第一篇:《化學反應原理》教學實踐的體會
《化學反應原理》教學實踐的體會
山西省晉城市澤州一中 王素芳
《化學反應原理》是高中理科的必選模塊。選修課程是學生在必修模塊中形成基本科學素養的基礎上進行的深化與提高。轉變學習方式是課程改革的基本要求。因此,在具體的教學中,必須結合選修模塊自身特點及學生的實際水平研究教學方法的改革,在化學教學中實施有效的教學策略。
一、課本教材內容的編排注重以學生學習為主
教材注意正確處理知識的邏輯順序和高中學生的生理、心理發展順序以及認知規律。語言力求簡潔、通俗,既不失科學性,又不感到理論的艱澀和枯燥,可讀性很強,有娓娓道來,漸入佳境的感覺。教材每一章起始都有引言,用精煉的語言勾勒出了本章主要內容和學習本章的方法指導。“歸納與整理”放在每一章節的最后,是本章所學內容的標尺,讓學生檢查自已的學習情況。正文內容的呈現重視追尋概念原理的學科本源,從學生已有的知識入手,走向學生的“最近發展區”。如:化學平衡先從熟悉的溶解和結晶入手,讓學生認識限度,然后遷移到化學反應的平衡。通過實驗現象分析平衡的移動、歸納移動原理,最后通過分析實驗數據得出平衡常數。課后習題的設置突破了以往的簡單和單調,“來源于課本,又高于課本,是對課本的補充和拓展”,在編寫上既兼顧知識的難度,而且又嫁接在合理的生活載體上,是學生跳一跳就能摘到的“桃子”。如:鹽類水解“習題”的設置涵蓋了方程式書寫、影響因素、離子濃度大小、電荷守衡、有關離子方程式書寫中有關量的問題,水解的應用以及對水解理論的應用。這些習題的設置對學生有了更大的挑戰,也對我們在教學實踐中難度的把握有了導向。真正意義上實現了教科書是一種學習資源。通過學習,引導學生分析、理解并進行思考,在這個過程中幫助學生建構自己的知識體系,并在這一過程中領悟獲取知識的方法。課本的問題情景源于生活、社會、科技,問題小而具體,情景設置富有新意、趣味和啟發性,通過環環相扣的問題,展現思維形成的過程。
二、注重課本,充分發揮教材欄目的導引功能
《化學反應原理》教材的欄目設置新穎,適合學生自主學習。如:“關鍵詞”:每一節中都有一個中英文對照的關鍵詞,有助于學生在預習時準確定位學習的核心。“資料卡”:書中共有8處資料卡,資料卡的設置在知識層面上降低了難度,但同時拓寬了學生的知識面。資料卡的設置既達到幫助學生更好理解正文內容的目的,又不增加學生負擔。比如:化學平衡比較抽象,教材用資料卡適時的解說固體溶解和結晶,讓學生能更好的理解化學反應限度。“科學視野”中提供了一些與正文內容緊密相連的更深入些的知識,如“電離常數”、“鹽的水解常數”、“溶度積”。這些定量內容,以前是在大學時出現,現在在高中階段的呈現,主要以小字呈現。我們在具體的操作中,不要求學生進行定量計算,只要求學生能通過這些公式的算法,來加深對平衡移動的理解以及對平衡的判斷。這些欄目互為補充,相輔相成,從不同角度,通過不同的表現方式激發學生學習興趣、擴大學生視野、促進對教材正文的多角度理解等作用,體現了教材的選擇性功能。讓“每個學生都能學到更加適合自己的化學”。
三、突出化學學科特征,更好的發揮實驗的教育功能
以實驗為基礎是化學學科的重要特征之一。通過實驗使學生體驗科學研究的過程,激發學習化學的興趣,強化科學探究的意識,培養學生的創新精神和實踐能力。《化學反應原理》中的原理是從學生已有的經驗出發,生活中看似平常的事情,我們不以為然。如果我們能再現過程,慢慢從中尋求其原理,會加深學生對原理的認識。如:化學反應中的能量變化,生活中多見的是發光的放熱,但不發光的能放熱嗎?讓學生通過體驗來認識,設計實驗“熱敷袋”:向喝牛奶的空塑料袋中放入鐵屑、炭粉、木屑和少量NaCl、水等。熱敷袋在啟用之前密封。啟用時,讓學生打開塑料袋輕輕揉搓,在學生的揉搓中體驗熱量的產生,從中認識化學對促進社會進步和提高人類生活質量的重要影響,同時感受化學的魅力。又如:在學到“難溶電解質的溶解平衡”時,學生已有的經驗總認為等物質的量的NaCl和AgNO3完全反應后,溶液中不存在Ag+和Cl-。怎樣來突破這個難點呢?通過設計實驗讓學生來感知NaCl飽和溶液中存在著溶解結晶平衡,然后在NaCl和AgNO3完全反應后的溶液中滴加AgI溶液,出現黃色沉淀,證明有Ag+存在。從而實現知識的遷移:絕對不溶的物質是沒有的,任何物質的溶解都有度。
走在新課改的路上,我和我的同學在不停的調整我們的步伐,力求我們能更默契。走進新課程既是機遇又是挑戰,新課程就是一場“春雨”,我們要在新課程中長得更茁壯。
第二篇:2015化學反應原理教學總結
2015秋季高二化學備課組教學總結
蘇偉波
這學期我們高二化學開設的課程是《化學反應原理》,這門課程是高考選課程的必考內容。在化學反應原理模塊教學中主要存在三方面的困難,一是學科知識的儲備上存在欠缺,例如,對如何用化學動力學和化學熱力學的思路分析速率和平衡問題還不是很清楚;二是在焓、熵、化學反應方向等新增內容的教學中存在困難;三是深廣度的把握,主要是處理不好高中內容與大學內容的關系,有時會超綱越界。經過大量的課例觀察我們發現在化學反應原理模塊的教學中主要存在以下三方面的問題:
一是不能正確處理必修模塊與化學反應原理模塊教學的層次性問題。一方面,忽略了必修模塊與選修模塊的銜接,在進行選修模塊內容教學前,常會忽略學生在必修的已有基礎;在教學后,又經常會忽略引導學生對“在必修基礎上發展了什么?”這一問題的反思。另一方面是深廣度把握不到位,經常出現“選修模塊教學平庸化”的現象,即在化學反應原理模塊教學中,僅關注具體知識的教學,缺乏對學科思想方法的體現。
二是在教學中沒有突出化學反應原理模塊特點。在化學反應原理模塊內容的教學中,要突出定性與定量相結合、實驗與理性推理相結合的特點,要關注物理化學基本思想方法的運用。
