化學反應的過程范文

導語：如何才能寫好一篇化學反應的過程，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

如氨氧化制硝酸、甲苯氧化制苯甲酸、乙烯氧化制環氧乙烷等。

(1)氧化的火災危險性

①氧化反應需要加熱，但反應過程又是放熱反應，特別是催化氣相反應，一般都是在250～600℃的高溫下進行，這些反應熱如不及時移去，將會使溫度迅速升高甚至發生爆炸。

②有的氧化，如氨、乙烯和甲醇蒸氣在空中的氧化，其物料配比接近于爆炸下限，倘若配比失調，溫度控制不當，極易爆炸起火。

③被氧化的物質大部分是易燃易爆物質。如乙烯氧化制取環氧乙烷中，乙烯是易燃氣體，爆炸極限為2．7％～34％，自燃點為450℃；甲苯氧化制取苯甲酸中，甲苯是易燃液體，其蒸氣易與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限為1．2％～7％；甲醇氧化制取甲醛中，甲醇是易燃液體，其蒸氣與空氣的爆炸極限是6％～36．5％。

④氧化劑具有很大的火災危險性。如氯酸鉀，高錳酸鉀、鉻酸酐等都屬于氧化劑，如遇高溫或受撞擊、摩擦以及與有機物、酸類接觸，皆能引起著火爆炸；有機過氧化物不僅具有很強的氧化性，而且大部分是易燃物質，有的對溫度特別敏感，遇高溫則爆炸。

⑤氧化產品有些也具有火災危險性。如環氧乙烷是可燃氣體；硝酸雖是腐蝕性物品，但也是強氧化劑；含36．7％的甲醛水溶液是易燃液體，其蒸氣的爆炸極限為7．7％～73％。另外，某些氧化過程中還可能生成危險性較大的過氧化物，如乙醛氧化生產醋酸的過程中有過醋酸生成，過醋酸是有機過氧化物，性質極度不穩定，受高溫、摩擦或撞擊便會分解或燃燒。

(2)氧化過程的防火措施

①氧化過程中如以空氣或氧氣作氧化劑時，反應物料的配比(可燃氣體和空氣的混合比例)應嚴格控制在爆炸范圍之外。空氣進入反應器之前，應經過氣體凈化裝置，消除空氣中的灰塵、水汽、油污以及可使催化劑活性降低或中毒的雜質，以保持催化劑的活性，減少著火和爆炸的危險。

②氧化反應接觸器有臥式和立式兩種，內部填裝有催化劑。一般多采用立式，因為這種形式催化劑裝卸方便，而且安全。在催化氧化過程中，對于放熱反應，應控制適宜的溫度、流量，防止超溫、超壓和混合氣處于爆炸范圍之內。

③為了防止接觸器在萬一發生爆炸或著火時危及人身和設備安全，在反應器前和管道上應安裝阻火器，以阻止火焰蔓延，防止回火，使著火不致影響其他系統。為了防止接觸器發生爆炸，接觸器應有泄壓裝置，并盡可能采用自動控制或調節以及報警聯鎖裝置。

④使用硝酸、高錳酸鉀等氧化劑時，要嚴格控制加料速度，防止多加、錯加，固體氧化劑應粉碎后使用，最好呈溶液狀態使用，反應中要不間斷攪拌，嚴格控制反應溫度，決不許超過被氧化物質的自燃點。

⑤使用氧化劑氧化無機物時，如使用氯酸鉀氧化生成鐵藍顏料，應控制產品烘干溫度不超過其著火點，在烘干之前應用清水洗滌產品，將氧化劑徹底除凈，以防止未完全反應的氯酸鉀引起已烘干的物料起火。有些有機化合物的氧化，特別是在高溫下的氧化，在設備及管道內可能產生焦狀物，應及時清除，以防自燃。

⑥氧化反應使用的原料及產品，應按有關危險品的管理規定，采取相應的防火措施，如隔離存放、遠離火源、避免高溫和日曬、防止摩擦和撞擊等。如是電介質的易燃液體或氣體，應安裝導除靜電的接地裝置。

⑦在設備系統中宜設置氮氣、水蒸氣滅火裝置，以便能及時撲滅火災。

2 還原

如硝基苯在鹽酸溶液中被鐵粉還原成苯胺、鄰硝基苯甲醚在堿性溶液中被鋅粉還原成鄰氨基苯甲醚、使用保險粉、硼氫化鉀、氫化鋰鋁等還原劑進行還原等。

還原過程的危險性分析及防火要求：

(1)無論是利用初生態還原，還是用催化劑把氫氣活化后還原，都有氫氣存在(氫氣的爆炸極限為4％—75％)，特別是催化加氫還原，大都在加熱、加壓條件下進行，如果操作失誤或因設備缺陷有氫氣泄漏，極易與空氣形成爆炸性混合物，如遇著火源即會爆炸。所以，在操作過程中要嚴格控制溫度、壓力和流量；車間內的電氣設備必須符合防爆要求。電線及電線接線盒不宜在車間頂部敷設安裝；廠房通風要好，應采用輕質屋頂、設置天窗或風帽，以使氫氣及時逸出；反應中產生的氫氣可用排氣管導出車間屋項，并高于屋脊2m以上，經過阻火器向外排放；加壓反應的設備應配備安全閥，反應中產生壓力的設備要裝設爆破片；安裝氫氣檢測和報警裝置。

(2)還原反應中所使用的催化劑雷氏鎳吸潮后在空氣中有自燃危險，即使沒有著火源存在，也能使氫氣和空氣的混合物引燃形成著火爆炸。因此，當用它們來活化氫氣進行還原反應時，必須先用氮氣置換反應器內的全部空氣，并經過測定證實含氧量降到標準后，才可通人氫氣；反應結束后應先用氮氣把反應器內的氫氣置換干凈，才可打開孔蓋出料，以免外界空氣與反應器內的氫氣相遇，在雷氏鎳自燃的情況下發生著火爆炸，雷氏鎳應當儲存于酒精中，鈀碳回收時應用酒精及清水充分洗滌，過濾抽真空時不得抽得太干，以免氧化著火。

(3)固體還原劑保險粉、硼氫化鉀、氫化鋁鋰等都是遇濕易燃危險品，其中保險粉遇水發熱，在潮濕空氣中能分解析出硫，硫蒸氣受熱具有自燃的危險，且保險粉本身受熱到190℃也有分解爆炸的危險；硼氫化鉀(鈉)在潮濕空氣中能自燃，遇水或酸即分解放出大量氫氣，同時產生高熱，可使氫氣著火而引起爆炸事故；氫化鋰鋁是遇濕危險的還原劑，務必要妥善保管，防止受潮。保險粉用于溶解使用時，要嚴格控制溫度，可以在開動攪拌的情況下，將保險粉分批加入水中，待溶解后再與有機物接觸反應；當使用硼氫化鈉(鉀)作還原劑時，在工藝過程中調解酸、堿度時要特別注意，防止加酸過快、過多；當使用氫化鋁鋰作還原劑時，要特別注意，必須在氮氣保護下使用，平時浸沒于煤油中儲存。前面所述的還原劑，遇氧化劑會猛烈發生反應，產生大量熱量，具有著火爆炸的危險，故不得與氧化劑混存。

(4)還原反應的中間體，特別是硝基化合物還原反應的中間體，亦有一定的火災危險，例如，在鄰硝基苯甲醚還原為鄰氨基苯甲醚的過程中，產生氧化偶氮苯甲醚，該中間體受熱到150℃能自燃。苯胺在生產中如果反應條件控制不好，可生成爆炸危險性很大的環己胺。所以在反應操作中一定要嚴格控制各種反應參數和反應條件。

(5)開展技術革新，研究采用危險性小、還原效率高的新型還原劑代替火災危險性大的還原劑。例如采用硫化鈉代替鐵粉還原，可以避免氫氣產生，同時還可消除鐵泥堆積的問題。

3 硝化

硝化通常是指在有機化合物分子中引入硝基(—NO2)，取代氫原子而生成硝基化合物的反應。如甲苯硝化生產梯恩梯(TNT)、苯硝化制取硝基苯、甘油硝化制取硝化甘油等。

硝化過程的火災危險性主要是：

(1)硝化是一個放熱反應，引入一個硝基要放熱152．2～153 kJ／mol，所以硝化需要降溫條件下進行。在硝化反應中，倘若稍有疏忽，如中途攪拌停止、冷卻水供應不良、加料速度過快等，都會使溫度猛增、混酸氧化能力加強，并有多硝基物生成，容易引起著火和爆炸事故。

(2)硝化劑具有氧化性，常用硝化劑濃硝酸、硝酸、濃硫酸、發煙硫酸、混合酸等都具有較強的氧化性、吸水性和腐蝕性。它們與油脂、有機物，特別是不飽和的有機化合物接觸即能引起燃燒；在制備硝化劑時，若溫度過高或落入少量水，會促使硝酸的大量分解和蒸發，不僅會導致設備的強烈腐蝕，還可造成爆炸事故。

(3)被硝化的物質大多易燃，如苯、甲苯、甘油(丙三醇)、脫酯棉等，不僅易燃，有的還兼有毒性，如使用或儲存管理不當，很易造成火災。

(4)硝化產品大都有著火爆炸的危險性，特別是多硝基化合物和硝酸酯，受熱、摩擦、撞擊或接觸著火源，極易發生爆炸或著火。

4 電解

電流通過電解質溶液或熔融電解質時，在兩個極上所引起的化學變化稱為電解。電解在工業上有著廣泛的作用。許多有色金屬(鈉、鉀、鎂、鉛等)和稀有金屬(鋯、鉿等)冶煉，金屬銅、鋅、鋁等的精煉；許多基本化學工業產品(氫、氧、氯、燒堿、氯酸鉀、過氧化氫等)的制備，以及電鍍、電拋光、陽極氧化等，都是通過電解來實現的。

如食鹽水電解生產氫氧化鈉、氫氣、氯氣，電解水制氫等。食鹽水電解過程中的危險性分析與防火要點：

(1)鹽水應保證質量 鹽水中如含有鐵雜質，能夠產生第二陰極而放出氫氣；鹽水中帶入銨鹽，在適宜的條件下(pH

3C12+NH4Cl——4HCl+NCl3

三氯化氮是一種爆炸性物質，與許多有機物接觸或加熱至90℃以上以及被撞擊，即發生劇烈地分解爆炸。爆炸分解式如下：

2NCl3——N2+3C12

因此鹽水配制必須嚴格控制質量，尤其是鐵、鈣、鎂和無機銨鹽的含量。一般要求Mg2+

(2)鹽水添加高度應適當 在操作中向電解糟的陽極室內添加鹽水，如鹽水液面過低，氫氣有可能通過陰極網滲入到陽極室內與氯氣混合；若電解槽鹽水裝得過滿，在壓力下鹽水會上漲，因此，鹽水添加不可過少或過多，應保持一定的安全高度。采用鹽水供料器應間斷供給鹽水，以避免電流的損失，防止鹽水導管被電流腐蝕(目前多采用膠管)。

(3)防止氫氣與氯氣混合 氫氣是極易燃燒的氣體，氯氣是氧化性很強的有毒氣體，一旦兩種氣體混合極易發生爆炸，當氯氣中含氫量達到5％以上，則隨時可能在光照或受熱情況下發生爆炸。造成氫氣和氯氣混合的原因主要是：陽極室內鹽水液面過低；電解槽氫氣出口堵塞，引起陰極室壓力升高；電解槽的隔膜吸附質量差；石棉絨質量不好，在安裝電解槽時碰壞隔膜，造成隔膜局部脫落或者送電前注入的鹽水量過大將隔膜沖壞，以及陰極室中的壓力等于或超過陽極室的壓力時，就可能使氫氣進入陽極室等，這些都可能引起氯氣中含氫量增高。此時應對電解槽進行全面檢查，將單槽氯含氫濃度控制在2％以下，總管氯含氫濃度控制在0．4％以下。

