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篇1

現(xiàn)代教學(xué)論的發(fā)展，更多地回歸于人性的發(fā)展，強調(diào)學(xué)習(xí)者個體在教學(xué)活動中的主觀能動性，強調(diào)教學(xué)的開放性差異性和發(fā)展性?？茖W(xué)素養(yǎng)教育的發(fā)展主要方向有三：從終結(jié)性教育向人的終身教育轉(zhuǎn)變；從以知識傳授性為主的傳統(tǒng)教育向發(fā)展學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展性教育轉(zhuǎn)變；從單一面向全體的教育更多地關(guān)注學(xué)生個性化需求的差異性教育轉(zhuǎn)變。新課程課堂教學(xué)的首要目標是關(guān)注學(xué)習(xí)活動，提高學(xué)生素質(zhì)。高中化學(xué)課程模塊的內(nèi)容差別較大，使用的教學(xué)方法也有很大區(qū)別，“化學(xué)反應(yīng)原理”是基礎(chǔ)理論模塊之一，它幫助學(xué)生深入理解元素化合物之間內(nèi)在聯(lián)系，促使學(xué)生對化學(xué)理論知識系統(tǒng)化結(jié)構(gòu)化。特別是對學(xué)生的邏輯思維能力有很大提升，是六個選修模塊中理論性難度最強的。筆者在多年教學(xué)實踐中總結(jié)出幾種普遍適用的教學(xué)方法，具體分為：1. 愉快學(xué)習(xí)的教學(xué)方法。2. 關(guān)注差異性的教學(xué)方法。3. 問題探究的教學(xué)方法。4. 知識深加工的教學(xué)方法

1. 愉快學(xué)習(xí)的教學(xué)方法

學(xué)習(xí)是一種自我建構(gòu)，學(xué)習(xí)主體的情緒對學(xué)習(xí)過程和結(jié)果會產(chǎn)生制約和調(diào)控。愉快學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)建，首先要在課堂上建立一個雙方都感受到的輕松活潑的氛圍，不能簡單的肯定和否定學(xué)生個性的張揚，教師的權(quán)威建立在學(xué)識的淵博和培養(yǎng)學(xué)生思維開發(fā)上。在課堂上，每個學(xué)生都能平等的和教師對話。其次要充分利用化學(xué)學(xué)科這個優(yōu)勢平臺，激發(fā)學(xué)生求知的興趣和欲望，使學(xué)生積極主動的投入知識的獲取、體驗獲取過程的心境。化學(xué)這門學(xué)科激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的平臺較多，比如直觀的化學(xué)實驗實物模型，與化學(xué)息息相關(guān)的社會實踐事例，還有多媒體課件圖像表格和教師幽默的語言描述等。例如在專題1第二單元“化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化”中，要充分利用實驗平臺，讓小組自己動手做各自的電源，相互分析對方電源工作原理并形成理論依據(jù)。再設(shè)計“如何在鐵鑰匙上鍍銅”的實驗，讓學(xué)生在輕松愉快的小組活動中理解了電解槽的工作原理。最后再讓學(xué)生小組書寫“鋼鐵是怎樣生銹的”小論文。這樣學(xué)生在愉快學(xué)習(xí)的教學(xué)策略中完美地完成了學(xué)習(xí)任務(wù)。

2. 差異性的教學(xué)方法

新課程要求凸顯差異性，在班級中個體的差異是客觀的，模塊教學(xué)中要實現(xiàn)個體的最優(yōu)化學(xué)習(xí)效果，即差異性學(xué)習(xí)。江蘇高考對選修化學(xué)模塊的考試要求也是分ABCD四個等級的，在此模塊教學(xué)中要認識不同學(xué)生原有的認知結(jié)構(gòu)，強調(diào)差異對新內(nèi)容的接受和順應(yīng)水平。課堂進度習(xí)題設(shè)計課后輔導(dǎo)效果評價都要體現(xiàn)差異性，讓每一個學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)中都能得到成功的快樂，都得到最大可能的科學(xué)素養(yǎng)提升。專題2“化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡”中焓變和熵變的要求要體現(xiàn)差異性，部分學(xué)生只要求“能用焓變（H）和熵變（S）說明化學(xué)反應(yīng)的方向”，也有部分學(xué)生要學(xué)會從數(shù)學(xué)和物理學(xué)的知識角度準確理解焓和熵的意義。對于化學(xué)平衡的理解就更能體現(xiàn)差異性的教學(xué)策略了，基本標準要求學(xué)生“能夠描述建立過程”“會利用外界條件判斷化學(xué)平衡移動的方向”。實際教學(xué)中要根據(jù)不同的學(xué)生明確不同的學(xué)習(xí)任務(wù)，適當加入等效平衡的概念及判斷，學(xué)會用K與濃度商來判斷反應(yīng)方向及一些復(fù)雜計算題。