三是處理不好幾個關系。例如,處理不好定量分析與計算的關系,將定量分析問題的思路與復雜的數學計算等同;在教學中死摳概念定義,忽視對概念的整體關系和內涵實質的把握;缺乏多樣化教學處理方式。
“化學反應原理”是為了對化學反應原理感興趣的學生開設的選修模塊,以滿足不同學生學習和發展的需求。人類在探索自然規律造福社會的歷程中,大量利用化學反應獲得人類所需要的新物質以及利用化學反應獲得能量。化學反應原理就是人類在研究大量化學反應本質的基礎上,總結得到的關于化學反應的一般規律。“化學反應原理”模塊通過研究化學反應與能量、化學反應速率、化學平衡以及溶液中的離子平衡等內容,探究諸如如何選擇燃料、人類如何解決能源危機、如何確定合成氨反應條件等問題。通過本課程模塊的學習,學生應主要在以下幾個方面得到發展:
l.認識化學變化所遵循的基本原理,初步形成關于物質變化的正確觀念;
2.了解化學反應中能量轉化所遵循的規律,知道化學反應原理在生產、生活和科學研究中的應用;
3.贊賞運用化學反應原理合成新物質對科學技術和人類社會文明所起的重要作用,能對生產、生活和自然界中的有關化學變化現象進行合理的解釋;
4.增強探索化學反應原理的興趣,樹立學習和研究化學的志向。
今后,我們更應該合理安排,合理設計教學內容,化學反應原理是人類總結得到的關于化學反應的一般規律,涉及化學反應的能量轉化、方向、限度、速率以及機理等方面的問題,因此“化學反應原理”設置了“化學反應與能量”、“化學反應速率和化學平衡”以及“溶液中的離子平衡”三個主題。“化學反應與能量”研究化學反應中能量轉化所遵循的規律,包括化學能與熱能、化學能與電能的轉化以及化學對解決人類能源問題的重要貢獻等內容。“化學反應速率和化學平衡”研究化學反應發生的方向、限度和速率所遵循的規律,包括化學反應速率的含義及影響化學反應速率的因素、化學平衡的含義及影響化學平衡的因素、判斷化學反應方向的依據等。“溶液中的離子平衡”著重介紹化學平衡原理的一些應用,包括弱電解質的電離平衡、鹽類的水解以及沉淀溶解平衡等。把握好本模塊的教學要求,學習本模塊的主要目的是讓學生通過科學探究獲得對化學反應所遵循的一般原理即化學反應本質的認識,增進對科學探究的理解,增強探索化學反應原理的興趣,贊賞運用化學反應原理合成新物質對科學技術和人類文明發揮的重大作用,樹立學習和研究化學的志向。
第三篇:化學反應原理作業本答案
專題2化學反應速率和化學平衡 第一單元化學反應速率
1.化學反應速率的表示方法
1.C2.(1)A(2)C(3)B3.C4.D5.C6.單位時間內反應物濃度的減小或生成物濃度的增大mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1或mol·L-1·h-1 7.0.1mol·L-1·min-10.2mol·L-1·min-10.3mol·L-1·min-1A+2B3C 8.D9.A10.(1)A、BC(2)3mol·L-1·min-12mol·L-1·min-13mol·L-1·min-1(3)3A+2B3C 2.影響化學反應速率的因素
(一)1.C2.A3.A4.C5.C6.(1)增大增大H2的濃度,反應速率增大(2)不變容器容積不變,H2、I2和HI的濃度都不變(3)減小容器容積增大,H2、I2和HI的濃度均減小7.A8.B9.C10.(1)025mol·L-1·min-1(2)025mol·L-1·min-1(3)前2min比較快。因為前2min內溶液中的H+濃度比后4min內溶液中的H+濃度大 3.影響化學反應速率的因素
(二)1.D2.C3.B4.D5.C6.D7.增大減小增大增大增大
8.A使用催化劑能增大反應速率,而汽車排氣管的壓強無法改變,溫度也已經很高9.A10.B 第二單元化學反應的方向和限度 1.化學反應的方向
1.D2.B3.C4.C5.C6.(1)吸熱,體系混亂度增大(2)放熱,體系混亂度減小(3)放熱,體系混亂度增大7.前者是熵減小的反應,而后者是熵增大的反應8.B 9.D10.A 2.判斷化學反應方向的依據 1.C2.C3.D4.A5.C6.B7.D8.B9.略 3.化學平衡狀態
1.A2.C3.D4.D5.A6.D7.A8.正反應速率和逆反應速率相等,反應物和生成物的濃度不再發生變化9.可逆反應都有一定的限度,1molN2和3molH2混合反應時,生成的NH3總是少于2mol,因此放出的熱量總是小于924kJ10.C11.A 4.化學平衡常數
1.D2.C3.A4.C5.B6.(1)K=c2(CO)c(CO2)(2)K=c2(HI)c(H2)·c(I2)(3)K=c(CO2)c(CO)7.C8.C9.K=7.32×10-3,N2:5mol·L-1,H2:15mol·L-1 第三單元化學平衡的移動 1.濃度變化對化學平衡的影響 2.壓強變化對化學平衡的影響
1.D2.C3.C4.C5.(1)m+n<p(2)固或液(3)逆反應方向6.A 7.D8.A9.加水稀釋加入AgNO3溶液
3.溫度變化對化學平衡的影響
1.B2.B3.B4.B5.B6.A7.(1)加深(2)逆反應方向
8.增大正反應方向減小正反應方向增大不移動減小正反應方向增大逆反應方向減小正反應方向增大不移動9.C10.(1)放(2)< 4.化學平衡移動原理的應用
1.C2.B3.(1)B(2)C(3)D4.B5.A6.升高溫度增大SO2或O2濃度,同時減小SO3濃度7.(1)能。增大反應物濃度,減小生成物濃度,均能使化學平衡向正反應方向移動(2)不能。催化劑只能縮短達到平衡所需的時間,不影響化學平衡(3)能。增大壓強能使合成氨反應平衡正向移動(4)不能。溫度升高不利于合成氨反應平衡正向移動8.C 9.(1)a(2)吸(3)b 專題2檢測題
