化學反應的特征精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇化學反應的特征，期待它們能激發您的靈感。

篇1

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2013）12B-0058-01

化學反應原理是高中化學選修模塊之一，該內容與必修模塊相銜接。它揭示了化學變化所遵循的基本原理，是化學在科學研究、工業生產、日常生活中進行應用的基礎。雖然教材中講述的關于化學反應原理的內容較為基礎，卻包含著學科中反應原理的基本特征。只有把握了這些特征，教師才能透徹理解教材，準確把握教材的深廣度，從而合理安排教學方式。準確把握這些特征，需要我們注意以下幾點。

一、化學反應原理的嚴謹性需要教師對概念有正確的理解

在化學反應原理中包含著許多概念，全面理解這些概念并辨清它與相近概念的異同，才能深入理解化學反應原理，在課堂運用時才能避免因為混淆而產生科學性錯誤。如我們只有理解和區分了“物質的穩定性”和“物質的反應活性”的概念，才不會認為物質的不穩定性與反應活性是一致的；只有認識了化學反應的“熱力學順序”和“動力性順序”，理解化學反應的先后只是一種為了研究的方便而進行的人為處理方法，才不會出現根據反應物的性質推斷混合物中反應的先后順序的錯誤做法；只有分辨了“電極”和“電極反應物”的概念，才不會得出“有兩種活動性不同的金屬（或一種金屬與一種能導電的非金屬）作電極”是構成原電池的條件之一的錯誤結論?？梢?，教師必須準確理解和把握相關概念，才能保證教學的嚴密性。

二、反應原理研究對象的復雜性需要教師有復雜的思維

化學反應原理研究的對象主要是化學反應過程及化學變化，而在變化中會包含很多種物質。除了研究物質的變化，教師還要探討反應過程中能量的變化，反應速率、方向、限度等問題，這些因素之間既聯系又制約。這種研究對象的復雜性，需要教師在研究和應用化學反應原理時，充分考慮各種因素的影響。如碘在淀粉中顯示的顏色，不僅受到I-濃度大小的影響，還與反應時的溫度、溶液的酸堿度、淀粉鏈的長度等有關。再如，一塊看似均勻的金屬，在化學反應中，我們可能會觀察到局部反應較為劇烈的情況，這是因為從熱力學的角度看，同種金屬單質的熱力學活動性是相同的，但其動力學活動性則不一定相同，因為金屬的動力學活動性不僅與其組成有關，還與晶體構型、晶體內部的局部結構有關。因此，在化學反應原理的教學中，教師如果一味地為了淺顯易懂，將復雜問題簡單化，勢必會產生科學性錯誤。教師應該用聯系的、發展的、運動的思想來研究化學反應原理。

三、反應原理研究內容的適用性需要教師基于真實的情景來解決問題

化學反應原理雖然屬于學科中的理論知識，但是它的研究對象和內容卻與生產、生活密切相關，其研究的動力來自于人類生產、生活的需求，一旦其研究成果轉化為實用技術，必將對社會生產力和人類的生活帶來極大的影響。化學反應原理的這種應用性特點，決定了運用這類知識解決生產生活問題時，一定要基于真實的情景。但是真實的情景是很復雜的，這就需要教師在教學時將理論與實際相結合，綜合考慮多種因素的作用，還原事物的本來面目。比如在分析溫度對反應速率及化學平衡的影響時，我們必須學會具體問題具體分析，要從多方面去思考，不能單一地從某一角度去考慮。比如一些有氣體參與的在溶液中進行的反應，雖然升溫能加快反應速率，但升溫會使氣態反應物的溶解度降低，因此反應的轉化率不一定能提高；還有一些熱穩定性差的物質，如過氧化氫、碳酸氫鹽、硝酸等，有這些物質參與的溶液中的反應，一般不能在高溫下進行。同樣，具體的反應還要注意反應發生的條件。比如在溶液中，Na跟KCl是不可能發生置換反應的，但在熔融狀態下這一反應卻可以進行；再如酸制酸的反應，我們經常講強酸制弱酸，但這一規律對氧化還原反應是不適用的。因此，教師教學時切勿將一般規律絕對化。

