前言:中文期刊網精心挑選了化學反應的方法范文供你參考和學習,希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感,歡迎閱讀。
化學反應的方法范文1
關鍵詞:化學反應工程 教學水平 案例教學法 專題講座
化學反應工程這門學科主要是針對工業規?;瘜W反應過程的優化設計與控制進行研究的。它的綜合性非常強,涉及的知識面也非常廣,因此對于教學的要求就顯得非常的高,是化工專業的一門重點專業學科。針對各方面要求都比較高的一門專業學科,老師如何教好這門課程,如何能讓學生學到課程的精髓,需要老師在多年的工作教學中,不斷總結各種教學經驗來提升教學水平。筆者通過多年的工作經驗,總結了如下提升《化學反應工程》教學水平的創新策略方法。
一、加強問題教學法與案例教學法的使用
教學方法的改進對于教學水平的提高具有重要的作用。在多年的教學工作中,發現問題教學法和案例教學法對于教學水平的提升效果明顯。因此,在化學反應工程課的教學中,要加強問題教學法與案例教學法的使用。
問題教學法是指圍繞問題展開教學雙方互動。一般的思路就是:首先提出問題,接著思考并討論問題,然后經過相互討論找出答案,最后進行歸納總結。舉例說明:在教授多級CSTR串聯的計算和優化時,我們可以提出如下問題:如何求解串聯體系的轉化率。針對這個問題,老師和學生展開討論,然后學生利用所學知識點已經討論的結果來尋求答案,最后老師對問題進行歸納總結。通過這個過程,運用問題教學法進行教學,不但活躍了課堂氣氛,還深化了學生對于學習知識的認識。
所謂案例教學法就是運用實踐中的實際案例來分析所學知識,做到學以致用,加強學生對于所學知識的認識。其教學過程一般為:首先進行案例的描述,接著讓學生進行嘗試性的解決,老師在此過程中設置懸念,然后再進行這方面的理論知識學習,最后就行方案的剖析。舉例說明:講授反應器中的混合及對反應的影響這章時我們可以充分利用案例教學法,通過案例教學法啟發學生學會根據所測得的停留時間分布情況以及如何解決實際的工程操作以及設計問題。
二、加強課堂教學和實驗教學的結合
對于化學反應工程這門學科來講,它是一門理論性和實踐性都很強的學科,所以必須要加強課堂教學和實驗教學的結合。通過理論和實際的結合,讓學生深入學習其理論知識,并能通過實驗學到更多的實際知識,為以后的工作打下良好的基礎。
為此,對于學校來說,要針對化學反應工程這門學科,來增加硬件設施,給學生提供良好的實踐場所。比如學??梢耘鋫淙缦聦嶒炑b置:固定床反應器、多釜串聯反應器以及流體床反應器等等。這樣在講解了相關的理論知識之后,可以在實驗裝置上進行實驗,讓學生親身體會到這個過程,這樣就能提高學生對理論的深入了解,同時也強化了其動手能力。另外,老師可以階段性地給學生設置一些設計實驗課程,讓學生經常進入實驗室進行試驗,不僅能夠很好地檢驗學生對于理論知識的掌握情況,還能解決其在學習中常遇到的問題。
三、教學中要密切聯系學科發展的前沿
化學反應工程學是一門不斷發展的學科,知識量也在不斷的增多。所以,在教授化學反應工程學時,要密切聯系學科發展的前沿,這對于學生以后的工作具有非常重要的意義,也是提升化學反應工程教學水平的一種創新方法。目前,化學反應工程發展呈現如下趨勢:第一,考察現象的時空尺度向兩級發展,這種現象主要體現在兩個方面,一方面隨著各種試驗儀器的快速發展,觀察事物的尺度也變得越來越小,這就讓我們更加容易了解事物的本質;另一方面時空考慮的尺度逐漸增大,并開始在更大范圍考慮諸如可持續性發展這方面的問題。第二,研究重點從各類大宗化學品逐漸向各種產量較少的專用品方向發展,這也是近年來大宗化學品不斷飽和而導致的。而我國還沒有完全完成從各類大宗化學品向各種產量較少的專用品方向發展的轉變,不過也在逐步變化中,多種小產量、高附加值的專用產品越來越受重視。第三,隨著科學技術與計算機技術的不斷發展,以往各種相對困難的理論知識也得到了相應的解決,比如非線性分析問題隨著計算機技術的發展也逐漸變成可能。這些疑難問題的逐步解決有利于化學反應工程學科的發展。第四,對于化學反應工程學科,已經由過程導向性學科向產品導向性學科發展,化學反應工程學科的主要研究目標也有追求時空效率和物能利用的最大化向以產品結構和性能的可控化方向拓展。因此,為了更好地學習該課程,必須在教學中密切聯系學科前沿知識。
四、加強教師自身修養
要想提升化學反應工程教學水平,教師水平的提高必不可少。教師自身修養如果上不去,其他教學方面配套再完善,也無濟于事。為了提升教師的自身修養和化學化工相關專業知識能力,必須做到以下幾點:第一,制訂短期培訓班,內容包括專業知識的培訓以及自身素質的培訓。第二,各個學校之間加強學科聯系,老師之間應多溝通,多觀摩學習,多切磋,尋找出最適合學生的教學與方法。第三,促進學校與相關企業進行交流與合作,讓老師有機會進入工廠參觀與學習,深入了解企業的一些基本運作模式,運用所學知識,理論與實踐相結合,在很大程度上起到事半功倍的作用。由此可見,通過這些方面的提升,不斷地加強老師的能力,對于課程的教學也是非常有益的。
五、開設專題講座
專題講座可以開拓學生的視野,提升學生解決問題的能力。因此我們要定期開設與化學反應工程學科相關的專題講座,這些專題講座可以是一些前言知識也可以是一些實際的生產實例。在講座中積極引導學生進行討論,通過專題講座這一形式,來提升學生解決問題的能力。由此可見,開設專題講座,可以強化理論與生產實際的聯系,是提升化學反應工程學科教學水平的好方法。
綜上所述,要想提升化學反應工程學科的教學水平,需要學校和任課老師不斷努力,通過各種創新策略方法,提升學生的學習興趣,真正讓學生從課程學習中學到實際的本領,為以后的工作打下堅定的基礎。
參考文獻:
[1]王,金涌,程易,王金福. 化學反應工程教學新理念和實踐探索[J]. 化工高等教育, 2009, (02) .