1.B2.D3.C4.D5.C6.D7.C8.B9.A10.B 11.B12.A13.C14.C15.B16.2mol·L-1·min-11mol·L-1·min-1 2mol·L-117.(1)①8②-196③008④22895%(2)>
18.(1)0.05mol·L-1(2)③⑤④19.(1)0002(2)K=c2(NO2)c(N2O4)(3)吸熱(4)略20.(1)固體反應物的表面積表面積越大1和2(或4和5)(2)1、3、4、6、8(或2和5)(3)反應溫度6和7,8和9(4)可能是硫酸過量,金屬全部反應,放出的熱量相等,所以使等體積溶液的溫度升高值相近21.30% 專題3溶液中的離子反應
第一單元弱電解質的電離平衡
1.強電解質和弱電解質
1.A2.D3.B4.B5.B6.B7.B8.C9.A10.②①③ ④11.電離程度有差異取等體積、等濃度的氫氧化鈉溶液與氨水分別做導電性實驗前者燈泡的亮度比后者的亮相同濃度的氫氧化鈉溶液與氨水,前者電離程度大 2.弱電解質的電離平衡
1.B2.B3.A4.C5.A6.C7.C8.C9.B10.A 11.平衡移動H+數目c(H+)c(CH3COO-)電離平衡常數電離度溶液的導電能力加NaOH(s)右移減少減小增大不變增大增大通HCl(g)左移增多增大減小不變減小增大加NaAc(s)左移減少減小增大不變減小增大加Na2CO3(s)右移減少減小增大不變增大增大微熱右移增多增大增大增大增大增大加冰醋酸右移增多增大增大不變減小增大加水右移增多減小減小不變增大減小12.(1)0001mol·L-1(2)小于因為氨水為弱電解質,濃度越大,電離程度越小,所以1mol·L-1氨水與01mol·L-1氨水中c(OH-)之比小于1013.(1)NH3+H2ONH3·H2OH2O、NH3、NH3·H2O(2)NH3·H2ONH+4+OH-,H2OOH-+H+NH+
4、OH-、H+(3)向右移動NH3、NH3·H2O、OH-濃度減小,NH+
4、H+濃度增大(4)取少量氨水,滴加酚酞,溶液顯紅色。再加少量氯化銨晶體,如果顏色變淡,說明氨水中存在電離平衡 3.常見的弱電解質
1.D2.D3.A4.D5.C6.B7.B8.A 9.采取措施電離常數平衡移動電離程度n(OH-)c(OH-)微熱增大向右增大增大增大加少量同濃度稀氨水不變不移動不變增大不變加少量同濃度鹽酸不變向右增大減小減小加水不變向右增大增大減小通入少量氨氣不變向右減小增大增大10.10%11.1.33×10-3mol·L-1,0.75×10-11mol·L-1 第二單元溶液的酸堿性 1.溶液的酸堿性
1.A2.A3.C4.D5.C6.C7.B8.A9.B10.B 11.C12.D13.A14.C15.(1)不正確。先用蒸餾水潤濕pH試紙,相當于將待測液稀釋。如果測定的是中性溶液,則不會產生誤差(2)兩者的pH均偏大,且后者誤差較大 2.酸堿中和滴定
(一)1.C2.C3.D4.A5.A6.B7.C8.A9.(1)3.2(2)D 10.01233mol·L-111.(1)BDCEAF(2)減小誤差(3)錐形瓶內溶液變為無色,且半分鐘后仍為無色(4)錐形瓶內溶液顏色的變化12.C 3.酸堿中和滴定
(二)1.B2.C3.B4.B5.(1)偏高(2)偏低(3)偏高(4)偏低(5)偏低(6)偏低(7)偏低(8)偏高(9)偏高(10)偏高6.(1)天平、小燒杯、藥匙(2)小燒杯、玻璃棒、250mL容量瓶、膠頭滴管(3)堿式滴定管(或移液管)(4)左酸右錐形瓶中溶液顏色的變化(5)0.4020mol·L-1(6)98.05%7.D8.D 第三單元鹽類的水解
1.鹽類的水解規律
(一)1.B2.D3.D4.B5.D6.B7.A8.D9.B10.D 11.C12.B13.B14.(1)堿性,CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-(2)酸性,NH+4+H2ONH3·H2O+H+(3)中性(4)酸性,Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+(5)堿性,CO2-3+H2OHCO-3+OH-(6)堿性,HCO-3+H2OH2CO3+OH-15.酸性
堿性中性16.(1)H2OH++OH-CH3COOHH++CH3COO-CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-(2)7(3)Na+Cl-(4)CH3COOH、CH3COO-2.鹽類的水解規律
(二)1.D2.C3.A4.B5.C6.C7.C8.C9.B10.A 11.②①③⑧⑦⑥⑤④12.滴有酚酞的碳酸氫鈉溶液加熱后顏色加深,是因為加熱促進水解,使c(OH-)增大;停止加熱后溫度降低,水解程度減弱。而乙同學加熱碳酸氫鈉溶液時,碳酸氫鈉分解為碳酸鈉,溶液堿性增強13.(1)A++H2OAOH+H+(2)HB-+H2OH2B+OH-14.(1)BmAn(2)Am-Am-+H2OHA(m-1)-+OH-3.影響鹽類水解的因素
(一)1.B2.A3.C4.A5.A6.D7.B8.B9.B10.C 11.D12.D13.⑤④②③①①③②⑤④14.(1)DF(2)CE(3)A(4)B15.從左至右,從上至下依次為:向右、增大、增大;向右、減小、減小;向右、減小、增大;向右、減小、減小;向左、增大、增大;向左、增大、減小;向右、減小、減小16.紅CO2-3+H2OHCO-3+OH-,HCO-3+H2OH2CO3+OH-溶液紅色加深加熱促進水解,OH-濃度增大 4.影響鹽類水解的因素
(二)1.B2.B3.A4.B5.D6.A7.D8.B9.少量稀鹽酸防止Fe2+被氧化10.ClO-+H2OHClO+OH-,溶液中酸性增強,使平衡向正方向移動,c(HClO)增大,漂白效果增強11.(1)NH4Cl①(2)NH4Cl、NH3·H2ONH4Cl、HCl(3)小于大于12.草木灰水溶液呈堿性,使一部分銨態氮肥變成氨氣因揮發而損失 第四單元沉淀溶解平衡