(4)嚴格電解設備的安裝要求 由于在電解過程中氫氣存在，故有著火爆炸的危險，所以電解槽應安裝在自然通風良好的單層建筑物內，廠房應有足夠的防爆泄壓面積。

(5)掌握正確的應急處理方法 在生產中當遇突然停電或其他原因突然停車時，高壓閥不能立即關閉，以免電解槽中氯氣倒流而發生爆炸。應在電解槽后安裝放空管，以及時減壓，并在高壓閥門上安裝單向閥，以有效地防止跑氯，避免污染環境和帶來火災危險。

5 聚合

將若干個分子結合為一個較大的組成相同而分子量較高的化合物的反應過程為聚合。

如氯乙烯聚合生產聚氯乙烯塑料、丁二烯聚合生產順丁橡膠和丁苯橡膠等。

聚合按照反應類型可分為加成聚合和縮合聚合兩大類；按照聚合方式又可分為本體聚合、懸浮聚合、溶液聚合和乳液聚合、縮合聚合五種。

(1)本體聚合

本體聚合是在沒有其他介質的情況下(如乙烯的高壓聚合、甲醛的聚合等)，用浸在冷卻劑中的管式聚合釜(或在聚合釜中設盤管、列管冷卻)進行的一種聚合方法。這種聚合方法往往由于聚合熱不易傳導散出而導致危險。例如在高壓聚乙烯生產中，每聚合1公斤乙烯會放出3．8MJ的熱量，倘若這些熱量未能及時移去，則每聚合1％的乙烯，即可使釜內溫度升高12～13℃，待升高到一定溫度時，就會使乙烯分解，強烈放熱，有發生暴聚的危險。一旦發生暴聚，則設備堵塞，壓力驟增，極易發生爆炸。 轉貼于

(2)溶液聚合

溶液聚合是選擇一種溶劑，使單體溶成均相體系，加入催化劑或引發劑后，生成聚合物的一種聚合方法。這種聚合方法在聚合和分離過程中，易燃溶劑容易揮發和產生靜電火花。

(3)懸浮聚合

懸浮聚合是用水作分散介質的聚合方法。它是利用有機分散劑或無機分散劑，把不溶于水的液態單體，連同溶在單體中的引發劑經過強烈攪拌，打碎成小珠狀，分散在水中成為懸浮液，在極細的單位小珠液滴(直徑為0．1um)中進行聚合，因此又叫珠狀聚合。這種聚合方法在整個聚合過程中，如果沒有嚴格控制工藝條件，致使設備運轉不正常，則易出現溢料，如若溢料，則水分蒸發后未聚合的單體和引發劑遇火源極易引發著火或爆炸事故。

(4)乳液聚合

乳液聚合是在機械強烈攪拌或超聲波振動下，利用乳化劑使液態單體分散在水中(珠滴直徑0．001～0．01um)，引發劑則溶在水里而進行聚合的一種方法。這種聚合方法常用無機過氧化物(如過氧化氫)作引發劑，如若過氧化物在介質(水)中配比不當，溫度太高，反應速度過快，會發生沖料，同時在聚合過程中還會產生可燃氣體。

(5)縮合聚合

縮合聚合也稱縮聚反應，是具有兩個或兩個以上功能團的單體相互縮合，并析出小分子副產物而形成聚合物的聚合反應。縮合聚合是吸熱反應，但由于溫度過高，也會導致系統的壓力增加，甚至引起爆裂，泄漏出易燃易爆的單體。

6 催化

催化反應是在催化劑的作用下所進行的化學反應。例如氮和氫合成氨，由二氧化硫和氧合成三氧化硫，由乙烷和氧合成環氧乙烷等都是屬于催化反應。

催化的火災危險性：

(1)反應操作 在催化過程中若催化劑選擇的不正確或加入不適量，易形成局部反應激烈；另外，由于催化大多需在一定溫度下進行，若散熱不良、溫度控制不好等，很容易發生超溫爆炸或著火事故。

(2)催化產物 在催化過程中有的產生氯化氫，氯化氫有腐蝕和中毒危險；有的產生硫化氫，則中毒危險更大，且硫化氫在空氣中的爆炸極限較寬(4．3％～45．5％)，生產過程中還有爆炸危險；有的催化過程產生氫氣，著火爆炸的危險更大，尤其在高壓下，氫的腐蝕作用可使金屬高壓容器脆化，從而造成破壞性事故。

(3)原料氣 原料氣中某種能與催化劑發生反應的雜質含量增加，可能成為爆炸危險物，這是非常危險的。例如，在乙烯催化氧化合成乙醛的反應中，由于催化劑體系中常含有大量的亞銅鹽，若原料氣中含乙炔過高，則乙炔就會與亞銅鹽反應生成乙炔銅。乙炔銅為紅色沉淀，是一種極敏感的爆炸物，自燃點在260～270℃之間，干燥狀態下極易爆炸，在空氣作用下易氧化成暗黑色，并易于起火。

7 裂化

裂化有時又稱裂解，是指有機化合物在高溫下分子發生分解的反應過程。裂化可分為熱裂化、催化裂化、加氫裂化三種類型。

(1)熱裂化

熱裂化在高溫高壓下進行，裝置內的油品溫度一般超過其自燃點，若漏出油品會立即起火；熱裂化過程中產生大量的裂化氣，且有大量氣體分餾設備，若漏出氣體，會形成爆炸性氣體混合物，遇加熱爐等明火，有發生爆炸的危險。在煉油廠各裝置中，熱裂化裝置發生的火災次數是較多的。

(2)催化裂化

催化裂化一般在較高溫度(460～520℃)和0．1～0．2MPa壓力下進行，火災危險性較大。若操作不當，再生器內的空氣和火焰進入反應器中會引起惡性爆炸。U形管上的小設備和小閥門較多，易漏油著火。在催化裂化過程中還會產生易燃的裂化氣，以及在燒焦活化催化劑不正常時，還可能出現可燃的一氧化碳氣體。

(3)加氫裂化

由于加氫裂化使用大量氫氣，而且反應溫度和壓力都較高，在高壓下鋼與氫氣接觸，鋼材內的碳分子易被氫氣所奪取，使碳鋼硬度增大而降低強度，產生氫脆，如設備或管道檢查或更換不及時，就會在高壓(10～15MPa)下發生設備爆炸。另外，加氫是強烈的放熱反應，反應器必須通冷氫以控制溫度。因此，要加強對設備的檢查，定期更換管道、設備，防止氫脆造成事故；加熱爐要平穩操作，防止設備局部過熱，防止加熱爐的爐管燒穿或者高溫管線、反應器漏氣而引起著火。

8 氯化

以氯原子取代有機化合物中氫原子的過程稱為氯化。如由甲烷制甲烷氯化物、苯氯化制氯苯等。常用的氯化劑有：液態或氣態氯、氣態氯化氫和各種濃度的鹽酸、磷酸氯(三氯氧化磷)、三氯化磷(用來制造有機酸的酰氯)、硫酰氯(二氯硫酰)、次氯酸酯等。

氯化過程危險性分析與防火要點：

(1)氯化反應的火災危險性主要決定于被氯化物質的性質及反應過程的條件。反應過程中所用的原料大多是有機易燃物和強氧化劑，如甲烷、乙烷、苯、酒精、天然氣、甲苯、液氯等。如生產1t甲烷氯化物需要2006m3甲烷、6960kg液氯，生產過程中同樣具有著火爆炸危險。所以，應嚴格控制各種著火源，電氣設備應符合防火防爆要求。

(2)氯化反應中最常用的氯化劑是液態或氣態的氯。氯氣本身毒性較大，氧化性極強，儲存壓力較高，一旦泄漏是很危險的。所以貯罐中的液氯在進入氯化器使用之前，必須先進人蒸發器使其氣化。在一般情況下不準把儲存氯氣的氣瓶或槽車當貯罐使用，因為這樣有可能使被氯化的有機物質倒流進氣瓶或槽車引起爆炸。對于一般氯化器應裝設氯氣緩沖罐，防止氯氣斷流或壓力減小時形成倒流。

(3)氯化反應是一個放熱過程，尤其在較高溫度下進行氯化，反應更為劇烈。例如在環氧氯丙烷生產中，丙烯需預熱至3000℃左右進行氯化，反應溫度可升至500℃，在這樣高的溫度下，如果物料泄漏就會造成著火或引起爆炸。因此，一般氯化反應設備必須有良好的冷卻系統，并嚴格控制氯氣的流量，以免因流量過快，溫度劇升而引起事故。

(4)由于氯化反應幾乎都有氯化氫氣體生成，因此所用的設備必須防腐蝕，設備應保證嚴密不漏。因為氯化氫氣體易溶于水中，通過增設吸收和冷卻裝置就可以除去尾氣中絕大部分氯化氫。

9 重氮化

重氮化是使芳伯胺變為重氮鹽的反應。通常是把含芳胺的有機化合物在酸性介質中與亞硝酸鈉作用，使其中的胺基(－NH2)轉變為重氮基(－N＝N－)的化學反應。如二硝基重氮酚的制取等。

重氮化的火災危險性分析：

(1)重氮化反應的主要火災危險性在于所產生的重氮鹽，如重氮鹽酸鹽(C6H5N2Cl)、重氮硫酸鹽(C6H5N2H504)，特別是含有硝基的重氮鹽，如重氮二硝基苯酚[(NO2)2N2C6H2OH]等，它們在溫度稍高或光的作用下，即易分解，有的甚至在室溫時亦能分解。一般每升高10℃，分解速度加快兩倍。在干燥狀態下，有些重氮鹽不穩定，活力大，受熱或摩擦、撞擊能分解爆炸。含重氮鹽的溶液若灑落在地上、蒸汽管道上，干燥后亦能引起著火或爆炸。在酸性介質中，有些金屬如鐵、銅、鋅等能促使重氮化合物激烈地分解，甚至引起爆炸。

(2)作為重氮劑的芳胺化合物都是可燃有機物質，在一定條件下也有著火和爆炸的危險。

(3)重氮化生產過程所使用的亞硝酸鈉是無機氧化劑，于175℃時分解能與有機物反應發生著火或爆炸。亞硝酸鈉并非氧化劑，所以當遇到比其氧化性強的氧化劑時，又具有還原性，故遇到氯酸鉀、高錳酸鉀、硝酸銨等強氧化劑時，有發生著火或爆炸的可能。

(4)在重氮化的生產過程中，若反應溫度過高、亞硝酸鈉的投料過快或過量，均會增加亞硝酸的濃度，加速物料的分解，產生大量的氧化氮氣體，有引起著火爆炸的危險。

10 烷基化

烷基化(亦稱烴化)，是在有機化合物中的氮、氧、碳等原子上引入烷基R—的化學反應。引入的烷基有甲基(－CH3)、乙基(－C2H5)、丙基(－C3H7)、丁基(－C4H9)等。

烷基化常用烯烴、鹵化烴、醇等能在有機化合物分子中的碳、氧、氮等原子上引入烷基的物質作烷基化劑。如苯胺和甲醇作用制取二甲基苯胺。

烷基化的火災危險性：

(1)被烷基化的物質大都具有著火爆炸危險。如苯是甲類液體，閃點－11℃，爆炸極限1．5％～9．5％；苯胺是丙類液體，閃點71℃，爆炸極限1．3％～4．2％。

(2)烷基化劑一般比被烷基化物質的火災危險性要大。如丙烯是易燃氣體，爆炸極限2％～11％；甲醇是甲類液體，閃點7℃，爆炸極限6％～36．5％；十二烯是乙類液體，閃點35℃，自燃點220℃。

(3)烷基化過程所用的催化劑反應活性強。如三氯化鋁是忌濕物品，有強烈的腐蝕性，遇水或水蒸汽分解放熱，放出氯化氫氣體，有時能引起爆炸，若接觸可燃物，則易著火；三氯化磷是腐蝕性忌濕液體，遇水或乙醇劇烈分解，放出大量的熱和氯化氫氣體，有極強的腐蝕性和刺激性，有毒，遇水及酸(主要是硝酸、醋酸)發熱、冒煙，有發生起火爆炸的危險。