3. 問題探究的教學(xué)方法

高中化學(xué)課程標準明確要求“提高學(xué)生的科學(xué)探究能力”，“化學(xué)反應(yīng)原理”模塊將“活動與探究”環(huán)節(jié)發(fā)揮得淋漓盡致，每個專題都有5項。在實際的教學(xué)過程，受條件限制，較多的探究活動教師是無法安排的，這就要求教師如何發(fā)揮此項教學(xué)策略最佳途徑。首先，目的要明確，不要讓學(xué)生徒有活動形式，不知自己在干嘛。教師要給出鮮明的問題，問題具有梯度性。如專題3的第三單元“鹽類的水解”一節(jié)，可將三個“活動與探究”內(nèi)容合而為一，在導(dǎo)學(xué)案上創(chuàng)設(shè)問題情境：1. 強堿弱酸鹽（例CH3COONa）強酸強堿鹽（例NH4Cl）、強酸弱堿鹽（例CH3COONH4）各溶液PH值為何不同？2. 同樣的強堿弱酸鹽（例CH3COONa和Na2CO3）PH值為何不同？3. 影響鹽類水解的具體內(nèi)在因素和外在因素都有哪些？讓學(xué)生帶著解決問題的目的去小組探究實踐。其次要堅持讓學(xué)生自主性和實踐性的原則，讓學(xué)生在情感行為認知三方面積極參與，同時教師要利用各種評價手段，激勵引導(dǎo)增強學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和探究的科學(xué)素養(yǎng)水平。

篇2

本節(jié)課內(nèi)容選自蘇教版選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》專題2第二單元第二節(jié)(第一節(jié)為化學(xué)反應(yīng)的方向),是在新課程選修模塊中增加的原大學(xué)化學(xué)知識,其教學(xué)基本要求為:知道熵的概念、能用反應(yīng)焓變、熵變說明化學(xué)反應(yīng)的方向。如何淺顯通俗進行教學(xué),是對課任教師的一種挑戰(zhàn),筆者嘗試科普化處理教材,用數(shù)據(jù)分析、實驗探究、自然現(xiàn)象觀察分析等比較直觀的方法來完成教學(xué)基本要求,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了科普化探究性的習(xí)題,以期達到下列三個目標: (1)以本節(jié)內(nèi)容為載體,進行化學(xué)原理的探究性學(xué)習(xí),使學(xué)生了解化學(xué)原理形成的過程和論述方法; (2)以化學(xué)教學(xué)為手段,從自然科學(xué)拓展到社會科學(xué),對學(xué)生進行世界觀和人生觀的教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì); (3)培養(yǎng)閱讀科普文章能力和學(xué)習(xí)論文的寫作方法。

2教學(xué)過程實錄

2.1焓變與反應(yīng)方向

2.1.1數(shù)據(jù)分析得出判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù)(數(shù)據(jù)分析法)

[你知道嗎]下列反應(yīng)在一定條件下能夠自發(fā)進行,它們有哪些共同特征?

C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)

H=-2217.5 kJ?mol-1

2Na(s)+Cl2=2NaCl(s) H=-822 kJ?mol-1

4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) H=-1648.4 kJ?mol-1

H2(g)+F2(g)=2HF(g) H=-546.6 kJ?mol-1

[學(xué)生解答]化學(xué)反應(yīng)中的自發(fā)過程的共同特點:H

[ 結(jié)論]對于化學(xué)反應(yīng)而言,絕大多數(shù)(是教材的修正語,從上面的4組數(shù)據(jù)中無法得出,最后由2.3中:H-TS來理論判定)的放熱反應(yīng)能自發(fā)進行,且放出的熱量越多,體系能量降低越多,反應(yīng)越完全,H是制約化學(xué)反應(yīng)能否自進行的因素之一。

2.2熵變與反應(yīng)方向

吸熱過程的反應(yīng)能否自發(fā)進行?

