃燒，我們能否用水滅火？絕對(duì)不可，否則就會(huì)“火上澆油”，不是嗎？
。
二、用化學(xué)方程式解決實(shí)際問題
增強(qiáng)我們的學(xué)習(xí)動(dòng)力，莫過于學(xué)以致用。如何應(yīng)用我們學(xué)過的化學(xué)反應(yīng)方程式解決生活中的實(shí)際問題？
若家里正將管道煤氣由石油液化氣（主要成分是丁烷）改為天然氣，你對(duì)灶具該如何調(diào)整？
；改為天然氣后，同體積燃料燃燒消耗空氣的體積將減小，所以灶具的調(diào)整方法是減小空氣的進(jìn)氣量。灶具調(diào)整好了，我做飯吧。首先思考一下，怎么使燉出的魚味道鮮美？向鍋里加點(diǎn)酒和醋即可。
生成會(huì)使燉出的魚香味更濃。同樣的原理，酒后吃點(diǎn)水果可以醒酒。水果里含有機(jī)酸，例如，蘋果里含有蘋果酸，柑橘里含有檸檬酸，葡萄里含有酒石酸等，而酒里的主要成分是乙醇，有機(jī)酸能與乙醇相互作用而形成酯類物質(zhì)從而達(dá)到解酒的目的。家里來了客人，酒足飯飽后，你上點(diǎn)水果，一定能得到他們的夸獎(jiǎng)。這真是，不想不知道，很多生活小竅門，確實(shí)來自我們學(xué)習(xí)的化學(xué)反應(yīng)方程式。
生活中，我們有時(shí)會(huì)遇到一些江湖騙子。他們賣的東西比市場(chǎng)價(jià)低好多，說什么廠家直銷、廠家大放血、虧本大甩賣。請(qǐng)看下面這一事例。隨著人們生活水平的不斷提高，穿戴金飾品的人越來越多了，購(gòu)買時(shí)，人們總想買純一點(diǎn)的，價(jià)格又想優(yōu)惠再優(yōu)惠。騙子正是抓住人們的這一心理。拿出金光閃閃的愚人金以低價(jià)位吸引人們。愚人金是指能閃耀金黃色的黃鐵礦（）或黃銅礦的礦石，它們常以迷人的姿色愚弄缺乏礦物知識(shí)的人而得其諢名。其實(shí)要識(shí)別其“廬山真面目”并不難。
，
；
真金是不溶于鹽酸的。有了化學(xué)知識(shí)還會(huì)上當(dāng)受騙么？
晚會(huì)上，運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)表演一個(gè)小魔術(shù)，也是挺神奇的。我們用Na2O2表演“滴水生火”。把Na2O2裹在脫脂棉里，向脫脂棉里滴幾滴水，脫脂棉就會(huì)燃燒起來。說一些夸張的話，配以神神秘秘的表情，相信尖叫聲、歡呼聲一定會(huì)此起彼伏。在同學(xué)面前漏一小手的感覺是不是很爽。
在工業(yè)上，我們學(xué)的化學(xué)反應(yīng)方程式能大顯身手么？
氯氣是重要的化工原料，同時(shí)也是有毒的氣體。一旦氯氣泄漏，后果不堪設(shè)想。今年4月12日17時(shí)許，山西省臨猗縣一廢品收購(gòu)站發(fā)生氯氣泄漏事件，附近一所小學(xué)的數(shù)十名小學(xué)生隨后出現(xiàn)呼吸不適和腹部疼痛癥狀。如何檢驗(yàn)管道是否有氯氣泄漏？泄漏后又如何處理？我們用蘸有氨水的布檢查氯氣管道是否泄露。當(dāng)有氯氣泄露時(shí)，氯氣和氨氣反應(yīng)生成氯化銨白煙。
當(dāng)發(fā)現(xiàn)管道泄漏時(shí)，可在消防車水罐中加入生石灰、蘇打粉等堿性物質(zhì)，向管道、罐體、容器噴射，以減輕危害。也可將泄漏的氯氣導(dǎo)入氫氧化鈉、碳酸鈉等堿性溶液中，使其反應(yīng)形成無害或低毒廢水.氯氣還可以發(fā)生，這不是海水提溴的原理嗎？可見學(xué)好化學(xué)反應(yīng)方程式才能更好地服務(wù)生產(chǎn)。
三、化學(xué)反應(yīng)方程式的啟示
“量變會(huì)引起質(zhì)變”這一辯證哲理，在我們化學(xué)領(lǐng)域成立么？足量的銅與一定量的濃硝酸反應(yīng)。
隨著反應(yīng)的進(jìn)行，硝酸變稀，會(huì)發(fā)生，
硝酸有濃變稀這一量變會(huì)使產(chǎn)物發(fā)生質(zhì)變。
【關(guān)鍵詞】化學(xué)反應(yīng)原理 教學(xué)方法 實(shí)施