(4)烷基化反應都是在加熱條件下進行，如果原料、催化劑、烷基化劑等加料次序顛倒、速度過快或者攪拌中斷停止，就會發生劇烈反應，引起跑料，造成著火或爆炸事故。

(5)烷基化的產品亦有一定的火災危險。如異丙苯是乙類液體，閃點35．5℃，自燃點434℃，爆炸極限0．68％～4．2％；二甲基苯胺是丙類液體，閃點61℃，自燃點371℃；烷基苯是丙類液體，閃點127℃。

11 磺化

磺化是在有機化合物分子中引入磺(酸)基(－SO3H)的反應。常用的磺化劑有發煙硫酸、亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、三氧化硫等。如用硝基苯與發煙硫酸生產間氨基苯磺酸鈉，鹵代烷與亞硫酸鈉在高溫加壓條件下生成磺酸鹽等均屬磺化反應。

磺化過程危險性分析：

(1)三氧化硫是氧化劑，遇比硝基苯易燃的物質時會很快引起著火；另外，三氧化硫的腐蝕性很弱，但遇水則生成硫酸，同時會放出大量的熱，使反應溫度升高，不僅會造成沸溢或使磺化反應導致燃燒反應而起火或爆炸，還會因硫酸具有很強的腐蝕性，增加了對設備的腐蝕破壞。

篇2

化學反應是一個復雜的過程,在反應過程中容易受到不同因素的影響。第一,化學反應會受到濃度的影響。一般情況下當其他條件不變的情況時濃度越大,反應速率越大,化學平衡會向正向轉移。第二,化學反應會受到壓強的影響。一般情況下當其他條件不變的情況時壓強越大,反應速率越大,化學平衡會向氣態物質系數小的方向轉移。這一反應影響條件是針對氣體反應的,增大壓強相當于增大了單位體積內氣體的濃度,一次化學反應的反應速率就會隨著壓強的增大而變快。第三,化學反應會受到溫度的影響。一般情況下當其他條件不變的情況時溫度升高,反應速率會增大,化學平衡會向吸熱方向轉移。實踐證明,溫度的變化可以影響到一切的化學反應的反應速率,只是影響程度會有所差異。第四,化學反應會受到催化劑的影響。一般情況催化劑對化學平衡不會產生影響,也不參與化學反應,在反應前后其質量和組成是不變的。它加入的目的就是改變化學反應的反應速率。通常正催化劑都會加速化學反應的反應速率。此外,光、反應固體物顆粒大小、溶劑等也會影響到化學反應的反應速率。其中溫度和催化劑的影響比較明顯、具有很大的實用價值。如在工業合成氨中,會使用鐵做催化劑,加快化學反應的反應速率,提高氨的生成速度。

2化學反應中催化劑的作用

2.1催化劑的類型

在化學反應中,催化劑雖不參與化學反應,但它會與反應物發生作用,加快了化學反應的反應速率,使化學反應變得更為劇烈。首先,催化劑不參與化學反應,即化學反應前后催化劑的質量、物質結構不會發生任何的改變。其次,催化劑會改變反應的速率,甚至可使反應的速率提高上萬億倍,大大提高了工業生產中化學反應應用的效率,提高了單位時間內產品的產量,創造了企業的經濟效益。催化劑的類型多樣,按催化過程可分為均相催化劑和多項催化劑;按催化劑的反應類型可分為氧化還原催化劑、酸堿催化劑和配位催化劑。按物質類型可分為過度金屬催化劑、金屬氧化物催化劑、酸堿催化劑和金屬絡物催化劑。隨著工業的發展,人類環保意識的增強,對工業生產中的化學反應的要求也越來越高,產生了從環保角度出發的綠色化學,如燃煤中加入生石灰反應,減少了煤燃燒過程中二氧化硫的排放。在綠色化學中很大一部分就是通過催化劑的合理利用來減少和排除工業生產對環境的污染、破壞,隨之相應產生了綠色催化劑。

2.2催化劑的作用

在現代工業生產中,催化劑起到了巨大的作用,促進了工業的發展和工業生產的效率,催化劑的研究和使用時當今世界熱點,據統計有80%以上的工業生產化學反應都會用到催化劑。首先,催化劑的使用降低了工業生產的成本。一方面,催化劑的使用使工業生產中的化學反應更為充分,降低了工業生產的原料損耗,提高了生產效率。另一方面催化劑加快了化學反應的速度,提高了單位時間內工業生產的生產量,節約了人力等成本,使企業在同一時間內生產了更多的產品,節約了生產消耗,為企業贏得了更多的利益。此外,一些催化劑的應用簡化了所需產品的加工工藝,使人類通過廉價的手段提取了高效益的能源、產品,創造了極大的社會效益。其次,催化劑的使用提高了企業的生產能力。如在工業合成氨的過程中,使用催化劑使合成氨的化學反應速率提升了上萬億被,大大的提高了企業的生產能力,為企業創造了更多的經濟價值和社會效益。再次,催化劑能控制化學反應生成的產物,如在乙烯與氧氣的反應中,使用PdCl-CuCl2做催化劑可以生成乙醛;而使用銀作催化劑則會生成環氧乙烷。因此,生產中可以通過催化劑控制化學反應的生成產物,獲取生產所想要得到的新物質。此外,對于復雜反應,催化劑可以有效的加快主反應的反應速率,對副反應起到一定的擬制作用,提高了生產中所需產物的收率。第四,催化劑改善了化學反應的條件,如一些反應本身要在高溫下進行,才能確保反應和反應速率化學反應,加入催化劑后可在常溫下進行并確保反應的速率;又如一些反應對設備的腐蝕性嚴重,采用催化劑后可改變發生的化學反應,降低了反應過程中對設備的腐蝕,并確保了生產的順利進行。可見催化劑的這一作用能有效改善企業化工生產中對生產設備的要求,較低了生產條件,為企業贏得了更多的利益。第五,催化劑的使用使更多的化學反應得以實現,拓展了工業生產中化學反應的原料來源,為企業的生產發掘出更多的資源。第六,催化劑擬制了一些化工生產中危害物品的生成,降低了化學反應對環境的污染。如工業生產鄰苯二酚過程中,采用酶E.Coli做催化劑,使產物的生成定向為鄰苯二酚,避免了化學反應生產過程中的副產品的產生和廢棄物的生成,有效的保護了環境。

3化學反應和催化劑應用的研究趨向

化學反應對人類的貢獻是有目共睹的,但化學反應造成的環境污染等負面影響也是不容忽視的,隨著環境問題的日益惡化,人類的環保意識逐漸增強。早在二十世紀時人們就提出了綠色化工,隨著人類對化學反應及催化劑使用研究的深入,目前人類已掌握了很多提高化學反應效率,減少環境污染的措施,并將其運用到工業化工生產中,實現了化學反應對人類的無害服務。同時,人們利用化學反應不斷的開發新的能源,如在催化劑作用下將煤炭資源轉化為液體燃料,增強了能源的利用效率,還降低了煤炭不充分燃燒所帶來的環境污染問題。因此,未來化學反應與催化劑應用的研究方向就是綠色化工、能源化工。隨著科技的發展,人類必將實現化學反應的無公害、無污染,并充分的利用催化劑等手段,拓展人類對能源原料的需求,進一步促進人類文明的發展。

篇3

通過對化學反應中反應物及生成物質量的實驗測定，使學生理解質量守恒定律的含義及守恒的原因；

根據質量守恒定律能解釋一些簡單的實驗事實，能推測物質的組成。

能力目標

提高學生實驗、思維能力，初步培養學生應用實驗的方法來定量研究問題和分析問題的能力。

情感目標

通過對實驗現象的觀察、記錄、分析，學會由感性到理性、由個別到一般的研究問題的科學方法，培養學生嚴謹求實、勇于探索的科學品質及合作精神；

使學生認識永恒運動變化的物質，即不能憑空產生，也不能憑空消失的道理。滲透物質不滅定律的辯證唯物主義的觀點。

教學建議

教材分析

質量守恒定律是初中化學的重要定律，教材從提出在化學反應中反應物的質量同生成物的質量之間存在什么關系入手，從觀察白磷燃燒和氫氧化鈉溶液與硫酸銅溶液反應前后物質的質量關系出發，通過思考去“發現”質量守恒定律，而不是去死記硬背規律。這樣學生容易接受。在此基礎上，提出問題“為什么物質在發生化學反應前后各物質的質量總和相等呢？”引導學生從化學反應的實質上去認識質量守恒定律。在化學反應中，只是原子間的重新組合，使反應物變成生成物，變化前后，原子的種類和個數并沒有變化，所以，反應前后各物質的質量總和必然相等。同時也為化學方程式的學習奠定了基礎。

教法建議

引導學生從關注化學反應前后"質"的變化，轉移到思考反應前后"量"的問題上，教學可進行如下設計：

1．創設問題情境，學生自己發現問題

學生的學習是一個主動的學習過程，教師應當采取"自我發現的方法來進行教學"。可首先投影前面學過的化學反應文字表達式，然后提問：對于化學反應你知道了什么？學生各抒己見，最后把問題聚焦在化學反應前后質量是否發生變化上。這時教師不失適宜的提出研究主題：通過實驗來探究化學反應前后質量是否發生變化，學生的學習熱情和興趣被最大限度地調動起來，使學生進入主動學習狀態。

2．體驗科學研究過程、設計、實施實驗方案

學生以小組探究方式，根據實驗目的（實驗化學反應前后物質總質量是否發生變化）利用實驗桌上提供的儀器和藥品設計實驗方案。在設計過程中，教師盡量減少對學生的限制，并適時的給學生以幫助，鼓勵學生充分發揮自己的想象力和主觀能動性，獨立思考，大膽探索，標新立異。在設計方案過程中培養學生分析問題的能力，在交流方案過程中，各組間互相補充，互相借鑒，培養了學生的語言表達能力。在實施實驗時學生體驗了科學過程，動手能力得到了加強，培養了學生的觀察能力、研究問題的科學方法和嚴謹求實的科學品質及勇于探索的意志力。同時在實驗過程中培養了學生的合作意識。通過自己探索，學生不僅獲得了知識，也體驗了科學研究過程。