2.2.1觀察與思考(實驗探究法):向干燥的錐形瓶中加入約20 g NH4Cl晶體。在一小木塊上灑少量水,將錐形瓶放在木塊上。再向其中加入約40 g消石灰,用玻璃棒將固體充分混合均勻,靜置。片刻后拿起錐形瓶,觀察實驗現(xiàn)象并思考如下問題:

(1)該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)?(2)該反應(yīng)能自發(fā)進行的可能原因是什么?

2.2.2 自然現(xiàn)象觀察與思考(自然現(xiàn)象觀察法):P41頁圖2～5混亂程度不同的現(xiàn)象、圖2～16水的不同聚集狀態(tài)的混亂程度

[師生互動](1)除熱效應(yīng)外,決定反應(yīng)能否自發(fā)進行另一因素―體系混亂度(熵S)

(2)熵:衡量一個體系混亂度的物理量叫做熵,用符號S表示, 對于同一物質(zhì): S(g)>S(l)>S(s)

(3)熵變:反應(yīng)前后體系熵的變化叫做反應(yīng)的熵變,用S表示。

S=S生成物總熵-S反應(yīng)物總熵

反應(yīng)的S越大, 越有利于反應(yīng)自發(fā)進行

[學(xué)生實時反饋]有學(xué)生提出在日常生活中有序性增強,反而有利于活動進行,如開會結(jié)束后,從大禮堂出來,有秩序出來比無序出來快。

[教師實時反饋]面對學(xué)生的觀點,我一下子尋找不到反駁的論據(jù),倍感窘迫,只能告訴學(xué)生希望得到他們的幫助,他們的討論更激烈了。自己思考并聽取他們的意見,五分鐘后才形成下面評述:例舉人們行為積累了人類的經(jīng)驗和智慧的有意識的行為,而化學(xué)反應(yīng)往往在自然狀態(tài)無意識下進行,最好擯棄人的智慧和意識,如對于直覺心理反應(yīng)的研究,我們常常選取智商較低的小白鼠進行測試。

[教后反思]對自然現(xiàn)象進行觀察與思考得出結(jié)論,并不象課本設(shè)計的這樣的容易和單一,對學(xué)生可能出現(xiàn)的問題在學(xué)科和綜合知識上要盡量作好準備。假如陷入窘境,我們也要坦誠,最好把它創(chuàng)設(shè)成一個難得的問題情景,進行師生互動,這或許是新課程理念所倡導(dǎo)的其中一種教學(xué)情景。這“五分鐘”,使筆者常常反思,也是激勵筆者寫這篇文章的最大動力。

[反應(yīng)分析](1)硝酸銨溶于水 :NH4NO3(s)=NH4+ (aq)+NO3-(aq),硝酸銨晶體中規(guī)則排列的NH4+和NO3-在溶于水后形成水合離子,無序地分散在溶液中, 體系混亂度增大(S0);

(2)碳酸鈣分解:CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)氣體生成,S0;

(3)2NH4Cl(s)+Ba(OH)2(s)=2NH3(g)+CaCl2(s)+2H2O(l),氣體生成,S0。

上面的幾個反應(yīng)是吸熱反應(yīng)、那為什么還可以自發(fā)的進行呢?

[結(jié)論]熵判斷依據(jù):體系趨向于由有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序狀態(tài),即混亂度增加(S>0)。且S越大, 越有利于反應(yīng)自發(fā)進行。

2.3H-TS, 判斷化學(xué)反應(yīng)方向的綜合依據(jù)

正確判斷一個化學(xué)反應(yīng), 是否能夠自發(fā)進行,必須綜合考慮反應(yīng)的焓變和熵變

恒溫恒壓時判斷反應(yīng)是否能夠自發(fā)進行

H0 ,一定能自發(fā)進行

H>0、S

H

H>0、S>0,是否自發(fā),與溫度有關(guān)

有一些吸熱反應(yīng)在室溫條件下不能自發(fā)行,但在較高溫度下則能自發(fā)進行,如:

CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)

[結(jié)論]H-TS,判斷反應(yīng)自發(fā)進行的方向

H-TS 0,非自發(fā)進行,H-TS=0,可逆反應(yīng)。

[例1]判斷這兩個反應(yīng)什么條件下能自發(fā)進行?

NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s)

H

CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)

H>0, S>0

[解答] NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s), H

CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g),H>0,S>0 該反應(yīng)在較高溫度下能自發(fā)進行

[例2]填表2―5 幾種變化的方向性

3 教學(xué)反思及探究性習(xí)題

3.1 通過數(shù)據(jù)分析、實驗探究、自然現(xiàn)象觀察反思、理論演繹等方法得出判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù)的案例教學(xué),使學(xué)生了解科學(xué)原理的創(chuàng)立的一般途徑,對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)觀很有裨益;

3.2如何處理選修教材,科普化,可能是學(xué)生比較能接受一種方法,也符合選修課程要求;

3.3為了拓展視野,增進學(xué)生與自然、環(huán)境的關(guān)系,培養(yǎng)學(xué)生的世界觀,布置了下面探究性習(xí)題,從做題后的反映看,學(xué)生最受啟發(fā)的是自然知識與人的世界觀的有效遷移及文章中科學(xué)道理的闡述方式和方法,這一探究性習(xí)題是筆者自感較富有獨特性的化學(xué)習(xí)題。

熵:一種新的世界觀

里夫金霍華德(文章內(nèi)容略)

熱力學(xué)關(guān)于熵的概念揭示了熱傳遞的不可遞性,即熱量總是自發(fā)地從高溫?zé)嵩聪虻蜏責(zé)嵩戳鲃?而不是相反。本文從熱力學(xué)第二定律出發(fā),將熵的觀念引申到能源、環(huán)境等領(lǐng)域,對當今世界普遍關(guān)注的能源危機、環(huán)境污染問題表示了深深的憂慮。閱讀時,要注意作者運用日常融合說明科學(xué)道理的方法。并思考以下問題:

一、本文的第一段,作者舉出三個民諺,用來啟發(fā)人們認識熱力學(xué)第二定律。作者又說,"如果這些諺語對你說來不算陌生,......那么,你就懂得了熱力學(xué)第一定律和第二定律。"試結(jié)合文章的其他論述,從能量耗散方面,闡釋這些語句的意義。

1.你不可能不勞而獲;

2.覆水難收;

3.天網(wǎng)恢恢,疏而不漏。

二、“熵”(Entropy)這一中文譯名是意譯而來的。1923年,德國物理學(xué)家普朗克來中國講學(xué),我國物理學(xué)家胡剛復(fù)作翻譯,苦于無法將“Entropy”這一概念譯成中文。他根據(jù)“Entropy”為熱量與溫度之商,而且這個概念與“火”有關(guān), 就在“商”上另加火旁,構(gòu)成一個新字“熵”。本文在論述中,也多次以燃燒為例。試找出三個例子,說說作者舉這些例子所說明的道理。

三、本文闡述科學(xué)道理,有概述,有解說。概述部分多是論述的要點,常常用判斷語句;解說部分則多舉具體事例作說明。試以兩段課文為例,找出作者論述的要點,并對作者的論述作簡要分析。

四、在《熵:一種新的世界觀》一書中,作者還指出這樣一個事實:“世界上的有效能源不斷被消耗掉,而最先消耗的總是最容易得到的能源",越到后來,開發(fā)利用能源越要"耗費更多的能量"。試結(jié)合環(huán)境問題或能源問題,談?wù)勀銓ΡＷo環(huán)境或節(jié)約能源的認識。

篇3

文章編號：1008-0546（2013）03-091-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2013.03.039

什么是定量分析（Quantitative Analysis）？百度釋義：“指分析一個被研究對象所包含成分的數(shù)量關(guān)系或所具備性質(zhì)間的數(shù)量關(guān)系；也可以對幾個對象的某些性質(zhì)、特征、相互關(guān)系從數(shù)量上進行分析比較，研究的結(jié)果也用數(shù)量加以描述?！?/p>

定量分析的目的是準確測試試樣中物質(zhì)的含量，要求結(jié)果準確可靠。因此對反應(yīng)終點的判斷極其重要。滴定分析法和重量分析法是化學(xué)分析中主要的定量分析法。根據(jù)滴定反應(yīng)的類型不同，可將滴定分析法分為酸堿滴定法、絡(luò)合滴定法、氧化還原滴定法和沉淀滴定法。