[2]陳喜蓉,陳早明. 《化學反應工程》課程建設與教學改革初探[J]. 中國科教創新導刊, 2010, (34) .
[3]徐靜莉,孫國富,司紅巖,李延升. 淺談化學反應工程教學改革[J]. 廣東化工, 2010, (09) .
[4]朱靜,宋育紅,趙文凱,宋菊玲. 淺析化學反應工程課程改革[J]. 化工時刊, 2009, (01) .
化學反應的方法范文2
關鍵詞: 信息化發展 學生能力培養 翻轉課堂 創新教學方法
1.引言
隨著科學技術的不斷發展,信息技術的不斷成熟,圍繞先進的信息技術開創的新型教育教學方式不斷被開發,其核心是借助信息化及網絡化推動教育教學的前進與發展。翻轉課堂是高速信息化、網絡化建設在教學領域中新開發的教學方法。在教育領域,信息化與教育的深度融合至關重要。尤其是信息化發展與新型教學方法的深度融合,通過信息化的發展可為學生提供更多的、更豐富的創新教學方法,從而有效提高教學效率及學生能力兩個方面質量的提高。在教育領域中,借助信息化技術,翻轉課堂的創新方式當前被廣大教育工作者研究。筆者圍繞翻轉課堂這種新型教學改革模式,采用信息化手段將其融合,為教學發展提供新的思路,通過闡述翻轉課堂的起源及發展,由此進行信息化與翻轉課堂融合的方法分析,最終給出信息化的翻轉課堂教學方法。
2.翻轉課堂的發展及教學模型
翻轉課堂的起源應該追溯于2000年,拉格教授及普萊特教授在2000年的時候發表的著名論文中提到翻轉課堂的概念。貝克爾教授在國際十一屆大學教學會議上首次提出翻轉課堂的概念。世界著名的可汗學院的創始人薩爾曼?可汗在其學院開展了翻轉課堂的實驗教學,并獲得了巨大的成功,成為翻轉課堂領域的領軍人物。
翻轉課堂的教學模型可以分為如下幾種:
(1)第一種模型,學生可以通過觀看教學視頻資源,以及網絡上的課程資料,通過在線的討論獲取課程的基本知識。之后,學生通過課程的測試完成學習任務。
(2)第二種模型,學生在觀看視頻的時候記錄問題,并在課堂上提出問題,教師加以引導,解決學生的問題,并補充問題使學生真正深入理解課程的內容。
(3)第三種模型,學生的學習分為課前學習及課堂學習兩個部分。在這兩個學習過程中,信息技術為翻轉課堂提供了學習的前提,為學習環境及學習情境的建立提供了有力的保障。
總之,信息技術雖然不是翻轉課堂的唯一建立途徑,但是信息技術為翻轉課堂提供了多樣的、豐富的及個性化教學資源,提供多種途徑的交互方式。比較傳統教學環境,這種引入信息技術的翻轉課堂更能增強學習的趣味性,提高學生的主動學習能力和學習效率
3.結語
本文闡述了信息發展對翻轉課堂創新教學方法的影響與作用,對信息技術與翻轉課堂融合的教學特點進行了分析,并從互聯網信息的獲取教學、信息處理能力的培養及互聯網信息的再創新三個方面進行了信息發展對翻轉課堂創新教學方法影響及作用的深入分析,引入信息技術的翻轉課堂創新教學方法,有效培養學生的自學能力,并且在人員成本、設計成本、教育教學多樣性、互動性及趣味性等多個方面促進學生能力的發展,為今后創新性教學模式的發展提供充分的理論依據和實踐指導意義。
參考文獻:
[1]王曉波,牟艷娜,李奕,劉彭芝,吳志宏.慕課――多元在線教育形態的創新與發展[J].中小學信息技術教育.2014(02).
[2]顧小清,胡藝齡,蔡慧英.MOOCs的本土化訴求及其應對[J].遠程教育雜志.2013(05).
[3]王紅,趙蔚,孫立會,劉紅霞.翻轉課堂教學模型的設計――基于國內外典型案例分析[J].現代教育技術.2013(08).
[4]劉震,曹澤熙.“翻轉課堂”教學模式在思想政治理論課上的實踐與思考[J].現代教育技術.2013(08).
[5]張新明,何文濤.支持翻轉課堂的網絡教學系統模型探究[J].現代教育技術.2013(08).
[6]桑新民,李曙華,謝陽斌.“喬布斯之問”的文化戰略解讀――在線課程新潮流的深層思考[J].開放教育研究.2013(03).