四、反應原理研究層次的多元性需要教師從多角度、用多種方法加以研究

物質的變化具有復雜性和關聯性，教師要揭示化學反應原理就必須從多個角度、用多種方法進行研究。通過實驗等手段獲取現象，通過現象提出假設，通過理論分析解釋假設，通過綜合研究得出結論。不僅要用理論來引導實驗，還要通過實驗來驗證理論。不僅如此，教師還要從不同層次、不同角度去研究物質發生化學變化的原因，既要從宏觀上把握其變化，還要從微觀上探究發生變化的根本原因。比如對于質量守恒定律，我們不僅可以通過化學實驗進行粗略地探究，還能從化學史的分析來進行說明，還可以從物質發生化學變化的本質特征等多角度入手加以研究。再如，對于Cl-可以加快金屬單質與酸的反應的解釋，我們可以從活化金屬說、破壞氧化膜說、與金屬離子配位說、橋連轉移電子說等多個角度研究并得出結論。通過多角度地對反應原理進行研究，可以使問題和結論愈加清晰。

篇2

【關鍵詞】碳正離子中間體 重排反應 有機化學 特征

【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】 A

【文章編號】0450-9889（2013）12C-0146-03

在有機化學中，碳正離子的重排反應有重要的作用，但是因為其涉及的反應廣泛，在有機化學的學習中人們很難通過單純的記憶系統地掌握全部的反應。通過對比總結碳正離子重排反應的規律特征，可以加深人們對此類反應的理解和認識，從而更好地進行有機化學的學習和研究。

一、有機化學中常見涉及碳正離子中間體的重排反應

（一）Wanger-Meerwein重排

1.一元醇的重排機理本質。在醇分子中，羥基上的氧原子電負性很強，有兩對孤對電子，在酸性條件下，這個氧原子上的孤對電子會從溶液中奪取一個質子H+，形成钅羊 鹽，此時，氧原子連有兩個氫原子，碳氧鍵極性增加，碳氧鍵斷裂，氧原子得到了碳原子上的一個電子，以水分子的形式被脫去，剩下一個不穩定的碳正離子中間體，這個碳正離子經重排后得到較穩定的碳正離子中間體，最后經SN2反應或E1反應后得到相應的重排產物，如下圖所示：

2.一元醇重排在反應中的應用。以3，3-二甲基-2-丁醇為原料制備烯烴為例，反應歷程如下：

3.對比分析一元醇在稀硫酸條件下的脫水反應特征。比較丙醇與2-甲基-1-丙醇和2，2-二甲-4-甲基戊醇反應的區別：2-甲基-1-丙醇和2，2-二甲基-4-甲基戊醇在稀硫酸的作用下，反應得到的是重排產物；而丙醇在稀硫酸的作用下，形成的碳正離子，沒有經歷重排過程即生成了產物。由此得到的結論是：不是所有的醇，在稀硫酸的作用下，反應都經歷碳正離子重排的過程。

那么，究竟是什么樣的一元醇反應要經歷重排過程呢？物質的存在與其自身的穩定性有很大的關系，重排后得到的碳正離子越穩定，重排性越大。在碳正離子中，帶正電荷的碳離子核外只有7個電子，是一個缺電子的基團，這樣的離子不滿足八隅體規則，穩定性很低，但是與其相連的烴基通過超共軛效應，對碳正離子具有供電子的能力（如甲基），從而降低其缺電子的性質，提高了碳正離子的穩定性。結合供電子取代基的供電子能力與空間效應的影響考慮，碳正離子的穩定性由高到低排序為：叔碳正離子>仲碳正離子>伯碳正離子。實驗事實表明：任何供電子的共軛效應，如p-π共軛和超共軛效應等，都能使碳正離子的穩定性提高。丙醇重排后的碳正離子還是原來的伯碳正離子，穩定性沒有提高，所以這樣的碳正離子不會發生重排，2-甲基-1-丙醇和2，2-二甲基-4-甲基戊醇，初步形成的分別是伯碳正離子，仲碳正離子、經重排后分別生成了更穩定的叔碳正離子。

