時間：2023-07-27 15:58:58
序論：在您撰寫化學反應的方式時，參考他人的優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您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.11.027
化學反應原理是人類在大量研究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，是深刻理解化學反應和規律的基礎。我國新課程改革將有關中學階段的化學反應原理內容，集中編排在《化學反應原理》選修模塊中。該模塊是為對化學反應原理感興趣的學生開設的，通過學習，學生可以了解化學反應原理在生產、生活和科學研究中的應用。但由于化學反應原理知識有著復雜性、關聯性、多樣性和交錯性的特點，學生在學習時存在很大的障礙。而許多教學一線的教師，面對《化學反應原理》部分的教學時，也常常出現“教師自認為已經講的很清楚而學生反復出錯”的情況。為此，筆者采用問卷調查、觀察等方法，在四月下旬對無錫市青山中學，姜堰中學以及南京市六合中學進行探查，并分析高二和高三兩個不同年級學生對化學反應原理模塊教學行為的認識，多角度研究了高中化學反應原理的教學方式，為今后根據學生的差異選擇恰當的教學方式以促進學生在原理部分的學習提供依據。
一、探查的設計與實施
本研究的問卷調查從教學中常見的教學方式和學生期望的教學方式兩個角度切入，分為五個部分：一、調查了學生的基本信息；二、通過表格式的選擇，探查了學生對教材中內容的分散、整合的觀點，同時也了解了學生對學習內容的增加和刪減的建議，總共17題；三、通過選擇的形式對學生最推崇的教學行為進行了探查，總共4小題；四、通過表格形式的選擇，對學習活動進行了探查，總共12小題；五、通過表格形式的選擇，對化學反應原理模塊中的各種教學活動進行了探查，總共14小題。本研究所有探查數據均采用SPSS 17.0進行統計處理。
本調查采取隨機整群抽樣的方法，研究的對象為無錫市、姜堰市以及南京市三所四星級中學的453名學生。之所以選擇四星級學校，是因為這類學校選修化學的學生相對較多。本調查針對不同年級學生的認知能力的差別，對上述學校的高二和高三年級學生進行探查?？紤]到調查對象應具有一定的化學反應原理模塊基礎，而高二年級正進行著高中化學反應原理模塊的教學，因此在四月下旬進行探查的實施。
二、探查的結果分析
1. 靈活地將學習內容進行分散和整合能促進學生認知發展
教學內容分散和整合的意圖，即根據學生的學習需求和認知規律，突破現有教材中的呈現順序，進行重新組合的過程。問卷中涉及到原電池、電解質、影響化學平衡的因素、平衡常數、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。對學生關于學習內容的分散和整合意見的頻數進行了統計，統計結果見表2
從數據中可以看出，在高一時已經學習了“原電池”的相關概念，在“化學反應原理”這本書里，又專門講解“原電池”，88.7%的學生認為這樣分散講解有必要，并認為前面出現的知識是基礎，后面出現的知識是前面的深化。11.3%的學生認為整合講解比較能夠促進自己的理解。此外，對于“化學平衡移動”、“pH的計算”和“勒夏特列原理”的講授順序，大部分學生贊同對這些內容進行分散講解。而對于“電解質”、“影響化學平衡因素”、“平衡常數”和“金屬腐蝕”的講授順序，大部分學生贊同對這些內容進行整合講解。筆者認為，教學內容需進行靈活地整合和分散，并沒有統一的標準，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觀摩，發現特級教師能夠靈活地對化學教學內容進行分散與整合。例如徐賓老師在進行“難溶電解質的溶解平衡”教學時，不但通過實驗的方法幫助學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溶液預處理等內容加以整合，最后引導學生用平衡移動的觀念解決沉淀的生成、溶解和轉化問題。
2. 適當拓展增加學習內容能促進學生認知發展
布魯姆曾說過，“學什么是比怎樣學更為重要的問題”。筆者通過下列問卷調查題探查了學生關于學習內容拓展的看法。
化學反應原理部分的學習，你認為最需要增加的是（ ）
A. 實驗 B. 應用實例 C.典型例題
D. 教師精彩講解 E.拓展延伸
統計結果見表3。