化學反應的方法范文3
1.1[教師活動]引入新課:播放視頻[視頻一]給光束拍個慢動作高速拍攝技術飛秒成像[視頻二]慢鏡頭———閃電引導學生閱讀課本第35頁“拓展視野”,了解關于“納秒”、“皮秒”和“飛秒”的知識。介紹1999年諾貝爾化學獎美國科學家澤維爾“用飛秒分光技術觀察化學反應過渡狀態”……(略)化學反應有快有慢(舉例說明)。我們如何定量描述化學反應的快慢?[學生活動]總結:化學反應速率是表示化學反應快慢的物理量。[教師活動]介紹化學反應速率計算公式及注意事項(略)。轉引:請大家完成教材第32頁的“觀察與思考”,利用所給實驗數據:(1)在左邊的坐標紙中繪制H2O2分解反應的濃度—時間曲線。(2)借助繪制的曲線,分別計算每20分鐘與每10分鐘為時間間隔的化學反應速率數據,完成學案上表格(表格略),將你計算所得到的數據與同學交流討論。這些數據能給你什么啟迪?
1.2[學生活動]繪制曲線,計算數據,討論并總結:(1)通過所作曲線可以發現,在反應過程中過氧化氫的濃度逐漸減小,但減小的趨勢逐漸變緩,說明隨著反應的進行化學反應速率逐漸減小。(2)通過對化學反應速率的計算也說明了以上問題。由數據可以發現,這種速率實際上是該化學反應在某個時間段內的“平均速率”。在不同的時間內,化學反應的速率可能不同,例如在0~20min的時間內,反應平均速率為0.02mol•L-1•min-1,但在這20min內,前10min的反應速率是0.022mol•L-1•min-1,后10min的反應速率是0.018mol•L-1•min-1,顯然在這20min內,反應速率是逐漸減小的。[教師活動]講解:剛才大家計算的是在10min內的平均反應速率。當時間間隔Δt非常小時,可求得化學反應在某一時刻的瞬時速率。瞬時速率也可以由物質的濃度隨時間的變化曲線通過數學方法得到。[教師活動]轉引:對于同一反應來講,反應速率既可以用單位時間內反應物濃度的減少表示,又可以用單位時間內生成物濃度的增加表示。那么,用不同物質濃度的變化表示反應速率之間存在什么關系呢?請大家在完成課本第33頁“交流與討論”的基礎上加以總結。
1.3[學生活動]在交流討論的基礎上進行小結:對于同一反應來講,用不同物質濃度的變化來表示化學反應速率,其數值不一定相同。但其中存在著一定的比例關系,即用不同物質濃度的變化來表示的化學速率之比,等于化學方程式中化學計量數之比。例如,對于反應aA+bB=cC+dD來說,存在如下關系:V(A)a=V(B)b=V(C)c=V(D)d[教師活動]請完成學案上的課堂鞏固練習(練習題略)。[教師活動]講解:要測定化學反應速率,必須測定某一時刻物質的濃度,但物質的濃度并不易測定,一般要通過間接手段才能測定。請大家閱讀課本第34頁相關內容并完成“活動與探究”,學習測定反應速率的實驗方法。[學生活動]通過探究活動,學習通過測定氣體體積的變化測定化學反應速率的方法。[教師活動]總結:除了通過測定氣體的變化測定化學反應速率之外,通過比色法測定化學反應的速率也是一種常用的方法,比色分析一般在分光光度計中進行。還有一些測定化學反應速率的方法,請大家課后查閱相關資料,列舉兩種其他的測定化學反應速率的方法。
2.教學反思
化學反應的方法范文4
使學生理解濃度、壓強、溫度和催化劑等條件對化學反應速率的影響;
使學生能初步運用有效碰撞,碰撞的取向和活化分子等來解釋濃度、壓強、溫度和催化劑等條件對化學反應速率的影響。
能力目標
培養學生的觀察能力及綜合運用知識分析解決問題、設計實驗的能力,培養學生的思維能力,閱讀與表達能力。
情感目標
通過從宏觀到微觀,從現象到本質的分析,培養學生科學的研究方法。
教學建議
化學反應速率知識是學習化學平衡的基礎,學生掌握了化學反應速率知識后,能更好的理解化學平衡的建立和化學平衡狀態的特征,及外界條件的改變對化學平衡的影響。
濃度對化學反應速率的影響是本節教學的重點。其原因是本節教學難點。這部分教學建議由教師引導分析。而壓強、溫度、催化劑的影響可在教師點撥下由學生閱讀、討論完成。
關于濃度對化學反應速率的影響:
1.聯系化學鍵知識,明確化學反應得以發生的先決條件。
(1)能過提問復習初中知識:化學反應的過程就是反應物分子中的原子重新組合成生成物分子的過程。
(2)通過提問復習高中所學化學鍵知識:化學反應過程的實質是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成。
(3)明確:舊鍵的斷裂和新鍵的生成必須通過反應物分子(或離子)的相互接觸、碰撞來實現。
2.運用比喻、圖示方法,說明化學反應得以發生的必要條件是活化分子發生有效碰撞。
(1)以運動員的投籃作比喻。
(2)以具體的化學反應為例,讓學生觀看HI分子的幾種可能的碰撞模式圖(如制成動畫教學軟件加以模擬會收到更好的效果),進一步說明化學反應得以發生的必要條件。
3.動手實驗,可將教材中的演示實驗改成邊講邊做,然后據實驗現象概括出濃度對化學反應速率影響的規律。有條件的學校,也可由學生動手做,再由學生討論概括出濃度對化學反應速率的影響規律---增大反應物的濃度可以增大化學反應速率。