（二）Pinacol重排

1.鄰二醇重排機理本質。同樣是含有羥基官能團的鄰二醇，這兩個官能團中的一個氧原子容易從溶液中獲得一個質子，然后脫去一分子水，形成一個叔碳正離子中間體，叔碳正離子重排后以更穩定的羰基正離子的形式存在，同時這樣的羰基正離子容易脫去質子，最后得到重排產物。如下圖所示：

2.鄰二醇重排在反應中的應用。以2，3-二甲基-2，3-丁二醇為例，反應歷程如下：

3.對比分析鄰二醇在酸條件下的反應特征。比較順-1，2-環己二醇和反-1，2-環己二醇重排反應。

反應后，順式鄰二醇得到相同碳原子數的環，而反式鄰二醇得到的是減少一個碳原子的環。究竟是什么原因導致了反應后兩個環的碳原子數不相同呢？仔細觀察上面的反應機理，不難發現，反應結束后，遷移基團與離去基團處于反式共平面上，從SN2的反應類型上解釋，隨著離去基團的離去，親核試劑從離去基團的背面進攻，因為背面進攻可以最大限度地減少空間位阻效應，降低反應的活化能，環狀鄰二醇的碳碳單鍵是固定不動的，反式鄰二醇的遷移基團要通過背面進攻，就必須先開環，這樣互為順反結構的鄰二醇，具有不同的重排產物。而鏈狀鄰二醇的碳碳單鍵可以自由旋轉，沒有順反結構的差異，因此不用考慮這個問題。

二、基團遷移能力探究

（一）基團遷移理論探究

上述兩大碳正離子的重排反應，都是通過基團的遷移完成的，在碳正離子重排的反應中，遷移的基團是按怎樣的順序遷移，這是我們討論碳正離子重排反應的重要問題。通過對以上例題的比較，不難發現，烷基的遷移順序與其供電子的能力有關。我們已經知道，碳正離子核外只有7個電子，是一個缺電子的基團，具有一個空的p軌道，容易被親核試劑進攻，我們可以把碳正離子重排的過程，看成是一次親核反應的發生，這些遷移的基團就必須帶有剩余的電子，才能夠進攻帶正電荷的碳，剩余電子越多，遷移性越高。即基團的供電子能力越強，遷移能力越強。從這一方面考慮，在重排反應中，能夠遷移基團就不僅僅是烷基，而是一類可以進攻碳正離子的親核分子。另一方面，斷裂一個化學鍵是需要一定能量的，在空間位阻上也有一定的影響，這兩個因素同樣會影響基團的遷移順序，但是遷移基團的剩余電子性質依然是影響基團遷移的主要原因 。我們可以通過重排后生成的碳正離子的穩定性比較，來判斷反應中優先遷移的基團。

（二）重排反應中基團遷移順序應用及分析

例：請寫出ba1、ba2、ba3反應的機理。

ba1：3-甲基-3苯基-2-丁醇在硫酸條件下的反應機理。

解析：因為苯基的電子密度比甲基的高，所以在反應中優先遷移苯基。

ba2：3-甲基-2-丁醇在硫酸條件下的反應機理。

解析：3°C+的穩定性大于2°C+的穩定性，所以發生的是氫負離子的遷移。

ba3：解釋反應機理。

解析：遷移的基團有烴基也有氫負離子，為得到穩定的環狀產物，反應需要經過多種基團的多次遷移。

三、涉及碳正離子中間體的重排反應的特征

（一）涉及碳正離子中間體的重排反應的特征

上述兩大類的重排反應有兩大共性：一是首先通過一個親電加成反應形成不穩定的碳正離子中間體；二是碳正離子通過類似親核取代反應的過程，重排得到更穩定的碳正離子中間體。知道了這兩個關鍵點，我們可以將碳正離子重排的機理運用在更多的反應上。

