化學反應的方法精選(九篇)

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第1篇：化學反應的方法范文

（1） 運用質量守恒定律：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。

（2） 參加反應和生成的各物質之間的質量成正比。等于化學方程式中各物質的式量乘以系數(shù)之比。

在化學方程式中，各物質之間的質量比為式量乘以系數(shù)之比，實際參加反應和生成的各物質之間的質量與其正比，并且符合質量守恒定律。所以只有在有關式量、原子量的計算中才與系數(shù)有關?，F(xiàn)以典例分析：

例1在A+B=C+2D的反應中，9.8gA和8gB完成反應生成14.2gC，同時得到D的質量是（ ）

A.1.8gB.3.6g C.7.2gD.14.4g

分析初中解選擇題常見的方法是排除法，在解題過程中還要注意解題規(guī)律，解題方法，此題學生常犯的錯誤是選A，原因是誤認為2D的質量=（9.8+8）－14.2=3.6（g），D=1.8g，這說明學生還沒有真正理解質量守恒定律，因為質量守恒定律表明：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質量總和，即9.8g+8g=14.2g+D的質量，因此D的質量等于3.6g，選B。若除以系數(shù)2便成了求D的相對分子質量。

例2已知反應3A+2B=2C+D，A、B兩物質完全反應時的質量比為3：4，若生成C和D共140g，則反應消耗B的質量是（ ）

A.60gB.90gC.80gD.120g

分析此題與系數(shù)無關，先利用質量守恒定律求出反應的A和B的總質量為140g，再利用A、B質量比為3：4，求出B質量為140×4/7=80(g),選C。

例3在反應A+3B=2C+2D中，C和D的求量比為22：9，已知2.8gA與一定量B完全反應，生成8.8gC，則此反應中，B和D的質量比為_________。

分析此題因與式量有關，所以在計算中要與系數(shù)有關，利用C和D的式量比和系數(shù)，可求出生成C和D的質量比為：2×22：2×9=44：18，再利用化學方程式的計算，根據C的質量為8.8克，求出D的質量X。

A+3B=2C+2D

44 18

2.8　8.8X=3.6g

根據質量守恒定律，參加反應的B的質量為8.8+3.6－2.8=9.6（g），則B和D的質量比為：9.6：3.6=8：3。

練習

1.在A+B=C+D的反應中，5克A物質跟4克B物質恰好完全反應，生成3克C物質和_________克D物質，這是根據_________進行上述計算的。

2.已知A+B=C+D，且A與B參加反應的質量比為：4：3，若反應后生成C+D共2.8g，則消耗的反應物B為（ ）

A.0.3gB.0.9gC.1.2gD.1.6g

3.已知5gA與2gB恰好完全反應生成3gC和若干kgD。若制取8gD則需要_________gA 。（2004.黑龍江中招）

4.在化學反應A+2B=3C+D中，6gA與8gB恰好完全反應，生成9gD。若反應生成15gC，則參加反應B的質量為（）。（2004.黃崗中招）

A.8gB.24gC.12gD.16g

5.在化學反應4A+5B=4C+6D中，5gA恰好跟20gB完全反應有18gC生成，若要生成3.5gD，則需A_________g。

6.在化學反應4A+3B=2C中，若2.7gA完全反應生成5.1gC。已知B的相對分子質量為32，則C的相對分子質量為（）

第2篇：化學反應的方法范文

關鍵詞：英語泛讀教學；中西文化導入；重要性；方法

中職英語泛讀教學，對英語專業(yè)學生而言，是一門非常重要的基礎課程。英語泛讀教學，重點在于通過廣泛且大量的閱讀，提高學生的英語閱讀能力和技巧，培養(yǎng)學生的英語閱讀興趣。英語泛讀課程中出現(xiàn)的各種文化背景知識，更是為英語專業(yè)學生開闊眼界，啟發(fā)學生的敏捷思維有著至關重要的幫助。

泛讀課程是一門進行大量閱讀實踐的學科，更加突出的是其語言信息量“大”而“泛”的特點。初次接觸英語泛讀這門課程，中職學生難免會將其與傳統(tǒng)的精讀課程混淆，認為泛讀課程仍是以“教師”為中心的教學，需要教師像傳統(tǒng)精讀教學一樣，對閱讀的篇章進行精細的講解，對段落、篇章、乃至語法都進行詳細解答。實則不然，英語泛讀教學卻是以“學生”為中心的啟發(fā)式教學。

眾所周知，英語閱讀是一門相對較枯燥的課程。我們先不談其中出現(xiàn)的眾多生詞，單是句子的結構已讓學生頭疼不已。加之泛讀與其他閱讀的不同點在于“量大”，篇幅較大且閱讀時只能采用“泛泛而讀”的方法，往往讓學生看過幾遍下來，仍是摸不著頭腦。幾次的挫敗，學生開始對英語泛讀失去了興趣，每次談及泛讀，學生都是興致缺缺。

針對中職學生的這一特點，這里要提到的就是進行閱讀前的準備活動，也就是我們英語教學中通常所說的“warming-up”，即

“熱身活動”。這是激發(fā)學生英語學習興趣的一種方法。因此，進行閱讀前的熱身活動是一堂英語泛讀課中的一個極其重要的環(huán)節(jié)，形式多樣。鑒于語言與文化的關系，所以，在熱身活動中導入中西文化是極其重要的。

接下來，我們要討論的是中西文化導入的重要性及介紹幾種中西文化導入的方法。

一、中西文化導入的重要性

1.英語學習的四大目標就是培養(yǎng)學生的聽、說、讀、寫能力，這些都離不開文化背景知識的掌握

尤其是泛讀課程，當中出現(xiàn)的各種文化背景知識、異國風俗和風土人情，如果學生對于這些內容沒有事先的預習和資料收集，

教師若沒有進行適當?shù)难a充，那么學生對于泛讀課程學習就可謂是難上加難。因此，在英語泛讀教學時，要引導學生進行背景文化學習，適當?shù)貙胫形魑幕尘啊?/p>