現(xiàn)代教學(xué)論的發(fā)展，更多地回歸于人性的發(fā)展，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者個(gè)體在教學(xué)活動(dòng)中的主觀能動(dòng)性，強(qiáng)調(diào)教學(xué)的開放性差異性和發(fā)展性。科學(xué)素養(yǎng)教育的發(fā)展主要方向有三：從終結(jié)性教育向人的終身教育轉(zhuǎn)變；從以知識(shí)傳授性為主的傳統(tǒng)教育向發(fā)展學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展性教育轉(zhuǎn)變；從單一面向全體的教育更多地關(guān)注學(xué)生個(gè)性化需求的差異性教育轉(zhuǎn)變。新課程課堂教學(xué)的首要目標(biāo)是關(guān)注學(xué)習(xí)活動(dòng)，提高學(xué)生素質(zhì)。高中化學(xué)課程模塊的內(nèi)容差別較大，使用的教學(xué)方法也有很大區(qū)別，“化學(xué)反應(yīng)原理”是基礎(chǔ)理論模塊之一，它幫助學(xué)生深入理解元素化合物之間內(nèi)在聯(lián)系，促使學(xué)生對(duì)化學(xué)理論知識(shí)系統(tǒng)化結(jié)構(gòu)化。特別是對(duì)學(xué)生的邏輯思維能力有很大提升，是六個(gè)選修模塊中理論性難度最強(qiáng)的。筆者在多年教學(xué)實(shí)踐中總結(jié)出幾種普遍適用的教學(xué)方法，具體分為：1. 愉快學(xué)習(xí)的教學(xué)方法。2. 關(guān)注差異性的教學(xué)方法。3. 問題探究的教學(xué)方法。4. 知識(shí)深加工的教學(xué)方法
1. 愉快學(xué)習(xí)的教學(xué)方法
學(xué)習(xí)是一種自我建構(gòu)，學(xué)習(xí)主體的情緒對(duì)學(xué)習(xí)過程和結(jié)果會(huì)產(chǎn)生制約和調(diào)控。愉快學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)建，首先要在課堂上建立一個(gè)雙方都感受到的輕松活潑的氛圍，不能簡(jiǎn)單的肯定和否定學(xué)生個(gè)性的張揚(yáng)，教師的權(quán)威建立在學(xué)識(shí)的淵博和培養(yǎng)學(xué)生思維開發(fā)上。在課堂上，每個(gè)學(xué)生都能平等的和教師對(duì)話。其次要充分利用化學(xué)學(xué)科這個(gè)優(yōu)勢(shì)平臺(tái)，激發(fā)學(xué)生求知的興趣和欲望，使學(xué)生積極主動(dòng)的投入知識(shí)的獲取、體驗(yàn)獲取過程的心境?；瘜W(xué)這門學(xué)科激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的平臺(tái)較多，比如直觀的化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)物模型，與化學(xué)息息相關(guān)的社會(huì)實(shí)踐事例，還有多媒體課件圖像表格和教師幽默的語(yǔ)言描述等。例如在專題1第二單元“化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化”中，要充分利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓小組自己動(dòng)手做各自的電源，相互分析對(duì)方電源工作原理并形成理論依據(jù)。再設(shè)計(jì)“如何在鐵鑰匙上鍍銅”的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在輕松愉快的小組活動(dòng)中理解了電解槽的工作原理。最后再讓學(xué)生小組書寫“鋼鐵是怎樣生銹的”小論文。這樣學(xué)生在愉快學(xué)習(xí)的教學(xué)策略中完美地完成了學(xué)習(xí)任務(wù)。
2. 差異性的教學(xué)方法
新課程要求凸顯差異性，在班級(jí)中個(gè)體的差異是客觀的，模塊教學(xué)中要實(shí)現(xiàn)個(gè)體的最優(yōu)化學(xué)習(xí)效果，即差異性學(xué)習(xí)。江蘇高考對(duì)選修化學(xué)模塊的考試要求也是分ABCD四個(gè)等級(jí)的，在此模塊教學(xué)中要認(rèn)識(shí)不同學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)差異對(duì)新內(nèi)容的接受和順應(yīng)水平。課堂進(jìn)度習(xí)題設(shè)計(jì)課后輔導(dǎo)效果評(píng)價(jià)都要體現(xiàn)差異性，讓每一個(gè)學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)中都能得到成功的快樂，都得到最大可能的科學(xué)素養(yǎng)提升。專題2“化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡”中焓變和熵變的要求要體現(xiàn)差異性，部分學(xué)生只要求“能用焓變（H）和熵變（S）說明化學(xué)反應(yīng)的方向”，也有部分學(xué)生要學(xué)會(huì)從數(shù)學(xué)和物理學(xué)的知識(shí)角度準(zhǔn)確理解焓和熵的意義。