（二）涉及碳正離子中間體的重排反應的應用

請寫出下列反應的反應機理。

bb1：寫出反應 的機理和產物。

解析：通過重氮化得到重氮正離子，重氮正離子容易離去一個氮分子，得到碳正離子中間體，苯基的遷移能力大于甲基，苯基遷移后，正離子最后脫氫得到相應的產物。

bb2：寫出反應

的機理。

解析：這是一個烷氧基的重排，首先在反應物的一個氧上發生親電加成得到正離子，烷氧基正離子離去一個甲醇分子，得到不穩定的碳正離子中間體，氫負離子遷移，甲氧基分散碳上的正電荷，異丙基把電子供給碳離子，使得這個碳正離子的穩定性提高，溶液中的親核試劑進攻這個正離子，最后脫氫得到產物。

bb3：寫出反應

的機理。

第一種重排方式：

第二種重排方式：

解析：這是一個二烯酮酚的重排反應，反應中首先得到一個烯丙基碳正離子，具有二烯分子結構的離子，在共振中得到兩種不同的共振離子，這兩個離子按照反式共平面遷移的重排方式，經重排脫氫得到產物。

四、歸納

重排反應的反應過程可以歸納如下：反應首先生成一個不穩定的碳正離子，這個不穩定的碳正離子重排得到較穩定的碳正離子，最后穩定的碳正離子脫去一個質子或者是與溶液中的親核試劑反應，得到相應的產物。所以，涉及碳正離子的反應的關鍵是碳正離子的穩定性的問題，有時候為了得到最穩定的碳正離子，在重排反應中伴有多種基團的多次遷移，能夠分散碳正離子上的正電荷的基團都可以使碳正離子的穩定性提高。

【參考文獻】

[1]邢其毅，裴偉偉，徐瑞秋，等.基礎有機化學[M].北京：高等教育出版社，2005

[2]李小瑞. 有機化學考研輔導[M].北京： 化學工業出版社，2004

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[4]裴偉偉.有機化學核心教程[M].北京： 科學出版社，2008

[5]榮國斌，蘇克曼. 大學有機化學基礎[M].上海：華東理工大學出版社，2000

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[7]金圣才.有機化學名?？佳姓骖}詳解[M].北京：中國水利水電出版社，2010

【基金項目】廣西壯族自治區高等教育新世紀教改工程項目（2012JS013）；廣西師范大學教改項目（師政教學[2013]18號）

篇3

讓學生知道在一定條件下可逆反應的進行有一定的限度，不能進行到底；

初步了解什么是化學平衡狀態，能從正逆反應速率的變化來理解化學平衡狀態的建立，認識化學平衡狀態的建立要有一定的條件，有一個過程。

在對影響化學反應速率的因素進行實驗探究和總結后，教材又設置新的實驗探究，讓學生發現化學反應限度問題，經過對該問題的再認識，逐步形成了化學反應限度的概念，并以上述觀點為指導去分析和解決實際問題。