1.沉淀溶解平衡
1.B2.B3.A4.C5.C6.C7.C8.B9.D10.C 11.AgCl(s)溶解沉淀Cl-(aq)+Ag+(aq)Ksp=c(Ag+)·c(Cl-);Mg(OH)2Mg2++2OH-Ksp=c(Mg2+)·c2(OH-)12.Mg(OH)2Mg2++2OH-,加入醋酸鈉時,醋酸鈉水解呈堿性,使溶解平衡向左移動,所以氫氧化鎂的質量略有增加;加入氯化銨時,氯化銨水解呈酸性,使溶解平衡向右移動,所以氫氧化鎂的質量減少13.有。取上層清液滴加Na2S溶液,又產生黑色沉淀14.白色淡黃色黃色AgCl、AgBr、AgI的溶解度依次減小15.③④①②16.(1)飽和動態平衡(2)不飽和繼續溶解(3)過飽和有沉淀析出
2.沉淀溶解平衡的應用
(一)1.C2.B3.C4.D5.(1)錯(2)對(3)錯6.(1)氫氧化鋁具有兩性,其電離方程式如下:H2O+AlO-2+H+Al(OH)3Al3++3OH-。由于其電離程度相當微弱,絕大多數Al(OH)3在水中并不溶解。當加入強酸時,H+中和了堿式電離中產生的OH-,從而破壞了氫氧化鋁的電離平衡,使平衡向生成OH-的方向移動,這樣氫氧化鋁就在強酸中溶解了。同理,當加入強堿溶液時,OH-中和了酸式電離中產生的H+,使平衡向酸式電離方向移動,這樣氫氧化鋁在強堿中也溶解了(2)因為CO2在水中的溶解度不大,溶于水的CO2有少量與水反應,生成碳酸,碳酸只有微弱的電離。碳酸鈣在水中存在溶解平衡。向未加氨水的氯化鈣溶液中通入CO2,在溶液中形成的CO2-3濃度很小,不足以和Ca2-結合生成沉淀。但向滴有氨水的氯化鈣溶液中通入CO2時,形成的碳酸電離出的H+和NH3結合生成NH+4,使碳酸的電離平衡向正反應方向移動,溶液中的CO2-3濃度增大,使碳酸鈣在水中的溶解平衡向逆反應方向移動,因而會看到大量的白色沉淀7.D8.(1)CaSO4Ca2++SO2-4,Na2CO3CO2-3+2Na+,Ca2++CO2-3CaCO3↓(2)CaSO4+CO2-3CaCO3↓+SO2-4(3)CaSO4的Ksp(1.96×10-4)大于CaCO3的Ksp(8.7×10-9)(4)BaSO4在CO2-3濃度較大的溶液中能生成BaCO3,達到平衡后,移走上層清液,再加飽和碳酸鈉溶液。如此反復處理,BaSO4即可大部分轉化為BaCO3 3.沉淀溶解平衡的應用
(二)1.(1)FeSFe2++S2-,2H++S2-H2S↑,加入鹽酸后,S2-與H+結合生成硫化氫氣體,使溶解平衡向右移動,FeS不斷溶解(2)CaCO3Ca2++CO2-3,CH3COOHCH3COO-+H+,CO2-3+2H+CO2↑+H2O,使溶解平衡不斷向右移動(3)Mg(OH)2Mg2++2OH-,NH+4+H2ONH3·H2O+H+,H++OH-H2O,NH4Cl水解呈酸性,H+與OH-結合成難電離的H2O,促使Mg(OH)2不斷溶解2.(1)2SO2+O2+2CaCO3+4H2O2(CaSO4·2H2O)+2CO22SO2+O2+2Ca(OH)2+2H2O2(CaSO4·2H2O)(2)Ca(OH)2微溶于水,澄清石灰水中Ca(OH)2濃度小,不利于吸收SO23.PbS可溶性的硫化物 專題3檢測題
1.C2.B3.D4.C5.B6.A7.C8.D9.B10.B 11.A12.A13.A14.C15.B16.B17.C18.B19.A 20.C21.(1)酸性<Ag++H2OAgOH+H+抑制(2)酸性Al3++3H2OAl(OH)3+3H+Al2O3(3)NaOH22.(1)堿性>(2)酸性<(3)中性>(4)<>23.ADE24.(1)10-1410-12(2)2∶9(3)000425.(1)D(2)C(3)①NH3·H2ONH+4②NH+4H+ 總復習題
1.D2.C3.B4.A5.C6.D7.A8.B9.D10.D 11.A12.D13.B14.B15.B16.A17.C18.C19.C 20.B21.D22.B23.B24.A25.B26.D27.D28.B 29.C30.C31.B32.A33.A34.B35.AD36.D37.<適宜的溫度和較高的壓強38.(1)4AgNO3+2H2O通電4Ag+O2↑+4HNO3(2)Ag2.16g(3)O2112mL39.(1)O2、SO2(2)0.55mol·L-1·s-1(3)5mol·L-1 40.(1)23.1%(2)c(SO3)2c(SO2)2·c(O2)(3)16p1341.(1)NH3·H2O+H+NH+4+H2O(2)酸c(NH+4)<c(Cl-)(3)a>bc(NH+4)=c(Cl-)42.(1)V1=V2<V3(2)V1<V2<V343.①1∶1015②1∶114③1∶1010∶1④n∶m14-lgnm44.(1)pH>1(2)pH的變化小于2(3)pH>7(4)紅色加深(5)溶液由橙色變為黃色(6)反應過程中產生H2的速率較快的為CH3COOH溶液45.①缺環形玻璃攪拌棒②量氣裝置應“短進長出”③堿式滴定管不能盛酸性KMnO4溶液④長頸漏斗應換成分液漏斗46.(1)004mol·L-1(2)0025mol·L-1(3)4%
第四篇:化學反應原理知識點總結
2012屆高考化學反應原理知識點總結
化學反應速率、化學平衡
一.化學反應速率
1.定義:化學反應速率是用來衡量化學反應進行快慢程度的,通常用單位時間內反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。單位:mol/(L·min)或mol/(L·s)
v=△c·△t
