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化学反应的过程范文1
关键词：TSR；油气藏；FT-ICR MS；有机硫化物；形成
碳酸盐岩层系中常伴有硫酸盐岩的沉积，在一定温度和压力下，硫酸盐岩跟干酪根降解生成的烃类接触会发生热化学还原反应（Thermochemical Sulfate Reduction，简称TSR）。TSR是油气藏中有机流体-岩石相互作用的核心研究内容之一，对于油气藏的次生变化具有重要的影响。目前有资料表明[1-5]，TSR可能会在油气藏生成和运移过程中发挥加硫作用生成有机硫化物，这些有机硫化物蕴含丰富的地球化学信息，对于油气对比，确定油气成熟度方面具有重要意义。
近年来，随着对碳酸盐岩油气藏中有机硫化物结构、组成及TSR成因研究的深入，尤其是对噻吩类、苯并噻吩类和二苯并噻吩类化合物的研究发现[6-8]，在较高的温度下，噻吩系列化合物可以转换成苯并噻吩和二苯并噻吩系列化合物。二苯并噻吩由于具对称的分子结构，热稳定性很高，因此具有较宽的热成熟度范围[9-12]，如果二苯并噻吩类化合物随热演化而发生规律性的变化，则不失为一个良好的热成熟度指标[13]。但是，作为高-过成熟阶段的碳酸盐烃源岩噻吩系列、苯并噻吩系列和二苯并噻吩系列化合物的TSR成因及机理方面的研究国内外鲜有报道。
原油与硫酸盐发生TSR反应油相产物中有机硫化物的种类和结构较复杂，尤其是稠环硫醚和噻吩类性质不活泼，与大量存在的饱和烃及芳香烃相似[14]；同时这类物质沸点高、分子量大，超过气相色谱的气化极限（500℃），不能通过气相色谱进行分离，因此传统的方法难以研究有机硫化物的组成和分布。傅里叶离子回旋共振质谱仪（FT-ICR MS）是一种超高分辨能力的新型质谱仪，可以从分子元素组成层次上研究有机硫化物的组成。有机硫化物经甲基化反应衍生为甲基锍盐，然后通过正离子电喷雾（ESI）FT-ICR MS分析，得到硫化物的信息。锍盐类化合物在质谱图中表现出明显的规律性，可以实现对质谱峰的鉴定，以等效双键值（DBE）进行统计，DBE为双键和环烷数之和。
文章利用FT-ICR MS分析原油与硫酸镁反应油相产物中的有机硫化物分布，并初步探讨了有机硫化物的地质成因。
1 实验部分
1.1 实验装置和主要试剂
选用胜利原油与硫酸镁的反应体系进行热压模拟实验，实验装置主要由200mL高压反应釜、气路和取样分析系统组成。反应釜为江苏海安石油科研仪器有限公司WYF-1型高压釜，控温精度为±1℃。将20g原油、10g无水硫酸镁及10ml去离子水依次加入到石英杯中，然后将石英杯置于高压反应釜内抽真空。
无水硫酸镁、1，2-二氯乙烷、二氯甲烷 碘甲烷、四氟硼酸银、正己烷、甲苯和甲醇均为分析纯，胜利原油的性质见表1。
表1 胜利原油的性质
1.2 实验条件与分析方法
热模拟反应温度点为350℃、375℃、400℃、425℃、450℃，由于低温时反应较难进行，室温到250℃时对反应釜采取满负荷直接加热的方法。250℃到最终的反应温度采取程序升温的方法： 250℃～350 ℃，40h；250℃～375℃，35h；250℃～400 ℃，30h；250℃～425℃，25h；250℃～450℃，20h。程序升温结束后，待高压釜冷却至室温时，打开釜盖，用移液管抽出釜中油水混合液，用微型分液漏斗对油、水两相混合液进行油、水分离。用库仑仪对油相产物的总硫进行分析，利用FT-ICR MS分析油相产物中有机硫化物的分布。
1.3 甲基衍生化反应及样品制备
油样经甲苯萃取脱水后取200mg，进行三次重复反应。单次反应步骤如下：油样由2mL二氯甲烷完全溶解后，加入50μL碘甲烷、2mL0.5mol/L的四氟硼酸银的二氯乙烷溶液（g・L-1），超声振荡使其混合均匀；避光条件下静置48h。将反应后的混合物离心分离碘化银沉淀后，得到甲基化产物。油相甲基化产物10mg溶于1mL二氯甲烷中，取5μL用1mL甲苯/甲醇/二氯甲烷（3：3：4）稀释，进行正离子ESI FT-ICR MS 质谱分析。
1.4 仪器工作条件
使用中国江苏科苑仪器公司XY-101 库仑仪对油相产物总硫含量进行分析，炉温入口 500℃，炉温出口 850℃，汽化室温度60℃，燃气流速40mL・min-1，氮气流速160mL・min-1，试样气体流速30mL・min-1。
使用美国Bruker公司Apex-Ultra 9.4T型FT-ICR MS质谱分析油相产物中有机硫化物的分布，进样流速150μL・h-1，极化电压-2500V，毛细管入口电压-3000V，毛细管出口电压320V，离子源六极柱直流电压2.4V，射频电压300Vpp；四级杆Q1=250Da，射频400Vpp；碰撞池氦气流量0.3L・s-1，碰撞能量-1.5V，贮集时间4s，离子导入分析池飞行时间1.3ms；采集质量范围200-750Da，采集点数4M，采集64次，激发衰减11.75db。
2 实验结果分析
图1是胜利原油与硫酸镁发生TSR反应油相产物中总硫含量与温度的关系。从图1可知，随着温度的增加，油相产物中总硫含量先增加后降低，375℃以前，反应后的油体产物中总硫含量均高于反应前原油中的硫含量，原因可能是胜利原油中的硫化物多为硫醚、噻吩系列的相对较稳定的硫化物，在较低温度下这类硫化物很难分解，同时TSR产生的硫化氢会继续与原油中的一些烃类发生加硫反应，生成一部分硫化物，导致反应后油相中的硫含量增加。当反应温度达到一定程度后，油相中相对稳定的硫化物开始裂解，硫化物的生成速率弥补不了其分解速率，导致总硫含量降低。400℃以后，总硫降低的趋势变缓，可能此时油相中的硫化物主要以在高温下也较难分解的苯并噻吩系列为主。
图2是胜利原油在450℃油相甲基化产物正离子FT-ICR MS质谱图，从图中可知，质量分布主要集中在200Da-500Da之间，质量重心在280Da附近，选择m/z=339的质量点，在N1S1>O1S1>S2≈O2S1。虽然反应后的油相化合物中含有很多含硫杂原子类型化合物，但S1类化合物的丰度仍然占绝对优势。不同杂原子及缩合度类型化合物的DBE及碳数分布图见图4。