4.通過對本節所設鐵與鹽酸反應的討論,并當堂課完成課后“習題二、2”,綜合運用本節所學內容反饋學生掌握情況,鞏固本節所學知識。
教材分析
遵照教學大綱的有關規定,作為側重理科類學生學習的教材,本節側重介紹化學反應速率和濃度、壓強、溫度、催化劑等條件對化學反應速率的影響,以及造成這些影響的原因,使這部分知識達到大綱中所規定的B層次或C層次的要求。本知識點,按最新教材來講。
教材從一些古代建筑在近些年受到腐蝕的速率大大加快等事實引出化學反應速率的概念,并通過演示實驗說明不同的反應具有不同的反應速率,以及濃度、溫度等對化學反應速率的影響。教材注意聯系化學鍵的有關知識,從化學反應的過程實質是反應物分子中化學鍵的斷裂、生成物分子中化學鍵的形成過程,以及舊鍵的斷裂和新鍵的形成都需要通過分子(或離子)的相互碰撞才能實現等,引出有效碰撞和活化分子等名稱。并以運動員的投籃作比喻,說明只有具有足夠能量和合適取向的分子間的碰撞才能發生化學反應,教材配以分子的幾種可能的碰撞模式圖,進一步說明發生分解反應生成和的情況,從中歸納出單位體積內活化分子的數目與單位體積反應物分子的總數成正比,也就是和反應物的濃度成正比,從而引導學生理解濃度對化學反應速率的影響以及造成這種影響的原因。接著,教材圍繞著以下思路:增加反應物分子中活化分子的百分數增加有效碰撞次數增加化學反應速率,又進一步介紹了壓強(有氣體存在的反應)、溫度、催化劑等條件對化學反應速率的影響以及造成這些影響的原因,使學生對上述內容有更深入的理解。
教材最后采用討論的方式,要求學生通過對鐵與鹽酸反應的討論,綜合運用本節所學習的內容,進一步分析外界條件對化學反應速率的影響以及造成這些影響的原因,使學生更好地理解本節教材的教學內容。
本節教材的理論性較強,并且具有一定的難度。如何利用好教材中的演示實驗和圖畫來說明化學反應發生的條件,以及外界條件對化學反應速率的影響是本節教材的教學關鍵。教師不可輕視實驗和圖畫在本節教學中的特殊作用。
本節重點是濃度對化學反應速率的影響。難點是濃度對化學反應速率影響的原因。
教學設計示例
知識目標
1.使學生了解化學反應速率的概念及表示方法。
2.使學生理解濃度、壓強、溫度和催化劑等條件對化學反應速率的影響。
3.使學生能初步運用有效碰撞,碰撞的取向和活化分子等來解釋濃度、壓強、溫度和催化劑等條件對化學反應速率的影響。
情感目標通過從宏觀到微觀,從現象到本質的分析,培養學生科學的研究方法。
能力目標培養學生綜合運用知識分析解決問題的能力,培養學生的思維能力,閱讀與表達能力。
重點濃度對化學反應速度的影響。外界條件對可逆反應的正逆反應速率的影響。
難點濃度對化學反應速率影響的原因。
教學方法誘思探究法
教學過程
第一課時
[閱讀教材引入]本章的主要內容和學習本章的意義
兩個問題:反應進行的快慢-化學反應速率問題。
反應進行的程度-化學平衡問題。
意義:是學習化學所必需的基礎理論并能指導化工生產。
[錄象]古代建筑物受到腐蝕的記錄片。
[講述]從片中我們知道,古代建筑物在本世紀所遭受的腐蝕比過去幾百年甚至幾千年所遭受的腐蝕還要嚴重的原因是酸雨。為什么會使腐蝕的速度變快呢?這就是我們第一節要研究的化學反應速率問題。
[板書]第一節化學反應速率
[指導實驗][實驗2-1]等濃度的鹽酸和醋酸分別與大理石反應。
現象:在加入鹽酸的試管里,大理石與鹽酸迅速反應,有大量氣泡產生。而加入醋酸的試管里,反應緩慢,只有少量氣泡產生。
[講解]不同的化學反應進行的快慢不一樣,如何表示化學反應速率呢?
結論:不同的化學反應有快有慢。
[板書]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。
2、表達式:略
[設問]對于同一化學反應,用不同物質表示化學反應速率,數值是否一樣呢?讓我們看下面的練習。
[投影]練習:在給定條件下,氮氣與氫氣在密閉容器中合成氨。起始時加入氮氣和氫氣且濃度分別為1.0mol/L和3.0mol/L,2秒后,氮氣的濃度為0.8mol/L,氫氣的濃度為2.4mol/L,氨氣的濃度為0.4mol/L。分別用氮氣、氫氣和氨氣的濃度變化表示的這2秒內的化學反應速率是多少?有什么關系?
[計算、思考]
3H2+N2=2NH3
起始3.01.00
濃度mol/L
2S后2.40.80.4
濃度mol/L
[總結]同一反應,用不同物質濃度表示化學反應速率,數值之比等于方程式中系數比,應指明是用那種物質的濃度變化表示的速率,化學反應速率實質是平均反應速率。
[過渡]下面來研究影響化學反應速率的因素。
補充實驗:
在三只試管里分別放入5mL相同濃度的稀鹽酸,分別加入長短、粗細大致相同的銅絲,鋁絲,鐵絲。
[講解]銅是氫后金屬,不能置換酸中的氫,鋁的金屬活動性比鐵強,鋁的反應速率快,說明物質的性質即內因是決定化學反
應速率的重要因素。那么,外界條件對化學反應速率是如何影響呢?