從數據可以看出，對于“化學反應原理”的學習，38.6%的學生認為需要增加實驗，28.5%的學生認為需要增加應用實例，18.1%的學生認為需要增加典型例題，8.4%的學生認為需要增加拓展延伸，6.4%的學生認為需要增加教師精彩的講解。在此基礎上，筆者進一步對學生關于“沉淀溶解平衡”拓展看法的頻數進行了統計，統計結果見表4。
化學反應器根據其反應體系相態的不同，可以分為均相和多相兩大類，與均相反應過程相比，在多相反應器中各相之間往往存在著傳遞過程，包括熱量傳遞和質量傳遞，傳遞過程的存在對多相反應過程的結果必然產生與均相反應過程不同的影響。例如在氣固相催化反應工程中，氣固相之間存在反應物與產物之間的質量傳遞，并進而發生熱量傳遞，當反應過程較快而外擴散過程較慢時，過程表現為外擴散控制，無論本征反應速率如何，表觀反應級數總為一級，表觀活化能總為外擴散過程活化能;又如在氣液相反應過程中，氣相與液相之間也存在著反應物及反應產物之間的質量傳遞，質量傳遞過程的存在也必然影響到反應速率，尤其是反應速率較快時更是如此。
雖然兩類反應器之間存在著一定的差別，但均相反應工程無疑是多相反應工程的基礎，多相反應工程所涉及的各相中所發生的過程可認為與均相反應過程無異。因此，在均相反應工程中所建立的許多重要概念、理論和方法，完全可以原封不動地應用到多相反應器理論的討論中去，如在均相反應器模擬時建立的軸向擴散概念，在建立多相反應器模型時便可以完整地移植過來;又如平推流和全混流概念，兩類反應器中都有著極廣的應用。
因此，主要針對“均相反應器”開發過程以圖形形式顯示其內在邏輯結構(圖3)，以使學生在學習本課程后能在頭腦中形成化學反應工程學科的完整印象，從而更好地將其應用于實際反應器的開發過程中。
由圖3可知，即使是均相反應器，相互之間也存在著很大的區別，因此，第一步是必須要對它們進行分類，可見分類的方法是本學科建立的基本方法。通過分類，人們更清楚地認識到各反應器之間的異同點，如均相反應器按幾何形狀劃分可分為管式、塔式和釜式反應器三類;按換熱方式可分為絕熱、等溫和變溫反應器三類;按操作方式可分為間歇、半間歇和連續反應器三類;而按混合方式又可分為平推流、全混流和非理想流動反應器三類。根據反應器不同的特征對其進行劃分，所產生的結果可能不同，但由此而獲得一個極為重要的工程概念，即反應器型式。反應器型式在反應器設計優化中屬于三大決策亦量之一，十分重要，在反應器設計中的第一步即是根據反應過程的特點確定反應器型式。
由圖3還可以看出，針對化學反應器的開發，一般采取兩種方法，一是數學模型法，二是經驗放大法。在化學反應工程課程中主要講解的是數學模型法，其基本思路是，應用分解的方法將實際反應器分解為兩部分，即過程和反應設備。過程包括化學反應過程和傳遞過程，由于反應過程規律和傳遞過程規律相互獨立，故對其規律可分別進行研究。而反應設備則主要包含反應器型式和幾何因索兩大類。
為研究化學反應過程規律，必須要消除掉傳遞過程的影響，由于化學反應規律和設備大小無關，故化學反應規律可在微型(或臺式)反應器中進行。這一點非常重要，如化學反應規律在微型反應器中進行研究，則不僅節省了大量的資金，更重要的是在微型設備中易保持純化學因索的影響，獲得的反應性質、規律可以應用到不同規模的任何反應器中?；瘜W反應過程的性質一般包括化學計量性質、化學反應平衡性質及化學反應動力學性質。
化學反應計量性質是反應平衡性質和動力學性質的基礎，對平衡性質和動力學性質的研究都是基于反應計量性質明確的基礎上進行的，計量性質主要包括反應系統中各組分之間的定量關系，及系統中獨立的反應數。
反應平衡性質主要包括反應熱效應和反應極限的計算，尤其是反應平衡常數及平衡轉化率的計算。對可逆放熱反應而言，平衡性質對過程的影響較為復雜，溫度的升高對反應動力學速率往往是有利的，但對平衡而言，平衡常數隨溫度的升高而降低，所以溫度對平衡性質和動力學性質的影響呈現相反的趨勢，從而引起問題的復雜化。通常對可逆放熱反應存在著最佳溫度，且最佳溫度隨組分轉化率的不同而不同，因此，在整個反應過程中，存在一最佳溫度曲線，反應沿著最佳溫度曲線進行，在轉化率一定時，可以使用較少的催化劑。同時還須認識到，在反應后期，即較高轉化率接近化學平衡時，反應過程往往是由平衡因索控制的。
化學反應工程研究的主要內容是化學反應動力學規律，化學反應動力學特性是化學反應器選型、操作方式和操作條件確定及反應過程優化的重要依據，因此，反應動力學測定是十分重要的工作。然而，反應動力學的精確測定是一項獨立于工藝試驗之外的專門實驗，它不但要求具備滿足實驗精度的特定設備，而且在具體進行時又有相當可觀的實際工作量。因此，進行動力學測定極為重要，其基本思路如圖生所示redlw.com。