图3 油相甲基化产物不同杂原子类型化合物相对丰度
S1类化合物。S1类化合物等效双键DBE值分布在1-18范围内，主要集中在6-10之间，碳数分布在C6-C12相对丰度较强。由于油相在较高温度下受过热化学作用，异构化程度较低的链状烷烃消失，S1类化合物的等效双键DBE值最低为1，未鉴定出DBE=0的S1说明不存在链状硫醚。DBE=1、2的硫化物分别为一元环和二元环硫醚。DBE=3硫化物对应噻吩，DBE=6和9具有明显的丰度优势，分别对应苯并噻吩和二苯并噻吩。
S2类化合物。S2类化合物的DBE介于4-15之间，缩合度高于S1，传统的方法难以分析。由图5可知，DBE=5，8、11系列的相对丰度较高。DBE=5的硫化物可能是噻吩环上再并入一个环状硫醚，DBE=8的硫化物可能是苯并二噻吩，而在二苯并噻吩骨架上再并入一个噻吩其分子缩合度DBE值刚好为11。S2类化合物中存在大量的噻吩型和硫醚型结构在同一分子中的化合物。
O1S1类化合物。O1S1类化合物分布重心相对分散，缩合度分布范围较宽，在1-18之间，DBE值在3、4的化合物优势比较明显。DBE=3的硫化物可能是噻吩环上带有一个羟基的化合物，或者是带有羟基的三环环硫醚。DBE=4的硫化物可能是噻吩环上再并入一个带有羟基的环。
O2S1类化合物。O2S1类化合物在ESI质谱图中显示很强的丰度，对应的化合物主要是环烷酸[15，16]，而含有一个硫原子的化合物又是原油中含量最多的硫化合物，所以O2S1类化合物是环烷酸分子中杂化一个硫原子或者含硫化合物被羧基取代形成的。在图4中DBE=8的化合物丰度最高。其结构可能是苯并噻吩分子结构中并入二元环的环烷酸。
N1S1类化合物。N1S1类化合物DBE介于4-15之间，DBE=4系列的丰度较高，可能是一元环硫醚接到吡咯骨架上形成的产物。
图5是胜利原油与硫酸镁反应体系油相产物在350℃-450℃下S1类化合物的各相对丰度。由图中可知，随着温度的升高，丰度较高的硫化物DBE值也升高。在350℃时，DBE=1、2、3和5系列的丰度较高，此时的硫化物主要是环状硫醚和噻吩系列。当达到400℃时，DBE=1、2、3、6和9系列的丰度较高，此时硫化物主要组成不仅有环状硫醚和噻吩系列，而且还有苯并噻吩系列和二苯并噻吩系列。当温度达到425℃时，DBE=6和9系列的硫化物丰度较高，DBE较低的硫化物含量逐渐失去优势。当温度达到450℃时，DBE= 9系列的硫化物丰度最高，说明此时油中硫化物主要是二苯并噻吩系列。因此，在模拟实验中随着反应温度的升高，油相产物中有机硫化物的演变过程是一个由噻吩系列逐渐到苯并噻吩系列再到二苯并噻吩系列的过程。
原油中含有大量的链状化合物和含有侧链的烃类化合物，这类物质与TSR产生的无机硫（S，H2S或HS-）作用会生成噻吩，夏燕青的实验已验证这一点[6]。硫是强电负性元素，可以将烷烃等饱和链状化合物逐步改造成烯烃、共轭双烯以及共轭多烯。共轭双烯与元素硫作用形成噻吩，共轭多烯形成后可以环化形成多种芳烃化合物。如果噻吩类化合物侧链上还有链状烃基或者带苯环的结构，在较高的温度下会继续向苯并噻吩类化合物转变，这就是在模拟实验中检测到高温油相产物中苯并噻吩和二苯并噻吩丰度占优势的主要原因。在沉积条件相同的情况下，油气藏中噻吩系列和苯并噻吩系列的相对含量可以作为成熟度的指标。
3 结论
利用高压釜反应装置，在高温高压含水条件下对胜利原油与硫酸镁热化学还原反应体系进行了模拟实验研究。利用傅里叶离子回旋共振质谱仪对反应后的油相产物的总硫变化和油相硫化物的组成分布进行了分析。
结果表明，总硫含量随反应温度的升高呈先增加后降低。FT-ICR MS鉴定出油相化合物中含硫化合物类型主要有S1、S2、N1S1、O1S1、O2S1，其中S1类化合物占绝对优势。随着反应温度的升高，TSR产生的无机硫将链状化合物和含有侧链的烃类化合物逐步改造成共轭双烯以及共轭多烯，共轭双烯与硫作用形成噻吩系列，噻吩系列继续与硫作用生成苯并噻吩系列。油相产物中有机硫化物的演变过程是一个由噻吩系列逐渐到苯并噻吩系列再到二苯并噻吩系列的过程，在沉积条件相同的情况下，油气藏中噻吩系列和苯并噻吩系列的相对含量可以作为成熟度的指标。
化学反应的过程范文2
关键词：化学反应速率；教学思考；对策
中图分类号：G632.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）04-0233-02
“化学反应的速率”是从化学动力学的角度研究化学反应进行快慢的一节课，课程重点是学习化学反应速率的定量表示方法以及浓度、温度、催化剂等外界因素对反应速率的影响。考试大纲对这节课的要求有：了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法；理解浓度、温度、压强、催化剂等外界条件对反应速率的影响，认识其一般规律；了解化学反应速率在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。学生对“化学反应速率”这一知识点的认识发展过程可用图1来表示，通过必修2的学习已经知道化学反应有快慢之别，但不知道如何定量描述化学反应的快慢。已经知道浓度、温度、催化剂等外界条件的改变将对化学反应速率产生怎样的影响，但不知道为什么能产生这样的影响、影响程度如何。学生在本节课将学习化学反应速率的定量表示方法，并从定量的角度来探讨外界条件对化学反应速率的影响情况。现以鲁科版“化学反应原理”第二章第三节“化学反应的速率”为例，对教学过程中出现的问题进行思考并提出相应解决对策，本节教材的内容框架如图2所示。
一、化学反应速率