現象:銅絲與稀鹽酸不反應;鋁絲比鐵絲溶解的快,氣體生成的快。
[板書]二、外界條件對化學反應速率的影響
[指導實驗][實驗2-2]大理石與不同濃度的鹽酸反應,并給其中一個加熱。
[實驗2-3]H2O2的分解反應
(2-2)現象:在加入1mol/L鹽酸的試管中有大量的氣泡冒出,在加入0.1mol/L鹽酸的試管中氣泡產生得很慢。加熱后,反應速率明顯加快。
(2-3)現象:在H2O2中加入MnO2粉末時,立即有大量氣泡產生,在沒有加入MnO2粉末的試管只有少量氣泡。
[提出問題]通過以上實驗,說明影響化學反應速率的外界條件有那些?是如何影響的?
[回答]
影響化學反應速率的外界條件有濃度、溫度和催化劑。濃度越大、溫度越高、使用催化劑,則化學反應速率越快。
[板書]1、濃度對化學反應速率的影響
當其它條件不變時,增加反應物的濃度,可以增大化學反應速率。
[設問]對于有氣體參加的反應壓強對化學反應速率也有影響,為什么?
[回答]
對于氣體來說,當其它條件不變時,體積與所受的壓強成反比。如果氣體的壓強增大,體積就縮小,則濃度就會增大,化學反應速率就加快。
[板書]
2、壓強對化學反應速率的影響
對于有氣體參加的反應,增大壓強,可以增大化學反應速率。
3、溫度對化學反應速率的影響
當其它條件不變時,升高溫度,可以增大化學反應速率。
4、催化劑對化學反應速率的影響
使用催化劑可以加快化學反應速率。
[閱讀]P35最后自然段。影響化學反應速率的外界條件還有什么?
[設問]為什么在補充實驗中選擇長短、粗細大致相同的金屬?
[回答]因為固體顆粒的大小對化學反應速率也有影響。
[追問]怎樣影響?
[回答]顆粒越細,接觸面積越大,化學反應速率越快。
[留疑]外界條件對化學反應速率的影響的原因是什么?
[課堂練習]
1、反應4NH3(g)+5O2(g)==4NO(g)+6H2O(g),在10L的密閉容器中進行,半分鐘后,水蒸汽的物質的量增加了0.45mol,則此反應的平均速率v(x)(反應外物的消耗速率或生成物的生成速率)可表示為()
A.v(NH3)=0.010mol/(L·s)
B.v(O2)=0.0010mol/(L·s)
C.v(NO)=0.0010mol/(L·s)
D.v(H2O)=0.045mol/(L·s)
2、在四個不同的容器中,采用不同條件進行合成氨反應,根據下列在相同時間內測定的結果判斷,生成氨的速率最快的是()
A.用H2表示的反應速率為0.1mol/(L·min)
B.用NH3表示的反應速率為0.3mol/(L·min)
C.用N2表示的反應速率為0.2mol/(L·min)
D.用H2表示的反應速率為0.3mol/(L·min)
3、增大壓強,能使下列反應速率加快的是()
A.Na2SO4溶液與BaCl2溶液反應
B.CO和水蒸氣在一定條件下反應生成CO2和H2
C.將CO2通人石灰水中
D.Na2O溶于水
4、在帶有活塞的密閉容器中發生反應:Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O,采用下列措施不能改變反應速率的是()
A.增加Fe2O3投入量
B.保持容器體積不變,增加通人H2的量
C.充入N2,保持容器內壓強不變
D.充入N2,保持容器內體積不變
[答案]
1、C;2、C;3、B、C;4、A、D
[作業]P36一、二
化學反應的方法范文5
關鍵詞:化學反應工程;教學改革;實踐
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.08.200
化學反應工程是化工類專業的一門核心課程。該課程以物理化學、化工原理、化工熱力學等化工專業基礎課為先修課程,其主要研究物料從進入反應器到離開為止的全過程,主要解決過程中的反應動力學和反應器分析與設計兩個基本問題?;瘜W反應工程內容涉及多學科,理論較抽象,數學模型多,計算復雜繁瑣,有些方程只能通過數值計算求解。因此有不少學生把化學反應工程認為是大學中最難學的課程之一[1-3]。
重慶三峽學院是一所普通本科院校,學校人才培養目標是培養應用型技術人才。在化學反應工程的教學中,結合學生的實際情況,讓學生能系統掌握本課程的內容,使教學內容達到較為合理的程度,力求把化學反應工程基本觀點與相關基礎知識緊密聯系起來,著重培養寬口徑、厚基礎、應用型化工高級人才。為此,以培養學生綜合運用基礎知識分析、解決實際問題的能力為目標,把課程的理論研究與教學方法、手段等方面研究相結合,積極地進行教學改革探索與實踐[4-6]。
1 教材的選擇和教學內容的精選
優秀的教材是課程教學的基本保證。有關化學反應工程的教材版本很多,體系編排差別較大,所涉及到的內容大都符合教學大綱的規定,因此合理選擇教材對于教學和學習非常重要。根據我校的實際情況,在研究多個版本教材的基礎上,認為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材、由陳甘棠教授主編的《化學反應工程》(第三版)符合教學內容及授課體系,該書定為我?;瘜W反應工程課程教材。該書內容經典系統,覆蓋面大,循序漸進,篇幅較短,易于學生掌握。其它版本的教材當中,朱炳辰教授主編的《化學反應工程》更注重反應工程研究方法介紹,并在相應章節中論述了反應工程學科的新進展,便于讀者深入鉆研。兩本教材各有特色,可互為補充。另外選取優秀的外文版教材譯本作為學生的參考書,讓學生涉獵到化學反應工程學科的前沿知識,開拓視野。