3．反思研究過程、總結收獲和不足

探索活動結束后可讓學生進行總結收獲和不足，提高學生的認知能力。

教學設計方案

課題：質量守恒定律

重點、難點：對質量守恒定律含義的理解和運用

教具學具：

溶液、溶液、溶液、溶液、溶液、白磷、錐形瓶、玻璃棒、單孔橡皮塞、燒杯、小試管一天平、酒精燈。

教學過程：

創設情境：

復習提問：在前幾章的學習中，我們學習了哪些化學反應？

投影：反應文字表達式

氯酸鉀氯化鉀＋氧氣

氫氣＋氧氣水

氫氣＋氧化銅銅＋水

引言：這是我們學過的化學反應（指投影），對于化學反應你知道了什么？

思考討論：化學反應前后物質種類、分子種類、物質狀態、顏色等發生了變化；原子種類、元素種類沒發生變化；對于化學反應前后質量、原子數目是否發生變化存在爭議。

引入：化學反應前后質量是否發生變化，有同學說改變，有同學說不變，意思不統一，那么我們就通過實驗來探討。

設計與實施實驗：

討論：根據實驗目的利用實驗桌上提供的儀器和藥品設計實驗方案。

交流設計方案

評價設計方案

教師引導學生評價哪些方案是科學合理的，哪些需要改進，鼓勵學生開動腦筋，積極主動地參與實驗設計過程。

1．實施實驗：

同學們的設計方案是可行的，可以進行實驗。

指導學生分組實驗，檢查糾正學生實驗操作中的問題

1．依照設計方案進行實驗并記錄實驗現象和測定的實驗數據。

2．對實驗結果進行分析，反應前后物質的總質量是否發生變化。

3．匯報實驗結果

引導學生從實驗內容，化學反應前后各物質的質量總和是否發生變化匯報實驗結果

同學們的實驗結果是巧合，還是具有普遍意義？

匯報：

1．實驗內容

2．實驗結果

反應前物質總質量（燒杯＋試管＋兩種溶液）_______g，反應后物質總質量為_______g。

反應前后物質總質量是否發生變化_______。

3．演示實驗

演示：白磷燃燒前后質量測定。

1．觀察記錄

反應前物質總質量為_______g，反應后物質總質量為_______g。

2．書寫反應文字表達式

3．實驗結果分析：反應前后物質總質量是否發生變化_______。

總結：

思考：通過以上幾個實驗你能得到什么結論

科學家曾做過大量實驗，無數實驗都證明：化學反應前后各物質的總質量相等。這是化學反應遵循的規律。這個規律叫做質量守恒定律（板書課題）

提問：哪位同學試著回答什么是質量守恒定律

板書：一、質量守恒定律內容（略）

討論：化學反應前后質量守恒原因

問題討論：

為什么參加化學反應前各物質的質量總和等于化學反應后生成的各物質的質量總和。

投影：水分子分解示意圖，引導學生從化學反應的微觀實質認識化學反應前后質量守恒的原因。

板書：二、化學反應前后質量守恒的原因。

投影：課堂練習

1．已知12g木炭與32g氧氣恰好完全反應，則生成的質量是_______g。

A．44gB．32gC．22gD．12g

2．鎂帶在空氣中燃燒生成氧化鎂的質量比金屬鎂的質量大，有人說這個事實不符合質量守恒定律，你說對嗎？為什么？

3．蠟燭燃燒后的產物有二氧化碳和水，根據質量守恒定律可知，該物質的組成中一定含有_______元素和_______元素，可能含有_______元素。

反思研究過程：

通過對化學反應前后質量是否發生變化的探討，你有哪些收獲？

總結：對于今天的學習每個同學都有不同程度的收獲，同時也發現了自己的不足，在今后的學習中相信大家會做的更好。

板書設計：

第一節質量守恒定律

一、定律內容

參加化學反應的各物質的質量總和等于反應后生成的各物質的質量總和。

反應前總質量反應后總質量

gg

磷＋氧氣五氧化二磷

二、化學反應前后質量守恒原因

探究活動

通過實驗探究化學反應前后質量是否發生變化。

（1）根據提供的儀器和藥品設計實驗方案。

（2）交流與評價。

篇4

[關鍵詞]化工工藝 設計 安全危險 分析

中圖分類號：TP697 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）22-0297-01

一、化工工藝設計概述

1.化工工藝的概念

把化學原材料向化學產品轉換的一種方式與方法就是化工工藝，這一實現方式與方法的所有工業流程都包括在化工工藝當中。想要實現化工工藝從生產到產品的轉換，涵蓋步驟主要由以下幾個方面：

第一，處理原材料。初步處理化工原材料，方式有碾碎、提純、粉磨等等。

第二，進行設計化學反應。達到化學原材料往成品轉換的本質為化學反應的設計，此為化工工藝比較關鍵的一個步，由已作相關處理的原材料提供其化學反應所需環境，在一定程度上提高化學反應的轉換率。

第三，化學產品的精處理。把化學反應生成的產品作出一系列的精處理，使得到的化學產品可以滿足于實用性的要求。

2.化工工藝設計

化工工藝設計指的為達到化學反應所需的原材料、反應條件和工藝流程的設計過程的目的。化工工藝設計的范疇相對較大，不但擁有工藝流程設計，還包含工藝流程實現的管理方式等。在尚未進行化工工藝設計時，當最先熟知化工工藝設計的原則和安全規程，經由靈活設計化工生產工藝，達到工藝流程精簡、安全規范、高效穩定運行的目的。

3.化工工藝設計的特點

1）化工工藝設計具有系統性的特點。化工工藝流程為一項系統而復雜的設計，其中包括了化工生產的各個方面。

2）化工工藝設計規模各異。不一樣的化工生產方式，它的化工工藝設計就不一樣，包含化學原材料、化學反應和化學成品等等。

3）化學工藝設計的資料具有不全面性。化工工藝本身為一項特別先進的設計項目，它的流程設計沒有特別多的參考經驗。

二、化工工藝設計中所存在的安全危險問題及控制措施分析

1.化工工藝設計中對原材料安全性能的控制

化工工藝設計是實現化學原材料往化學成品之間的轉換過程，將產生多種不同的化學反應與物理反應，某一種物質在某一形態下具有危險性和危害性，所以當對一些可能具有危險性的物質進行掌握與控制，檢驗此類物質在化工工藝流程中的穩定性，展開安全性評估和識別，有效防止原材料、半成品以及副產品在化工工藝中出現危險的狀況。

2.化工工藝設計中存在的安全性問題及控制措施

化工工藝設計是實現化學反應而擬制的工藝路線與流程，在設計時當綜合考慮，在有效保障產品質量的條件下，選擇一條相對安全或者能夠有效保障安全性的路線，把化工工藝設計中的危險度降到最小。所以，進行工藝流程設計期間當遵循以下的幾個原則：

第一，工藝路線實現的最簡化。化工工藝實現流程的最簡化，能夠有效減少化工工藝流程中間所存在的化學反應，提高化工工藝反應的安全性。

第二，盡最大程度地選擇危險性和危害性相對低的原材料。對于化學工藝設計的安全性降低原則來說，原材料安全性的提高比化工工藝流程的簡化具有更重要的意義。

第三，在最大可能的情況下選擇新的設備和新技術。新設備以及新技術能夠很好的地把化學反應當中產生的危險物質降低，可以將中間生成物的在一定程度上循環利用，進一步的把化工工藝設計的成本降低，從而把經濟效益和化工工藝的安全性與環保性提高。

三、化工工藝設計中控制措施分析

化工工藝流程設計中的核心內容就是化學反應，通過化學反應可完成原材料到成品的轉化，許多的安全性問題h及于這一過程當中。因而，對于提高化工工藝設計的安全性有著十分重要意義的部分就是選擇安全性良好的化學反應設備。對于化學反應種類繁多的化工工藝來講，控制化學反應的安全性有著很大的難度。除此之外，還有很多不可控因素存在于化學反應的過程中，像是化學反應需要的溫度、濕度控制很難達到精確的控制等，通常能夠成為化學反應的一種潛在安全隱患。如果想要很好的對化學反應中設備安全性問題進行控制，就要注意以下幾個方面：

1）降低進料量，能夠準確的控制化學反應所需的加熱速度以及冷卻速度。化學反應過程當中，對化學反應具備的條件進行精確控制就是為了有效地提升它的反應轉化率。這樣，就可以很好的降低相關副產品的生成，把化工工藝的安全性提升。

2）化學反應過程中，要對相應的反應參數進行控制，防止反應儀器產生超壓、超荷等狀況。化學反應的過程中，反應設備的安全性主要依靠對反應本身的控制，如果化學反應過程當中出現一些超壓現象，很大程度上就會致使設備狀態失靈，導致安全事故。

3）相關廢棄物的排放。化學反應一般會致使產生很多副產品與廢棄物，將副產品進行合理的利用就能夠很好地實現社會經濟效益，很大的價值存在于其中。但是，廢棄物不同，不止不可以提供價值，處理不合適還會有嚴重的環境危害與潛在危險。所以，化工工藝流程設計中應考慮如何處理有關廢棄物的排放，做到有關廢棄物在達到排放標準之后才可以進行排放。不只是能夠很好的實現保護環境，同時可以把化工工藝流程設計的安全性提高。

結語

實現化學工業生產的前提就是化工工藝設計，化工工藝設計有著更高的安全性要求的根本原因是化學工業本身的特殊性與限制性。本文分析了目前我們國家化工工藝流程設計當中出現的問題，并以此提出了相對應的措施。化工工藝設計是一種的流程設計，它具有很強的系統性，其設計時應將影響安全性的各個因素都考慮到其中。但是，無論再完美的設計也很難做到兼顧化工工藝過程當中的任何一個細節，對于在化工工藝生產中所存在的缺陷我們應從化工工藝工藝當中進行及時的補救與修改，把任何一個流程都要控制好，絕對不允許發生化工事故。

參考文獻

[1] 趙文濤，劉克強.化工工藝設計中安全危險的識別與控制 [J].中國石油和化工標準與質量，2013，11（14）：2-13.

篇5

1. 教材的知識結構：本課內容是蘇教版必修二專題二第一單元第一課時的《化學反應速率》，是高中化學理論的重要組成部分，也是整個中學化學教材的重點內容之一。從知識結構上看包括三部分的內容：化學反應速率的概念、表示方法及簡單計算、影響化學反應速率快慢的因素。

2.教材的地位和作用：從教材整體上看，學生通過初中化學的學習，了解了化學反應的本質是舊鍵的斷裂和新鍵的形成，在必修二專題一第二單元中學習了化學鍵的知識，學生容易理解化學反應速率快慢的本質原因是反應物本身的性質。學好這一課可以讓學生了解化學反應速率的概念，認識影響化學反應速率的外界條件，并為學習化學反應限度、化學平衡的移動做好必要的知識儲備。

二、教學目標

1.知識與技能：理解化學反應速率的概念、表示方法，認識影響化學反應速率的外界條件，并能說明相關問題。

2.過程與方法：培養學生的閱讀能力、科學探究能力、問題分析能力。

3.情感態度與價值觀：將化學知識應用于社會生活中，能夠對有關的社會生活問題作出合理的判斷。

三、教學重點和難點

重點、難點：化學反應速率的概念、影響化學反應速率的因素。

四、教學過程

【展示】（投影）氫氧混合氣體的爆炸景觀；青香蕉、熟香蕉的對比圖。

師：日本福島核電站氫氧混合氣體的爆炸和香蕉的成熟，請對比兩者反應過程的快慢。

生：氫氧混合氣體的爆炸很快，瞬間完成；香蕉的成熟較慢。

生：（思考、討論，描述方法）

方法1：用單位時間內物體經過的位移來描述；

方法2：用經過相同的位移需要時間的多少來描述；

方法3：相同的時間所經過位移的多少來表述；

……

師：很好。2004年雅典奧運會110米欄比賽中，劉翔以12′88的成績獲得冠軍，就說明他的速度是非常快的。那么，我們化學上怎樣來描述化學反應的快慢呢？

生：（思考、討論，描述方法）

方法1：用相同時間內反應掉物質質量的多少來描述；

方法2：用相同時間內生成物質質量的多少來描述；

方法3：用相同時間內生成氣體體積的多少來描述；

方法4：用反應掉相同的量需要時間的多少來描述；

……

師：很好。由此看來，描述化學反應進行快慢的方法有很多，請大家閱讀書本第30頁。

【板書】（一）化學反應速率

生：是平均速率，只有大小沒有方向。

師：用不同的物質表示的同一個化學反應的化學反應速率一樣嗎？我們需要注意什么？

生：不一樣，我們需要指明物質的種類。

師：化學反應速率能用任何物質來表示嗎？

生：不能。固體的濃度不會改變。

【投影】總結化學反應速率的特點：

①化學反應速率表示的是一段時間內的平均速率，不是瞬時速率；

②化學反應速率是標量，即只有大小而沒有方向，均取正值；

④化學反應速率一般不能用固體或純液體表示。

篇6

1.教材地位和內容分析

化學反應速率是化學反應條件確定的重要依據之一，作為動力學原理的重要組成部分，化學反應速率的學習和研究具有重要的理論價值和應用價值.在高中化學知識框架中，化學反應速率在必修Ⅱ和選修Ⅳ兩個模塊呈現，雖然具體的學習要求不同，但足見其在高中化學知識體系中的重要地位.從知識[JP3]內在構成來看，化學反應速率主要包括概念、計算及影響因素等.[JP]

2.當前教學研究存在的問題

在教學過程中，廣大一線教師均有這樣的體驗：學生在單純地學習化學反應速率概念、計算和影響因素時，普遍感覺比較輕松，但在運用反應速率知識輔助學習化學平衡原理時，原有的對化學反應速率的認識立即變得模糊，容易出現瞬間短路的現象.這樣的現象其實反映了一個問題：化學反應速率的知識體系真像原本以為的那樣容易被學生掌握嗎？那么如何才能幫助學生克服這樣的學習障礙呢？筆者以搭建學習支架的方式進行了有益的嘗試.