動力學方程通常分為3種形式，一是純機理型方程，二是半經驗半理論型方程，三是純經驗方程?；谂鲎怖碚?、過渡態理論及分子動態學而推導出來的純機理型方程，一般僅對簡單反應體系適用，當前反應工程學科應用這類動力學方程進行反應器設計的并不多見。工業反應體系往往極為復雜，但作為動力學研究發展的方向，純機理型動力學方程應是每個化學反應工程研究者必須努力的目標;純經驗性的動力學方程如描述微生物生長的Monod模型在反應器設計中亦常常使用，但反應工程學科通常使用的是半經驗半理論的動力學方程，圖生所示指的就是此類方程。
建立動力學方程模型的基本思路一般是先設定一定的基元反應機理，該機理通常分為兩類，一是有限基元反應組合機理，二是鏈式反應機理，在此前提下，根據擬平衡態假設或擬定常態假設，可以推導獲得一定形式的動力學方程。動力學方程通常分為兩種，一是冪函數型，另一種是雙曲函數型。視方程當中是否含有一階微分，動力學方程又可分為積分式和微分式兩種。
在動力學方程確定后，方程中包含兩類物理量，一是伴隨反應過程變化而變化的因索，通常是指反應溫度、反應物濃度及反應時間;另一類是在反應過程中相對穩定的、反映反應過程性質的模型參數。模型參數無法由模型本身獲得，必須通過實驗確定，這也正是該動力學方程被稱為半經驗半理論的原因所在。因為模型參數必須由實驗確定，于是就必然涉及實驗的設計。實驗設計內容通常包含兩個方面，其一是實驗用反應器的選擇，其二是實驗條件的確定。實驗用反應器類型與工業反應器類型大同小異，不同之處僅僅表現在規模程度上，實驗室反應器規模小，通常為11左右，因此，其傳遞過程影響易于消除，任意個對反應結果的影響主要是純化學因索，如此易于反映反應過程的本質。而實驗條件的設計方法包括兩種，當獨立的組分數僅為1個時，實驗可采用單因索法，當獨立的組分因索多于2個時，則往往采取正交實驗設計方法。
通過實驗獲得一系列實驗數據后，接下來的問題是必須求解出動力學模型參數，求解動力學模型參數的方法有積分法和微分法?；诜e分式動力學方程的求解方法稱為積分法，基于微分式動力學方程的求解方法則稱為微分法。在大多數實際情況下，模型參數求解方法采用的都是微分法redlw.com。
當反應動力學規律確定后，必須要研究在實際工業規模反應器中通常出現的傳遞過程規律。為研究傳遞過程規律，通?？梢栽跊]有化學反應的情況下進行，這是因為傳遞過程是反應器的屬性，基本上不因化學反應的存在與否而異。對于一個特定的工業反應過程，化學反應規律是其個性，而反應器中的傳遞規律則是其共性。因此，傳遞規律受設備尺寸的影響較大，必須在大型裝置中進行。由于需要考察的只是傳遞過程，不需實現化學反應，完全可以利用惰性物料進行試驗，以探明傳遞過程規律。正因如此，這種試驗通常稱為冷模試驗。
進行冷模試驗研究傳遞過程規律時需要關注的一個重要問題是:所選模擬設備的大小，即傳遞過程應在多大規模的模擬設備中進行?為保證所獲得的傳遞參數準確、有效，所遵循的原則是必須保持在模擬設備中發生的傳遞過程與實際反應器中所發生的傳遞過程應“相似”，即符合“相似性原理”。冷模試驗設備的大小必須依據此原理進行選擇和設計。
在對反應過程和傳遞過程進行了充分的研究后，需要對相關成果進行綜合處理，這一階段主要是在計算機上進行模擬并完成的，如圖5所示。
同時，為驗證模擬結果是否可靠，還必須進行中等規模的試驗，即中試，又名熱模試驗。熱模試驗存在3個問題需要解決，一是試驗規模，二是試驗的完整性，三是運行周期。如果熱模試驗結果與模型計算結果相符，說明模型正確，能夠反映實際規律;如果不相符，則需要修正模型，直至與熱模試驗結果相符為止。
具備了傳遞過程規律和小試測定的反應過程規律，并且經過了熱模試驗驗證，就能直接設計工業反應器了，這樣就不存在設備的放大問題。數學模型方法本身可以直接通過計算就能獲得大型反應器的設計，說明工業反應過程的開發并不必然地必須經過由小型反應器到中間規模反應器再到工業規模反應器的整個過程。
最后應當要注意的是，數學模型法要想獲得成功，必須要具備2個基本前提:一是它要求有可靠的反應動力學方程;二是還要有大型裝置中的傳遞方程，兩者缺一不可。
例如，固定床反應器，雖然不少反應的動力學模型研究較為完整，然而由于具體工業反應器模型參數難以正確測定，尤其對復雜的工業反應，其本征動力學參數也難以把握，因此，對固定床反應器的數學模擬放大，迄今尚未有比較滿意的工業應用。