課程教學內容要力求體現本學科的科學性、先進性和適用性。教師只有掌握了該課程的知識結構特點,才能夠抓住教學重、難點,精心選擇教學內容?;瘜W反應工程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,依據化工過程中的化學反應與反應過程中的動量、熱量和質量傳遞關系來講解,并對反應器進行設計與分析,闡明反應動力學基本原理。在實際的教學中,教師應清楚課程各部分知識的結構層次與相互關系,緊緊圍繞反應工程學科的兩個基本問題,把基本觀點與基礎知識聯系起來,從工程分析的角度討論化學反應工程中的重要概念。因此任課教師備課時必須認真鉆研教材,了解本學科發展動態及前沿,精心組織講課內容,合理安排,突出重難點,內容詳實。重點講授氣-固相催化反應本征動力學與宏觀動力學、理想流動反應器、反應器中的混合及對反應的影響等章節,突出工程意識,增強學生分析問題和解決問題的能力。對于氣-液反應及反應器、氣-液-固三相反應工程和多流體相的反應過程等內容,進行適當講解。同時努力拓寬教學內容信息,把學科研究的最新工業化成果向學生介紹,激發他們的創新意識和工程意識。對于本課程與其他學科領域交叉形成的一些新的分支,如聚合反應過程、生物反應工程、電化學等,以學生自學為主,達到開拓學生的視野和培養學生創造力的目的。
2 采用靈活多樣化的課堂教學模式
課堂教學是化學反應工程理論教學的主要環節。本課程涉及較多工程數學知識,且要求有一定的邏輯思維能力,由于學生的數學基礎比較薄弱,專業基礎知識面也不寬,課堂講授的內容和方法必須適當,才能收到較好的教學效果。在化學反應工程課程的教學過程中,采用多種多樣的n堂教學方法,改變完全以教師為中心的講授式教學為多種教學方法并用, 以達到提高學生學習的主動性,提高課堂教學效果。下面介紹主要采用的幾種教學方法。
2.1 講授式教學
教師系統地向學生傳授學科知識。教師在講授每一章時都可先用幾分鐘的時間,采用圖示的方法,概括本章主要內容和基本理論結構框架,讓學生領會教學目標,明確教學思路和重、難點以及具體應用實例,特別要聯系實際和知道如何應用到相應的具體計算當中。在每一堂課開始時,都應該有承上啟下的對上一節課的內容相應的總結,使學生能夠將知識有機地結合起來。教師在講授過程中要詳細講解典型內容,并要突出重、難點。如氣-固催化反應和氣-液反應過程,可以根據反應物分子必須接觸碰撞才能進行反應的共同特點入手,講解其最基本的反應步驟。讓學生了解其共性后,能夠舉一反三,推導出相應的液-液、液-固反應過程,既調動了學生學習的積極性,又能使學生牢固掌握基本理論。
2.2 互動式教學
即授課過程中教學雙方經常進行交流互動。教師可以選出教材中較為典型的章節或例題,首先提出問題,由學生自行閱讀課本,讓學生帶著問題自主學習,以學習課程知識為重點,讓學生自行討論閱讀的內容后,全班討論或小組討論,最后教師強調并總結該部分內容中的關鍵概念和原理等。每次課程結束時,教師可以給學生布置總結本次課程內容的任務,下次課上隨機抽出幾位學生對前一次課的內容進行提綱挈領式的回顧,由此達到督促學生課后自主復習,及時消化,保證知識的連貫性,達到溫故而知新的目的?;邮浇虒W方法能夠促使學生自主學習,新問題的提出,又能刺激學生主動想法獲取問題答案,學生上課的積極性很快提高,取得了良好的教學效果。
2.3 歸納對比法教學
化學反應工程教材中的概念抽象,公式繁多,教學推導過程復雜。歸納對比法在化學反應工程的教學過程和指導學生復習鞏固知識過程中起著重要的作用,可以把零散的、不成系統的基本概念知識系統化、理論化。例如,將理想反應器和非理想反應器,連續反應器和間歇反應器,平推流反應器和全混流反應器,等溫恒容反應與等溫變容反應,流化床反應器和固定床反應器等基本概念進行對比。通過比較,找出概念的相同點和不同點,把相近的概念區別開來,從而達到簡化、概括和記憶的目的。除了本學科之內的概念比較外,也可以不同學科進行比較。如把反應器中三傳問題與化工原理中的單元操作相比較,把宏觀動力學與物理化學課程的本征動力學相比較,有意將化學反應工程和已經學過的課程進行聯系,以加深學生對該課程學習的興趣。將復雜的概念用列表、提綱等簡單明了的形式表達出來,使學生在“識同辨異”中增進學習興趣,在“歸納”中滲透,在“對比”中鞏固,最終達到提高學習效率的目的。
2.4 案例教學法[7]