二、理論依據

1.學習支架存在的理論基礎

建構主義認為學習是新舊知識反復進行雙向交互作用的進程，即對新知識意義的不斷建構和對舊有知識意義的不斷加以改造、重新組合的過程，也就是從同化到順應，又由順應到同化不斷循環交替的過程.教學過程中，教師通過搭建學習支架能更好地幫助學生聯系舊有的知識經驗，展開組內組間合作交流，從而更有利于重新構建新知識.

2.學習支架的概念內涵

所謂支架指的是具有支撐作用的構架，學習支架即是在學生學習過程中對其學習具有支撐作用的輔助工具.確切地說，學習支架是一種旨在幫助學習者構建知識的概念框架，目的是將繁重復雜的學習任務簡化分解，從而以便學習者更深入地理解問題.正因為這樣，學習支架在各級各類學習中，都應該有著廣泛的適用性，尤其是把支架搭建在學習者的最近發展區上，此時效果最佳.教師在搭建學習支架前，應努力創設情境，以期在激發學生學習興趣的同時喚醒學生腦海中所有相關就知識的記憶，從而更準確地定位學生的最近發展區.同時應該讓學生全程參與搭建學習支架、解決所有問題的全過程，既讓他們體驗獲得知識的整個思維過程，又使他們自主搭建學習支架的能力得到發展和提升.

三、案例分析

下面我們就以選修Ⅳ化學反應速率為例，來具體談一下如何搭建學習支架.

1.準備工作――學生最近發展區分析

學生通過必修II化學反應速率的學習己經初步定性接受了反應速率概念，知道反應速率是表征化學反應快慢的物理量，了解化學反應速率受溫度、濃度、壓強、催化劑等外部條件的影響，但對于這些外部條件影響反應速率的變化歷程、影響效果等知之甚少.學生經過必修階段元素化合物知識、氧化還原理論的學習儲備初步具有了一些定量分析化學反應的經驗，但還缺少定量分析化學反應速率的相關經驗.學生通過部分演示實驗、分組實驗掌握了一些控制變量進行對比實驗、探究實驗的方法和技巧，使掌握定量測定化學反應速率、定量分析外部條件對反應速率的影響效果成為可能.

2.搭建認知支架，整合知識基礎

個體學習活動常常受到個體所處的周圍環境、文化背景的深刻影響，所以從學習者已有的生活經驗出發，創設生活情境，有利于激發學習者的學習熱情和學習興趣，使他們更為積極主動地開展對比與想象，將所要學習的新知識與頭腦中原有的舊知識同化順應，從而整合形成一個更為完善、更加穩固的知識基礎.為此，在化學反應速率教學中，設置認知支架：以源自生活的一組圖片“食物的變質”“化石能源的形成”“炸藥爆炸”幫助學生回憶化學反應快慢的定性直觀描述，“校運會百米沖刺”“百米飛人大戰”回憶描述快慢的定量方法及定量工具.這樣學生很容易由運動會百米計時聯想到化學反應速率的定量描述方法為消耗一定量反應物或生成一定量產物所需時間，或是單位時間內反應物的消耗量或產物的生成量.

3.搭建實驗支架，培養學科思維

化學是一門以實驗為基礎的學科，觀察實驗可以幫助學生獲得感性認識的第一手材料，操作實驗可以發展學生實踐動手能力，分析實驗可以提升學生學科思維能力，設計實驗更可以提高學生學科素養.在教學過程中，通過化學實驗教師和學生將組合成學習統一體，從而產生更多的交互式合作與交流.在設計實驗方案定量探究影響化學反應速率的過程中，搭建如下三個實驗支架：（1）引導學生對照酸性高錳酸鉀與草酸反應原理，明確影響該反應速率的因素，將所有變量分類成自變量、因變量和控制變量，以便幫助學生準確把握控制變量法.（2）引導學生將自變量按濃度、壓強、溫度、催化劑等因素分類，將抽象的控制變量概念具體化為基于控制變量法設計的一組系列實驗，并通過小組合作、交流討論確定各個實驗方案的可行性.（3）引導學生分組操作實驗、觀察現象，記錄相關數據于自己設計的實驗報告紙上，并分析處理所得數據，得出實驗結論.通過實驗支架的搭建，將學生由看熱鬧的外行變成理性嚴謹的內行，使學生更深刻地體會到化學學科的研究過程和方法，提升科學素養.

4.搭建概念圖支架，發展知識網絡

概念圖是基于奧蘇貝爾認知同化學習理論的網絡結構示意圖，它以節點表示概念，節點間連線表征概念間內在邏輯關系，將學習過程形象直觀為舊有知識網絡體系不斷同化新知識從而不斷擴展的過程.為了使學生順利接受并理解新知識，教師應首先整固學生的上位概念體系，建立穩定的概念固定點，為新概念的納入做好充分準備，其次應注意選擇合乎學生認知發展規律和知識內在邏輯結構的學習流程，方便學生前后聯系，此外還應注意適時對新舊概念展開對比區分，以防錯位混淆.因此，在教學中搭建如下支架：（1）必修化學反應速率概念與影響因素概念圖；（2）反應速率概念的量化表征、瞬時速率與平均速率概念、同一化學反應中不同物質表征的反應速率及其定量關系；（3）影響化學反應速率的因素的微觀解釋、圖像及一些簡單數量關系；（4）化學反應速率完整概念圖的整合.通過概念圖支架的搭建，引導學生學會從簡單到復雜、從局部到整體建構概念圖，體驗概念圖內在的邏輯關系，使所學新知識內化而成的新知識網絡體系更加清晰、穩固.

篇7

能源與人類的生存和發展息息相關。本章通過對化學反應中能量變化的探討，使學生感悟到過去化學反應在人類利用能源中所充當的角色，在未來人類解決能源危機、提高能源利用率和開發新能源等方面中的關鍵作用，以激發學生學習化學的興趣，教育學生關心能源、環境等與現代社會有關的化學問題。

本節課的教學是圍繞化學能與熱能的關系而展開的。教學分為三個部分：

在第一部分中教材先從化學鍵知識入手，說明化學鍵與能量之間的密切聯系，揭示了化學反應中能量變化的主要原因。然后分析了化學反應過程中反應物和生成物的能量儲存與化學反應吸收還是放出能量的關系，為后面強調“與質量守恒一樣，能量也是守恒的”的觀點奠定了基礎。

在第二部分中教材通過三個實驗，說明化學反應中能量變化主要表現為熱量的形式，提出吸熱反應和放熱反應的概念。這部分內容強調了科學探究和學生活動，讓學生在實驗探究中認識和感受化學能與熱能之間相互轉化及其研究過程，學會定性和定量的研究化學反應中熱量變化的科學方法。

在第三部分中教材為了拓寬學生的科學視野，圖文并茂地說明了生物體內生命活動過程中的能量轉化、能源與人類社會發展的密切關系，使學生建立正確的能量觀。

關于化學反應與能量之間的關系，學生在初中化學中已經有所了解，在他們的生活經驗中也有豐富的感性認識。本節教學內容是讓學生在學習物質結構初步知識之后，從本質上認識化學反應與能量的關系。

本節教學重點：化學能與熱能之間的內在聯系以及化學能與熱能的相互轉化。

本節教學難點：從本質上（微觀結構角度）理解化學反應中能量的變化，從而建立起科學的能量變化觀。

依據以上分析，建議將本節課的教學分為三個課堂教學單元：理論思考教學，實驗探究教學，實際應用教學。這三個教學單元相互聯系，同時又各自平行獨立，其中任何一個單元都可以作為教學切入點進行課堂整體教學，這樣就形成了以下幾種教學思路：

教學設計Ⅰ以理論思考教學作為切入點。

從復習化學鍵知識入手啟發學生思考化學反應中“化學鍵的破與立”與化學反應中能量變化的關系進入理論思考教學引發學生考慮化學能與熱能相互轉化的問題進入實驗探究教學提出人類如何利用化學反應產生的熱量問題進入實際應用教學。

這一教學思路強調的是理論的指導作用，啟發學生從理論出發提出化學反應中能量變化的幾種科學假設，然后設計實驗對各種假設進行驗證，以此培養學生應用理論知識解決實際問題的能力。

理論思考教學單元中，應充分利用學生已有的結構化學知識、化學鍵模型、圖表和多媒體課件等課堂內的教學資源，運用模擬課件將“化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因”這一抽象復雜的知識直觀化和形象化，運用對比、比喻、聯想等教學方法進行“一個確定的化學反應在發生過程中是吸收能量還是放出能量，決定于反應物的總能量與生成物的總能量的相對大小”的教學，力求用直觀化的圖表說明問題，注意新、舊知識的銜接和啟發學生進行討論和對比。

教學設計Ⅱ以實驗探究教學作為切入點。

首先從一個燃燒實驗入手啟發學生理解物質發生化學反應的同時還伴隨著能量的變化，而這些能量變化通常又表現為熱能變化進入實驗探究教學提出“為什么有的化學反應吸熱，而有的化學反應放熱”的問題進入理論思考教學提出人類如何利用化學反應產生的熱量問題進入實際應用教學。

這一教學思路強調的是科學研究的一般過程，即應用實驗創設教學情境，引發學生發現并提出新的問題，設計并進行實驗用以收集、整理事實和數據，再得出結論，抽象出吸熱反應和放熱反應的概念，然后上升到理論高度去理解概念，最后應用到實際中去。整個教學過程即是一個完整的科學探究過程。

實驗探究教學單元中，在探討化學反應放熱、吸熱本質時，要使學生明確三點：1.熱量變化是化學反應中能量變化的主要表現形式；2.化學反應過程中的能量守恒；3.化學反應在發生過程中是吸熱還是放熱，決定于反應物的總能量與生成物的總能量的相對大小。實驗2-1、2-2、2-3是教學中非常重要的課內教學資源，為了最大限度的發揮其教學價值，建議將實驗2-1和實驗2-3安排為學生分組實驗，因為放熱現象不能用眼睛直接觀察到，學生親自動手實驗有利于觸摸反應器和觀察溫度計，能增強感性認識。由于實驗2-2中產生氨氣，因此要在通風條件好的環境下安排學生分組實驗，此實驗直觀，現象明顯、有趣，能很好的調動學生的參與熱情。經過分組實驗，學生有了完整豐富的感性認識后，引導學生進行高質量的理性分析則是至關重要的。通過學生匯報、小組內交流、填寫實驗報告等多種多樣的形式，給學生創造機會學習對現象的描述和分析、對實驗事實和數據的處理、依據事實和數據進行抽象等科學方法。最后，為了能使實驗教學進入高層次的創造性實驗和創造性思維階段，可以提出一些富有挑戰性的學習問題或任務，供學生在課堂內討論或課外深入學習。例如，除了觸摸、使用溫度計和觀察少量水是否結冰等方法外，還有沒有其他指示反應放熱或吸熱的方法？將你認為可行的方法列出來，并根據這些方法設計實驗；在定性實驗的基礎上能否定量測定一個反應所放出或吸收的熱量？如果能，應該怎樣設計實驗？你怎樣設計實驗比較兩個反應放出能量的大小？

教學設計Ⅲ以實際應用教學作為切入點。

首先讓學生觀看人類開發和利用能源的錄像、圖片等，或提出一個有關能源的社會實際問題進行討論進入實際應用教學使學生認識到化學反應所釋放出的能量是當今世界上最重要的能源，研究化學反應中能量變化的重要意義進入實驗探究教學引導學生考慮怎樣從本質上去理解：為什么有的化學反應吸熱，而有的化學反應放熱？進入理論思考教學。