對(duì)于化學(xué)平衡的理解就更能體現(xiàn)差異性的教學(xué)策略了，基本標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生“能夠描述建立過程”“會(huì)利用外界條件判斷化學(xué)平衡移動(dòng)的方向”。實(shí)際教學(xué)中要根據(jù)不同的學(xué)生明確不同的學(xué)習(xí)任務(wù)，適當(dāng)加入等效平衡的概念及判斷，學(xué)會(huì)用K與濃度商來判斷反應(yīng)方向及一些復(fù)雜計(jì)算題。
3. 問題探究的教學(xué)方法
高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)明確要求“提高學(xué)生的科學(xué)探究能力”，“化學(xué)反應(yīng)原理”模塊將“活動(dòng)與探究”環(huán)節(jié)發(fā)揮得淋漓盡致，每個(gè)專題都有5項(xiàng)。在實(shí)際的教學(xué)過程，受條件限制，較多的探究活動(dòng)教師是無法安排的，這就要求教師如何發(fā)揮此項(xiàng)教學(xué)策略最佳途徑。首先，目的要明確，不要讓學(xué)生徒有活動(dòng)形式，不知自己在干嘛。教師要給出鮮明的問題，問題具有梯度性。如專題3的第三單元“鹽類的水解”一節(jié)，可將三個(gè)“活動(dòng)與探究”內(nèi)容合而為一，在導(dǎo)學(xué)案上創(chuàng)設(shè)問題情境：1. 強(qiáng)堿弱酸鹽（例CH3COONa）強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽（例NH4Cl）、強(qiáng)酸弱堿鹽（例CH3COONH4）各溶液PH值為何不同？2. 同樣的強(qiáng)堿弱酸鹽（例CH3COONa和Na2CO3）PH值為何不同？3. 影響鹽類水解的具體內(nèi)在因素和外在因素都有哪些？讓學(xué)生帶著解決問題的目的去小組探究實(shí)踐。其次要堅(jiān)持讓學(xué)生自主性和實(shí)踐性的原則，讓學(xué)生在情感行為認(rèn)知三方面積極參與，同時(shí)教師要利用各種評(píng)價(jià)手段，激勵(lì)引導(dǎo)增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和探究的科學(xué)素養(yǎng)水平。
4.知識(shí)深加工的教學(xué)方法
1 教學(xué)設(shè)計(jì)基本思路
本節(jié)課內(nèi)容選自蘇教版選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》專題2第二單元第二節(jié)(第一節(jié)為化學(xué)反應(yīng)的方向),是在新課程選修模塊中增加的原大學(xué)化學(xué)知識(shí),其教學(xué)基本要求為:知道熵的概念、能用反應(yīng)焓變、熵變說明化學(xué)反應(yīng)的方向。如何淺顯通俗進(jìn)行教學(xué),是對(duì)課任教師的一種挑戰(zhàn),筆者嘗試科普化處理教材,用數(shù)據(jù)分析、實(shí)驗(yàn)探究、自然現(xiàn)象觀察分析等比較直觀的方法來完成教學(xué)基本要求,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了科普化探究性的習(xí)題,以期達(dá)到下列三個(gè)目標(biāo): (1)以本節(jié)內(nèi)容為載體,進(jìn)行化學(xué)原理的探究性學(xué)習(xí),使學(xué)生了解化學(xué)原理形成的過程和論述方法; (2)以化學(xué)教學(xué)為手段,從自然科學(xué)拓展到社會(huì)科學(xué),對(duì)學(xué)生進(jìn)行世界觀和人生觀的教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì); (3)培養(yǎng)閱讀科普文章能力和學(xué)習(xí)論文的寫作方法。
2教學(xué)過程實(shí)錄
2.1焓變與反應(yīng)方向
2.1.1數(shù)據(jù)分析得出判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù)(數(shù)據(jù)分析法)
[你知道嗎]下列反應(yīng)在一定條件下能夠自發(fā)進(jìn)行,它們有哪些共同特征?