2.隨著日益加深的中外交流的影響，跨文化交流日益增多

不同文化差異在語言交流的過程中往往產生許多阻礙。語言是文化不可或缺的一部分，單純只掌握語言符號，卻不了解文化背景和底蘊，只能單純學會流利地用英語表述，而犯下許多語用的錯誤，這并非真正稱為英語學習。而這在英語泛讀教學中也顯得尤為重要。

3.中西文化的導入可以激發(fā)學生的興趣，增強他們對閱讀的熱愛

在導入中西文化知識的同時，要結合語境、篇章的文化背景、文化內涵，向學生灌輸英美文化風俗。更重要的是，泛讀課程的選材極為豐富，內容涉及英語國家人文地理、歷史文化、風土人情、社會觀念、價值取向等，適當導入相關中西文化內容，可以激發(fā)他們的學習動機，為他們加深對課文的理解起了促進作用，降低了閱讀的難度。

二、中西文化導入的方法

1.中西方對比法

對比法是跨文化語言教學中的一個極為重要的手段?！坝斜容^才有鑒別”，只有通過對比才可能發(fā)現(xiàn)學生母語和目的語語言結構與文化之間的異同，從而產生一種跨文化交流的文化敏感性。通常在備課的時候，我便會提出“Brainstorm（頭腦風暴訓練）”，給予學生一至兩個與篇章閱讀相關聯(lián)的問題，讓他們進行思考，他們可以進行結對或小組討論，隨后給予他們自由時間來各抒己見。例如，在進行“Food and culture” 這一單元泛讀教學時，我便會給他們這么一個問題：“Can you brainstorm different types of food between China and America？” 通過中美食物的文化差異的對比，學生發(fā)言踴躍，也對該篇章所談及的美國食物文化有了更加深入的了解。

2.補充法

適當?shù)闹形魑幕尘把a充也是英語泛讀教學的一個重要環(huán)節(jié)。在閱讀前我往往會補充一些相關的文化背景，讓學生熟悉篇章的社會文化背景，因為背景知識的不足很多時候會加大閱讀的難度，當學生已知的知識和本身經驗造成閱讀障礙時，我認為這一環(huán)節(jié)是至關重要的。當然，補充文化背景不單純糾結于文字的補

充，亦可通過電影、視頻、圖片展示等多種方式來進行補充。例如，在談論“ Learning a second language” 這一話題時，我認為，學習第二外語最大的用途在于實際應用，于是就給學生看了幾個簡短的視頻，都是英語情景對話演示的視頻，第一個視頻是“How to get to Nanjing road？”也就是 “How to ask directions in English（如何用英語來問路）”；第二個視頻是 “Introduce yourself” 如何介紹自己；第三個視頻是 “Reading signs” 如何來識別標示。此外，我還給學生展示了一些國外標示的圖片，讓他們來猜測不同標示的含義，通過這些介紹，讓他們對于第二外語學習的重要性有所了解，也為接下來的篇章閱讀奠定了基礎。

3.人物或事件引入法

閱讀當中，往往會出現(xiàn)許多名人或眾多著名的大事件，然而，并非所有的學生都熟悉這些內容，所以，教師在閱讀前進行適當?shù)囊胧潜匦璧摹＠?，談論到了“Margaret Mead： the world was her home”時，許多學生都納悶，“Margaret Mead”是誰，是做什么的，為什么世界是她的家？確實，這有點為難學生了，“Margaret Mead”（瑪格麗特?米德）是一位著名的人類學家，而“人類學家”這個名詞卻似乎與我們的生活沒有多大關聯(lián)，我們也鮮少談論到這個名詞。因此，在熱身活動時，便需要引入與“瑪格麗特?米德”相關聯(lián)的背景介紹，諸如她環(huán)游了世界許多地方，幫助了許多人，為維護婦女權益而奔波等內容，使學生對這個人物及背景有所了解，才不至于使他們在似懂非懂的情況下去理解課文，起到了更多反作用。

4.學生闡述法

每一章的內容，我都會事先布置學生進行預習，當然，所謂的預習并不是事先將要閱讀的篇章進行生詞、語法查閱，而是根據篇章主題進行事先預習，學生可根據主題自由選擇一個題目進行闡述，可以是他們收集的相關背景資料，也可以是他們對此主題的看法，均可以事先準備，在課堂的熱身活動中，我便會邀請他們上臺來做“Presentation”。起初，很多學生都非常羞澀，不夠自信，他們不敢上臺，一來擔心自己的表達有誤，二來擔心同學的恥笑。后來，我鼓勵他們，不在乎你是否犯錯，我在乎的是你有沒有勇氣上臺，將你的觀點展示給大家，甚至給他們舉例，教室只是個小小舞臺，你們都不敢上臺，以后走出社會，登上大舞臺你又將如何？學生受到了鼓舞，不再害怕犯錯，總是積極地搶先要上臺做“Presentation”。他們勇于表達自己的觀點，他們積極尋找相關的文化背景，與老師、同學一起分享討論，在他們做闡述的同時，也使他們對閱讀的背景有更加深入的了解，也減輕了閱讀的難度。更重要的是，能培養(yǎng)學生學習英語的自信心，鍛煉他們的英語表達能力。

5.課后補充法

英語課堂的教學必定是有限的，尤其是泛讀教學，單純課堂的閱讀是不夠的，因此，利用第二課堂進行課外學習是非常必要的。例如，學生可以通過看英文電影、趣味英文圖片、閱讀大量的英文雜志報紙、收聽美國之音、英國電臺等廣播，參加外語角與不同的學生、外教進行交流，這些都能為學生補充更多中西文化背景知識起到促進作用。教師在課堂上只能起到示范指點作用，課后更需要學生自己去“開墾”“收獲”，更廣泛地進行閱讀，了解不同風情、不同地域的文化內涵，了解更多的文化知識，諸如，社會、新聞、熱點、地域文化、民族風情、地理、旅游、文化藝術等。鼓勵他們快樂地學習，增強閱讀的自信心。

參考文獻：

[1]謝之君.文化中的語言與語言中的文化[J].外語界，1999（01）.

[2]高壽生.泛讀教程[M].北京：高等教育出版社，1999.