化學反應動力學測定雖然有相當大的工作量，但它畢竟可以在小裝置中進行。而工業反應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和必要的熱模檢驗，還需要工業規模的測試數據和工程研究的長期經驗積累。因此，當沒有可靠的大型設備傳遞模型時，數學模擬放大只能是紙上談兵。此時，精確的動力學測定必然是徒勞的。當然，這并不意味著不需要有關的動力學知識和對反應動力學特征的認識。一個開發者應當充分具備動力學基礎知識，并據此巧妙地安排工藝試驗，以便把握反應動力學特征和有關影響因索，為工業反應器的選型和優化服務redlw.com。
由此可見，從化學反應工程的觀點出發，機理的、定性的、半定量的動力學特征研究應當是結合工藝試驗進行的重要任務。只有當工業反應器的傳遞模型足夠可靠時，精確的動力學實驗才是必要的，并可用于數學模擬放大。
2 化學反應工程思維方式
如上所說，在剖析化學反應工程課程各知識點及相互邏輯關系時，本研究采用了分類、分解和綜合的思維方式，而分類、分解其實屬于分析的方法。所以，分析、綜合是反應過程開發中的基本方法，應深加注意，其中尤以分析方法更是在各種科學思維方式中處于最基本的地位。對于圖3、圖5所示的化學反應工程邏輯結構，當將它們具體應用到實際的化工過程開發中時，也可用圖6簡略地表示。圖6表示了化學反應工程課程所提供的特有的工程思維方式。
3 結語
關鍵詞：用處；動力；大顯身手；啟示；喜愛
化學方程式，也稱為化學反應方程式，是用化學式表示化學反應的式子?；瘜W方程式反映的是客觀事實。翻閱化學課本，品味化學方程式，梳理化學反應的作用，感覺化學反應方程式用處真不少。
一、做好實驗所需化學方式
化學是一門實驗科學，需要到實驗室進行實驗探究。如何根據現有的儀器、藥品選擇合適的裝置？多余的藥品一定要丟到廢液槽里嗎？一旦發生實驗事故怎樣解決？這些都是我們在實驗室常遇到的問題。
制備氧氣的原理有：
++，，。
制備氧氣時，我們就可以依據物質的狀態和反應條件選擇不同的裝置。只有掌握更多的知識，更多的化學反應方程式，才能結合實際，就地取材，解決問題。
鈉與水的反應，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？顯然不能常規處理，我們能做的就是把鈉重新放回煤油中。因為鈉與廢液槽中的水或酸進行反應，甚至發生燃燒爆炸事故。鈉一旦燃燒，我們能否用水滅火？絕對不可，否則就會“火上澆油”，不是嗎？
。
二、用化學方程式解決實際問題
增強我們的學習動力，莫過于學以致用。如何應用我們學過的化學反應方程式解決生活中的實際問題？
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，你對灶具該如何調整？
；改為天然氣后，同體積燃料燃燒消耗空氣的體積將減小，所以灶具的調整方法是減小空氣的進氣量。灶具調整好了，我做飯吧。首先思考一下，怎么使燉出的魚味道鮮美？向鍋里加點酒和醋即可。
生成會使燉出的魚香味更濃。同樣的原理，酒后吃點水果可以醒酒。水果里含有機酸，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，有機酸能與乙醇相互作用而形成酯類物質從而達到解酒的目的。家里來了客人，酒足飯飽后，你上點水果，一定能得到他們的夸獎。這真是，不想不知道，很多生活小竅門，確實來自我們學習的化學反應方程式。
生活中，我們有時會遇到一些江湖騙子。他們賣的東西比市場價低好多，說什么廠家直銷、廠家大放血、虧本大甩賣。請看下面這一事例。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，購買時，人們總想買純一點的，價格又想優惠再優惠。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的人而得其諢名。其實要識別其“廬山真面目”并不難。
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真金是不溶于鹽酸的。有了化學知識還會上當受騙么？
晚會上，運用化學反應表演一個小魔術，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、歡呼聲一定會此起彼伏。在同學面前漏一小手的感覺是不是很爽。
在工業上，我們學的化學反應方程式能大顯身手么？
氯氣是重要的化工原料，同時也是有毒的氣體。一旦氯氣泄漏，后果不堪設想。今年4月12日17時許，山西省臨猗縣一廢品收購站發生氯氣泄漏事件，附近一所小學的數十名小學生隨后出現呼吸不適和腹部疼痛癥狀。如何檢驗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。當有氯氣泄露時，氯氣和氨氣反應生成氯化銨白煙。