這一教學思路強調的是將化學研究與社會的生存和發展密切聯系起來，引導學生從實際出發去研究化學反應。

實際應用教學單元中，注意較多地滲透化學社會學的觀點，要求的知識比較淺顯但涉及的知識面廣，這部分內容在課堂內不要講得過深、過細和過多，應側重于調動學生的學習興趣和學習熱情，引導學生充分利用課外教學資源進行學習。在課堂內建議選擇有針對性的錄像片段、具有說服力的圖片、數據資料供學生觀看和閱讀，然后進行討論和分析。同時，給學生一些學習問題和學習任務，鼓勵學生充分利用課外教學資源進行學習，如上網學習，去圖書館查閱資料，到社會上去調研，尋找日常生活中與能量有關的現象等，也可下發一些課后閱讀資料讓學生分析并寫出報告。

本節課整體教學結構及流程圖為：

二、活動建議

實驗2-1

實驗要點：鋁與稀酸和弱酸反應現象不明顯，常常需要加熱，所以要選擇強酸且濃度不要太低。盡量使用純度好的鋁條，反應前要用砂紙打磨光亮，這樣進行實驗時，用手觸摸才能明顯感覺到反應放熱，用溫度計測量效果會更好。

實驗報告設計：

實驗目的1.了解鋁與鹽酸反應中熱量變化的情況；

2.學會觀察和測定化學反應中熱量變化的方法。

實驗要求組內成員共同合作完成下列三個欄目中所要求的學習任務。

實驗活動時間：小組成員姓名：

思考與討論

1.鋁與鹽酸反應的化學方程式：。

2.在反應過程中你將能看到什么現象？

3.用眼睛不能直接觀察到反應中的熱量變化，你將采取哪些簡單易行的辦法來了解反應中的熱量變化？

4.要明顯的感知或測量反應中的熱量變化，你在實驗中應注意哪些問題？

實驗記錄

實驗步驟*

眼睛看到的現象

用手觸摸的感覺

用溫度計測量的數據

在一支試管中加入2～3mL6mol/L的鹽酸溶液向含有鹽酸溶液的試管中插入用砂紙打磨光的鋁條

結論

反思與評價

（一）個人反思和總結

1.通過這個實驗你學到了哪些化學知識？學會了哪些實驗方法？

2.在整個過程中，你最滿意的做法是什么？你最不滿意的做法是什么？

（二）組內交流和評價

1.在思考、討論過程中，同組成員給了你哪些啟示？你又給了同組成員哪些啟示？

2.在實驗過程中，同組成員給了你哪些幫助？你又給了同組成員哪些幫助？

（三）組間交流和評價

1.當聽完其他小組的匯報后，發現他們的哪些做法比你們小組的好？哪些不如你們的好？

2.當聽完其他小組的匯報后，你是否又有了新的想法？

根據你在這次活動中的收獲和表現，以10分制計算，你的得分是：。請闡述理由：。

請將你的報告送交到老師處。謝謝合作！

*實驗步驟也可以讓學生自己設計和填寫。

實驗2-2

實驗要點：這個實驗成功的關鍵是在短時間內反應充分進行，使體系溫度快速降低，將玻璃片上的水凝固。實驗中要注意兩點：（1）將Ba(OH)2·8H2O晶體研磨成粉末，以便與NH4Cl晶體充分接觸；（2）由于該反應屬于固相反應，一定要在晶體混合后立即用玻璃棒快速攪拌混合物，以使它們很快起反應；（3）反應放出有刺激性氣味的氨氣，會造成學習環境的污染，所以要注意對氨氣的吸收。

建議實驗探究過程如下：

（一）提出研究的題目

在常溫下氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體反應過程中能量的變化。

（二）收集實驗證據

1.閱讀教材并根據已有知識設計實驗方案和實驗步驟如下：

圖2-1氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體的反應

2.根據上述實驗方案和步驟討論實驗過程中應注意的問題。

3.分組實驗，觀察實驗現象，收集實驗事實。

4.匯報實驗現象和結果。

（三）整理并得出結論

1.列表整理實驗事實和結論：

實驗步驟實驗現象得出結論將晶體混合后立即用玻璃棒快速攪拌混合物有刺激性氣味的氣體產生，該氣體能使濕潤的紫色石蕊試紙變藍有NH3氣生成用手觸摸燒杯下部感覺燒杯變涼反應吸熱用手拿起燒杯燒杯下面的帶有幾滴水的玻璃片（或小木板）粘到了燒杯底部反應吸收熱量使體系溫度降低，使水結成冰將粘有玻璃片的燒杯放在盛有熱水的燒杯上一會兒再拿起玻璃片脫離上面燒杯底部冰融化反應完后移走燒杯上的多孔塑料片，觀察反應物混合物成糊狀有水生成

2.用化學方程式表示上述反應：

Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3+10H2O

（四）反思與評價

1.整個實驗中有哪些創新之處？

2.在實驗過程中對你最有啟迪的是什么？

實驗2-3建議將教材中的實驗改為下列三組對比實驗。

實驗要點：通過三組強酸和強堿之間的反應對比實驗，定性的抽象出“中和熱”概念。在實驗中要注意：（1）三組實驗所處條件要相同，如使用的儀器、外界環境中溫度和壓強要相同；（2）三組實驗酸和堿的用量要相同，以保證生成水的量相同；（3）控制相同的反應時間。

三個學生分成一組進行實驗，其中每個學生做一個實驗并記錄現象和數據，供組內交流、比較使用，然后討論得出結論。最后向全班匯報，進行組間交流。

步驟一：三個學生各取一個大小相同的試管，分別做一個實驗并記錄實驗現象和數據。

步驟二：匯總實驗現象和數據并列表比較。

反應物

及用量

酸

HNO350mL1mol/LHCl50mL1mol/LHCl50mL1mol/L

堿

NaOH50mL1mol/LNaOH50mL1mol/LKOH50mL1mol/L

混合前溫度

室溫

室溫

室溫

混合后溫度

t1

t2

t3

結論

HNO3與NaOH發生中和反應時放熱HCl與NaOH發生中和反應時放熱HCl與KOH發生中和反應時放熱

對實驗進行

歸納和概括

強酸與強堿發生中和反應時放出熱量

步驟三：對實驗進行原理性抽象──為什么強酸與強堿發生反應時都會放出熱量？

本質分析──三個反應的化學方程式和離子方程式分別為：

HNO3+NaOH=NaNO3+H2O，H++OH-=H2O

HCl+NaOH=NaCl+H2O，H++OH-=H2O

HCl+KOH=KCl+H2O，H++OH-=H2O

由此可見，三個反應的化學方程式雖然不同，反應物也不同，但是它們的反應本質相同，都是H+與OH-離子反應生成水的反應，屬于中和反應，其離子方程式都是：H++OH-=H2O。所以，可提出推測，即中和反應都放熱。由于三個反應中H+和OH-離子的量都相等，則生成水的量也相等，故放出的熱量也相等（在上述三個實驗中，溫度上升的幅度接近）。

形成概念──酸與堿發生中和反應生成1molH2O時所釋放的熱量稱為中和熱。

三、問題交流

學與問

這里所列舉的兩類反應說明了化學反應與熱能之間的辯證關系以及它們之間的相互轉化：

一方面，用煤、石油、天然氣的燃燒放熱來說明化學能向熱能的轉化，人們利用這些化學反應獲取能量；另一方面，用CaCO3經過高溫煅燒分解生成CaO來闡述熱能對化學反應的支持作用，人們利用熱能來完成常溫下很難發生的化學反應。

總之，通過列舉實例和提出問題，引導學生不僅思考化學反應與能量的關系和相互轉化問題，還要探討背后的本質問題。

思考與交流

學生通過實驗認識和感受中和反應中的熱量變化，教材又提出了“如何通過實驗來測定鹽酸與氫氧化鈉反應的中和熱”的問題，將定性實驗探究引向定量實驗探究上。這對學生的實驗技能要求更高，因為學生在設計定量實驗時要考慮的因素更多。在設計實驗裝置和操作時應從兩個方面考慮，一是注重“量”的問題，如①反應物的濃度和體積取定值；②測量反應前后的溫度值；③做平行實驗取平均值。二是盡量減小實驗誤差，如①用經過標定的鹽酸和氫氧化鈉溶液；②量液器最好使用移液管；③攪拌使反應充分進行；④及時散熱，使混合液溫度均衡；⑤溫度計的精確度高，最好使用精度為0.1℃或更高的溫度計；⑥鹽酸跟氫氧化鈉溶液混合后液面上方的空間盡可能小；⑦使用絕緣裝置，避免熱量散發到反應體系之外；⑧溫度計要讀準確。

四、習題參考

1.吸收能量，放出能量，反應物總能量與生成物總能量的相對大小。

2.熱量，放出。

3.C、H元素，CO2、H2O。

4.②③④⑤⑥，①。

篇8

【關鍵詞】化學反應工程 應用 教學改革

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）16-0056-02

化學反應工程是一門涉及高等數學、化工原理、化工熱力學、化工傳遞過程、化工分析與合成等多學科、多領域的科學，也是一門研究化學反應的工程問題的學科。化學反應工程是我校化學工程與工藝本專科的核心課程，目的是將實驗室中發現的化學反應可靠地移植到工業生產中，并且就所確定的反應與預期的生產能力對反應器的形狀、尺寸及操作方式進行設計，其應用遍及化學、石油化學、生物化學、醫藥、冶金及輕工業等許多工業部門。

一 化學反應工程在化工工程中的應用

1.化工工程是否具有可行性是一個最直接、最根本的問題，而解決這一問題的基礎是先要了解各反應的速率

對于具有工程意義的系統來說，反應動力學無法用理論計算，而必須通過實驗來確定。所謂的反應進行分析，即通過實驗測定動力學數據并對之進行數學關聯，從而獲得反應速度方程。因為大多數重要的工業反應都不是在充分混合的均相中進行的，傳熱和傳質過程對這些反應的進行也有相當大的影響。因此，傳遞過程動力學與化學動力學的共同作用在化學反應工程中具有非常重要的意義。

化學反應工程學中的動力學就是專門闡明化學反應速度與各個物理因素之間的定量關系。有些從熱力學分析認為可行的，如常壓、低溫合成氨，由于速度太慢而實際上是不可行的，只有研究出好的催化劑才能在適當的溫度和壓力下以顯著速度進行反應，這就是動力學的問題。還有一些過程，從熱力學分析認為是不當的，如甲烷裂解制乙炔，在1500℃左右的高溫下，乙炔極不穩定，最終似乎只可以得到碳和氫。但如果使它在極短時間（如0.001秒）內反應并立刻淬冷到低溫，那就能獲得乙炔，工業上也就是這樣來實施的，所以在實際應用上起決定性作用的往往是動力學因素。為了實現某一反應，需要選定合適的條件、反應器結構型式以及確定反應器的尺寸和處理能力等，這些都緊緊依賴于對反應動力學特性的認識。動力學是反應工程的一個重要基礎，更是化工工程的一個重要基礎。

2.化工工程需要工業反應器，而反應器的設計與計算、開發與放大是化學反應工程的一個重要內容

盡管各種產品有不同的生產過程，但作為化工生產的核心——化學反應器是必不可少的。各種不同類型的化學反應器具有不同的反應工程性質，因為在這些反應器中的流體力學及熱力學狀況可能完全不同。這就要求在進行反應器設計時，要以質量、能量及動量的基本守恒方程式為基礎。除了化學動力學以及質量和熱量的交換外，反應器中的流體力學及溫度變化類型對于反應器的生產能力也會產生影響。

工業裝置上采用的反應條件，不一定與小試或中試的一致。如在實驗室的小裝置內，反應器的直徑很小，床層也薄，一般又常以氣體通過床層的空間速度作為反應條件的一種標志。但在放大后，床層的高徑比往往就不一樣了。如要保持相同的空間速度，線速度就需改變，而線速度的大小又影響到壓降、流體的混合和傳熱等情況，從而導致反應的結果不再與小試相同。又如，在小裝置中進行某些放熱反應時，溫度容易控制，但在大裝置中，傳熱和控溫往往成為頭等難題，甚至根本不可能達到與小裝置相同的溫度條件，所有這些導致出現“放大效應”。因此，工業裝置的反應條件必須結合工程上的考慮才能最合理地確定。在化學反應工程學科建立以前，工業界廣泛采用的方法是逐級經驗放大的方法，中間試驗往往耗資大、歷時久。化學反應工程學科建立以后，逐步形成一套新的數學模型方法。目前，逐級經驗放大和數學模型兩種方法同時并存，各有適用范圍，但是，即使是逐級經驗放大的方法，也常是以化學反應工程的理論為指導，而不再是純經驗性的了。