[3]鄧炎昌，劉潤清.語言與文化[M].外語教學與研究出版社，1989.

第3篇：化學反應的方法范文

本節(jié)是人教版化學必修2第二章《化學反應與能量》第三節(jié)的內容。在前面兩節(jié)中，教材著重探討化學能向其他能量的轉化，并指出化學反應中的物質變化及伴隨發(fā)生的能量變化是化學反應的兩大基本特征。本節(jié)教材從另一個角度研究化學反應，是對前兩節(jié)內容的延伸和完善。它探討人們在面對具體的化學反應時要考慮的兩個基本問題：外界條件對化學反應速率和化學反應限度的影響。人類要利用和控制化學反應，如提高燃料的利用率，必須了解這些問題。通過學習，學生會更深入、更全面地認識化學反應特征，能夠建立有關化學反應與能量的完整而又合理的知識體系。同時為《化學反應原理》選修模塊中化學平衡的建立、化學平衡常數(shù)、外界條件對化學平衡的影響等相關內容進行知識儲備。

本節(jié)內容分為兩課時，化學反應的速率為第一課時，第二課時為化學反應的限度。本節(jié)課重點討論化學反應的限度。

二、學情分析

學生認知發(fā)展：高一上學期，學生已經接觸過部分可逆反應，對化學反應速率也有一定認識，知道影響化學反應速率的因素，能夠正確表示化學反應速率，并且已經初步具備了科學探究的一般方法和思路，會對數(shù)據進行基本的處理，能夠基本概括出數(shù)據所蘊含的規(guī)律。

學生認知的障礙：教材上沒有呈現(xiàn)化學平衡狀態(tài)的建立這一微觀過程的教學素材，對學生的抽象思維能力要求較高，使學生在建立平衡的觀念上存在一定的難度。

三、教學目標

知識與技能：

1.知道化學反應限度的存在，了解化學反應限度產生的原因并理解其概念。

2.理解化學平衡狀態(tài)的概念，理解化學反應達到限度的外在特征及本質原因。

3.培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題的能力、實驗探究能力、分析處理數(shù)據的能力和自主學習的能力。

過程與方法：通過對實驗現(xiàn)象的分析，追其根本，發(fā)現(xiàn)問題并解決問題；學習科學探究的基本方法，提高科學探究能力。

情感態(tài)度與價值觀：通過學習化學反應原理知識，學生更能理解化學科學，了解化學，體會化學在生產、生活中的重要作用，從而激發(fā)學生學習化學的興趣。通過觀察和分析實驗現(xiàn)象，養(yǎng)成嚴謹細致的科學態(tài)度和質疑精神。

四、教學重點

可逆反應的概念，化學反應限度的概念和本質。

五、教學難點

可逆反應的理解；化學反應的限度和化學平衡狀態(tài)的本質和標志。

六、教學方法

通過實驗數(shù)據分析，引導學生發(fā)現(xiàn)問題，應用已學知識分析，從而得出結論；創(chuàng)設適當?shù)那榫?，巧妙設計問題，基于學生原有知識和生活經驗，逐個突破重點，理解難點。

七、教學過程

八、板書設計

化學反應的限度

一、可逆反應

1.定義：在同一條件下，正反應方向和逆反應方向均能進行的化學反應。

2.符號：

3.可逆反應的特點

（1）同一條件，同時進行（兩同）

（2）反應進行不完全（反應物和生成物共存）

二、化學反應限度：可逆反應在一定條件下完成的最大程度。

三、化學平衡狀態(tài)

1.定義

2.化學平衡的特征

①動：V正=V逆≠0，正逆反應都在進行，是一個動態(tài)平衡。

②等：V正=V逆>0

第4篇：化學反應的方法范文

關鍵詞：高中；化學；化學平衡原理；巧妙

引言

在高中化學教學中，平衡原理的內容關系到整體知識的學習與理解。學生只有真正掌握該知識點，才能靈活應用，并掌握應用的方法與技巧。如何在化學中熟練應用平衡原理是目前教育工作者面對的問題。本文就此進行分析。

一、化學平衡原理的定義

化學平衡是指在宏觀條件一定的可逆反應中，化學反應正逆反應速率相等，反應物和生成物各組分濃度不再改變的狀態(tài)。作為高中化學必學的一項內容，化學平衡原理可以提高學生學習的積極性，還能培養(yǎng)學生的化學核心素養(yǎng)。在課堂教學中，教師應加強這部分內容的教學，以便能提高學生的應用能力，增強學生化學學習的效果。這樣才能推動后續(xù)教學活動的進行。在高中化學教學中，化學平衡原理的應用非常廣泛，不僅被應用于方程式中，還被應用在了化學實驗、化學問題之中。學生只有掌握化學平衡原理的判斷方法，才能快速解決化學問題[1]。因此，在課堂教學中，教師應加強對這部分內容的應用。這樣才能提高學生的學習積極性，促進教學活動順利進行。

二、高中化學教學中化學平衡原理的應用

（一）應用于化學反應，判斷其是否平衡在高中化學中，學生可利用化學平衡原理對化學反應情況進行判斷，通過此確定解決問題的方法，了解化學反應情況，從而得到問題的答案。在化學學習中，學生應用化學平衡原理可以了解化學反應的本質，深化自己對化學平衡的了解，提高自己的應用能力。為了增強學習效果，學生需要對化學反應中出現(xiàn)的物質濃度、反應方法等進行分析，將此作為判斷化學平衡的依據。對于學生來講，判斷化學反應內容與物質濃度是一件比較簡單的事情。通過對化學方程式的分析，學生可以快速了解化學反應中的相關內容。若化學反應為可逆反應，學生則要進行較多的研究，不僅要確定參與反應物質的反應情況，同時還要明確化學反應中各個物質的反應值及相關的數(shù)據。這樣才能判斷化學反應是否結束，是否達到平衡狀態(tài)。若是參與化學反應的物質是有顏色的物質，學生則可以通過反應中物質顏色的變化情況，確定化學反應是否平衡?；瘜W反應有非常多的類型，其在環(huán)境、濃度等因素的影響下，會出現(xiàn)不同的化學反應情況。在日常學習中，學生應加強對化學反應環(huán)境、濃度、顏色等各個因素的分析，以此判斷化學反應是否平衡，為后續(xù)學習打好基礎。例如，在標準狀況下，SO2和O2的混合氣體為500ml，通過灼熱的催化劑催化后，體積變?yōu)?50ml(SO3作為氣體解)。我們將此450ml氣體通過NaOH溶液后，溶質質量增加了0.985克，計算原混合氣體中SO2的質量分數(shù)[2]。在課堂教學中，教師可引導學生利用化學基礎知識構建化學方程式，利用化學平衡原理對該化學方程式進行分析，確定化學反應中各個元素的變化。當化學方程式確定后，學生可利用化學平衡原理的相關內容進行計算，確定化學方程式中各個物質的數(shù)值，最后得到SO2的質量分數(shù)。通過對化學反應的分析，學生可以積累解決問題的經驗。這樣也能提高課堂教學效果。