教材在这一部分通过一个探究活动，让学生尝试对化学反应速率进行定量的研究。在教学过程中易出现一个问题：由于在这个实验中直接测到的是镁条的质量和物质的量，所以在表示反应速率时，学生都是直接用单位时间内的镁条质量的变化量或物质的量的变化量来表示反应速率的。这与通常说的用单位时间内物质浓度的变化量来表示反应速率不同，因此探究活动设置了问题2“如果分别用单位时间内盐酸浓度的减小和氯化镁浓度的增加来表示反应速率，需要哪些数据？”来引导学生，为下文的速率方程做了铺垫。在学习过程中，学生容易犯一个错误，即将镁的物质的量的变化量除以溶液的体积，当作是镁的浓度的变化量，教师应指导学生，“一般来说，浓度只针对气体和溶液中的溶质，固体和溶剂的浓度看做常数，不能用来表示化学反应速率”。
在教师的教学和学生的学习过程中还应注意以下几点：第一，对于同一个化学反应，用不同的物质来表示的反应速率，在数值上是不同的，所以一般要指出是v（A）还是v（B）。第二，无论用反应物还是用生成物来表示的化学反应速率都是正值，但在课本中出现的两个公式的形式：会让学生以为，以单位时间内反应物浓度的变化量表示的反应速率是负的，容易给学生造成困惑，所以应强调Δc（A）就是浓度的变化量，不一定是“末减初”，即无论以什么物质来表示的化学反应速率都是一个正值。第三，上述的第二个公式较为复杂，学生理解和记忆时比较困难，在实际应用中也较少出现，只是为了说明同一反应用不同物质表示的反应速率都是相同的，所以在教学时应注意引导学生重点理解和掌握第一个公式，对第二个公式的理解应是：在同一个化学反应方程式中，以不同物质表示的反应速率之比等于其方程式系数之比。
在必修2的学习中，学生已经从定性的角度了解了什么是化学反应速率，在这节课中将进一步学习化学反应速率的定量表示方法，并从定量的角度来探讨外界条件对化学反应速率的影响情况，着重培养学生对问题进行定量研究的意识。
二、浓度对化学反应速率的影响
在浓度对速率的影响中，教材出现了速率方程：v=kc（A）c（B）。在教学中要注意把握这部分内容的深广度，与掌握具体知识相比，本节课更重视培养学生对问题进行定量研究的意识，所以在教学时应抓住的一个核心是：只需要知道化学反应速率与反应物浓度存在一定的定量关系，这种定量关系通常通过实验测定，与化学方程式中的系数并无确定关系。
在教学过程中遇到的问题主要有：第一，学生易把速率方程和上节的化学反应速率的计算公式混淆，对于两个公式所表达的意义也不清楚。对于这个问题的突破，可以通过将两个公式进行对比，指导学生对两者进行区分。第二，压强对化学反应速率的影响是学习过程中的一个易错点，应指导学生将压强对速率的影响转化成对浓度的影响，即压强改变时只有引起浓度的变化才会影响反应速率，否则不影响，如：恒容下充入与反应无关的气体问题、只涉及液体和固体的反应的问题等。
三、温度对化学反应速率的影响
这部分内容教学的重点是：温度与反应速率常数之间存在着定量关系；温度对反应速率的影响与活化能有关；活化能的定义。教学时应通过情境的创设，层层设问，将知识点一一引出。首先提问：温度如何影响化学反应速率？（通过影响反应速率常数来影响化学反应速率）；其次提问：为什么升高相同温度对不同化学反应的速率影响程度不同？（不同反应的活化能不同，活化能越大改变温度对反应速率的影响程度越大）；最后再解释什么是活化能。温度对速率的影响涉及到了化学反应动力学研究的问题，具有非常强的理论性。例如：教材提出了“基元反应”的概念，又对“化学反应式怎样进行的”这一问题进行了分析。如何在教学过程中做到既不增加学习难度、不引入过多概念，又可以帮助学生从本质上理解为什么化学反应速率会千差万别，为今后的学习打下初步的理论基础，就成为教学的一个难点。因此在进行阿伦尼乌斯公式的教学时，只要求学生知道对于一个确定的反应，温度对化学反应速率的影响与活化能有关。当Ea>0时，升高温度反应速率常数增大，化学反应速率加快。在教学过程中不宜追究其来龙去脉，更不宜进行公式推导。教材中的反应历程示意图应指导学生学习，借助图像有助于帮助学生理解活化能的意义。
四、催化剂对化学反应速率的影响
催化剂对速率的影响主要是让学生了解催化剂是通过参与反应改变反应历程、降低反应的活化能来提高化学反应速率的。教材中的“氯催化臭氧分解历程示意图”是教学的重点，可以帮助学生理解上述内容。
在教学过程中会遇到的问题是：学生常常将催化剂对化学反应速率的影响和对平衡移动的影响混淆。教师应帮助学生对这一内容进行对比和归纳，如：催化剂降低了反应的活化能，从而使反应速率常数增大，进而提高了化学反应速率；而催化剂不能改变化学平衡常数，从而不影响平衡的移动，不改变平衡状态，问题就能够得到解决了。
教材从“化学反应是怎样进行的”提出“反应历程”和“基元反应”等概念。这些概念的引入可从本质上揭示化学反应的复杂性，保证了教学内容的科学性，帮助学生从本质上理解为什么化学反应速率会千差万别，为今后的学习打下初步的理论基础。但是，高考对速率方程、阿伦尼乌斯公式、基元反应和碰撞理论等都没有要求，那么在教学中如何准确把握教学的深广度，就成为了一个重要的问题。例如对于“基元反应”，仅需知道基元反应即为一步完成的反应，而许多化学反应是由若干个基元反应组成的复杂反应即可。再如对于“速率方程”，需知道化学反应速率与反应物浓度存在一定的定量关系，这种定量关系通常通过实验测定，与化学方程式中的系数无确定关系。
与必修2相比，化学反应原理着重培养学生对问题进行定量研究的意识，因此如何准确把握教学的深广度，不给学生增加学习的负担也是教学过程需要解决的一个重要问题。在教学时，既要使学生对化学反应速率及其影响因素的认识在必修的基础上有所提高，又不过于定量化、抽象化，要注意使这部分内容区别于大学化学教学。重点培养学生分析处理数据的能力及解决问题的能力、逻辑思维的能力，这些能力的考察也是新课程高考中的一个重要方面。
参考文献：
[1]北京师范大学国家基础教育课程标准实验教材总编委会组.化学反应原理（选修）[M].济南：山东科学技术出版社，2011.