而中學(xué)階段涉及到的主要是酸堿滴定法和氧化還原滴定法。在中學(xué)階段的這些定量實驗，如何來判斷反應(yīng)的終點呢？

一、利用顏色變化

1.加入指示劑，通過指示劑顏色的變化來判斷反應(yīng)終點

在酸堿滴定的過程中，被滴定的溶液在外觀上通常不發(fā)生任何變化，需借助酸堿指示劑顏色的改變來指示滴定終點。酸堿指示劑一般是某些有機弱酸或弱堿，或是有機酸堿兩性物質(zhì)，它們在酸堿滴定過程中也能參與質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，因分子結(jié)構(gòu)的改變而引起自身顏色的變化，并且這種顏色伴結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變是可逆的。當酸堿滴定至計量點附近時，隨著溶液的pH的變化，指示劑不同型體的濃度之比迅速改變而指示滴定終點。中學(xué)化學(xué)中涉及到酸堿指示劑常見的是甲基橙（Methyl Orange，MO）、酚酞（Phenolphthalein，PP）。

甲基橙和酚酞的變色范圍如下表：

因此滴定突躍范圍是選擇指示劑的依據(jù)，對于中學(xué)生來說，我們一般按下列方法來選擇指示劑。

在氧化還原滴定中，有一類指示劑本身無氧化還原性質(zhì)，但它能與滴定體系中的氧化劑或還原劑結(jié)合而顯示出其本身不同的顏色。例如，淀粉指示劑（可溶性淀粉溶液）本身無色，但它與I3-可生成深藍色的化合物，利用藍色的出現(xiàn)或消失可指示終點。在以碘溶液滴定還原劑的碘量法中，在計量點附近，稍過量的I2（濃度達10-5 mol?L-1時）就會與淀粉結(jié)合而使溶液呈藍色，從而指示藍色。

【實驗案例1】

實驗課題：碘量法測定維生素C（藥片）

實驗步驟：稱取維生素C藥片0.2g，加新煮沸過的冷蒸餾水100mL，10 mL 2 mol?L-1 的HAc，0.5%2 mL的淀粉溶液，立即用0.05000 mol?L-1的I2溶液滴定至呈現(xiàn)穩(wěn)定的藍色。平行測定三份后，計算維生素C的質(zhì)量分數(shù)。

2. 通過反應(yīng)物本身顏色變化來判斷反應(yīng)終點

在氧化還原滴定中，有時可以利用滴定劑或被滴定液本身的顏色變化來指示終點。例如在高錳酸鉀法中，滴定劑MnO4-為紫紅色，常在酸性介質(zhì)中用它滴定無色或淺色的還原劑。在化學(xué)計量點附近，稍過量的MnO4-（濃度達2×10-6 mol?L-1時）就可以使溶液呈穩(wěn)定的淺紅色，從而指示終點。

【實驗案例2】

實驗課題：水樣中化學(xué)耗氧量（COD）的測定

實驗步驟：在250mL錐形瓶中，加入100mL水樣，加入H2SO4（1∶3）5mL，并準確加入10mL 0.02mol?L-1KMnO4溶液，立即加熱至沸，從冒出一個大氣泡開始計時，準確煮沸10min，取下錐形瓶，冷卻一分鐘，準確加入10.0mL 0.005000 mol?L-1的Na2C2O4標準溶液，充分搖勻。此時溶液應(yīng)由紅色轉(zhuǎn)為無色。用KMnO4溶液滴定，由無色變?yōu)榉€(wěn)定的淡紅色即為反應(yīng)終點。

二、利用質(zhì)量變化

重量分析法（Gravimetry）是通過質(zhì)量物質(zhì)的質(zhì)量來確定被測組分含量的一種定量分析方法。在化學(xué)反應(yīng)中，由于反應(yīng)過程中，可能由于生成了液態(tài)、氣態(tài)物質(zhì)，或吸收了液態(tài)、氣態(tài)物質(zhì)，導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)前后固態(tài)物質(zhì)質(zhì)量的改變，我們就可以利用反應(yīng)后固態(tài)物質(zhì)質(zhì)量是否再改變來判斷反應(yīng)是否達到終點。

【實驗案例3】

實驗課題：硫酸銅晶體里結(jié)晶水含量的測定

實驗步驟：

在研缽中將硫酸銅晶體研碎，用坩堝準確稱取2.0g已經(jīng)研碎的硫酸銅晶體，記下坩堝和硫酸銅晶體的總質(zhì)量（m1）。

將盛有硫酸銅晶體的坩堝放在三腳架上面的泥三角上，用酒精燈緩緩加熱，同時用玻璃棒輕輕攪拌硫酸銅晶體，直到藍色硫酸銅晶體完全變成白色粉末，且不再有水蒸氣逸出。然后將坩堝放在干燥器里冷卻。待坩堝冷卻后，將坩堝放在天平上稱量，記下坩堝和無水硫酸銅的總質(zhì)量（m2）。