（二）應用于化學方程式中，提高學生的學習能力化學方程式是化學學科知識中的重要組成部分，也是學生學習的重點。教師將化學平衡原理應用在化學方程式中，可以深化學生對化學方程式的理解，也能提高學生的化學學習能力。在日常教學中，教師可將化學平衡原理與化學方程式結合在一起，通過這種教學方式使學生掌握化學反應的本質，學會靈活應用化學平衡原理。[3]例如，NH3+H2ONH3H2O，該化學方程式表示氨氣溶于水發(fā)生的氨氣和水的反應，反應生成一水合氨溶液，俗稱氨水反應式。在學習該方程式時，學生可以聯(lián)系可逆反應原理進行分析，以此加深對方程式的記憶與理解。氨水中含有NH3H2O和NH3，氨水揮發(fā)出的是NH3氣體，NH3揮發(fā)，氨水中的一水和氨的平衡NH3+H2ONH3H2O逆向進行?；瘜W平衡原理在化學方程式中的應用，可以使學生快速發(fā)現(xiàn)反應的本質，能提高學生的學習積極性，對學生的化學學習具有促進作用。

（三）應用于實驗中，培養(yǎng)學生的化學能力實驗作為化學學習的基礎，是學生學習的主要內容之一。在高中化學實驗中，教師應用化學平衡原理能幫助學生了解實驗，掌握實驗方法，為其后續(xù)理論知識的學習提供實踐機會。在課堂教學中，教師要加強對實驗的分析，設計與化學平衡有關的實驗，引導學生深入探究，使學生掌握實驗的操作方法與步驟，構建完整的知識系統(tǒng)[3]。例如，在學習“化學反應與能量”這部分內容時，教師可以將“影響化學反應速率的條件”作為實驗內容，引導學生對此進行實驗操作，了解催化劑、溫度、濃度等因素對化學反應的影響，從而掌握化學平衡原理。在實驗教學中，教師可以讓學生按照教材要求通過獨自操作或者是小組合作的方式進行實驗，以此掌握操作方法，提高實驗能力。教師將化學平衡原理與實驗結合在一起，可以提高學生的知識應用能力，也能培養(yǎng)學生的化學能力，有利于高效學習活動的進行。

第5篇：化學反應的方法范文

化學反應工程是一門涉及物理化學、化工傳遞過程、化工熱力學、化學動力學、以及生產工藝、環(huán)境保護、經濟學等知識領域的課程，是一門綜合性很強的工程學科。主要研究工業(yè)規(guī)縷化學反應器中化學反應過程與反應物系質量、熱量、動量傳遞過程即“三傳一反”同時進行的物理變化與化學變化的基本規(guī)律。在此基礎上，探求反應器設計包括裝置的型式結構設計、操作條件(參數(shù))的選定及控制、技術經濟效果的評價及優(yōu)化等的基本原理和基本方法。其核心就是對反應裝置中的操作過程進行定量的工程學解析。

對所研究的化學反應，以簡化的或近似的數(shù)學表達式來表述反應速率和選擇率與溫度和濃度等的關系。這本來是物理化學的研究領域，但是化學反應工程工作者由于工業(yè)實踐的需要，在這方面也進行了大量的工作。不同之處是，化學反應工程工作者著重于建立反應速率的定量關系式，而且更多地依賴于實驗測定和數(shù)據關聯(lián)。多年來，已發(fā)展了一整套動力學實驗研究方法，其中包括各種實驗用反應器的使用、實驗數(shù)據的統(tǒng)計處理方法和實驗規(guī)劃方法等。

對各類常用的反應器內的流動、傳熱和傳質等過程進行理論和實驗研究，并力求以數(shù)學式予以表達。由于傳遞過程只是物理的,所以研究時可以避免化學反應,用廉價的模擬物系（如空氣、水、砂子等）代替實際反應物系進行實驗。這種實驗常稱為冷態(tài)模擬實驗，簡稱冷模實驗。傳遞過程的規(guī)律可能因設備尺寸而異，冷模實驗所采用的設備應是一系列不同尺寸的裝置；為可靠起見，所用設備甚至還包括與工業(yè)規(guī)模相仿的大型實驗裝置。各類反應器內的傳遞過程大都比較復雜，有待更深入地去研究。

對一個特定反應器內進行的特定的化學反應過程，在其反應動力學模型和反應器傳遞模型都已確定的條件下，將這些數(shù)學模型與物料衡算、熱量衡算等方程聯(lián)立求解，就可以預測反應結果和反應器操作性能。由于實際工業(yè)反應過程的復雜性，至今尚不能對所有工業(yè)反應過程都建立可供實用的反應動力學模型和反應器傳遞模型。因此，進行化學反應工程的理論研究時，概括性地提出若干個典型的傳遞過程。例如：伴隨著流動發(fā)生的各種不同的混合，如返混、微觀混合、滴際混合等；反應過程中的傳質和傳熱，包括反應相外傳質和傳熱（傳質和反應相繼發(fā)生）和反應相內傳質和傳熱(反應和傳質同時進行)。然后，對各個典型傳遞過程逐個地進行研究，忽略其他因素，單獨地考察其對不同類型反應結果的影響。例如，對反應相外的傳質，理論研究得出其判據為達姆科勒數(shù)Dα，并已導出當Dα取不同值時外部傳質對反應結果的影響程度。同樣，對反應相內的傳質，也得出了相應的判據西勒模數(shù)。這些理論研究成果構成了本學科內容的重要組成部分。這些成果一般并不一定能夠直接用于反應器的設計，但是對于分析判斷卻有重要的指導意義。