【學習目標】

1、認識可逆反應、化學反應限度的涵義；

2、初步學會根據反應速率判斷化學反應所能達到的限度，初步了解影響化學反應限度的因素。

【重點】

化學反應限度的涵義和影響因素

【難點】

化學反應限度的本質原因及外部特征

【課時安排】

第2課時

【教學過程】

〖情景創設〗通過前面的學習，我們知道化學反應中，反應物之間是按照方程式中的系數比進行反應的，那么，在實際反應中，反應物能否按相應的計量關系完全轉化為生成物呢？

〖提出問題〗怎樣來認識化學反應的限度呢？

〖指導閱讀〗課本29-30頁

〖演示實驗〗課本30頁

〖板書〗一、化學反應限度

1、概念：化學反應限度就是研究可逆反應所能達到的最大程度。

2、可逆反應：在同一反應條件下，既能向正反應方向進行，又能向逆反應方向進行的化學反應。

3、說明：

（1）絕大多數反應都有一定的可逆性。一個反應是可逆反應的必需條件：在同一反應條件下進行。

（2）可逆反應不能進行到底，只能進行到一定程度后達到所謂的平衡狀態，平衡時各物質的物質的量都大于零。

〖板書〗二、化學平衡

1、化學平衡的研究對象：可逆反應的規律，如反應進行的程度以及外界條件對反應進行情況的影響等。

2、化學平衡狀態的建立：

（1）可借助速率-時間圖像來理解化學平衡狀態的建立與化學反應速率之間的關系。

〖指導閱讀〗課本31頁圖2-2

（2）可借助濃度-時間圖像來理解化學平衡狀態的建立與化學反應速率之間的關系。

3、化學平衡狀態：

（1）概念：化學平衡狀態是指在一定條件下的可逆反應里，正反應速率和逆反應速率相等，反應物不再減少，生成物不再增加，反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態。

（2）特征：逆、等、動、定、變、同

①逆：化學平衡研究的是可逆反應；

②等：平衡時v正=v逆〉0（本質）；

③動：平衡時，反應仍在不斷進行是動態的平衡；

④定：平衡時，反應混合物各組分的濃度保持一定，百分含量保持一定（表象）；⑤變：外界條件一旦改變，平衡就會被破壞，并在新的條件下建立新的化學平衡；⑥同：同一個可逆反應，化學平衡狀態既可以從正反應方向建立，又可以從逆反應方向建立。最后都可以建立同一個平衡狀態。平衡狀態只與條件有關與反應途徑無關。

〖總結〗可逆反應；化學平衡；化學平衡狀態。

〖作業〗課課練完成課時13

【教后感】

①化學反應速率和限度，都屬于化學反應原理范疇，是化學學科最重要的原理性知識之一，是深入認識和理解化學反應特點和進程的入門性知識，是進一步學習化學的基礎性知識。

篇4

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。主要研究工業規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)的選定及控制、技術經濟效果的評價及優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據關聯。多年來，已發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、實驗數據的統計處理方法和實驗規劃方法等。

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模擬實驗，簡稱冷模實驗。傳遞過程的規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規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，將這些數學模型與物料衡算、熱量衡算等方程聯立求解，就可以預測反應結果和反應器操作性能。由于實際工業反應過程的復雜性，至今尚不能對所有工業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。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及各參數之問相互作用的復雜關系。使宏觀過程控制到期預狀態，達到工程技術目的，實現技術經濟目標，必須搞清上述諸多因素或參數對宏觀過程、狀態及生產(設計)目標的影響規律、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。恰當地簡化處理那些影響不大的次要因素，建立物系的動態物理模型。再對物理模型進行數學描述—建立宏觀過程的數學模型，進而根據特定的初始條件、邊界條件對數學模型求解，確定有關設計參數以及模擬放大，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，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低溫區，否則造成反應選擇性差，為使反應器內不出現低溫區，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，主反應級數低于副反應級數時，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。在工業規模的化學反應器中，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。以宏現動力學為基礎，還要進一步對工業反應裝置的結構設計墁最佳操作條件的確定控制、放大、優化等進行研究，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及參數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。工程的基本規律，而必須用數學方法來描述工業反應器中各參數之間的關系，這種數學表達式稱為數學模型。有了數學模型，才可能用數學方法來模擬反應過程，這種模擬方法成為數學模擬方法。用數學模擬方法來研究化學反應工程，比傳統的經驗方法能更好地反映其本質。數學模擬方法的基礎是數學模型，數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旎動模型在內數學模型的建立是通過實驗研究得到的對于客觀事物規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；另一方面由于數學知識和計算手段的限制，用數學模型來完整地、定量地反映事物全貌目前還不能實現。因此，將宏觀反應過程的規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。簡化是數學模擬方法的重要環節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估值；(4)能適應現有計算機的能力。