化學反應工程教材中的很多化工案例,內容過于簡略,學生很難從中真正領會到案例的作用。對于教學過程中選用的一些能夠反映技術發展前沿和創新科研的工業實例,可采用案例教學法。從化工實踐中選取合適的案例,進行專題討論,充分調動學生學習的積極性,發揮學生在學習中的主體作用,使他們通過積極的思維后主動獲取知識。在案例教學的討論中要注意教材中前后章節內容的連貫性,不孤立分割每一章節內容,要讓同學意識到,所學的知識不是獨力的而是共同為解決實際問題服務的。例如在講授固定床氣-固相催化反應時,選擇學校實習基地宜化化工集團公司合成氨多段絕熱固定床反應器的案例,結合生產實習認識,對固體催化劑的裝載具體要求,反應器的具體實際類型和操作條件、操作方式等進行詳細講解和討論,讓學生深刻體會氣-固相反應的過程、固定床催化器的特點、使用情況和選型原則等,初步掌握化工生產過程分析問題和解決問題的方法,培養學生理論聯系實際能力。案例教學可以給學生留下深刻的印象,從而激發他們的創造欲,使他們成為推動學科發展與技術進步的新生力量。
3 理論教學與實踐教學充分融合
在教學過程中,化學反應工程課程組教師充分認識到理論教學與化工專業實驗和化工設計的統一性,理論知識能指導實踐,科學實踐又能幫助將感性認識上升為理性認識后,再應用到實踐中去。抓住各實踐教學環節的機會,將本課程中的理論融入實踐教學之中。
由于校院兩級投入的加大,實驗條件和實踐教學條件有了較大的發展。針對本課程所設置的教學實驗有多釜串聯反應器停留時間分布測定實驗、管式反應器烴類裂解反應實驗、苯酐合成實驗、固定床與流化床的流動特性測定實驗和乙苯脫氫制苯乙烯實驗。現在開設的化工專業實驗中,有很多實驗是和理論課程緊密相連的,只要科學合理安排理論教學和實驗教學,就能使二者有機結合,為本課程的實踐教學提供良好的支撐。進行相關實驗能夠進一步強化學生所學的理論知識,讓學生在實驗過程中認識真正的反應器,并將所學理論知識運用到反應器的操控和數據的處理。改變那種老師“抱著走”的單一教學方法,提高學生學習的積極性和主觀能動性。
課程設計是完成課程教學后對該課程基本知識和技能進行綜合應用的一個教學環節,通過課程設計培養學生解決生產實際問題的能力和知識的綜合應用能力。為了進一步深化學生對化工反應器的認識,建成了仿真計算實驗室,仿真實驗室安裝有化工設計模擬軟件,為學生化工設計實踐提供了良好條件?;瘜W反應工程課程的主講教師也是化工設計指導老師,學生以小組為單位,教師提出設計課題,學生查閱工程手冊等資料,采用CAD 繪制設計圖紙,并通過答辯完成課題設計。通過反應工程的課程設計,初步培養學生的工程理念。
化學工程與工藝專業的學生都必須要經歷認識實習和生產實習等實踐環節?;瘜W反應工程課程組教師充分利用這些實踐教學環節,引導學生把課程理論知識與現場生產實踐相結合。例如在實習中,給學生下達任務,了解相關工業反應器的形式和特點,其中所發生反應的類型和特點,記錄反應器進出物料組成和流量等數據,利用該數據進行物料衡算,計算主產物的收率、選擇性等,使學生利用所學知識,體會到所學知識在實際工作中的作用,激發學生學習興趣,實現理論與工程實際的緊密結合。
4 改革考核方式
考試具有測評教師教學水平和學生學習效果的功能,還有引導學生積極學習的“無形指揮棒”作用??荚囍贫鹊母母锟梢酝瑫r有效促進教學內容、方法和手段的改革。考試通常有開卷和閉卷兩種,各有特點。本課程采用平時成績(占20 %)和期末考試成績(占80 %)相結合的考核方法?;瘜W反應工程課程試題多年來一直堅持教考分離,每次考試試卷由其他教師按基本要求從試題庫出70%的考題,主講教師根據各自的講課特點出30%的考題組合而成。這種命題方式既考慮了課程的基本要求,實施教考分離,又能充分發揮各主講教師自己的講課特色,要求學生體會課堂教學的內容。
平時成績按照學生平時出勤、作業、課堂回答問題及課堂練習考核、寫小論文、寫專題報告等情況綜合評定給出。平時學生可以上學?;瘜W反應工程精品課程網站,自主學習,使學生的綜合素質得以提高。
期末筆試考核學生必須掌握和熟記的基本理論、數學模型與計算方法等,按照期末筆試答題情況給出期末成績。這種綜合評定成績方式督促學生注重綜合素質的提高,對學生良好的學風建設起到了促進作用。任課教師在每次考試后,要求必須對試卷進行詳細分析和課程總結,找出試卷中學生存在的共性問題和薄弱環節,為下一輪教學起到借鑒和促進作用,并注意在教學過程中不斷改進和完善,實現教與學兩方面共同提高。
5 結束語
在當今實施素質教育、培養創新型人才的社會大背景下,化學反應工程作為一門工程學科,要求學生系統掌握反應工程課程的內容,能夠把反應工程基本觀點與工程知識緊密聯系起來,從工程應用分析的角度來討論重要的工程概念。通過課堂教學與專業實驗、生產實習相結合以及創建課外實踐教學活動平臺和考試形式等多方面的教學改革,并比較了改進前后的教學方法對教學效果的影響進行,發現不同的內容采取相應的教學方法,學生更便于理解掌握教學內容,收到了良好的教學效果?;瘜W反應工程的教學改革還只做了初步的改革探索與實踐,每個學校具體情況都不一樣,應根據自己的專業方向和辦學特色做進一步的探討。
參考文獻:
[1]范明霞,袁頌東.化學反應工程重點課程建設探索與實踐[J].廣州化工,2009,36(2):111-112,115.