2.規律:同一反應里用不同物質來表示的反應速率數值可以是不同的,但這些數值,都表示同一反應速率。且不同物質的速率比值等于其化學方程式中的化學計量數之比。如反應mA+nB=pC+qD的v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q
3.影響反應速率的因素
內因:參加反應的物質的結構和性質是影響化學反應速率的決定性因素。例如H2、F2混合后,黑暗處都發生爆炸反應,化學反應速率極快,是不可逆反應。而H2、N2在高溫、高壓和催化劑存在下才能發生反應,化學反應速率較慢,由于是可逆反應,反應不能進行到底。
外因:
①濃度:當其他條件不變時,增大反應物的濃度,單位體積發生反應的分子數增加,反應速率加快。
②壓強:對于有氣體參加的反應,當其他條件不變時,增加壓強,氣體體積縮小,濃度增大,反應速率加快。
③溫度:升高溫度時,分子運動速率加快,有效碰撞次數增加,反應速率加快,一般來說,溫度每升高10℃反應速率增大到原來的2~4倍。
④催化劑:可以同等程度增大逆反應速率。
⑤其他因素:增大固體表面積(粉碎),光照也可增大某些反應的速率,此外,超聲波、電磁波、溶劑也對反應速率有影響。
【注意】:①改變外界條件時,若正反應速率增大,逆反應速率也一定增大,增大的倍數可能不同,但不可能正反應速率增大,逆反應速率減小。
②固體、純液體濃度視為常數,不能用其表示反應速率,它們的量的變化不會引起反應速率的變化,但其顆粒的大小可影響反應速率。
③增大壓強或濃度,是增大了分子之間的碰撞幾率,因此增大了化學反應速率;升高溫度或使用催化劑,提高了活化分子百分數,增大了有效碰撞次數,使反應速率增大。
(二)化學平衡
1.化學平衡狀態:指在一定條件下的可逆反應里,正反應和逆反應的速率相等,反應混合物中各組分的濃度不變的狀態。
2.化學平衡狀態的特征
(1)“等”即
V正=V逆>0。
(2)“動”即是動態平衡,平衡時反應仍在進行。
(3)“定”即反應混合物中各組分百分含量不變。
(4)“變”即條件改變,平衡被打破,并在新的條件下建立新的化學平衡。
(5)與途徑無關,外界條件不變,可逆反應無論是從正反應開始,還是從逆反應開始,都可建立同一平衡狀態(等效)。
3.化學平衡狀態的標志
化學平衡狀態的判斷(以mA+nBxC+yD為例),可從以下幾方面分析:
①v(B耗)=v(B生)
②v(C耗):v(D生)=x
:
y
③c(C)、C%、n(C)%等不變
④若A、B、C、D為氣體,且m+n≠x+y,壓強恒定
⑤體系顏色不變
⑥單位時間內某物質內化學鍵的斷裂量等于形成量
⑦體系平均式量恒定(m+n
≠
x+y)等
4.影響化學平衡的條件
(1)可逆反應中舊化學鍵的破壞,新化學鍵的建立過程叫作化學平衡移動。
(2)化學平衡移動規律——勒沙特列原理
如果改變影響平衡的一個條件(如濃度、壓強或溫度),平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。
①濃度:增大反應物(或減小生成物)濃度,平衡向正反應方向移動。
②壓強:增大壓強平衡向氣體體積減小的方向移動。減小壓強平衡向氣體體積增大的方向移動。
③溫度:升高溫度,平衡向吸熱反應方向移動。降低溫度,平衡向放熱反應方向移動。
④催化劑:不能影響平衡移動。
5.等效平衡
在條件不變時,可逆反應不論采取何種途徑,即由正反應開始或由逆反應開始,最后所處的平衡狀態是相同;一次投料或分步投料,最后所處平衡狀態是相同的。某一可逆反應的平衡狀態只與反應條件(物質的量濃度、溫度、壓強或體積)有關,而與反應途徑(正向或逆向)無關。
(1)等溫等容條件下等效平衡。對于某一可逆反應,在一定T、V條件下,只要反應物和生成物的量相當(即根據系數比換算成生成物或換算成反應物時與原起始量相同),則無論從反應物開始,還是從生成物開始,二者平衡等效。
(2)等溫、等壓條件下的等效平衡。反應前后分子數不變或有改變同一可逆反應,由極端假設法確定出兩初始狀態的物質的量比相同,則達到平衡后兩平衡等效。
(3)在定溫、定容情況下,對于反應前后氣體分子數不變的可逆反應,只要反應物(或生成物)的物質的量的比值與原平衡相同,兩平衡等效。
6.化學平衡計算時常用的2個率
(1)反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%。
(2)產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%。
7.催化劑
能改變其他物質的化學反應速率,本身在反應前后質量和性質都不變的物質。通常說的催化劑是指能加快化學反應速率的正催化劑,也有減慢化學反應速率的負催化劑或阻催化劑。在反應中加負催化劑能大大延緩反應速率,使人們不需要的化學反應如金屬的銹蝕,食物的腐爛,塑料的老化盡可能慢地發生。
催化劑的催化作用具有很強的選擇性,某種催化劑往往只能催化某一種反應或某一類反應。使用生物酶制劑時的選擇性更為突出。
常用的催化劑及催化反應
二氧化錳
氯酸鉀分解制氧氣;過氧化氫分解成水和氧氣。
五氧化二釩
二氧化硫催化氧化成三氧化硫。
鐵觸媒
合成氨。
鉑或鉑銠合金
氨的催化氧化。
硫酸汞
乙炔水化制乙醛。
醋酸錳
乙醛氧化制乙酸。
鎳
不飽和烴及其他不飽和有機物與氫氣的加成反應。
三溴化鐵
笨的溴化制溴苯。
使用催化劑進行催化反應時,要注意對反應物的凈化,避免帶入的某些雜質使催化劑喪失催化功能,這種作用稱作催化劑中毒。
8.可以利用平衡常數的值作標準判斷反應是否達到平衡及不
平衡時向哪個方向進行.如對于可逆反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定溫度的任意時刻,反應物與生成物的濃度有如下關系
Qc=,Qc叫該反應的濃度商.