當發現管道泄漏時，可在消防車水罐中加入生石灰、蘇打粉等堿性物質，向管道、罐體、容器噴射，以減輕危害。也可將泄漏的氯氣導入氫氧化鈉、碳酸鈉等堿性溶液中，使其反應形成無害或低毒廢水.氯氣還可以發生，這不是海水提溴的原理嗎？可見學好化學反應方程式才能更好地服務生產。
三、化學反應方程式的啟示
“量變會引起質變”這一辯證哲理，在我們化學領域成立么？足量的銅與一定量的濃硝酸反應。
隨著反應的進行，硝酸變稀，會發生，
硝酸有濃變稀這一量變會使產物發生質變。
【關鍵詞】化學反應原理 教學方法 實施
現代教學論的發展，更多地回歸于人性的發展，強調學習者個體在教學活動中的主觀能動性，強調教學的開放性差異性和發展性?？茖W素養教育的發展主要方向有三：從終結性教育向人的終身教育轉變；從以知識傳授性為主的傳統教育向發展學生綜合素質的發展性教育轉變；從單一面向全體的教育更多地關注學生個性化需求的差異性教育轉變。新課程課堂教學的首要目標是關注學習活動，提高學生素質。高中化學課程模塊的內容差別較大，使用的教學方法也有很大區別，“化學反應原理”是基礎理論模塊之一，它幫助學生深入理解元素化合物之間內在聯系，促使學生對化學理論知識系統化結構化。特別是對學生的邏輯思維能力有很大提升，是六個選修模塊中理論性難度最強的。筆者在多年教學實踐中總結出幾種普遍適用的教學方法，具體分為：1. 愉快學習的教學方法。2. 關注差異性的教學方法。3. 問題探究的教學方法。4. 知識深加工的教學方法
1. 愉快學習的教學方法
學習是一種自我建構，學習主體的情緒對學習過程和結果會產生制約和調控。愉快學習環境的創建，首先要在課堂上建立一個雙方都感受到的輕松活潑的氛圍，不能簡單的肯定和否定學生個性的張揚，教師的權威建立在學識的淵博和培養學生思維開發上。在課堂上，每個學生都能平等的和教師對話。其次要充分利用化學學科這個優勢平臺，激發學生求知的興趣和欲望，使學生積極主動的投入知識的獲取、體驗獲取過程的心境?；瘜W這門學科激發學生學習積極性的平臺較多，比如直觀的化學實驗實物模型，與化學息息相關的社會實踐事例，還有多媒體課件圖像表格和教師幽默的語言描述等。例如在專題1第二單元“化學能與電能的轉化”中，要充分利用實驗平臺，讓小組自己動手做各自的電源，相互分析對方電源工作原理并形成理論依據。再設計“如何在鐵鑰匙上鍍銅”的實驗，讓學生在輕松愉快的小組活動中理解了電解槽的工作原理。最后再讓學生小組書寫“鋼鐵是怎樣生銹的”小論文。這樣學生在愉快學習的教學策略中完美地完成了學習任務。
2. 差異性的教學方法
新課程要求凸顯差異性，在班級中個體的差異是客觀的，模塊教學中要實現個體的最優化學習效果，即差異性學習。江蘇高考對選修化學模塊的考試要求也是分ABCD四個等級的，在此模塊教學中要認識不同學生原有的認知結構，強調差異對新內容的接受和順應水平。課堂進度習題設計課后輔導效果評價都要體現差異性，讓每一個學生在化學學習中都能得到成功的快樂，都得到最大可能的科學素養提升。專題2“化學反應速率與化學平衡”中焓變和熵變的要求要體現差異性，部分學生只要求“能用焓變（H）和熵變（S）說明化學反應的方向”，也有部分學生要學會從數學和物理學的知識角度準確理解焓和熵的意義。對于化學平衡的理解就更能體現差異性的教學策略了，基本標準要求學生“能夠描述建立過程”“會利用外界條件判斷化學平衡移動的方向”。實際教學中要根據不同的學生明確不同的學習任務，適當加入等效平衡的概念及判斷，學會用K與濃度商來判斷反應方向及一些復雜計算題。
3. 問題探究的教學方法
高中化學課程標準明確要求“提高學生的科學探究能力”，“化學反應原理”模塊將“活動與探究”環節發揮得淋漓盡致，每個專題都有5項。在實際的教學過程，受條件限制，較多的探究活動教師是無法安排的，這就要求教師如何發揮此項教學策略最佳途徑。首先，目的要明確，不要讓學生徒有活動形式，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，可將三個“活動與探究”內容合而為一，在導學案上創設問題情境：1. 強堿弱酸鹽（例CH3COONa）強酸強堿鹽（例NH4Cl）、強酸弱堿鹽（例CH3COONH4）各溶液PH值為何不同？2. 同樣的強堿弱酸鹽（例CH3COONa和Na2CO3）PH值為何不同？3. 影響鹽類水解的具體內在因素和外在因素都有哪些？讓學生帶著解決問題的目的去小組探究實踐。其次要堅持讓學生自主性和實踐性的原則，讓學生在情感行為認知三方面積極參與，同時教師要利用各種評價手段，激勵引導增強學生學習的熱情和探究的科學素養水平。