由于在已選定的工業(yè)反應器中進行的宏觀化學反應過程，就是具有一定化學動力學特性的反應物系進入具有一定流動和傳遞特性的工業(yè)裝置中進行演變、達到人們期預的狀之后離開反應器的全過程，整個過程涉及到多種影響參數(shù)及各參數(shù)之問相互作用的復雜關系。使宏觀過程控制到期預狀態(tài)，達到工程技術目的，實現(xiàn)技術經濟目標，必須搞清上述諸多因素或參數(shù)對宏觀過程、狀態(tài)及生產(設計)目標的影響規(guī)律、調控的可能性及程度、技術經濟效果等。在研究或處理方法上，就是在實驗(實踐)的基礎上，用數(shù)學模擬的方法即根據反應的動力學特性和該物系在該反應器中的傳遞特性及流動特性，抓住影響宏觀過程的主要矛盾和矛盾的主要方面。恰當?shù)睾喕幚砟切┯绊懖淮蟮拇我蛩?，建立物系的動態(tài)物理模型。再對物理模型進行數(shù)學描述—建立宏觀過程的數(shù)學模型，進而根據特定的初始條件、邊界條件對數(shù)學模型求解，確定有關設計參數(shù)以及模擬放大，實踐檢驗，修正完善。顯然，該模型就是化學動力學模型、流動模型、傳遞模型以及相關的參數(shù)計算模型的綜合。所以建模及解析無疑是各類反應器設計的中心。

學習的過程要與實際工程聯(lián)系起來

例如在返混這一概念的學習中，例如，針對丁二烯氯化制二氯丁烯的開發(fā)，根據化學反應工程理論指導認識反應特征，溫度效應要求反應器內不出現(xiàn)低溫區(qū)，否則造成反應選擇性差，為使反應器內不出現(xiàn)低溫區(qū)，最直接的方法是將兩種物料各自預熱，然后進入反應器。但是丁二烯容易在預熱器中發(fā)生自聚，造成換熱面的污染，使換熱器不能長期運轉。因此，從工程的角度，不宜采用用原料預熱的方式，可利用返混使進入反應器的冷料與反應器中的熱料迅速混合，使冷料可以立刻提高溫度。正如全混流反應器中提到，充分的返混將使反應器內的各處溫度和濃度均勻，并等于反應器的出口濃度好溫度。

工程分析方法是將化學反應工程中諸如返混，傳質，傳熱等物理因素對反應結果的影響，進行分解處理，而后進行工程分析。工業(yè)反應器中的化學反應可以分解為物理過程和化學過程。在化學反應過程中，影響反應結果的因素可分為二類：一是與設備大小無關的反應動力學因素，即化學因素，這是過程的個性。每個反應各不相同。二是與設備大小密切相關的傳遞過程因素，即工程因素，這是過程的共性，同類反應器的傳遞特性是相同的。不因進行的反應過程而變化。但與反應器大小密切相關。而從本質上看，工程因素對反應結果的影響，是通過流體流動，傳質和傳熱等物理過程。改變了反應場所的濃度和溫度分布，再通過反應動力學的特征間接地影響了反應結果。

反應工程思維方法揭示了上述決策變量對反應結果的影響。實質上是有關工程因素對反應場所溫度和濃度的影響，而反應場所的溫度和濃度是通過化學反應的溫度效應與濃度效應對反應速率，反應選擇性產生影響，進而改變了反應結果。因此，我們在教學過程中突出強調反應工程理論思維法運用，強調從分析工程因素的本質入手，針對反應動力學特征來判別工程因素對反應結果的影響，培養(yǎng)采用工程分析法來分析和解決工程問題的能力。只有把握了工程因素本質及反應特征，分析了工程因素對反應結果的影響程度，才能使從反應過程設計和操作上提出優(yōu)化的工程措施，解決工程問題。

返混這一工程因素，已經知道返混造成了反應器內濃度的變化，使反應物的濃度降低了，那么對反應結果有何影響呢?對這個問題，我們不能簡單地下結論，而要根據反應過程的特征，具體問題具體分析。例如，對串聯(lián)反應而言，濃度降低總是造成反應選擇性的下降，故這一工程因素的影響總是不利的：而對平行反應而言，根據反應選擇性的動力學特征，主反應級數(shù)低于副反應級數(shù)時，濃度降低是有利的，故返混的影響是有利的，而反之則是不利的。又如，對于顆粒催化劑內部傳遞過程而言，由于傳質阻力的存在，使催化劑內部的反應物濃度從外往里呈逐漸降低的態(tài)勢，而產物濃度的變化則相反。盡管內部傳遞過程與返混是兩個截然不同的工程因素，但只要深入分析，從本質上看，內擴散同樣是改變了反應場所的濃度，使反應物濃度降低了，這恰好與返混的結果一樣，可以預見，內部傳遞過程對反應結果的影響，也必然與返混的影響一樣。工業(yè)反應過程中，影響反應結果的工程因素有返混、予混合、傳質和傳熱等，取決于反應器型式、操作方式、操作條件等決策變量。反應工程思維方法揭示了上述決策變量對反應結果的影響，實質上是有關工程因素對反應場所溫度和濃度的影響，而反應場所的溫度和濃度是通過化學反應的溫度效應與濃度效應對反應速率、反應選擇性產生影響，進而改變了反應結果。