Qc<K,反應向正反應方向進行
Qc=K,反應處于平衡狀態
Qc>K,反應向逆反應方向進行
電解質溶液
一.電解質和非電解質、強電解質和弱電解質
1.電解質
凡是水溶液里或熔融狀態時能電離進而能導電的化合物叫做電解質。電解質溶于水或熔融時能電離出自由移動的陰、陽離子,在外電場作用下,自由移動的陰、陽離子分別向兩極運動,并在兩極發生氧化還原反應。所以說,電解質溶液或熔融狀態時導電是化學變化。
2.分類
(1)強電解質:是指在水溶液里幾乎能完全電離的電解質。
(2)弱電解質:是指在水溶液中只能部分電離的電解質。
3.強電解質和弱電解質的比較
強電解質
弱電解質
定義
水溶液里完全電離的電解質
水溶液里部分電離的電解質
化學鍵種類
離子鍵、強極性鍵
極性鍵
電離過程
完全電離
部分電離
表示方法
用等號“=”
用可逆號“”
代表物
強酸:HCl、H2SO4、HNO3、HI
強堿:NaOH、KOH、Ba(OH)2、Ca(OH)2
絕大多數鹽:NaCl、BaSO4
弱酸:H2S、H2CO3、H3PO4、HF、CH3COOH
弱堿:NH3·H2O
個別鹽:HgCl2、Pb(CH3COO)2
4.非電解質
凡是在水溶液里或熔融狀態都不能電離也不能導電的化合物。
常見的非電解質
非金屬氧化物:CO2、SO2、SO3、NO2、P2O5
某些非金屬氫化物:CH4、NH3
大多數有機物:苯、甘油、葡萄糖
二.弱電解質的電離平衡
1.弱電解質的電離特點
(1)微弱:弱電解質在水溶液中的電離是部分電離、電離程度都比較小,分子、離子共同存在。
(2)可逆:弱電解質在水分子作用下電離出離子、離子又可重新結合成分子。因此,弱電解質的電離是可逆的。
(3)能量變化:弱電解質的電離過程是吸熱的。
(4)平衡:在一定條件下最終達到電離平衡。
2.電離平衡:當弱電解質分子離解成離子的速率等于結合成分子的速率時,弱電解質的電離就處于電離平衡狀態。電離平衡是化學平衡的一種,同樣具有化學平衡的特征。條件改變時平衡移動的規律符合勒沙特列原理。
三.水的電離和溶液的pH值
1.水的電離和水的離子積常數
H2O是一種極弱電解質,能夠發生微弱電離H2OH+
+
OH–
25℃時
c(H+)=c(OH–)=10–7
mol·L–1
水的離子積Kw=c(H+)·c(OH–)=10–14(25℃)
①Kw只與溫度有關,溫度升高,Kw增大。如:100℃
Kw=10–12
②Kw適用于純水或稀酸、稀堿、稀鹽水溶液中。
2.溶液的pH
(1)pH:pH=–lg[c(H+)]。在溶液的c(H+)很小時,用pH來表示溶液的酸堿度。
(2)含義:pH越大,c(H+)越小,c(OH–)越大,酸性越弱,堿性越強。pH越小c(H+)。c(OH–)越小,酸性越強,堿性越弱。
(3)范圍:0~14
四.鹽類水解
1.鹽類水解定義:在溶液中鹽電離出來的離子跟水所電離出來的H+或OH–結合生成弱電解質的反應叫作鹽類的水解。
2.鹽類水解規律
(1)誰弱誰水解,誰強顯誰性,越弱越水解,都弱都水解,兩強不水解。
(2)多元弱酸根、正酸根離子比酸式酸根離子水解程度大得多,故可只考慮第一步水解。
(3)水解是吸熱反應,升溫水解程度增大。
(4)單離子水解程度都很小,故書寫水解離子方程式時要用“”,不能用“↑”或“↓”符號。
3.鹽類水解的類型
(1)單向水解:強酸和弱堿生成的鹽,溶液呈酸性;強堿和弱酸生成的鹽,溶液顯堿性。如NH4Cl溶于水:
NH4+
+
H2O
NH3·H2O
+
H+
CH3COONa溶于水:CH3COO-
+
H2O
CH3COOH
+
OH-
(2)互相促進水解:弱酸和弱堿生成的鹽溶于水,電離產生弱酸的陰離子和弱堿的陽離子,二者分別結合水電離產生的H+和OH-發生水解,而水溶液的離子積不變,因此促進水的電離使反應進行的程度較大。溶液的酸堿性取決于生成的弱電解質的相對強弱。如CH3COONH4溶于水:
CH3COO-
+
NH4+
CH3COOH
+
NH3·H2O
(3)
互相抑制水解:能電離產生兩種以上的弱酸陰離子或弱堿陽離子的鹽溶于水,弱酸的陰離子或弱堿的陽離子均發生水解,但是互相抑制,所以這一類的水解程度較小。如
(NH4)2Fe(SO4)2溶于水:
NH4+
+
H2O
NH3·H2O
+
H+
Fe2+
+
2H2O
Fe(OH)2
+
H+
NH4+水解產生的H+對Fe2+的水解起到抑制作用,反之也成立。
五.電離平衡和水解平衡的比較
電
離
平
衡
水
解
平
衡
實
例
H2S水溶液(0.1mol/L)
Na2S水溶液(0.1mol/L)
研究對象
弱電解質(弱酸、弱堿、水)
強電解質(弱酸鹽、弱堿鹽)
實
質
弱酸
H+
+
弱酸根離子
弱堿
OH—
+
弱堿陽子
H2O
+
H2O
H3O+
+
OH—
離子化速率
=
分子化速率
弱酸根陰離子+H2O
弱酸
+
OH—
弱堿陽離子+H2O
弱堿
+
H+
水解速率
=
中和速率
程
度
酸或堿越弱,電離程度越小,多元酸的一級電離遠遠大于二級電離,大于三級電離……
“越弱越水解”,多元弱酸根一級水解遠遠大于二級水解,大于三級水解……
一般中和程度遠遠大于水解程度
雙水解程度較大,甚至很徹底。
能量變化
吸熱(極少數例外)
吸熱
表達式
電離方程式:①用“
”
②多元弱酸分步電離
H2S
H+
+
HS—
HS—
H+
+
S2—
水解反應離子方程式①用“
”
②多元弱酸根分步水解
③除了雙水解反應,產物不寫分解產物,不標↑或↓
S2—+H2O
HS—+OH—(主要)
HS—+H2O
H2S+OH—(次要)
微
粒
濃
度
大小比較
c(H2S)>c(H+)>c(HS—)>c(S2—)
>c(OH-)