[2]中华人民共和国教育部考试中心.2013年普通高等学校招生全国统一考试大纲（理科）[M].北京：高等教育出版社，2013.
[3]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准[M].北京：人民教育出版社，2003.
[4]周小山，严先元.新课程的教学设计思路与教学模式[M].成都：四川大学出版社，2005.
[5]王锦化.实验创新活动中高师本科生选题刍议[J].化学教育，2006，（5）.
化学反应的过程范文3
使学生理解浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响;
使学生能初步运用有效碰撞，碰撞的取向和活化分子等来解释浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。
能力目标
培养学生的观察能力及综合运用知识分析解决问题、设计实验的能力，培养学生的思维能力，阅读与表达能力。
情感目标
通过从宏观到微观，从现象到本质的分析，培养学生科学的研究方法。
教学建议
化学反应速率知识是学习化学平衡的基础，学生掌握了化学反应速率知识后，能更好的理解化学平衡的建立和化学平衡状态的特征，及外界条件的改变对化学平衡的影响。
浓度对化学反应速率的影响是本节教学的重点。其原因是本节教学难点。这部分教学建议由教师引导分析。而压强、温度、催化剂的影响可在教师点拨下由学生阅读、讨论完成。
关于浓度对化学反应速率的影响：
1.联系化学键知识，明确化学反应得以发生的先决条件。
(1)能过提问复习初中知识：化学反应的过程就是反应物分子中的原子重新组合成生成物分子的过程。
(2)通过提问复习高中所学化学键知识：化学反应过程的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。
(3)明确：旧键的断裂和新键的生成必须通过反应物分子(或离子)的相互接触、碰撞来实现。
2.运用比喻、图示方法，说明化学反应得以发生的必要条件是活化分子发生有效碰撞。
(1)以运动员的投篮作比喻。
(2)以具体的化学反应为例，让学生观看HI分子的几种可能的碰撞模式图(如制成动画教学软件加以模拟会收到更好的效果)，进一步说明化学反应得以发生的必要条件。
3.动手实验，可将教材中的演示实验改成边讲边做，然后据实验现象概括出浓度对化学反应速率影响的规律。有条件的学校，也可由学生动手做，再由学生讨论概括出浓度对化学反应速率的影响规律---增大反应物的浓度可以增大化学反应速率。
4.通过对本节所设铁与盐酸反应的讨论，并当堂课完成课后“习题二、2”，综合运用本节所学内容反馈学生掌握情况，巩固本节所学知识。
教材分析
遵照教学大纲的有关规定，作为侧重理科类学生学习的教材，本节侧重介绍化学反应速率和浓度、压强、温度、催化剂等条件对化学反应速率的影响，以及造成这些影响的原因，使这部分知识达到大纲中所规定的B层次或C层次的要求。本知识点，按最新教材来讲。
教材从一些古代建筑在近些年受到腐蚀的速率大大加快等事实引出化学反应速率的概念，并通过演示实验说明不同的反应具有不同的反应速率，以及浓度、温度等对化学反应速率的影响。教材注意联系化学键的有关知识，从化学反应的过程实质是反应物分子中化学键的断裂、生成物分子中化学键的形成过程，以及旧键的断裂和新键的形成都需要通过分子(或离子)的相互碰撞才能实现等，引出有效碰撞和活化分子等名称。并以运动员的投篮作比喻，说明只有具有足够能量和合适取向的分子间的碰撞才能发生化学反应，教材配以分子的几种可能的碰撞模式图，进一步说明发生分解反应生成和的情况，从中归纳出单位体积内活化分子的数目与单位体积反应物分子的总数成正比，也就是和反应物的浓度成正比，从而引导学生理解浓度对化学反应速率的影响以及造成这种影响的原因。接着，教材围绕着以下思路：增加反应物分子中活化分子的百分数增加有效碰撞次数增加化学反应速率，又进一步介绍了压强(有气体存在的反应)、温度、催化剂等条件对化学反应速率的影响以及造成这些影响的原因，使学生对上述内容有更深入的理解。
教材最后采用讨论的方式，要求学生通过对铁与盐酸反应的讨论，综合运用本节所学习的内容，进一步分析外界条件对化学反应速率的影响以及造成这些影响的原因，使学生更好地理解本节教材的教学内容。
本节教材的理论性较强，并且具有一定的难度。如何利用好教材中的演示实验和图画来说明化学反应发生的条件，以及外界条件对化学反应速率的影响是本节教材的教学关键。教师不可轻视实验和图画在本节教学中的特殊作用。
本节重点是浓度对化学反应速率的影响。难点是浓度对化学反应速率影响的原因。
教学设计示例
知识目标
1.使学生了解化学反应速率的概念及表示方法。
2.使学生理解浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。
3.使学生能初步运用有效碰撞，碰撞的取向和活化分子等来解释浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。
情感目标通过从宏观到微观，从现象到本质的分析，培养学生科学的研究方法。
能力目标培养学生综合运用知识分析解决问题的能力，培养学生的思维能力，阅读与表达能力。
重点浓度对化学反应速度的影响。外界条件对可逆反应的正逆反应速率的影响。
难点浓度对化学反应速率影响的原因。
教学方法诱思探究法
教学过程
第一课时
[阅读教材引入]本章的主要内容和学习本章的意义
两个问题：反应进行的快慢-化学反应速率问题。
反应进行的程度-化学平衡问题。
意义：是学习化学所必需的基础理论并能指导化工生产。
[录象]古代建筑物受到腐蚀的记录片。
[讲述]从片中我们知道，古代建筑物在本世纪所遭受的腐蚀比过去几百年甚至几千年所遭受的腐蚀还要严重的原因是酸雨。为什么会使腐蚀的速度变快呢?这就是我们第一节要研究的化学反应速率问题。
[板书]第一节化学反应速率
[指导实验][实验2-1]等浓度的盐酸和醋酸分别与大理石反应。
现象：在加入盐酸的试管里，大理石与盐酸迅速反应，有大量气泡产生。而加入醋酸的试管里，反应缓慢，只有少量气泡产生。
[讲解]不同的化学反应进行的快慢不一样，如何表示化学反应速率呢?