化學工業(yè)生產過程包括進行物理變化和化學反應的過程?；瘜W反應過程是生產的關鍵。在工業(yè)規(guī)模的化學反應器中，化學反應過程與質量、熱量及動量傳遞過程同時進行。這種化學反應與物理變化過程的綜合，稱為宏觀反應過程。研究宏觀反應過程的動力學稱為宏觀反應動力學。宏觀動力學與本征動力學不同之處在于：除了研究化學反應本身以外，還要考慮到質量、熱量、動量傳遞過程對化學反應的交聯(lián)作用及相互影響。進行宏觀反應動力學分析，應注意按相的類別、溫度條件和操作方法來分類，多相反應，或稱為非均相反應，涉及反應物及生成物在相際的質量傳遞。變溫反應涉及反應物系的相際及與外界的熱量傳遞；而流體的流動特征對質量傳遞和熱量傳遞有著重大的影響。以宏現(xiàn)動力學為基礎，還要進一步對工業(yè)反應裝置的結構設計墁最佳操作條件的確定控制、放大、優(yōu)化等進行研究，以期應用于生產實踐時獲得良好的技術經濟效果

由于化學反應工程涉及多種影響參數(shù)及參數(shù)之問相互作用的復雜關系，例如化學反應與傳質、傳熱過程的相互交織，連續(xù)流動反應器中流體流動狀況影響到同一截面反應物的轉化率和選擇率的不均勻性，化學反應速率與溫度的非線性關系等，傳統(tǒng)的因次分析和相似方法已不能反映化學反應。工程的基本規(guī)律，而必須用數(shù)學方法來描述工業(yè)反應器中各參數(shù)之間的關系，這種數(shù)學表達式稱為數(shù)學模型。有了數(shù)學模型，才可能用數(shù)學方法來模擬反應過程，這種模擬方法成為數(shù)學模擬方法。用數(shù)學模擬方法來研究化學反應工程，比傳統(tǒng)的經驗方法能更好地反映其本質。數(shù)學模擬方法的基礎是數(shù)學模型，數(shù)學模型的基礎是對多種影響過程特性的分析，又稱為物理模型。數(shù)學模型處理問題的性質可分為化學動力學模型、流動模型、傳遞模型、宏觀動力學模型。工業(yè)反應器中宏觀動力學模型是化學動力學模型流動模型及傳遞模型的綜臺，是本書所要討論的核心內容。氣—固相催化反應和流—固相非催化反應著重討論單顆粒固相粒內和相際的宏觀反應動力學，氣—波相反應則著重討論液相內的化學反應，其宏觀動力學模型是化學動力學模型與傳遞過程模型的綜合，若討論的是整個反應器。宏觀動力學模型還包括l旎動模型在內數(shù)學模型的建立是通過實驗研究得到的對于客觀事物規(guī)律性的認識并且在一定條件下進行臺理簡化的工作。不同的條件下其簡化內容是不相同的。各種簡化模型是否失真，要通過同規(guī)模的科學實驗和生產實踐去檢驗和考核，并對原有的模型進行修正，使之更為合理。物理化學中的理想氣體定律，化工單元操作中吸收過程的雙膜論，都是在一定條件下建立的行之有效的合理的簡化模型各種工業(yè)反應過程的實際情況是復雜的，尤其是流動反應器內流體和固體的運動狀況和多孔固相催化劑及固相反應物內的宏觀反應過程，一方面由于對過程還不能全部地觀測和了解；另一方面由于數(shù)學知識和計算手段的限制，用數(shù)學模型來完整地、定量地反映事物全貌目前還不能實現(xiàn)。因此，將宏觀反應過程的規(guī)律進行去粗取精的加工，根據主要的矛盾和矛盾的主要方面提出一定的模型，并在一定的條件下將過程合理簡化，是十分必要的。簡化是數(shù)學模擬方法的重要環(huán)節(jié)臺理地簡化模型要達到以下要求：(1)不失真；(2)能滿足應用的要求：(3)能適應實驗條件，以便進行模型鑒別和參數(shù)估值；(4)能適應現(xiàn)有計算機的能力。

第6篇：化學反應的方法范文

關鍵詞：初中化學教材；化學反應；內容體系；編寫思路；實驗設計

文章編號：1005–6629（2013）12–0011–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

社會發(fā)展與化學息息相關，人類生產生活離不開化學反應?；瘜W反應是化學研究的主要內容，也是教材編寫的核心內容。本文將從內容體系、編寫思路、實驗設計3個方面對德國萊茵蘭-普法爾茨州的化學啟蒙教材《今日化學》（Chemie Heute-sekundarbereichⅠ）[1]與我國現(xiàn)行人教版、滬教版、魯教版初中化學教材中“化學反應”的編寫進行比較，以期對該內容的教材編寫形成深入思考和改進建議。

1 內容體系比較

教育部《義務教育化學課程標準》（2011年版）提出，初中化學教材中有關化學反應的內容應包括化學反應的類型、化學反應中的能量變化、化學反應的表示方法和質量守恒定律等方面的內容。由于涉及化學反應的內容較多，不同教材處理方法各有差異，筆者從質量關系、表示方法、能量轉變、有關計算、化學發(fā)展史等5個方面對4種教材中有關“化學反應”的內容進行整理比較，見表1。

由表1可以看出，教材內容的廣度不同。中德教材均從化學反應中的質量關系、表示方法、有關計算等方面講述有關化學反應的基本知識。通過這些內容的學習，學生能夠知道所有化學反應過程都遵循質量守恒定律，學會化學方程式的書寫要領和注意事項，掌握利用化學方程式進行簡單計算的步驟和方法。德國教材還增加了化學反應過程中的能量轉變和能量守恒規(guī)律出現(xiàn)了活化能、能級圖等內容，力求讓學生更加全面地了解化學反應發(fā)生的過程，了解化學反應的本質。國內教材中化學能、熱能、電能等能量轉變的內容分散在其他章節(jié)進行了簡單的介紹。同時，國內教材還增加了化學發(fā)展史的介紹，這樣不僅能加深學生對基礎知識的理解和掌握，還能培養(yǎng)他們探究化學真理的意識，幫助他們樹立探究化學奧秘的信心和決心。