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
[學(xué)生解答]化學(xué)反應(yīng)中的自發(fā)過程的共同特點(diǎn):H
[ 結(jié)論]對(duì)于化學(xué)反應(yīng)而言,絕大多數(shù)(是教材的修正語(yǔ),從上面的4組數(shù)據(jù)中無法得出,最后由2.3中:H-TS來理論判定)的放熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,且放出的熱量越多,體系能量降低越多,反應(yīng)越完全,H是制約化學(xué)反應(yīng)能否自進(jìn)行的因素之一。
2.2熵變與反應(yīng)方向
吸熱過程的反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行?
2.2.1觀察與思考(實(shí)驗(yàn)探究法):向干燥的錐形瓶中加入約20 g NH4Cl晶體。在一小木塊上灑少量水,將錐形瓶放在木塊上。再向其中加入約40 g消石灰,用玻璃棒將固體充分混合均勻,靜置。片刻后拿起錐形瓶,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并思考如下問題:
(1)該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)?(2)該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的可能原因是什么?
2.2.2 自然現(xiàn)象觀察與思考(自然現(xiàn)象觀察法):P41頁(yè)圖2～5混亂程度不同的現(xiàn)象、圖2～16水的不同聚集狀態(tài)的混亂程度
[師生互動(dòng)](1)除熱效應(yīng)外,決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行另一因素―體系混亂度(熵S)
(2)熵:衡量一個(gè)體系混亂度的物理量叫做熵,用符號(hào)S表示, 對(duì)于同一物質(zhì): S(g)>S(l)>S(s)
(3)熵變:反應(yīng)前后體系熵的變化叫做反應(yīng)的熵變,用S表示。
S=S生成物總熵-S反應(yīng)物總熵
反應(yīng)的S越大, 越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行
[學(xué)生實(shí)時(shí)反饋]有學(xué)生提出在日常生活中有序性增強(qiáng),反而有利于活動(dòng)進(jìn)行,如開會(huì)結(jié)束后,從大禮堂出來,有秩序出來比無序出來快。
[教師實(shí)時(shí)反饋]面對(duì)學(xué)生的觀點(diǎn),我一下子尋找不到反駁的論據(jù),倍感窘迫,只能告訴學(xué)生希望得到他們的幫助,他們的討論更激烈了。自己思考并聽取他們的意見,五分鐘后才形成下面評(píng)述:例舉人們行為積累了人類的經(jīng)驗(yàn)和智慧的有意識(shí)的行為,而化學(xué)反應(yīng)往往在自然狀態(tài)無意識(shí)下進(jìn)行,最好擯棄人的智慧和意識(shí),如對(duì)于直覺心理反應(yīng)的研究,我們常常選取智商較低的小白鼠進(jìn)行測(cè)試。
[教后反思]對(duì)自然現(xiàn)象進(jìn)行觀察與思考得出結(jié)論,并不象課本設(shè)計(jì)的這樣的容易和單一,對(duì)學(xué)生可能出現(xiàn)的問題在學(xué)科和綜合知識(shí)上要盡量作好準(zhǔn)備。假如陷入窘境,我們也要坦誠(chéng),最好把它創(chuàng)設(shè)成一個(gè)難得的問題情景,進(jìn)行師生互動(dòng),這或許是新課程理念所倡導(dǎo)的其中一種教學(xué)情景。這“五分鐘”,使筆者常常反思,也是激勵(lì)筆者寫這篇文章的最大動(dòng)力。
[反應(yīng)分析](1)硝酸銨溶于水 :NH4NO3(s)=NH4+ (aq)+NO3-(aq),硝酸銨晶體中規(guī)則排列的NH4+和NO3-在溶于水后形成水合離子,無序地分散在溶液中, 體系混亂度增大(S0);
(2)碳酸鈣分解:CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)氣體生成,S0;
(3)2NH4Cl(s)+Ba(OH)2(s)=2NH3(g)+CaCl2(s)+2H2O(l),氣體生成,S0。
上面的幾個(gè)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)、那為什么還可以自發(fā)的進(jìn)行呢?