结论：不同的化学反应有快有慢。
[板书]一、化学反应速率
1、定义：化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的，通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
2、表达式：略
[设问]对于同一化学反应，用不同物质表示化学反应速率，数值是否一样呢?让我们看下面的练习。
[投影]练习：在给定条件下，氮气与氢气在密闭容器中合成氨。起始时加入氮气和氢气且浓度分别为1.0mol/L和3.0mol/L，2秒后，氮气的浓度为0.8mol/L，氢气的浓度为2.4mol/L，氨气的浓度为0.4mol/L。分别用氮气、氢气和氨气的浓度变化表示的这2秒内的化学反应速率是多少?有什么关系?
[计算、思考]
3H2+N2=2NH3
起始3.01.00
浓度mol/L
2S后2.40.80.4
浓度mol/L
[总结]同一反应，用不同物质浓度表示化学反应速率，数值之比等于方程式中系数比，应指明是用那种物质的浓度变化表示的速率，化学反应速率实质是平均反应速率。
[过渡]下面来研究影响化学反应速率的因素。
补充实验：
在三只试管里分别放入5mL相同浓度的稀盐酸，分别加入长短、粗细大致相同的铜丝，铝丝，铁丝。
[讲解]铜是氢后金属，不能置换酸中的氢，铝的金属活动性比铁强，铝的反应速率快，说明物质的性质即内因是决定化学反
应速率的重要因素。那么，外界条件对化学反应速率是如何影响呢?
现象：铜丝与稀盐酸不反应;铝丝比铁丝溶解的快，气体生成的快。
[板书]二、外界条件对化学反应速率的影响
[指导实验][实验2-2]大理石与不同浓度的盐酸反应，并给其中一个加热。
[实验2-3]H2O2的分解反应
(2-2)现象：在加入1mol/L盐酸的试管中有大量的气泡冒出，在加入0.1mol/L盐酸的试管中气泡产生得很慢。加热后，反应速率明显加快。
(2-3)现象：在H2O2中加入MnO2粉末时，立即有大量气泡产生，在没有加入MnO2粉末的试管只有少量气泡。
[提出问题]通过以上实验，说明影响化学反应速率的外界条件有那些?是如何影响的?
[回答]
影响化学反应速率的外界条件有浓度、温度和催化剂。浓度越大、温度越高、使用催化剂，则化学反应速率越快。
[板书]1、浓度对化学反应速率的影响
当其它条件不变时，增加反应物的浓度，可以增大化学反应速率。
[设问]对于有气体参加的反应压强对化学反应速率也有影响，为什么?
[回答]
对于气体来说，当其它条件不变时，体积与所受的压强成反比。如果气体的压强增大，体积就缩小，则浓度就会增大，化学反应速率就加快。
[板书]
2、压强对化学反应速率的影响
对于有气体参加的反应，增大压强，可以增大化学反应速率。
3、温度对化学反应速率的影响
当其它条件不变时，升高温度，可以增大化学反应速率。
4、催化剂对化学反应速率的影响
使用催化剂可以加快化学反应速率。
[阅读]P35最后自然段。影响化学反应速率的外界条件还有什么?
[设问]为什么在补充实验中选择长短、粗细大致相同的金属?
[回答]因为固体颗粒的大小对化学反应速率也有影响。
[追问]怎样影响?
[回答]颗粒越细，接触面积越大，化学反应速率越快。
[留疑]外界条件对化学反应速率的影响的原因是什么?