教材內容的難度不同。國內教材主要突出了啟蒙教材的基礎性，選擇的都是與化學反應關系密切的基本知識，難度相對較小，編排較為集中。而德國教材除了包含基本知識以外，還涉及有關活化能和能級圖的內容，要求書寫化學方程式時還要標注物質的聚集狀態(tài)和反應過程的吸放熱。很顯然，這些內容的學習對于剛接觸化學反應的學生而言確實存在較大的困難。但德國教材善用類比、模型方法幫助學生理解抽象的化學知識。以活化能為例，教材中的相關內容為：一個網球掉在屋頂邊收集雨水的水槽里了，要使網球落在地面上，必須先將它提升，使其越過槽的邊沿，這樣網球到了一個能量高的狀態(tài)，然后落到地上。放熱反應也是這樣進行的，先要輸入啟動反應所需要的能量，使參與反應的物質處于活化狀態(tài)，只有反應物粒子互相碰撞時，化學反應才能進行。

2 編寫思路比較

教材是教師教學和學生學習的主要材料，是課程體系和課程實施的重要組成部分。不同的教材內容的組織方式不盡相同。圖1、圖2、圖3、圖4分別為德國教材和滬教版、人教版、魯教版教材中有關“化學反應”的編寫思路。

從四本教材章節(jié)的宏觀結構來看有關“化學反應”的內容編排，可以發(fā)現(xiàn)我國教材中有關“化學反應”的內容都是安排在原子、分子、元素符號和化學式學習之后。德國教材中原子、分子、元素符號和化學式等內容則放在教材的較靠后章節(jié)（第7單元），“化學反應”主要出現(xiàn)在它們之前，而且有關“化學反應”的內容是分散編排，分階段構建的。德國教材開篇即引入粒子模型思想介紹物質及其性質，幫助學生建立微觀思想，此時主要借助文字表達式講述化學反應的質量關系、表示方法和能量轉變等內容；在第7單元學習元素符號和化學式之后再介紹書寫化學方程式的步驟和注意事項，以及有關計算，從微觀角度分析質量守恒定律的原理。顯然，這種宏觀結構充分體現(xiàn)了“宏觀描述——微觀探討、符號表述”的編寫思路。

深入分析有關“化學反應”的章節(jié)，可以看到我國教材主要按照“化學反應”中的質量關系、表示方法、有關計算的順序編寫，有關化學發(fā)展史的內容穿插其中。而德國教材則按照化學反應的文字表達式、質量關系、能量轉變、化學方程式、有關計算的順序編寫?？梢哉f，我國教材中有關化學反應的學習內容關聯(lián)較為清晰、簡單；而德國教材中引入“能量轉變”的相關內容之后，與“質量關系”共同構成了認識化學反應的兩個方面；同時，“文字表述”——“本質認識”——“符號表述”的先后順序也適應了學生對化學反應從“現(xiàn)象”到“本質”的認識過程。

3 實驗設計比較

實驗是化學學科的重要特色，可以激發(fā)學生學習化學的興趣。在有關化學反應的教材內容設計過程中，尤其應該關注實驗，充分發(fā)揮實驗的認識功能。中德4本教材中“化學反應”部分的實驗設計特點鮮明。

實驗活動的重視程度不同。通過實驗活動的數(shù)量統(tǒng)計，可以看到，德國教材中涉及實驗活動達13個，而我國三本教材的實驗活動分別僅為4、5和4個。顯然，從實驗數(shù)量上，兩個國家的教材在關注度上呈現(xiàn)了差異。

實驗類型不同。德國教材除了隨堂實驗以外，還較為關注家庭實驗，設計了泡騰片的溶解、制備起泡粉、煎餅的烤制、火柴的研究等4個家庭實驗，這些實驗取材容易，操作簡單，既能鞏固所學知識，又能增強化學與生活的聯(lián)系，形成我們身邊處處皆有化學的觀念，還能增強學生的生活技能，提高他們的生存能力。而國內教材中僅有隨堂實驗，表明我國教材的實驗設計關注點仍主要在基礎性和典型性上，很少考慮到實驗活動的延伸和拓展。

思維要求不同。德國教材設計的實驗均為對確定結果進行驗證、解釋的實驗，每項實驗都提供了具體的實驗材料、明確的實驗步驟和相應的實驗作業(yè)，學生的思維訓練主要體現(xiàn)在實驗過程中和實驗結束后兩個階段，沒有要求學生進行實驗方案的設計，但其實驗作業(yè)的設計彌補了此類實驗的不足。實驗作業(yè)除指導實驗過程、復習鞏固知識外，更有知識的延伸，思維的拓展。如：加熱碳酸銅化合物的隨堂實驗。

材料：試管夾，煤氣燈，碳酸銅化合物。

步驟：

1.在試管中裝入大約 2 cm高的碳酸銅化合物。

2.用煤氣燈的不發(fā)光火焰仔細加熱試管。

作業(yè)：

a.記下你的觀察結果。

b.推測氣態(tài)的反應產物是什么。

c.設計一個實驗來證實你的猜想。

d.說明是不是有反應作用。

國內教材設計的實驗從程式上看既有驗證性實驗，也有探究性實驗。探究性實驗中，學生的思維主要體現(xiàn)在實驗前和實驗過程中兩個階段，然后教材中直接給出一些通過探究性實驗得出的重要結論。如：為了得出質量守恒定律，滬教版教材完全按照科學探究的程序設計實驗，魯教版教材要求學生根據提供的藥品和器材設計實驗。探究性實驗的設計是新課標教材的重要特點，是新一輪課程改革的重要成果，我們期待國內教材設計出更多情境真實、過程科學的探究性實驗。但是，在初中化學啟蒙教學階段，學生僅有極少量學科知識的情況下，是否能設計出真正的跟實際生產生活聯(lián)系更加緊密的開放性的探究實驗，探究性實驗是否應當有多樣化的結論？并且是否能讓學生在多種不同結論中繼續(xù)深入發(fā)現(xiàn)問題、解決問題？這些都需要在比較分析中，重新審慎思考和判斷。