3.工業反應過程的優化操作以及反應技術的開發是反應工程在工業方面的重要應用

化工產品只有在反應器中才能產生，想提高產品的產量必然要對反應器的操作條件進行優化。實際工業反應過程未必在最優的條件下操作，即使設計是優化的，在實施時往往有許多難以預料的因素，使原定的優化設計條件在實際操作中未必是優化的。運用化學反應工程理論對現行的工業反應過程進行分析，結合模擬研究，可找出薄弱環節和進一步調優的方向，通過調節和改造以獲得最大的經濟效益。由此可知，在化工工程中，老廠的增產挖潛、新廠的設計、新工藝、新產品以及新設備的付諸實踐，化學反應工程都起著重要的指導作用。反應工程的理論為新反應器和新反應技術的開發指明了方向，研究者可據此尋找合理的設備結構和操作方法。近年來出現的新的石油化工裂解技術和各種新型技術，都得益于反應工程理論的指導。在工業應用中，在定性指導方面已發揮了很大的作用。但是，與理論研究相比，反應器內傳遞過程的實驗研究和數據積累還很薄弱，特別是對于化工生產中經常遇到的多相流動體系的研究還不足。因此，反應工程的研究需要與多相流體力學和多相傳遞過程的研究相結合，以便相輔相成。同時，化學反應工程向生化、冶金等領域擴展時還會出現新問題，這就需要進一步的研究。

二 化學反應工程課程教學改革

針對目前的高校教學，我認為在此門課程教學與學習中應對以下幾方面進行加強：

1.強化計算機的應用

氣固相催化反應器是用數學模型法設計計算最成功的實

例之一，常用擬均相模型求解。對擬均相一維模型可以得到微分方程組，此微分方程組可以用數值法求解，常用的數值法有歐拉法、改進歐拉法、龍格—庫塔法等。另外要求學生結合所學“化工計算機應用”的課程內容，采用VB計算機語言進行編程，對各種計算方法、邊界條件、步長等進行比較，使計算結果穩定、準確。

2.加強實驗教學

如返混是不同停留時間的物料混合，返混降低了反應器中反應物料濃度，影響反應速度、轉化率及選擇性，所以返混對化學反應結果影響特別大。通過開設相應實驗，可以從中看到返混對反應物濃度的影響及停留時間分布的特征，反應器的空速等操作條件對返混程度的影響，對串聯全混釜模型與軸向分散模型有了深刻的理解。根據流動模型參數，結合在其中進行反應的特征參數，計算或預測非理想流動狀態下反應實際可達到的轉化率。

3.與生產實踐相結合

本課程以工業反應過程及反應器設備為研究對象，安排學生到工廠實習，這對本課程的學習非常重要。我們連續幾年安排學生到中石化茂名分公司實習，在實習前，我們要求學生結合所學“石油煉制工藝學”課程內容，并針對自己實習的車間查閱相關資料，了解反應原料組成和來源；掌握裝置的反應過程原理和工藝條件，熟悉裝置的設備。在實習基地先組織聽取技術人員的安全知識講座。然后在實習中了解主要裝置的工藝流程，熟悉現場的管線——泵——反應器——儲罐等的走向，認清部分工藝的簡易流程，了解化工生產中所用到的各類反應器、換熱器、罐及輔助設備等，使學生對各類反應過程及所涉及的設備有感性認識。通過進廠實習也進一步證明理論與實踐密不可分，有利于教學質量的提高。

三 結論

化學反應工程是一門工程類學科，與工程實際緊密聯系，數學模型復雜，實踐性和應用性很強。課程改革通過結合現代教學方法與手段，引入專業實驗和生產實習等實踐環節，加深了學生對理論知識的理解，培養了學生綜合應用知識的能力及工程意識，提高了分析、解決工程問題的能力，適應了新世紀人才培養模式的需求。

參考文獻

[1]劉軍.化學反應工程[M].北京：化學工業出版社，2009：1～10

[2]許志美、張濂.倡導科學思維方法，培養工程分析能力——“化學反應工程”教學研究[J].化工高等教育，2003（1）：66～67

篇9

【關鍵詞】課堂教學 實錄 教學理念

【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）10-0136-02

本節課是人教版高中化學必修2教材第三章第三節《化學反應的速率和限度》第一課時的內容，是一節名師展示課，具體實踐了教師對新課程的理解和實施，展現了化學課堂教學的新理念。

一 教學實錄

[教師活動]圖片導入：請同學們觀看大屏幕（播放爆炸和溶洞形成圖片），從化學視角看發生化學變化時有何區別。

[學生活動]觀看圖片，齊聲回答，爆炸反應非常快，溶洞形成過程很緩慢。

[教師活動]問題引入：看了上面兩張圖片，大部分同學都能從化學變化的視角得出：有的化學反應進行的很快，瞬間完成；有的化學反應很慢，需要很長時間才能完成。現在請同學們觀察實驗（演示：在盛有碳酸氫鈉溶液的小試管中滴加稀鹽酸。提問：此反應是快還是慢，你判斷的依據是什么？）

[學生活動]反應很快。氣泡冒出快。

[教師活動]氣泡冒出快可以判斷化學反應快慢，還有哪些現象也能判斷，請同學們思考，并歸納。

[學生活動]學生齊聲回答“固體量的改變”、“渾濁程度或沉淀”、“顏色變化”、“溫度變化”等。

[教師活動]歸納小結：我們根據同學們的發言，歸納判斷化學反應進行的快慢的方法有：

產生氣體的快慢

固體質量的變化 只能粗略地估計化學反應的快慢

溫度的變化 （定性角度）

渾濁程度 準確地反映化學反應的快慢

顏色變化等 需要統一的（定量標準）

拓展：請看屏幕（投影劉翔110m欄的四幅沖刺圖片）。

[學生活動]觀察與思考：第一、第二幅圖看到劉翔跑

得快，第三幅圖顯示劉翔沖刺時間是12′ 88，第四幅圖顯示羅伯斯沖刺時間是12′ 87，羅伯斯目前最快。

[設計意圖]從生活的實例幫助學生了解定性和定量的區別。

[教師活動]過渡：物理學中用什么描述物體的運動快慢？（學生齊聲回答：速度。）不考慮速度的方向稱之為速率。化學上用化學反應速率來表示化學反應的快慢。因很多反應在溶液中進行，因此化學反應速率通常用物質的量濃度在單位時間內的改變量來表示。

板書：

一、化學反應速率

1.化學反應速率的含義：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（均取正值）來表示。

2.表達式：V=C/t。

設疑：同學們，你們能根據表達式算出化學反應速率的單位嗎？

[學生活動]回答分別是：mol/（L·s）、mol/（L·min）、mol/（L·h）。

[教師活動]強調：同學們說的都是化學反應速率的單位，習慣上用得比較多的是mol/（L·s）。無論是用哪一反應物表示還是用某一生成物表示，其反應速率都取正值，且是某一時間內的平均速率。鞏固練習：請同學們計算下面題目中相應的化學反應速率（題略）。

[學生活動]計算化學反應速率，并匯報結果。

[教師活動]過渡（略）。

[學生活動]反應時的溫度、反應物的濃度、固體的表面積、催化劑等。

[教師活動]（投影展示）沙莉文面包包裝封面上保質期說明、蜂窩煤球形狀、爐子生火時用扇子扇風、雕牌洗衣粉包裝上的“超效加酶”等。

板書：

二、影響化學反應速率的因素

1.內因：反應物本身的性質。

2.影響化學反應速率的外界因素：反應物的濃度、反應時的溫度、固體的表面積、催化劑等。

提供藥品：請同學們看桌面上的藥品和儀器；分別有鋁片、鐵片、銅片、塊狀大理石（碳酸鈣）、粉末狀大理石（碳酸鈣）、2mol/L鹽酸、0.5mol/L鹽酸、3%過氧化氫溶液、三氯化鐵溶液、二氧化錳固體；提供儀器：試管、酒精燈、燒杯、鑷子、膠頭滴管等。用供給的實驗儀器和藥品設計合理的實驗方案，六人一組分別驗證影響化學反應速率的外界因素。

[學生活動]學生躍躍欲試，設計實驗方案。

[教師活動]方法引導：（1）研究某一因素的影響時，要控制其他變量都是相同的，要設計對照實驗。（2）主要通過定性的實驗現象判斷化學反應速率的快慢：逸出氣體的快慢、顏色變化、固體量的增減、渾濁程度、溫度變化等。

[學生活動]活動探究：同學們根據自己設計的實驗方案，有條不紊地進行實驗、記錄觀察到的實驗現象，組內討論并得出結論，小組匯報情況：（1）將銅片和鐵片放入兩支試管中，分別加入2mol/L鹽酸，觀察實驗現象（驗證反應物本身的性質對化學反應速率的影響）；（2）用相同質量、相同形狀的鐵片放入兩支試管中，分別加入2mol/L鹽酸和0.5mol/L鹽酸觀察現象（驗證反應物的濃度對化學反應速率的影響）；（3）將相同質量、相同形狀的鐵片放入兩支試管中，分別加入0.5mol/L鹽酸，觀察現象，再將其中的一支試管放在燃著的酒精燈上加熱，觀察現象（驗證反應物的溫度對化學反應速率的影響）；（4）兩支試管分別放入塊狀大理石（碳酸鈣）和粉末狀大理石（碳酸鈣），再分別加入0.5mol/L鹽酸，觀察現象（驗證改變反應物的接觸面積對化學反應速率的影響）；（5）兩支試管中分別加入3ml的3%過氧化氫溶液，觀察現象，再向其中的一支試管中加入少量的二氧化錳固體粉末，觀察現象（驗證催化劑對化學反應速率的影響）。

[教師活動]總結歸納：同學們體驗了實驗驗證，知道物質本身的性質越活潑，反應速率越快；升高反應時的溫度，反應速率加快；降低反應時的溫度，反應速率減慢；增大反應時的濃度，反應速率加快；減小反應時的濃度，反應速率減慢；增大反應物的接觸面積，加快反應速率；使用催化劑能改變化學反應速率。（知識回顧）采用哪些方法可以加快鐵與鹽酸反應的反應速率？

[學生活動]學生齊聲答：升高溫度，增大鹽酸濃度，將鐵片磨成鐵粉，可以加入適當的催化劑（如硫酸銅）。

[教師活動]知識拓展：同學們知道了外界因素可以影響化學反應的速率，請同學們思考，鋁與稀鹽酸反應時可觀察到放出氣泡的速率先較慢、漸漸變快、后又逐漸變慢，為什么？請各小組討論。

[學生活動]小組同學間一下討論開了，紛紛舉手發言。反應的過程是，鹽酸先與鋁表面的氧化膜反應（放出氣體少），再與鋁反應，放出大量氣泡，隨著反應的進行鹽酸的濃度漸小，反應速率變慢，氣泡減少。

[教師活動]知識應用：探究影響化學反應速率的外界條件，意義在于控制反應條件，提高對人類有利的化學反應速率，降低那些對人類不利的化學反應速率，利用化學反應為人類造福。請同學們舉例。

[學生活動]學生各抒己見。用冰箱貯存食物（降低濃度減慢化學反應速率，食物變質速率變慢），食品包裝中放入干燥劑和吸氧劑，降低水分和氧氣的濃度以減慢食品變質的反應速率，工業上煉鐵用鼓風機鼓入空氣，增大氧氣的濃度，加快煉鐵的化學反應速率，提高生產效率。