[课堂练习]
1、反应4NH3(g)+5O2(g)==4NO(g)+6H2O(g)，在10L的密闭容器中进行，半分钟后，水蒸汽的物质的量增加了0.45mol，则此反应的平均速率v(x)(反应外物的消耗速率或生成物的生成速率)可表示为()
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、在四个不同的容器中，采用不同条件进行合成氨反应，根据下列在相同时间内测定的结果判断，生成氨的速率最快的是()
A.用H2表示的反应速率为0.1mol/(L·min)
B.用NH3表示的反应速率为0.3mol/(L·min)
C.用N2表示的反应速率为0.2mol/(L·min)
D.用H2表示的反应速率为0.3mol/(L·min)
3、增大压强，能使下列反应速率加快的是()
A.Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应
B.CO和水蒸气在一定条件下反应生成CO2和H2
C.将CO2通人石灰水中
D.Na2O溶于水
4、在带有活塞的密闭容器中发生反应：Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O，采用下列措施不能改变反应速率的是()
A.增加Fe2O3投入量
B.保持容器体积不变，增加通人H2的量
C.充入N2，保持容器内压强不变
D.充入N2，保持容器内体积不变
[答案]
1、C;2、C;3、B、C;4、A、D
[作业]P36一、二
化学反应的过程范文4
化学反应器中的肥料制造过程中往往是不能够达到反应温度,因为反应不充分,往往产生较多的废物和气体。这样的生产方式不能满足生产和生活的需要,化学反应是不充分的,引起最大的化学产品的生产问题,以及较低的化学反应产率。因为反应不完全严重使化学品的生产效率降低,造成能源和资源的巨大浪费。化学工程在化工生产过程中,整个项目的连续性较差,因此,可能会影响处理正在进行化学反应进展,所以化学工程生产链的整体,是一个很大的整体生产工程。
目前的化学品制造工序中,不适合的化学品的制造过程,其中有一些生产的主要问题是非常明显的。化学制造过程中,有必要对这些问题采取合理的解决措施,以改善化工生产。最新生产的化学品,需要有效提高化学生产过程的完全反应率,以减少生产过程中所造成的污染。首先,化学品的制造方法中,可提高反应的环境和反应条件进行。为了减少废物的产生,提高了生产效率,实现高效率的生产,化学反应的条件是最重要的生产条件。因此,提高化学品生产的效率,在制造过程中要满足化学反应条件。必须有足够的催化剂和反应条件下,要达到化学反应的标准,以确保生产化学品的制造进一步的提高生产效率,并减少化工生产中产出的废物。化学废物包括废水,废渣和废气。确保这些废物直接排入环境不形成污染,可以选择相对绿色安全的化学品。其次,化学品制造过程中,尽可能的改善生产环境,并提供一个管理系统和废物的处理程序。
目前,化学工业生产中形成的废物直接排放到自然环境绝对含有重金属和有毒物质。此外,在许多情况下,包含应被视为需要进行适当的废气处理。废水排放,是一般使用化学合成的化学过程所形成的。减轻其废水的有害影响,主要是通过使用沉淀这一种化学反应,最基本的原则,原理是用沉淀的方法在废水中得到重金属。此外,废气处理装置的一个装置,例如,为了确保释放到空气中的安全,废气通过除尘过滤器和有毒气体,进行废气处理中,应严格按照国家规定的标准实施。最后,对化学生产过程中的反应机理与反应条件进行了分析,化学工程实践中,在化学制造工艺技术方面的技术进行讨论,是一种有效的方式。化学制造是最简单的环节,因为它更适合于化学品生产。当然,在不同的环境中,化学反应是随机变化的,化学生产方法与制造原料不同会导致化学反应的不同。采用好的化学原料与好的化学反应方法能够有效的提高生产效率,实现绿色的生产。总之,对化工生产技术进行改进,能够进一步的开发出非常积极的化学生产,完善当前化学生产链。
上述分析是化学化工生产率提高的探索问题,化学工程和化学品制造过程。注重环境保护和节能减排的要求下,必须增加化学生产过程中,生产的化学品生产效率。不能够以牺牲的自然环境为代价,进行大量的化学品生产。化农是中国的主导产业,环境是农业发展和人类生存的基础,化工环保在化工整体行业的发展起到非常重要的作用,目前已经产生了较为合理的绿色生产,进一步实现化工生产的产业化发展。在化工生产过程中,旨在改善生产效率,提高生产技术得到高产率的化学物质,符合要求的节能环保理念在化学品的制造过程中得到充分的重视。优化化工生产技术,以真实的达到保护环境和能源节约目标的,开发一种化学品后处理的绿色工艺。从根本上解决了合理的化工产品的生产问题,以最大限度地提高化学品的制造过程中的生产效率。
化学反应的过程范文5
关键词：任务驱动；观念建构；探究；反应速率
文章编号：1008-0546（2012）05-0083-02 中图分类号：G633．8 文献标识码：B
doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2012．05．039
建构主义学习理论强调，学生的学习活动必须与任务或问题相结合，教师通过设计探究问题，激发学生的学习兴趣和动机，学生通过分析问题、解决问题，主动地建构自己的知识经验过程，通过新经验和原有知识经验的相互作用，充实和丰富自身的知识和能力。
教师在设计探究问题的时候或者说为学生制定学习任务的时候，应该以课程标准为依据，以具体的知识为载体，重视对化学核心观念、原理的理解，强调化学基本观念的建构，从而达到对化学学科整体、本质的认识。通过学生的探究及教师的引导，我们的教学应该在建构化学基本观念方面对学生有帮助，从而形成学生自己的个人形态的化学观念。
一、教学设计思路
了解化学反应速率能帮助学生定量的了解化学反应的快慢。了解影响反应速率的因素，可以帮助学生更全面地了解反应物的本性和外界因素对化学反应的影响。化学反应速率的知识也是学习化学反应限度必要的知识准备。