4.知識深加工的教學方法
1 教學設計基本思路
本節課內容選自蘇教版選修4《化學反應原理》專題2第二單元第二節(第一節為化學反應的方向),是在新課程選修模塊中增加的原大學化學知識,其教學基本要求為:知道熵的概念、能用反應焓變、熵變說明化學反應的方向。如何淺顯通俗進行教學,是對課任教師的一種挑戰,筆者嘗試科普化處理教材,用數據分析、實驗探究、自然現象觀察分析等比較直觀的方法來完成教學基本要求,并在此基礎上設計了科普化探究性的習題,以期達到下列三個目標: (1)以本節內容為載體,進行化學原理的探究性學習,使學生了解化學原理形成的過程和論述方法; (2)以化學教學為手段,從自然科學拓展到社會科學,對學生進行世界觀和人生觀的教學,培養學生的綜合素質; (3)培養閱讀科普文章能力和學習論文的寫作方法。
2教學過程實錄
2.1焓變與反應方向
2.1.1數據分析得出判斷化學反應方向的依據(數據分析法)
[你知道嗎]下列反應在一定條件下能夠自發進行,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
[學生解答]化學反應中的自發過程的共同特點:H
[ 結論]對于化學反應而言,絕大多數(是教材的修正語,從上面的4組數據中無法得出,最后由2.3中:H-TS來理論判定)的放熱反應能自發進行,且放出的熱量越多,體系能量降低越多,反應越完全,H是制約化學反應能否自進行的因素之一。
2.2熵變與反應方向
吸熱過程的反應能否自發進行?
2.2.1觀察與思考(實驗探究法):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,觀察實驗現象并思考如下問題:
(1)該反應是吸熱反應還是放熱反應?(2)該反應能自發進行的可能原因是什么?
2.2.2 自然現象觀察與思考(自然現象觀察法):P41頁圖2～5混亂程度不同的現象、圖2～16水的不同聚集狀態的混亂程度
[師生互動](1)除熱效應外,決定反應能否自發進行另一因素―體系混亂度(熵S)
(2)熵:衡量一個體系混亂度的物理量叫做熵,用符號S表示, 對于同一物質: S(g)>S(l)>S(s)
(3)熵變:反應前后體系熵的變化叫做反應的熵變,用S表示。
S=S生成物總熵-S反應物總熵
反應的S越大, 越有利于反應自發進行
[學生實時反饋]有學生提出在日常生活中有序性增強,反而有利于活動進行,如開會結束后,從大禮堂出來,有秩序出來比無序出來快。
[教師實時反饋]面對學生的觀點,我一下子尋找不到反駁的論據,倍感窘迫,只能告訴學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述:例舉人們行為積累了人類的經驗和智慧的有意識的行為,而化學反應往往在自然狀態無意識下進行,最好擯棄人的智慧和意識,如對于直覺心理反應的研究,我們常常選取智商較低的小白鼠進行測試。
[教后反思]對自然現象進行觀察與思考得出結論,并不象課本設計的這樣的容易和單一,對學生可能出現的問題在學科和綜合知識上要盡量作好準備。假如陷入窘境,我們也要坦誠,最好把它創設成一個難得的問題情景,進行師生互動,這或許是新課程理念所倡導的其中一種教學情景。這“五分鐘”,使筆者常常反思,也是激勵筆者寫這篇文章的最大動力。
[反應分析](1)硝酸銨溶于水 :NH4NO3(s)=NH4+ (aq)+NO3-(aq),硝酸銨晶體中規則排列的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。
上面的幾個反應是吸熱反應、那為什么還可以自發的進行呢?
[結論]熵判斷依據:體系趨向于由有序狀態轉變為無序狀態,即混亂度增加(S>0)。且S越大, 越有利于反應自發進行。
2.3H-TS, 判斷化學反應方向的綜合依據
正確判斷一個化學反應, 是否能夠自發進行,必須綜合考慮反應的焓變和熵變
恒溫恒壓時判斷反應是否能夠自發進行
H0 ,一定能自發進行
H>0、S
H
H>0、S>0,是否自發,與溫度有關
有一些吸熱反應在室溫條件下不能自發行,但在較高溫度下則能自發進行,如:
CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)
[結論]H-TS,判斷反應自發進行的方向
H-TS 0,非自發進行,H-TS=0,可逆反應。
[例1]判斷這兩個反應什么條件下能自發進行?