[2]丁剛,吳元欣,程健等.化學反應工程課程體系與實踐教學模式的探討[J].化工高等教育,2008,103(5):49-52,79.
[3]傅楊武,祁俊生,梁克中.論《化學反應工程》教學改革與實踐-從“3T”人才培養模式視角[J].重慶三峽學院學報,2011,27(3):131-134.
[4]李望,朱曉波.《化學反應工程》課程教學方法初探[J].教育教學論壇,2015,43(10):156-157.
[5]王琳琳,陳小鵬,梁杰珍等.改革地方院校課程教學模式和內容,培養學生工程與創新能力-以廣西大學化學反應工程教學為例 [J].實驗技術與管理,2012,29(8):10-14.
化學反應的方法范文6
物理化學是化學類專業的重要基礎課程,其基本原理被廣泛地應用于其它分支學科。因而學好本課程,可以加深對無機化學、有機化學、分析化學等先行課程的理解。物理化學也是一門理論性很強的交叉學科,涉及一定的數學和物理學知識,推演出的公示很多,使初學者感到抽象難懂,普遍反映是比較難學的一門課程[1]。隨著人們對物理化學現象本質的認識以及計算機技術的飛速發展,近些年來許多物理化學原理和方法得到了進一步的發展和完善。為了促使大學教師及時更新知識、豐富教學內容、提高教學水平,非常有必要在課程教學中融入相關學科領域的最新科研成果,最終達到科研促進教學的目的。鑒于此,作者將反應焓的量子化學計算研究融入到物理化學課程的熱化學教學中,這極大地提高了物理化學的教學水平和教學效果,同時有助于培養學生的科研興趣、增強學生的思維創新性。
1.物理化學教材中關于反應焓的計算
眾所周知,化工生產離不開化學反應,而化學反應常常伴隨著熱量的交換與傳遞。測定或計算一個化學反應的熱對于實際生產是非常重要的。由于實際生產經常是在等壓或者等容條件下進行的,因此很有必要對這兩種情況下的熱即Qp和Qv展開學習和研究。又因為Qp和Qv之間存在直接的定量關系,所以只需要獲得其中一種熱效應值就可以了,一般傾向于討論Qp。在非體積功為零的條件下,Qp與反應焓變H在數值上是相等的,故恒壓反應熱又可稱之為反應焓。目前,物理化學教材[1]中關于化學反應焓的計算,主要是利用標準摩爾生成焓和標準摩爾燃燒焓這兩種基礎熱數據計算標準摩爾反應焓。通過標準摩爾反應焓可以進一步計算化學反應過程的Qp、Qv以及體系的rH和rU等。因此,標準摩爾反應焓的計算是物理化學課程的一個重要知識點,所涉及的相關內容也是物理化學課程的教學難點。
對于298.15 K下的反應cC + dD yY + zZ,其標準摩爾反應焓等于:
也就是說,298.15 K下的標準摩爾反應焓等于相同溫度下參加反應的各個組分的標準摩爾生成焓與其化學計量系數乘積的代數和。結合νB的取值情況,其實質是:一個化學反應的標準摩爾反應焓等于各產物的標準摩爾生成焓之和減去各反應物的標準摩爾生成焓之和。
如果利用標準摩爾燃燒焓計算上述化學反應的標準摩爾反應焓,那么相應的計算公式為:
顯然,一個化學反應的標準摩爾反應焓等于參加反應的各個組分的標準摩爾燃燒焓與其化學計量系數乘積的代數和的負值。
2.反應焓的量子化學計算方法
根據文獻“Thermochemistry in Gaussian”白皮書[2]可知,對于一個化學反應來說,如果反應物和生成物中各種原子的個數均相等,那么在計算該化學反應過程的反應熱時,有關原子的信息就可以抵消,其反應熱的計算只需要分子的數據。具體的計算公式如下:
其中Em表示分子總能量,Hc表示熱焓校正,二者之和可以直接從Gaussian程序的輸出文件中讀取。此處量子計算化學研究的對象一般是單個氣態分子,因此上述公式中的Em準確地說是氣態單分子的總能量,Hc是氣態單分子的熱焓校正值。由此可見,這里所說的化學反應都是在氣相中進行的,即參與反應的各個組分均為氣態。這也正是該理論計算方法的局限性和不足之處。但是,對于某些液相或者固相反應來說,同樣可以利用該方法粗略地估算其標準摩爾反應焓。
3.乙醇脫水制取乙烯的化學反應焓
以乙醇脫水制取乙烯的氣相化學反應為例,介紹量子化學方法計算標準摩爾反應焓的步驟和具體過程。首先,利用GaussView軟件分別繪制乙醇、水和乙烯的分子結構,編輯各自的輸入文件。然后,采用Gaussian03程序優化它們的分子結構,并且進行振動分析以判斷它們為勢能面上的穩定點。圖1給出了乙醇、水和乙烯在B3LYP/6-311++G?鄢?鄢理論水平下的優化分子結構。
此外,通過查閱物理化學教材[1]的附錄獲得乙醇、水和乙烯的氣相標準摩爾生成焓分別為-235.10kJ/mol、-241.82kJ/mol和52.26kJ/mol,進而采用公式(1)計算乙醇脫水制取乙烯的標準摩爾反應焓等于45.54kJ/mol。其次,打開它們的Gaussian輸出文件,得到每個組分的分子總能量Em與其熱焓校正值Hc之和,再利用公式(3)計算該反應在298.15 K時的標準摩爾反應焓。在此基礎上,計算各種理論水平下的誤差,相關熱化學數據的理論值及其誤差列于表1。