[結(jié)論]熵判斷依據(jù):體系趨向于由有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序狀態(tài),即混亂度增加(S>0)。且S越大, 越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。
2.3H-TS, 判斷化學(xué)反應(yīng)方向的綜合依據(jù)
正確判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng), 是否能夠自發(fā)進(jìn)行,必須綜合考慮反應(yīng)的焓變和熵變
恒溫恒壓時(shí)判斷反應(yīng)是否能夠自發(fā)進(jìn)行
H0 ,一定能自發(fā)進(jìn)行
H>0、S
H
H>0、S>0,是否自發(fā),與溫度有關(guān)
有一些吸熱反應(yīng)在室溫條件下不能自發(fā)行,但在較高溫度下則能自發(fā)進(jìn)行,如:
CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)
[結(jié)論]H-TS,判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向
H-TS 0,非自發(fā)進(jìn)行,H-TS=0,可逆反應(yīng)。
[例1]判斷這兩個(gè)反應(yīng)什么條件下能自發(fā)進(jìn)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 該反應(yīng)在較高溫度下能自發(fā)進(jìn)行
[例2]填表2―5 幾種變化的方向性
3 教學(xué)反思及探究性習(xí)題
3.1 通過數(shù)據(jù)分析、實(shí)驗(yàn)探究、自然現(xiàn)象觀察反思、理論演繹等方法得出判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù)的案例教學(xué),使學(xué)生了解科學(xué)原理的創(chuàng)立的一般途徑,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)觀很有裨益;
3.2如何處理選修教材,科普化,可能是學(xué)生比較能接受一種方法,也符合選修課程要求;
3.3為了拓展視野,增進(jìn)學(xué)生與自然、環(huán)境的關(guān)系,培養(yǎng)學(xué)生的世界觀,布置了下面探究性習(xí)題,從做題后的反映看,學(xué)生最受啟發(fā)的是自然知識(shí)與人的世界觀的有效遷移及文章中科學(xué)道理的闡述方式和方法,這一探究性習(xí)題是筆者自感較富有獨(dú)特性的化學(xué)習(xí)題。
熵:一種新的世界觀
里夫金霍華德(文章內(nèi)容略)
熱力學(xué)關(guān)于熵的概念揭示了熱傳遞的不可遞性,即熱量總是自發(fā)地從高溫?zé)嵩聪虻蜏責(zé)嵩戳鲃?dòng),而不是相反。本文從熱力學(xué)第二定律出發(fā),將熵的觀念引申到能源、環(huán)境等領(lǐng)域,對(duì)當(dāng)今世界普遍關(guān)注的能源危機(jī)、環(huán)境污染問題表示了深深的憂慮。閱讀時(shí),要注意作者運(yùn)用日常融合說明科學(xué)道理的方法。并思考以下問題:
一、本文的第一段,作者舉出三個(gè)民諺,用來啟發(fā)人們認(rèn)識(shí)熱力學(xué)第二定律。作者又說,"如果這些諺語(yǔ)對(duì)你說來不算陌生,......那么,你就懂得了熱力學(xué)第一定律和第二定律。"試結(jié)合文章的其他論述,從能量耗散方面,闡釋這些語(yǔ)句的意義。
1.你不可能不勞而獲;
2.覆水難收;
3.天網(wǎng)恢恢,疏而不漏。
二、“熵”(Entropy)這一中文譯名是意譯而來的。1923年,德國(guó)物理學(xué)家普朗克來中國(guó)講學(xué),我國(guó)物理學(xué)家胡剛復(fù)作翻譯,苦于無法將“Entropy”這一概念譯成中文。他根據(jù)“Entropy”為熱量與溫度之商,而且這個(gè)概念與“火”有關(guān), 就在“商”上另加火旁,構(gòu)成一個(gè)新字“熵”。本文在論述中,也多次以燃燒為例。試找出三個(gè)例子,說說作者舉這些例子所說明的道理。