c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H2S)>
c(H+)
電荷守恒式
c(H+)=
c(HS-)+2c(S2-)+
c(OH-)
c(Na+)+
c(H+)=
c(HS-)+2c(S2-)+
c(OH-)
物料守恒式
c(H2S)+c(HS—)+c(S2—)=0.1mol/L
c(H2S)+c(HS—)+c(S2—)=0.1mol/L=
c(Na+)/2
影
響
因
素
溫
度
升溫促進電離(極少數例外)
升溫促進水解
濃
度
稀
釋
促進電離,但濃度減小,酸性減弱
促進水解,但濃度減小,堿性減弱
通H2S
電離平衡向右移動,酸性增強,但
電離程度減小,電離常數不變。
S2—+H2O
HS—+
OH—
H2S
+
OH—
HS—+
H2O
促使上述平衡右移,合并為:H2S
+
S2—
2HS—
加Na2S
H2S
H+
+
HS—
S2—+
H+
HS—促使上述平衡右移,合并為:H2S
+
S2—
2HS—
水解平衡向右移動,堿性增強,但水解程度減小。
七.何時考慮鹽的水解
1.判斷鹽溶液酸堿性及能否使酸堿指示劑變色時,要考慮到鹽的水解。
2.配制某些鹽的溶液時,為了防止溶液變渾濁(水解),需加入對應的酸抑制其水解。如配制FeCl3溶液時,一般先將FeCl3溶解在鹽酸中,然后再加水稀釋。
3.比較鹽溶液中離子濃度大小時,要考慮到鹽的水解。如Na3PO4溶液中,c(Na+)
c(PO43
4.說明鹽溶液中微粒種類及多少時,要考慮到鹽的水解。例如Na2S溶液中含有Na+、HS-、OH-、H+、S2—、H2S,其濃度關系為:
八.溶液中微粒間的關系
(1)電荷守恒關系——指任何電解質溶液在整體上不顯電性,即溶液中所有陽離子帶的正電總量與所有陰離子帶的負電總量相等。
如在Na2S溶液中:
實質:所有Na+、H+帶的正電荷總物質的量==所有S2—、HS—、OH—帶的負電荷總物質的量。
表達形式:c(Na+)
+
c(H+)
=
2c(S2—)
+
c(HS—)
+
c(OH
—)
(2)物料守恒關系——指不論鹽中的哪種離子水解成多少種形式,它所含的一些元素原子的總物質的量之比一定符合它的化學式中的計量數比。
如在Na2S溶液中:
實質:n(Na)
:
n
(S的各種存在形式總和)
==
:
表達形式:c(Na+)
=
c(S2—)
+
c(HS—)
+
c(H2S)
(3)水電離的離子數守恒關系——指在任何電解質溶液中,由水電離產生的H+和OH—的數目一定相等的關系。如在Na2S溶液中:
實質:n(OH—)
==
溶液中自由H+物質的量與S2—結合水電離的H+物質的量之和
表達形式:c(OH
—)
=
c(H+)
+
c(HS—)
+
2c(H2S)
★該關系式可由電荷守恒式和物料守恒式代數變換得到。如將上述電荷守恒式與物料守恒式相減并移項即可得到上式。
第五篇:《化學反應工程》教學實踐總結
《化學反應工程》教學實踐總結
摘要: 化學反應工程是化工類學生的專業基礎課, 對于培養學生的化學反應工程基礎、強化工程分析能力具有十分重要的作用。本文闡述了在化學反應工程課程教學過程中, 調整教材內容結構, 組織教學內容、改進教學方式等方面的實踐探索與體會。關鍵詞: 化學反應工程;教材改革;教學方法;實踐教學
化學反應工程是化學工程與工藝專業的必修課程之一,它是一門涉及高等數學、物理化學、化工熱力學、化工設備、化工儀表與自控等知識領域的綜合學科, 化學反應的工業化實施、反應器的設計、生產控制的最佳化與安全操作等都離不開它的指導[1]。面對這樣一門課程, 如何進行教學, 讓學生真正學到專業知識而不僅僅是為了應付考試,很多高校的教育工作者做了大量的探索工作,總結提出了適合不同地域,不同層次學生的教學經驗[2-5]。筆者作為這門專業課的任課老師,從自己做學生時學習這門課程,到現在教授這門課程,經過多年的學習和教學發現,要想讓學生能夠系統掌握本課程的內容, 必須化學反應工程基本觀點與相關基礎知識緊密聯系起來,使學生形成完整的化學反應工程觀點。桂林理工大學地處中國西南部經濟欠發達地區,為此教學中筆者緊密結合廣西化工生產與發展實際, 以培養學生的工程觀點和分析解決實際工程問題的能力為目標, 積極進行教學改革, 把課程的理論教學與實際化工生產相結合, 借內容講生產, 借細節講概念, 借問題講方法。下面筆者把在教學實踐中得到的一些體會,與大家交流分享。
1、教學與參觀結合教學
化學反應工程在形成、發展過程中提出的各種概念和方法從根本上說是為了解決工業反應過程開發、設計、運行中可能遇到的種種實際問題。但學生缺乏必要的工程背景知識, 他們沒有化工項目設計的經歷和工廠實際操作的經驗, 對所學知識的用途認識不明確, 理解不到位, 學習鉆研的動力不足, 成為學習的障礙之一。為此講課時緊密結合實際化工生產與發展實際, 在闡明原理的同時, 我們大量引用學生參觀實習工廠的反應器,以及廣西化學工業重點發展的制藥, 石油化工,污水處理等生產過程中反應器的設計、放大和優化案例來說明反應工程理論運用于生產實踐的方法, 讓學生感到化學反應工程有實用價值, 從而提高了重視程度和學習的興趣。針對廣西化工科研成果轉化為生產力低的主要原因之一是工程放大存在問題的現狀, 尤其重視新產品從小試、中試到工業化的工程放大能力培養, 以便縮短開發周期,提升傳統產業, 實現經濟跨越式發展。學生對化工過程的認識從宏觀提高到微觀, 從深入地理解上升到工程經驗。
2、教學中充分應用數學知識解決化學工程問題