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 該反應在較高溫度下能自發進行
[例2]填表2―5 幾種變化的方向性
3 教學反思及探究性習題
3.1 通過數據分析、實驗探究、自然現象觀察反思、理論演繹等方法得出判斷化學反應方向的依據的案例教學,使學生了解科學原理的創立的一般途徑,對培養學生的科學觀很有裨益;
3.2如何處理選修教材,科普化,可能是學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,增進學生與自然、環境的關系,培養學生的世界觀,布置了下面探究性習題,從做題后的反映看,學生最受啟發的是自然知識與人的世界觀的有效遷移及文章中科學道理的闡述方式和方法,這一探究性習題是筆者自感較富有獨特性的化學習題。
熵:一種新的世界觀
里夫金霍華德(文章內容略)
熱力學關于熵的概念揭示了熱傳遞的不可遞性,即熱量總是自發地從高溫熱源向低溫熱源流動,而不是相反。本文從熱力學第二定律出發,將熵的觀念引申到能源、環境等領域,對當今世界普遍關注的能源危機、環境污染問題表示了深深的憂慮。閱讀時,要注意作者運用日常融合說明科學道理的方法。并思考以下問題:
一、本文的第一段,作者舉出三個民諺,用來啟發人們認識熱力學第二定律。作者又說,"如果這些諺語對你說來不算陌生,......那么,你就懂得了熱力學第一定律和第二定律。"試結合文章的其他論述,從能量耗散方面,闡釋這些語句的意義。
1.你不可能不勞而獲;
2.覆水難收;
3.天網恢恢,疏而不漏。
二、“熵”(Entropy)這一中文譯名是意譯而來的。1923年,德國物理學家普朗克來中國講學,我國物理學家胡剛復作翻譯,苦于無法將“Entropy”這一概念譯成中文。他根據“Entropy”為熱量與溫度之商,而且這個概念與“火”有關, 就在“商”上另加火旁,構成一個新字“熵”。本文在論述中,也多次以燃燒為例。試找出三個例子,說說作者舉這些例子所說明的道理。
三、本文闡述科學道理,有概述,有解說。概述部分多是論述的要點,常常用判斷語句;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,并對作者的論述作簡要分析。
四、在《熵:一種新的世界觀》一書中,作者還指出這樣一個事實:“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,開發利用能源越要"耗費更多的能量"。試結合環境問題或能源問題,談談你對保護環境或節約能源的認識。
五、“污染就是熵的同義詞 ”,“這個世界當然總是會產生垃圾的, 如何減少、處理以及利用垃圾也一直是人類面臨的一個難題。但是這并不意味著地球在未來(在太陽消亡之前)必定會成為一個垃圾堆。”你認同哪種觀點?并對里夫金、霍華德在本文中觀點的積極性和消極性作一些評價。
關鍵詞：復述；再現；辨認；類比；遷移
新課程改革的背景下，化學試題在穩定中不斷創新，新情景下化學方程式的書寫類試題出現的頻率高、分值多。高中教材中的化學反應方程式雖然數目眾多，但究其本質無外乎兩類：氧化還原和非氧化還原。常見的考查方式是在無機綜合試題中與元素或物質相結合，常見題型有化學（離子）反應方程式的書寫、電離或水解反應方程式的書寫、電極反應方程式的書寫等。本文對這部分考題特點進行歸納總結。
一、非氧化還原反應類化學反應方程式的書寫
1.復分解反應類型
考查知識：復分解反應發生的條件是：①有難溶的物質生成；②有難電離的物質生成；③有易揮發的物質生成，三者具備其一。
書寫原則：①客觀事實原則；②原子守恒原則；③原子守恒原則；④共存性原則。
注意事項：①參加反應或生成的微粒的存在形式；②反應所處的介質；③參加反應的反應物的量。
2.考查弱酸弱堿的電離和鹽類的水解
考查知識：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水解實質：弱酸根結合H+生成弱酸，弱堿陽離子結合OH-生成弱堿。
二、氧化還原反應類化學反應方程式的書寫
1.氧化還原反應化學反應類型
氧化還原反應因為包含內容十分豐富而備受青睞。解決這類題目的關鍵是要深刻理解氧化還原反應的本質和與之相關的重要概念，結合題目提供信息正確找出氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物以及參與反應的介質，并牢牢抓住“得失電子守恒”這一重要原則。
考查知識：①知道常見元素的化合價，能夠用元素價態律推斷不熟悉元素的化合價。