本课从生活中的一些化学变化引入，提出本课学习的目的“调控化学反应的快慢，从而更好地利用化学为我们服务”。在中心任务的驱动下，通过实验观察、体会的形式，首先让学生明白如何利用定性观察法比较两个化学反应的快慢；然后预测影响化学反应的因素，通过实验重点探究温度、催化剂、反应物的浓度对化学反应速率的影响，使学生对影响化学反应速率的因素有感性的认识。在定性分析影响化学反应速率的基础上，提出如何定量的控制化学反应速率，引出化学反应速率的表示方法，体现由定性到定量的认识方法。
二、教学过程
环节1：创设情境，提出本节课学习的中心任务。
【图片展示】投影教材上的几张化学反应过程的图片，同学思考交流下面问题：“你了解图中化学变化过程进行的快慢吗？反应的快慢与我们有什么关系？”
【学生活动】观察图片，讨论、分析、思考问题。
（设计意图：引出本节课的中心任务：如何调控化学反应的快慢，从而更好地利用化学反应为我们服务。）
知识本位的化学教学重视对具体化学知识的学习，强化对概念、原理准确熟练的掌握，力求形成较为系统、完整的知识结构。而本课提出的中心任务“如何调控化学反应的快慢，从而更好地利用化学反应为我们服务”注重了化学与生产、生活的联系、更加注重了化学原理的应用性和实效性，是站在构建学生化学观念的角度，具有思考和探究的价值。
环节2：通过学生实验，体会如何比较反应的快慢。
【学生活动】请同学完成“钠与水”和“钠与乙醇”反应的对比实验。体会如何比较两个化学反应的快慢。
【实验小结】
（1）如果利用常规的观察法，我们可以通过固体反应物消失的快慢或生成气体的快慢比较两个化学反应速率的快慢。
（2）设计比较反应速率快慢的实验时，一般通过对比实验的方法。
（3）在相同的外界条件下，“钠与水”的反应比“钠与乙醇”的反应快。
（设计意图：由于是必修2的教学，如何通过简单的定量实验比较化学反应的快慢，学生不是特别明确，通过这样的实验，为后续的教学做好铺垫，同时引出影响化学反应速率的内因。）
情境的创设是观念建构的核心，问题的驱动是学生学习的动力。如何比较化学反应的快慢，对于初学者来说，可能比较模糊。通过这样的实验，学生对定量的认识化学反应有了感性的认识。所以，对于有些原理的教学，我们不能一步到位、过于急躁。而应该还原概念原理产生的历史背景和知识的来龙去脉，引导学生掌握规律发现的思想与方法，将知识内化为个人经验的一部分，从而形成个人的见解。
环节3：根据已有的知识和经验，学生预测影响化学反应速率的因素，并设计实验进行探究。
【学生活动】学生自己设计实验，从温度、浓度、催化剂三个方面探究外因对化学反应速率的影响。学生探究以下三个实验：（1）5%过氧化氢溶液中加入少量的三氯化铁溶液，分别放入热水（40℃）和冷水（5℃）中。（2）5%过氧化氢溶液和3%过氧化氢溶液中分别加入少量的三氯化铁溶液。（3）5%过氧化氢溶液中分别加入少量的三氯化铁溶液和二氧化锰粉末。
【实验小结】
（1）做对比实验时，注意运用控制变量的方法。
（2）在其他条件相同时，改变温度、改变浓度、使用催化剂等能改变化学反应的速率。
（3）一个化学反应可以用不同的物质催化，效果可能不同。
（4）根据一个实验就得结论这不是科学的研究方法。能否列举生活或实验中的事例证明刚才我们所得的实验结论。
（设计意图：学生选择了过氧化氢的分解实验，为什么选择这个实验，因为它有气体产生，便于观察反应速率的快和慢，这就是前面铺垫的结果。通过学生自主的探究活动，学生感受到外因对反应速率的影响，通过教师的小结，引导学生主动联系生活实际，把有关的原理应用到实际中，而且培养学生理论联系实际的能力。）
问题是思维的源泉，更是思维的动力。保证学生深层次认知参与的核心是有思考价值的问题或者具体的探究活动。根据已有的情景，学生自己预测影响化学反应速率的因素并实验探究，这就是一个非常具体而且要求清晰的学生活动。教师教学的任务就是将对事实和核心概念的理解转化为“为什么”、“如何”等高水平的驱动性问题，激发学生探究的动力。学生将知识的学习、观念的建构和问题的解决贯穿于任务的解决之中，将这些问题有机地结合起来，从而达到提升能力的目的。
环节4：研究如何定量地表示化学反应速率。
【过渡】以上我们主要定性的分析了影响化学反应速率的因素，而我们的目的是调控化学反应速率，那么控制到什么程度呢？所以必须对化学反应速率进行定量研究。
【引导】可以从物理中速率的概念适当引导，然后总结学生从不同角度回答的问题。
【课堂练习】某反应的反应物浓度在5min内由6mol/L变成了2mol/L，则以该反应物浓度的变化表示的该反应在这段时间内的平均反应速率为：
（设计意图：前面是学生对反应速率的定性认识，通过这样的讨论，把学生的思维由定性引入定量，提升思维的品质。）
【教师小结】化学反应承载着物质变化和能量变化两大基本功能。化学反应是化学研究的中心问题，反应速率是实现化学反应的关键因素之一。如果我们掌握了改变化学反应速率的方法，同时从量的角度知道改变到什么程度最好，我想我们的生活一定会更加理性和精彩。
三、教学反思
在新的课程理念的指导下，现在我们都非常重视学生的探究活动和问题意识，但是学生在探究时必须有任务的驱动，必须有疑问，有疑惑。而这些疑问或疑惑的产生应该来自生活、来自实践，应该产生的自然而且必然。我在引入时通过几张生活中的图片，让学生体会到化学反应有快有慢，但是有些反应我们希望它慢点对我们有利，有些反应快些对我们有好处，这样很自然引出本节课的中心任务“调控化学反应的快慢，从而更好地利用化学反应为我们服务”。在中心任务的驱动下，学生必然会问如何调控化学反应的快慢，影响化学反应快慢的因素是什么，最后如果我们要调控反应的快慢，调控到什么程度，引出化学反应快慢的定量表示方法，这样由定性到定量，提升思维、培养学生认识问题的基本方法。
学生在探究实验时，一般要先设计实验方案。学生一般的习惯是根据老师提供的药品设计实验，这样做其实限制了学生的思维，谈不上创新。在本节教学时，我选择让学生先做金属钠与水反应和金属钠与乙醇反应的对比实验，让学生先体会如何通过观察明显的实验现象来比较两个反应的快慢。有了这个实验做基础，然后学生在实验探究时，就可以自己选择一个对自己有利的反应作为研究对象。由于实验原理是自己选择的，他在选择的过程中必然要考虑什么样的反应便于自己研究，这个过程就是思维的过程，就是知识和能力运用的过程。选择一个反应作为研究对象，这是实验探究的前提，也是决定探究质量高低的关键，因为这是“前”思考，是演绎，不是归纳。