篇5

在教學中，我們對化學變化的研究，從第二章就已經正式開始了.初始時由于學生學科知識的缺乏，我們只能用物質的名稱代入進行表達——文字表達式.在學習了物質化學式的書寫以后，又演化成符號表達式，進而在學習了質量守恒定律之后，最終定格成化學反應表達的終極形式——化學方程式.從表達的內容上看，方程式既是對前兩種表達方式功能上的延續，也是完善和發展.因此，在教學中，教師如何引導學生正確書寫化學方程式至關重要.我認為對化學方程式書寫的價值應主要從定性和定量兩個方面進行分析.

一、定性的研究

在初中化學教學中，化學方程式的書寫完善了化學用語的學習，從元素符號到化學式再到化學方程式，由易到難，循序漸進.同時也使學生在學習的過程中體會到從宏觀到微觀、從現象到本質的化學研究過程，深刻認識到化學研究有規律可循.

化學方程式書寫的要求過程中有助于培養學生尊重客觀事實形成實事求是、嚴謹求實的科學態度，幫助學生理解反應條件反應物和反應生成物之間的關系.

首先，這個反應應是客觀存在的，即反應物可以反應.

例如，銅不能與稀鹽酸、稀硫酸反應，我們就不能寫出它們反應的化學方程式.寫出來，配平了也是錯的，因為這個反應根本就不能發生.

其次，反應條件的限制.有些物質在反應時是需要一定條件的，沒有了條件限制，要么反應不能發生，要么就會向著另外一個方向進行，因此，讓學生把握化學反應的條件，不僅是實事求是，更是尊重科學的表現.

例如，“一氧化碳還原氧化鐵”需要高溫的條件，沒有高溫，反應就不能進行；“二氧化碳與水反應”，直接通入水中的二氧化碳會與水反應生成碳酸，但假如反應條件變成了光照和葉綠素生成物，也就變成了葡萄糖和水.

在反應條件的限制中，還有一個就是催化劑的影響.學生需要了解催化劑的特征和功能，知道催化劑在化學反應中的作用，真正認識到催化劑在化學反應中只是起到改變化學反應速度的作用，并不會直接參與化學反應，反應前后催化劑本身的質量和化學性質均不變.

化學方程式還能反映出化學反應的基本類型：初中階段，學生應該掌握四種基本化學反應.學生在書寫中，能清晰地知道反應物、生成物的種類，從而掌握化學基本反應的類型和特征.能夠幫助學生清楚某些物質的狀態.

在微觀方面，化學方程式也可以看出微粒在化學反應中發生了改變，有利于學生進一步理解化學反應的本質.在化學反應中，分子可分而原子不可分，化學反應的本質就是分子分解成原子，原子又重新組合成新的分子的過程.

二、定量的研究

化學方程式的書寫是聯系質量守恒定律和進行化學計算的“中介”.學生要正確書寫化學方程式，必須要依據質量守恒定律，而正確書寫化學方程式又是進行化學計算的基礎.化學方程式是繼元素符號、化學式之后又學習的一種化學用語.

在化學方程式中，我們可以看到反應物和生成物的微粒個數比，還可以明確地發現在化學反應前后原子的個數、種類和每一種原子的質量均不變.

例如，電解水的反應過程，2H2O通電2H2+O2.可以清楚地看到，在反應過程中，氫、氧原子的個數都沒有變，而且反應的實質只是兩種原子重新組合的過程.

其次，化學方程式的書寫是建立在質量守恒定律的基礎上的，通過化學方程式的書寫，進一步探究質量守恒的機理，并且能從量的角度認識反應物和生成物的質量關系，也為根據化學方程式計算作好鋪墊.