4 結論與思考

從中德化學啟蒙教材中“化學反應”編排的比較分析可以看出，兩者在知識的廣度和編排上有很大不同。我國教材初看似乎更加注重知識的基礎性和簡單關聯(lián)，但相對弱化知識的完整性和深刻聯(lián)系。在實驗的設計方面，德國教材較為重視實驗活動，關注家庭實驗設計，能有效拓寬學生學習的時間和空間，實驗作業(yè)的設計，能有效延伸學生實驗的邊界，引導學生把握問題的實質，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。我國教材實驗活動相對較少，實驗活動多為隨堂實驗，基本不涉及家庭實驗，并且嘗試出現(xiàn)了探究性實驗。整體而言，在比較研究中，我們不僅看到了兩地教材的共性，更多地是從差異中看到了可以反思和借鑒的方面，諸如內容選擇的基礎性和完整性之間如何平衡，內容編排的簡單、清晰與呈現(xiàn)知識的本質關聯(lián)之間如何把握；實驗活動設計在追求簡單、易行的同時，是否能適當考慮擴大學生的活動空間，借鑒實驗作業(yè)的設計思想，審慎把握探究實驗的設計及教學等方面，都值得進一步探討。

致謝：感謝南京大學胡宏紋院士對德國初中化學教材的譯介。

參考文獻：

[1] Wolfgang Asseblborn Usw. Chemie Heute-SekundarbereichⅠ. Bildungshaus Schulbuchverlage，2010.

[2]王祖浩主編.義務教育教科書·化學（第2版）[M].上海：上海教育出版社，2013：100～108.

第7篇：化學反應的方法范文

教學目標

知識目標

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(yǎng)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(xiàn)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(yǎng)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(fā)，通過思考去“發(fā)現(xiàn)”質量守恒定律，而不是去死記硬背規(guī)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(fā)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(shù)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(chuàng)設問題情境，學生自己發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)的方法來進行教學"?？墒紫韧队扒懊鎸W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(fā)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(fā)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(tài)。

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(fā)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(fā)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(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)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：

CuSo4溶液、naoh溶液、fecol3溶液、nacl溶液、agno3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(chuàng)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

kclo3kcl02

氫氣＋氧氣水

h2o2h2o

氫氣＋氧化銅銅＋水

h2cuocuh2o

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(tài)、顏色等發(fā)生了變化；原子種類、元素種類沒發(fā)生變化；對于化學反應前后質量、原子數(shù)目是否發(fā)生變化存在爭議。

引入：化學反應前后質量是否發(fā)生變化，有同學說改變，有同學說不變，意思不統(tǒng)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(xiàn)象和測定的實驗數(shù)據。

2．對實驗結果進行分析，反應前后物質的總質量是否發(fā)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(fā)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

第8篇：化學反應的方法范文

 化學反應器根據其反應體系相態(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(fā)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(xiàn)為外擴散控制，無論本征反應速率如何，表觀反應級數(shù)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(fā)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(fā)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(fā)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(qū)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(xù)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(yōu)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(fā)，一般采取兩種方法，一是數(shù)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(shù)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(guī)律和傳遞過程規(guī)律相互獨立，故對其規(guī)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(guī)律，必須要消除掉傳遞過程的影響，由于化學反應規(guī)律和設備大小無關，故化學反應規(guī)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(guī)律在微型反應器中進行研究，則不僅節(jié)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(guī)律可以應用到不同規(guī)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(tǒng)中各組分之間的定量關系，及系統(tǒng)中獨立的反應數(shù)。  

  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(shù)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(shù)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(xiàn)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(guī)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(yōu)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?；谂鲎怖碚摗⑦^渡態(tài)理論及分子動態(tài)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(yè)反應體系往往極為復雜，但作為動力學研究發(fā)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(tài)假設或擬定常態(tài)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(shù)型，另一種是雙曲函數(shù)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(wěn)定的、反映反應過程性質的模型參數(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(shù)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(yè)反應器類型大同小異，不同之處僅僅表現(xiàn)在規(guī)模程度上，實驗室反應器規(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(shù)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(shù)據后，接下來的問題是必須求解出動力學模型參數(shù)，求解動力學模型參數(shù)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(shù)實際情況下，模型參數(shù)求解方法采用的都是微分法redlw.com。   

 當反應動力學規(guī)律確定后，必須要研究在實際工業(yè)規(guī)模反應器中通常出現(xiàn)的傳遞過程規(guī)律。為研究傳遞過程規(guī)律，通常可以在沒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(yè)反應過程，化學反應規(guī)律是其個性，而反應器中的傳遞規(guī)律則是其共性。因此，傳遞規(guī)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(xiàn)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(guī)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(guī)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(guī)模的模擬設備中進行?為保證所獲得的傳遞參數(shù)準確、有效，所遵循的原則是必須保持在模擬設備中發(fā)生的傳遞過程與實際反應器中所發(fā)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(guī)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(guī)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(guī)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(guī)律和小試測定的反應過程規(guī)律，并且經過了熱模試驗驗證，就能直接設計工業(yè)反應器了，這樣就不存在設備的放大問題。數(shù)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(yè)反應過程的開發(fā)并不必然地必須經過由小型反應器到中間規(guī)模反應器再到工業(yè)規(guī)模反應器的整個過程。

 

  最后應當要注意的是，數(shù)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(yè)反應器模型參數(shù)難以正確測定，尤其對復雜的工業(yè)反應，其本征動力學參數(shù)也難以把握，因此，對固定床反應器的數(shù)學模擬放大，迄今尚未有比較滿意的工業(yè)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(yè)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(yè)規(guī)模的測試數(shù)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(shù)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(fā)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(yè)反應器的選型和優(yōu)化服務redlw.com。   

 由此可見，從化學反應工程的觀點出發(fā)，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(yè)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(shù)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(fā)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(fā)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   

第9篇：化學反應的方法范文

關鍵詞：化學反應動力學 基元化學反應 團簇分子 表面化學動力學 分子激發(fā)態(tài) 量子動力學

The Proposal of the Studies on Several Front Subjects of Chemical Reaction Dynamics

Dai Dongxu Yang Xueming Jiang Bo

（Dalian Institute of Chemical Physics， Chinese Academy of Sciences）