参考文献
化学反应的过程范文6
【展示】（投影）氢氧混合气体的爆炸景观；青香蕉、熟香蕉的对比图。师：日本福岛核电站氢氧混合气体的爆炸和香蕉的成熟，请对比两者反应过程的快慢。生：氢氧混合气体的爆炸很快，瞬间完成；香蕉的成熟较慢。师：由此可见，化学反应是有快慢之分的。物理上是怎样来描述快慢的呢？生：（思考、讨论，描述方法）方法1：用单位时间内物体经过的位移来描述；方法2：用经过相同的位移需要时间的多少来描述；方法3：相同的时间所经过位移的多少来表述；……师：很好。2004年雅典奥运会110米栏比赛中，刘翔以12′88的成绩获得冠军，就说明他的速度是非常快的。那么，我们化学上怎样来描述化学反应的快慢呢？生：（思考、讨论，描述方法）方法1：用相同时间内反应掉物质质量的多少来描述；方法2：用相同时间内生成物质质量的多少来描述；方法3：用相同时间内生成气体体积的多少来描述；方法4：用反应掉相同的量需要时间的多少来描述；……师：很好。由此看来，描述化学反应进行快慢的方法有很多，请大家阅读书本第30页。
二、【板书】
化学反应速率
1含义：衡量化学反应进行快慢的物理量。
2表示方法：单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加。
3表达式：v（B）＝ΔcΔtΔc———浓度的变化量，Δt———反应所经历的时间，v（B）———B物质的化学反应速率。
4.单位：mol•（L•min）－1或mol•（L•s）－1【投影】小试牛刀：在2SO2＋O幑幐22SO3反应中，10秒后，O2物质的量浓度减小了1mol•L－1，SO3物质的量浓度增加了2mol•L－1。问题1：分别用O2和SO3的浓度变化来计算该反应速率。问题2：v（SO3）与v（O2）意义是否相同？生板演：O2的反应速率v（O2）＝Δc／Δt＝1mol•L－1／10s＝0．1mol•（L•s）－1SO3的反应速率v（SO3）＝Δc／Δt＝2mol•L－1／10s＝0．2mol•（L•s）－1师：我们求得的化学反应速率是瞬时速率还是平均速率，有方向吗？生：是平均速率，只有大小没有方向。师：用不同的物质表示的同一个化学反应的化学反应速率一样吗？我们需要注意什么？生：不一样，我们需要指明物质的种类。师：化学反应速率能用任何物质来表示吗？生：不能。固体的浓度不会改变。【投影】总结化学反应速率的特点：①化学反应速率表示的是一段时间内的平均速率，不是瞬时速率；②化学反应速率是标量，即只有大小而没有方向，均取正值；③同一反应的速率可用不同物质来表示，其数值可能不同，但表示的意义相同，所以需要指明具体物质，如v（B）；④化学反应速率一般不能用固体或纯液体表示。师：我们知道化学反应的速率是有快慢之分的，那么化学反应速率的快慢由什么因素决定呢？【演示实验】比较相同大小去掉氧化膜的镁条、铁丝与同浓度稀盐酸的反应，请观察试管中气泡产生的多少。盐酸盐酸镁条铁丝师：从现象可以得到镁条上产生的气泡更多，我们如果换成铜会有什么现象？为什么？生：根据金属活动性顺序表可知，镁比铁更活泼，所以反应更快，而铜不会与盐酸反应。师：由此可见，反应速率的快慢与什么有关？生：与反应物本身的性质有关。
三、【板书】
影响化学反应速率的因素
1．内因：反应物本身的性质。【投影】①将食品置于低温条件下，常常可以保存更长的时间。为什么？②加酶洗衣粉的去污能力比普通洗衣粉要强得多。为什么？③向炉膛鼓风，炉子中的火就会越烧越旺。为什么？师：可以看出，化学反应速率的快慢还与外界条件有关，那么外界条件又是如何影响化学反应速率的呢？【活动与探究】完成下列实验，分析影响过氧化氢分解反应速率的因素（大试管上已贴好标签①②）。实验1：取①②两支大试管，各加入5mL 4％的过氧化氢溶液，用药匙末端向②试管内加入少量二氧化锰粉末，观察并比较两试管中发生的变化。实验2：取①②两支大试管，各加入5mL 12％的过氧化氢溶液，将①②试管分别同时放入装有冷水和热水的烧杯中，观察并比较两试管中发生的变化。实验3：取①②两支大试管，①试管中加入5mL 4％的过氧化氢溶液，②试管中加入5mL 12％的过氧化氢溶液，各同时加入3滴0．2mol•L－1氯化铁溶液，观察并比较两试管中发生的变化。【实验现象】实验1、2、3中均为试管②产生气泡的速度快。【讨论】压强对化学反应速率的影响。（温馨提示：气体的浓度等于气体的物质的量除以容器体积）压强l因素只适用于有气体参加的反应。【结论与板书】2．外因：其他条件不变，增大反应物浓度，加快化学反应速率；升高温度，加快反应速率；使用催化剂，加快反应速率；增大压强，加快化学反应速率。【问题解决】教材第31页的“问题解决”。【作业】书本第33页第2、4题。拓展选做作业：1．4NH3（g）＋5O2（g）＝4NO（g）＋6H2O（g），在1L密闭容器中进行，2min后，水蒸气的物质的量增加了2．4mol，则此反应的平均速率为多少？分别用v（NH3）、v（O2）、v（NO）、v（H2O）表示。思考化学反应速率与化学计量数之间有何联系。2．A＋3B幑幐2C＋2D，在不同情况下的反应速率为：①v（A）＝0．015mol／（L•s），②v（B）＝0．06mol／（L•s），③v（C）＝0．04mol／（L•s），④v（D）＝0．36mol／（L•min），比较速率的大小。
四、教学反思
《化学反应速率》是我在2011年余姚市教坛新秀评比中上的课，取得了第一名的好成绩，课后反思中找到了这节课成功的几个关键因素。
1.追求简单化。本课从引入日本福岛核电站的爆炸、香蕉的成熟引出化学反应的快慢，再引导学生对照速度定义，归纳、形成化学反应速率的概念，然后通过一个简单练习加深和巩固新知，直到结尾影响因素的教学，整个教学过程始终追求着简单。复杂问题简单化，减轻学生的负担。
2.追求有效性。有效教学是指教师在遵循教学规律的前提下，运用有效的教学方式和手段，使学生处在最佳的学习状态，在学习的过程中不断提高学习能力，培养良好的学习品质。在化学反应速率的概念教学中，通过联系物理中物体运动快慢的描述方法，使学生深入理解学习内容，能在分析问题、解决问题的过程中举一反三、触类旁通，得出化学反应速率的多种表示方法，学生易理解、接受，效果好。