②知道常見氧化劑還原劑對應的產物。
常見還原產物：MnO4-（H+）Mn2+，ClO-Cl-，H2O2H2O等。
常見氧化產物：SO42-（SO2）Mn2+，Fe2+Fe3+，H2O2O2等。
③常見非變價元素一般是氫和氧，在水溶液中一般規律如下：
2.電極反應方程式
考查知識：①能夠分析原電池和電解池工作原理，抓住負氧正還，陽氧陰還利用氧化還原反應知識解答相關問題。
化學反應工程是被教育部頒發的《目錄》確定的寬口徑化學工程與工藝專業的四門主干課程之一，也是涉及研究過程工業(即通過化學變化或物理-化學變化制造產品的工業，包括化工、石油、冶金、材料、輕工、醫藥、生化、食品、建材、軍工、環境等) 中生產過程、生產裝置、工藝技術規律的諸多專業重要的必修或選修的技術類或技術基礎課程[1]?；瘜W反應工程既包含化學現象，又包含物理現象，是一門綜合性強、涉及基礎知識面廣、對數學要求高的專業技術學科，學生在學習時普遍感到理論抽象、計算繁瑣，不少學生認為化學反應工程課程是大學中最難學習的課程之一。又加之我校為一所地方性本科院校，學生的基礎知識并不扎實，實驗和實習條件有限，因此，如何在較短的課時數內使學生能夠系統地掌握本課程主要內容，培養學生的工程觀念和創新能力，成為我?；瘜W反應工程教學改革的重點?；诖耍覀冊趥鹘y教學方式的基礎上，進行教學改革，引入師生互動教學模式，并取得了一些進展。
1 化學反應工程的主要內容和作用
化學反應工程是化工類專業的一門專業主干課程、核心課程，涉及物理化學、化工熱力學、化工傳遞過程、優化與控制等。主要研究工業規?；瘜W反應過程的優化設計與控制。該課程對于培養學生的工程意識、強化工程分析能力具有十分重要的作用[2]。本課程的基本內容包括反應動力學和反應器設計與分析兩個方面，重點是介紹氣——固相催化反應本征動力學、氣——固相催化反應宏觀動力學、理想流動反應器、反應器中的混合及對反應的影響、氣液反應及反應器和流——固相非催化反應等基本理論。目的是使學生掌握研究工業規?；瘜W反應器中化學反應宏觀動力學的基本方法和基本原理，具備進行反應器結構設計、最優操作條件的確定和最佳工況的分析控制、過程的開發研究和模擬放大的基本能力。
2 化學反應工程教學現狀與存在的主要問題
傳統的化學反應工程教學方式單一，主要是教師在講臺上講，學生臺下聽。課堂教學不具有主體性、創造性、全面性、發展性的行為，其不足之處有以下幾方面：灌輸式過多，參與式過少。教師的啟發式與學生的參與體現得不夠，學生被動聽課，課堂氣氛大多比較沉悶。結論型過多，問題型過少。教師教給學生的都是定論，啟發學生思考問題、提出問題不夠，學生的問題意識和提出問題、研究問題的能力較弱，授課效果不佳。現代教學理論認為，教學是一個雙邊互動的過程。在這一過程中，教師是主導，學生是主體，任何一方的作用都不能忽視[3-4]。所以我們在化學反應工程的教學中，根據地方院校的特點引入了師生互動教學法。
3 互動式教學法在化學反應工程教學中的運用
互動式教學是指在教師的指導下，利用合適的教學選材，通過教與學雙方交流、溝通，激發教學雙方的主動性，拓展學生思維，培養學生發現問題、解決問題的能力，以達到提高教學效果的一種教學模式[5]。這種教學模式需要營造多邊互動的教學環境，在教學雙方平等交流探討的過程中，達到不同觀點碰撞交融，進而激發教學雙方的主動性和探索性，從而提高教學效果?；邮浇虒W常用的方式有多種，本教學改革選擇問題教學法、案例教學法、上課提問、課后互動多種方法進行教學，由傳統的講授式轉向講授與提問、討論相結合的教師與學生雙向交流的啟發式教學。在教改過程中，我們充分發揮互動式教學法的優勢，努力尋找互動式教學與化學反應工程教學的最佳結合點，促進了化學反應工程教學的開展。
3.1問題教學法與案例教學
問題教學法是指圍繞問題展開教學雙方互動。一般為：提出問題—思考討論問題—尋找答案—歸納總結。比如，在講授多級cstr串聯的計算及優化時采用此教學方法。首先提出兩個問題，第一個問題是分析多級cstr串聯的必要性，第二個問題是如何求串聯體系的轉化率。然后引導學生根據平推流和全混流反應器的優缺點和兩種理想流動反應器數學模型的建立方法進行思考、討論；進而利用已學知識點尋找答案，教師最后歸納總結。在講授反應器中的混合及對反應的影響這章時，充分利用案例教學。案例教學一般程序為案例解說—嘗試解決—設置懸念—理論學習—剖析方案。在這一章中利用案例教學，啟發學生學會根據所測得的停留時間分布情況，利用非理想流動模型解決實際工業生產中的操作型和設計型問題。
3.2加強課堂提問