三、本文闡述科學(xué)道理,有概述,有解說。概述部分多是論述的要點(diǎn),常常用判斷語(yǔ)句;解說部分則多舉具體事例作說明。試以兩段課文為例,找出作者論述的要點(diǎn),并對(duì)作者的論述作簡(jiǎn)要分析。
四、在《熵:一種新的世界觀》一書中,作者還指出這樣一個(gè)事實(shí):“世界上的有效能源不斷被消耗掉,而最先消耗的總是最容易得到的能源",越到后來,開發(fā)利用能源越要"耗費(fèi)更多的能量"。試結(jié)合環(huán)境問題或能源問題,談?wù)勀銓?duì)保護(hù)環(huán)境或節(jié)約能源的認(rèn)識(shí)。
五、“污染就是熵的同義詞 ”,“這個(gè)世界當(dāng)然總是會(huì)產(chǎn)生垃圾的, 如何減少、處理以及利用垃圾也一直是人類面臨的一個(gè)難題。但是這并不意味著地球在未來(在太陽(yáng)消亡之前)必定會(huì)成為一個(gè)垃圾堆?！蹦阏J(rèn)同哪種觀點(diǎn)?并對(duì)里夫金、霍華德在本文中觀點(diǎn)的積極性和消極性作一些評(píng)價(jià)。
關(guān)鍵詞：復(fù)述；再現(xiàn)；辨認(rèn)；類比；遷移
新課程改革的背景下，化學(xué)試題在穩(wěn)定中不斷創(chuàng)新，新情景下化學(xué)方程式的書寫類試題出現(xiàn)的頻率高、分值多。高中教材中的化學(xué)反應(yīng)方程式雖然數(shù)目眾多，但究其本質(zhì)無外乎兩類：氧化還原和非氧化還原。常見的考查方式是在無機(jī)綜合試題中與元素或物質(zhì)相結(jié)合，常見題型有化學(xué)（離子）反應(yīng)方程式的書寫、電離或水解反應(yīng)方程式的書寫、電極反應(yīng)方程式的書寫等。本文對(duì)這部分考題特點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)。
一、非氧化還原反應(yīng)類化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫
1.復(fù)分解反應(yīng)類型
考查知識(shí)：復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件是：①有難溶的物質(zhì)生成；②有難電離的物質(zhì)生成；③有易揮發(fā)的物質(zhì)生成，三者具備其一。
書寫原則：①客觀事實(shí)原則；②原子守恒原則；③原子守恒原則；④共存性原則。
注意事項(xiàng)：①參加反應(yīng)或生成的微粒的存在形式；②反應(yīng)所處的介質(zhì)；③參加反應(yīng)的反應(yīng)物的量。
2.考查弱酸弱堿的電離和鹽類的水解
考查知識(shí)：①多元弱酸分步電離，以第一步電離為主，多元弱酸酸根分步水解，以第一步水解為主。
②水解實(shí)質(zhì)：弱酸根結(jié)合H+生成弱酸，弱堿陽(yáng)離子結(jié)合OH-生成弱堿。
二、氧化還原反應(yīng)類化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫
1.氧化還原反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)類型
氧化還原反應(yīng)因?yàn)榘瑑?nèi)容十分豐富而備受青睞。解決這類題目的關(guān)鍵是要深刻理解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)和與之相關(guān)的重要概念，結(jié)合題目提供信息正確找出氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物以及參與反應(yīng)的介質(zhì)，并牢牢抓住“得失電子守恒”這一重要原則。
考查知識(shí)：①知道常見元素的化合價(jià)，能夠用元素價(jià)態(tài)律推斷不熟悉元素的化合價(jià)。
②知道常見氧化劑還原劑對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物。
常見還原產(chǎn)物：MnO4-（H+）Mn2+，ClO-Cl-，H2O2H2O等。
常見氧化產(chǎn)物：SO42-（SO2）Mn2+，F(xiàn)e2+Fe3+，H2O2O2等。
③常見非變價(jià)元素一般是氫和氧，在水溶液中一般規(guī)律如下：