[教師活動]小結（略）。

二 教學新理念

本堂課較好地體現了新課程的教學目標，關注學生的全面發展，創造性地使用教學用書，以課本知識為平臺，靈活地聯系生活、社會中的現象和科技發展的實際，體現多元的學習方式，突出自主、探究、合作學習的特色，構建了新型的課堂文化。

1.創造性地利用教學用書

教材中研究外界因素對化學反應速率的影響，只有[實驗2～5]溫度對化學反應速率的影響，[實驗2～6]催化劑對化學反應速率的影響。本課中研究外界因素對化學反應速率的影響，設計為學生分組探究，從反應物的濃度、溫度、固體反應物的顆粒狀態（表面積）、催化劑等方面，自主設計實驗方案，自主探究，親自體驗的探究式學習，極大地創設情境引導學生主動參與學習，突出師生交往、學生合作的多元學習方式。

2.實施了實驗探究、小組合作的學習方式

影響化學反應速率的因素是復雜的，將復雜的問題簡單化，從生活中的現象，猜想影響化學反應速率的因素。根據提供的儀器和藥品設計合理的實驗方案，按照預設的實驗方案開展小組合作式的實驗探究，驗證影響化學反應速率的因素，歸納并得出結論。學生親身實驗過程，體驗成功的快樂，課堂氣氛活躍，這是新課程倡導的核心學習方式。

3.緊密聯系生活、社會和科技的發展實際

多媒體投影的許多圖片都是教師親自攝影來自學生熟悉的素材。建立速率概念時，用體育比賽中有關劉翔110m欄的四幅沖刺圖片；探究化學反應速率受外界因素影響時，用莎利文面包包裝封面說明不同溫度時的保持期、蜂窩煤球及煤爐生火、雕牌洗衣粉包裝封面上的“超效加酶”等圖片。喚醒學生已有的知識儲備，舊知識與新知識進行有機嫁接。舉例生活化，用化學視角看生活，生活素材為化學教學所用。學生能輕松地接受新知識，可謂水到渠成。

4.構建新型的課堂文化

課堂教學充滿民主、開放、平等、對話和協商的氛圍。學生回答問題、匯報實驗成果時，教師不是站在講臺上聽，而是走下講臺到學生中間，彎下腰來傾聽學生匯報，即使回答不全面，也是用協商、平等的語言，如“請你再想一想”、“請再考慮”、“請坐下繼續思考”等。實踐新課程教學理念，體現“以人為本”，尊重學生，關注全體學生，師生平等。教師是組織者、引導者和促進者，師生形成了真正的學習共同體。

篇10

初中化學 課程標準 能量觀 微粒觀

《義務教育化學課程標準（2011年版）》（以下簡稱課標）明確指出，“義務教育階段的化學教育，要激發學生學習化學的好奇心，引導學生認識物質世界的變化規律，形成化學的基本觀念……”化學能量觀是化學觀念中的核心觀念，需要經過螺旋式遞進。2012年修訂的三個版本[1-3]的化學教材在不同階段都有安排，充分體現了學習的階段性和層次性。要求教師把握好知識深廣度，既要符合學生的認識規律和心理特征，又要層層遞進，從定性到定量、事實到科學概念來認識并建立化學反應與能量之間的雙向關系，引導學生建構適應層次的能量觀[4-6]：（1）物質具有能量，不同物質或同種物質的不同狀態所具有的能量不同。（2）化學反應過程中，不僅有物質變化，而且有能量變化，伴隨化學反應的能量變化有不同的形式；化學能是能量的一種存在形式；能量是影響化學反應的重要因素，化學能與其他能量的相互轉化以化學反應為基礎和前提，能量不會創生和消亡，只是在轉化的過程中有能量轉化的效率問題，使能量有所損耗。（3）能源是社會發展的基礎，能源的開發和利用離不開化學。（4）微觀世界也存在著能量關系，表現為分子間、原子（離子）間、電子與原子核間的相互作用。

一、基于課標的視角，比較、分析三個版本教材能量觀的呈現方式

課標中，每個二級主題都從“標準”和“活動與探究建議”兩個維度，對化學學習內容進行了說明，還有可供選擇的情境素材。其中，在“化學變化的基本特征”二級主題中明確指出：“知道物質發生化學變化時發生著能量的變化，認識通過化學反應實現能量轉化的重要性”。筆者嘗試基于課標，分析三個版本教材能量觀呈現的基本視角（見表1）。

教材還以蠟燭燃燒為素材研究物質的性質和變化，能量觀滲透在火焰溫度的測定之中，若能在描述“發光、發熱、火焰”等具體現象的基礎上再提出更為深刻的問題――“為什么化學變化伴隨有能量轉化？”實驗就不再局限于蠟燭燃燒的具體現象和產物的檢驗上了。使學生了解該反應是持續發生的自發反應，先反應釋放的能量可引發后續反應，從而將化學的基本觀念與化學過程的方法教育有機地聯系起來[7]。

物質的化學變化包括了質的變化、量的變化與能量轉化，從能量觀的角度理解物質結構及其轉化是化學的基本視角。教學過程中，要聯系燃料的燃燒、中和反應、葡萄糖在體內氧化釋放能量、生石灰與水反應放出的熱量能“煮熟”雞蛋、化學電池等日常現象作為情境素材，通過創設真實的問題情境和建構性的學習，幫助學生理解化學變化和能量變化的密切關系，培養學生學習化學的興趣和能力。

二、初中化學能量觀建構的基本策略

研究化學反應中的能量變化與研究化學反應合成物質同樣重要。因此，教師要重視引導學生建構不同知識之間、理論與事實之間、新舊經驗之間的有意義聯系，在關注情境的選取與創設、問題的構思與引導、內容的組織與呈現、活動的設計與安排的交互過程中經過螺旋式遞進，使學生初步認識化學反應中有能量變化，在燃燒和燃料的學習中得以強化，了解如何應用化學變化實現能量的轉化和物質、資源的合理利用，形成和發展能量觀。

1.借助實驗表征建構能量觀

借助實驗表征，引導學生理解吸、放熱除了對溫度有影響，還會引起氣體壓強、體積、溶解度、物質狀態等的變化。在不使用溫度計的情況下，讓學生用手感知，或通過合適的實驗裝置（如圖1、2），借助實驗現象，加深學生對化學能量觀的理解。

還可以借助鐵絲、鎂條、氫氣的燃燒、干電池和充電電池等實驗探究，使學生宏觀感知、理解化學體系是一種儲能體系，化學反應伴隨有能量變化，常見形式是化學能轉化為熱能、光能、電能，且電能與化學能可以相互轉化。借助高錳酸鉀加熱制取氧氣，水的電解，觀察二氧化錳、硫酸銅溶液對過氧化氫分解反應的影響等實驗，使學生了解有些化學反應需點燃、加熱、高溫、通電、催化劑等條件，如果沒有這個條件反應就不能發生。從而有效調節和控制能量的儲存和釋放過程，促進或抑制化學反應，使化學反應向著有利的方向發展，明白反應條件對化學反應的重要作用，幫助學生建構能量觀。

2.深化對燃料和燃燒的認識，發展能量觀

教材中通過大量的事實證明：人類利用燃燒的主要目的是為了獲取能源。煤、石油和天然氣等化石燃料是當今世界上最重要的能源，資源的浪費主要表現在化石燃料的不充分燃燒上。因此，關于能源問題，一要讓學生了解燃料燃燒反應釋放能量，幫助學生研究怎樣才能使燃料完全燃燒，提高燃燒的效率；二要讓學生考慮燃燒的安全問題，學習怎樣運用化學知識防火、滅火；三要講燃料燃燒對環境的影響，怎樣減少燃料燃燒時有害氣體和煙塵的排放，減少對環境的污染；四要講燃料的選擇與清潔能源的開發利用，講化學科學為開發清潔、高效的能源能做些什么[8]。利用核心概念的文字表達方式揭示有關燃料問題的化學學科本質（如圖3）：

圖3 燃料燃燒的文字表達式

設置問題組：（1）燃燒能為我們做什么？（2）選擇燃料時應綜合考慮的因素有哪些？（3）為什么有些物質可以作為燃料，有些則不能？（4）燃燒生成物為什么會對環境產生影響，有哪些對策？（5）物質在化學反應中的能量變化有什么規律？（6）化學反應中的能量變化對我們學習物質的物理性質和化學性質、物質的制備和選擇反應條件有什么啟示？怎樣利用化學反應中的能量？

通過問題組的解決，借助可燃物與氧氣發生的劇烈氧化反應，從化學反應熱現象認識到通過化學反應可以獲得能量，通過對燃燒概念的發展性理解，使學生了解燃燒是強化物質轉化伴隨有能量變化認識的重要內容，形成對化學反應中的能量變化初步的感性認識；通過對燃燒、緩慢氧化和爆炸發生條件的認識，初步感知可以通過改變反應發生的條件來影響化學反應。了解人類的一切活動都離不開能源，能源居于首位，能源的開發和利用離不開化學，認識化學在提高燃料的燃燒效率中的重要作用，從自我做起，節約能源，引導學生建構能量觀。

3.借助微粒觀，了解能量觀的內涵

微觀層面認識能量觀，這部分內容既基于物理學習，又與微觀世界聯系，抽象程度很高，魯教版以水為例，創設連續性問題情境：在水的狀態變化時水分子的能量、運動速率、間隔怎樣變化？在水天然循環的各個環節上水分子的能量如何變化？是怎樣運動的？以分子或原子不斷做無規則運動為切入點，推論出構成物質的微粒具有熱能。溶解現象并非單純的物理現象，其伴隨的能量變化涉及微粒的運動和相互間的作用力。物質溶解于水的過程中發生了兩種能量變化：溶質的分子（或離子）向水中擴散的吸收熱量過程；溶質的分子（或離子）和水分子形成水合分子（或水合離子）的放出熱量過程。溶質不同，這兩種過程吸收或放出的熱量不同，使溶液的溫度發生不同的變化。

核外電子運動也是一種能量的反映。元素得失電子的能力取決于原子中電子的能量，元素原子的最外層電子處于較高能量狀態，不穩定，原子間通過得失電子或共用電子對的方式成鍵，使體系能量降低，形成相對穩定的結構。學生形成核外電子運動的能量思維方式，從能量的角度研究物質及其轉化的思維方法等[4]。因此，可把物質轉化過程看作是諸存在物質內部的能量（化學能）轉化為熱能、光能等釋放出來，或者是熱能、光能等轉化為物質內部能量（化學能）被儲存起來的過程。在水的電解教學中，若能從微觀視角解釋為什么水需要通電，引導學生認識分子、原子在化學變化中的行為，深入了解原子的內部結構以及原子核外電子的分布及其在化學變化中的表現，那么學生對化學反應條件對化學反應的重要作用的認識會達到更高的水平[9]。

初中學生的能量觀建構是一個不斷深化、有機聯系、螺旋式上升的結構化內容，隨著對能量觀認識的不斷豐富和發展，將從微觀表征對化學和能量關系本質加以構建，形成更合理、完整的能量觀。因此，學生能量觀的建構應該注重認識和理解的完整性，使學生對學科知識的理解更加本質化，自身的觀念更加清晰化，實施以觀念建構為本的課堂教學。

參考文獻

[1] 王晶，鄭長龍主編.全日制義務教育化學九年級上、下冊.北京：人民教育出版社，2012.

[2] 王祖浩，王磊主編.全日制義務教育化學九年級上、下冊.上海：上海教育出版社，2012.

[3] 畢華林，盧巍主編.全日制義務教育化學九年級上、下冊.濟南：山東教育出版社，2012.

[4] 梁永平.論化學學習中的能量觀建構.化學教育，2008（8）.

[5] 姚遠遠，陳凱.初中化學教科書中能量觀的建構.化學教育，2013（5）.

[6] 徐敏.中學化學“能量觀”的構成要素及內涵.中學化學教學參考，2013（7）.

[7] 魏銳，如何由實驗觀察提出科學問題――以蠟燭燃燒為例，化學教育，2012（1）.