化學反應工程是一門以大規模的工業化學反應過程為研究對象的學科。工業化學反應器內發生的過程涉及化學反應、質量傳遞、熱量傳遞、動量傳遞, 控制與自動化等多種學科, 每一種學科又都比較復雜,它們相互影響, 參數之間形成強烈的非線性關系, 在其發展過程中形成了主流研究方法——數學模型方法。教學中涉及的數學問題多而復雜, 所建立的數學模型往往具有多變量、強交聯、非線性的特點, 這些模型大多無法解析求解, 而必須通過迭代計算求取數值解。各種數值計算方法, 如求解常微分方程(組)初值問題等, 在化學反應工程研究和工業反應過程開發中都有廣泛的應用。筆者認為, 工科學生的計算能力是其創新能力的重要組成部分, 而且數學分析方法的使用使教學中的疑難點變的簡捷、明了, 幫助學生更加深刻地理解和掌握化學反應工程的基本理論, 有助于加深記憶, 同時還可以提高分析問題和解決問題的能力。因此, 我們在講課中詳細講解了這些方法的數學原理和在反應工程中的典型應用。學生在開始接觸數學模型計算時往往存在畏難情緒, 感到無從下手, 但經過自己的摸索和教師的指點, 許多學生不但認識到了數學模型計算對求解實際化工計算問題的重要作用, 也掌握了數模計算的一定技巧, 這對他們今后的畢業設計以及實際工作都非常有用。
3、課堂教學與實驗教學結合
化學反應工程是人類從科學實驗和生產實踐中總結發展起來的, 它離不開科學實驗和生產實踐。對于這種實踐性很強的工程學科來說, 實驗是學生參加實踐獲取知識所必需的學習途徑。而化學反應工程的主要研究方法也是應用理論推演和實驗研究工業反應過程的規律而建立的數學模型方法。所以要教會學生如何建立各類實驗反應器, 如何進行實驗設計和數據處理, 以便指導學生今后進行畢業論文和科學研究。經過我們的努力2009年建成了化學反應工程實驗室, 實驗裝置有: 多釜串聯反應器及流動模型實驗裝置、均相反應過程多功能實驗裝置、無梯度反應器宏觀動力學速率測定實驗裝置。實驗室建成當年向學生開課, 課堂上學過的理論知識在實驗中得到驗證, 取得了良好的教學效果。我們不斷改進實驗教學內容, 逐年擴大綜合型實驗的比例, 適當增加較高層次的設計實驗和興趣選作實驗。針對存在的學生多設備少的問題, 探討新教學模式, 部分實驗采取先做實驗后講理論的方法, 讓學生從實驗現象和結果中分析總結理論, 從而加深了對理論的理解, 加強了實驗動手能力, 提高了設備利用率。
4、結束語
化學反應工程是一門工程類的學科,并具有抽象的理論,復雜的數學模型,實踐性和應用性很強。作為化學工程與工藝專業的專業必修課課,教研室從教材的選擇、教學方法、實踐教學和考核方式等方面進行了探討,目的在于培養學生用工程的觀點來分析和解決工程問題的能力,使學生能應用所學的知識解決工程的實際問題,以適應新世紀化工類人才培養模式對人才素質的要求。多年來,為了上好這門課, 我們花了不少功夫,所做的努力也得到了學生的肯定。但我們清醒地認識到與國內一流高校的同類課程相比, 仍存在一定的差距。為了更好地教好一門課, 用好一本教材, 需要我們做一些對課程及教材內容本身的理論研究,這樣才有助于教師本身的提高和充實, 把對課程及教材的理論研究與教學研究結合在一起, 才能把課程講活, 教材用活, 提高教學質量就不會成為一句空話。
知識的學習是一個復雜的過程,涉及多方面的因素。盡管影響因素多,但主體仍然是學生和教師。針對目前的現狀,筆者對這門課的教授提出如下建議:(1)在新學期開始上課前對學生進行基礎測試,對學生的整體水平有一個定量的認識。(2)基于測試的結果、教學大綱和課時,調整教學的側重點,強調講解的精而深,同時兼顧內容的系統性和完整性。參 考 文 獻:
[1] 朱開宏, 袁渭康, 化工高等教育[J], 2004(3):34-35。
[2] 朱炳辰,面向21世紀《化學反應工程》教材的框架設計和內容選擇[J] , 2002(1): 84~86。[3] 趙啟文, 張興儒, 董新艷, 石銳明,內蒙古石油化工[J], 2008(13):76-77。
[4] 周國權, 洪曉波, 邵丹鳳, 王家榮,化學反應工程教學改革與實踐[J].寧波工程學院學報,2009;21(03): 100-103.[5] 范明霞,袁頌東,化學反應工程重點課程建設探索與實踐[J].廣東化工,2009,36(2),111-113。
[6] 粟海鋒.化學反應工程課程教學實踐的一些體會[J].廣西大學學報(自然科學版).2003;28(6): 99-100.[7] 鄧桂花.高職化學反應工程教學實踐探索[J].現代經濟信息.2009;(03):54-55.Some Experiences of Teaching Practice for Chemical Reaction Egineering
Wang Guixia Kong Xiangfei(Guilin University of technology, Guangxi Guilin 541004)Abstract: This paper explores the personnel training mode of chemical engineering specially, according to the characteristic of the core course for chemical reaction engineering.It also discusses and explores the selectivity of teaching content, teaching method and multimedia applying in the teaching, and proposes training the ability of engineering analysis.Key words: Chemical reaction engineering;Taching reform;Mltimedia;Aplication