2.電極反應(yīng)方程式
考查知識(shí)：①能夠分析原電池和電解池工作原理，抓住負(fù)氧正還，陽(yáng)氧陰還利用氧化還原反應(yīng)知識(shí)解答相關(guān)問題。
化學(xué)反應(yīng)工程是被教育部頒發(fā)的《目錄》確定的寬口徑化學(xué)工程與工藝專業(yè)的四門主干課程之一，也是涉及研究過程工業(yè)(即通過化學(xué)變化或物理-化學(xué)變化制造產(chǎn)品的工業(yè)，包括化工、石油、冶金、材料、輕工、醫(yī)藥、生化、食品、建材、軍工、環(huán)境等) 中生產(chǎn)過程、生產(chǎn)裝置、工藝技術(shù)規(guī)律的諸多專業(yè)重要的必修或選修的技術(shù)類或技術(shù)基礎(chǔ)課程[1]?；瘜W(xué)反應(yīng)工程既包含化學(xué)現(xiàn)象，又包含物理現(xiàn)象，是一門綜合性強(qiáng)、涉及基礎(chǔ)知識(shí)面廣、對(duì)數(shù)學(xué)要求高的專業(yè)技術(shù)學(xué)科，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)普遍感到理論抽象、計(jì)算繁瑣，不少學(xué)生認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)工程課程是大學(xué)中最難學(xué)習(xí)的課程之一。又加之我校為一所地方性本科院校，學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)并不扎實(shí)，實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)條件有限，因此，如何在較短的課時(shí)數(shù)內(nèi)使學(xué)生能夠系統(tǒng)地掌握本課程主要內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念和創(chuàng)新能力，成為我?；瘜W(xué)反應(yīng)工程教學(xué)改革的重點(diǎn)。基于此，我們?cè)趥鹘y(tǒng)教學(xué)方式的基礎(chǔ)上，進(jìn)行教學(xué)改革，引入師生互動(dòng)教學(xué)模式，并取得了一些進(jìn)展。
1 化學(xué)反應(yīng)工程的主要內(nèi)容和作用
化學(xué)反應(yīng)工程是化工類專業(yè)的一門專業(yè)主干課程、核心課程，涉及物理化學(xué)、化工熱力學(xué)、化工傳遞過程、優(yōu)化與控制等。主要研究工業(yè)規(guī)模化學(xué)反應(yīng)過程的優(yōu)化設(shè)計(jì)與控制。該課程對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、強(qiáng)化工程分析能力具有十分重要的作用[2]。本課程的基本內(nèi)容包括反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)器設(shè)計(jì)與分析兩個(gè)方面，重點(diǎn)是介紹氣——固相催化反應(yīng)本征動(dòng)力學(xué)、氣——固相催化反應(yīng)宏觀動(dòng)力學(xué)、理想流動(dòng)反應(yīng)器、反應(yīng)器中的混合及對(duì)反應(yīng)的影響、氣液反應(yīng)及反應(yīng)器和流——固相非催化反應(yīng)等基本理論。目的是使學(xué)生掌握研究工業(yè)規(guī)?；瘜W(xué)反應(yīng)器中化學(xué)反應(yīng)宏觀動(dòng)力學(xué)的基本方法和基本原理，具備進(jìn)行反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、最優(yōu)操作條件的確定和最佳工況的分析控制、過程的開發(fā)研究和模擬放大的基本能力。
2 化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)現(xiàn)狀與存在的主要問題
傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)方式單一，主要是教師在講臺(tái)上講，學(xué)生臺(tái)下聽。課堂教學(xué)不具有主體性、創(chuàng)造性、全面性、發(fā)展性的行為，其不足之處有以下幾方面：灌輸式過多，參與式過少。教師的啟發(fā)式與學(xué)生的參與體現(xiàn)得不夠，學(xué)生被動(dòng)聽課，課堂氣氛大多比較沉悶。結(jié)論型過多，問題型過少。教師教給學(xué)生的都是定論，啟發(fā)學(xué)生思考問題、提出問題不夠，學(xué)生的問題意識(shí)和提出問題、研究問題的能力較弱，授課效果不佳。現(xiàn)代教學(xué)理論認(rèn)為，教學(xué)是一個(gè)雙邊互動(dòng)的過程。在這一過程中，教師是主導(dǎo)，學(xué)生是主體，任何一方的作用都不能忽視[3-4]。所以我們?cè)诨瘜W(xué)反應(yīng)工程的教學(xué)中，根據(jù)地方院校的特點(diǎn)引入了師生互動(dòng)教學(xué)法。
3 互動(dòng)式教學(xué)法在化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)中的運(yùn)用
互動(dòng)式教學(xué)是指在教師的指導(dǎo)下，利用合適的教學(xué)選材，通過教與學(xué)雙方交流、溝通，激發(fā)教學(xué)雙方的主動(dòng)性，拓展學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，以達(dá)到提高教學(xué)效果的一種教學(xué)模式[5]。這種教學(xué)模式需要營(yíng)造多邊互動(dòng)的教學(xué)環(huán)境，在教學(xué)雙方平等交流探討的過程中，達(dá)到不同觀點(diǎn)碰撞交融，進(jìn)而激發(fā)教學(xué)雙方的主動(dòng)性和探索性，從而提高教學(xué)效果。互動(dòng)式教學(xué)常用的方式有多種，本教學(xué)改革選擇問題教學(xué)法、案例教學(xué)法、上課提問、課后互動(dòng)多種方法進(jìn)行教學(xué)，由傳統(tǒng)的講授式轉(zhuǎn)向講授與提問、討論相結(jié)合的教師與學(xué)生雙向交流的啟發(fā)式教學(xué)。在教改過程中，我們充分發(fā)揮互動(dòng)式教學(xué)法的優(yōu)勢(shì)，努力尋找互動(dòng)式教學(xué)與化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)的最佳結(jié)合點(diǎn)，促進(jìn)了化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)的開展。
3.1問題教學(xué)法與案例教學(xué)
問題教學(xué)法是指圍繞問題展開教學(xué)雙方互動(dòng)。一般為：提出問題—思考討論問題—尋找答案—歸納總結(jié)。比如，在講授多級(jí)cstr串聯(lián)的計(jì)算及優(yōu)化時(shí)采用此教學(xué)方法。首先提出兩個(gè)問題，第一個(gè)問題是分析多級(jí)cstr串聯(lián)的必要性，第二個(gè)問題是如何求串聯(lián)體系的轉(zhuǎn)化率。然后引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)平推流和全混流反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn)和兩種理想流動(dòng)反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型的建立方法進(jìn)行思考、討論；進(jìn)而利用已學(xué)知識(shí)點(diǎn)尋找答案，教師最后歸納總結(jié)。在講授反應(yīng)器中的混合及對(duì)反應(yīng)的影響這章時(shí)，充分利用案例教學(xué)。案例教學(xué)一般程序?yàn)榘咐庹f—嘗試解決—設(shè)置懸念—理論學(xué)習(xí)—剖析方案。在這一章中利用案例教學(xué)，啟發(fā)學(xué)生學(xué)會(huì)根據(jù)所測(cè)得的停留時(shí)間分布情況，利用非理想流動(dòng)模型解決實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的操作型和設(shè)計(jì)型問題。
3.2加強(qiáng)課堂提問