把盛有無水硫酸銅的坩堝再加熱，后將坩堝放在干燥器里冷卻后再稱量，記下質(zhì)量，到連續(xù)兩次稱量的質(zhì)量差不超過0.1g，可以認為反應(yīng)到達終點。

三、利用觀察沉淀

沉淀重量法我們一般是利用觀察沉淀是否完全來判斷反應(yīng)的終點。沉淀重量法的一般測試過程如下：首先在一定條件下，往試液中加入適當?shù)某恋韯┦贡粶y組成沉淀出來，然后沉淀經(jīng)過過濾、洗滌、烘干或灼燒后使之轉(zhuǎn)化為適當?shù)姆Q量形式，經(jīng)稱量后，即可由稱量形式的化學(xué)組成和質(zhì)量，求得被測組分的含量。

【實驗案例4】

實驗課題：BaCl2?2H2O中鋇含量的測定

實驗步驟：

準確稱取0.4～0.6gBaCl2?2H2O兩份，分別置于兩個250 mL燒杯中，加水約70 mL，2～3 mL 2mol?L-1的鹽酸，另取4 mL 1mol?L-1的硫酸，將兩份硫酸溶液用小滴管逐滴分別加入到兩份鋇鹽中，并用玻璃棒不斷攪拌，直到兩份分別全部加入為止。

待沉淀全部下沉后，在上層清液中加入1～2滴1mol?L-1的硫酸，仔細觀察沉淀是否完全，如果有沉淀生成，則沉淀不完全，如果無沉淀生成，則沉淀完全。

將上述懸濁液過濾，再以稀硫酸洗滌液洗滌沉淀3～4次，每次約用10 mL，然后，將沉淀小心轉(zhuǎn)移到濾紙上，將沉淀和濾紙置于瓷坩堝中，經(jīng)干燥、炭化、灰化后，在800～850℃下灼燒至恒重。

四、利用傳感技術(shù)

近年來，基于傳感技術(shù)的中學(xué)化學(xué)實驗手段逐漸得到國內(nèi)學(xué)者的關(guān)注。一些重點中學(xué)相繼建立了傳感技術(shù)實驗室，開發(fā)基于傳感技術(shù)的探究實驗，并進行相關(guān)的教學(xué)研究和理論研究，此項研究已經(jīng)成為基礎(chǔ)教育研究領(lǐng)域的一個重要方向。

在化學(xué)定量分析中利用傳感技術(shù)，它能使化學(xué)教學(xué)和實驗突破學(xué)習(xí)的時間和空間的限制，并以數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)方式向師生展示實驗的動態(tài)變化過程，是定量研究的重要工具。

【實驗案例5】

實驗課題：利用中和滴定法測定NaOH溶液的濃度

實驗裝置如圖。

實驗步驟：

從裝有NaOH待測溶液的堿式滴定管中放出20 mL溶液至一只100 mL燒杯中，將燒杯置于磁力攪拌器上，向燒杯中放入攪拌磁子并加入2～3滴酚酞溶液。

在洗滌和潤洗過的酸式滴定管中加入0.2000 mol?L-1的鹽酸，使其液面恰好與酸式滴定管的0刻度線對齊。

將pH傳感器放入盛NaOH溶液的燒杯中，并用水溶液稀釋至溶液沒過電極，啟動磁力攪拌，開始數(shù)據(jù)采集。

待測得的數(shù)據(jù)穩(wěn)定以后，打開酸式滴定管的活塞，逐滴向NaOH溶液中加入鹽酸。注意觀察實驗現(xiàn)象以及溶液pH的變化。

當pH開始明顯下降時，減慢滴加速度。當加入一滴鹽酸后溶液的pH等于或小于7時，停止滴加鹽酸，并停止數(shù)據(jù)采集。讀出消耗的鹽酸的體積并保持實驗結(jié)果。

平行測定2～3次，讀出每次消耗的鹽酸的體積并記錄實驗結(jié)果。

由此可見，不同的定量分析實驗，我們可以采用不同的方法來判斷反應(yīng)的終點，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，判斷的方法也會越來越先進，越來越科學(xué)。

參考文獻

篇4

The main chemical reaction equations in Coal gasification process

Shi Xiaobing

（Shanxi jincheng anthracite coal mining group company 048006）

Abstract The: main chemical reaction equations in coal gasification process are presented in this article, whose mechanisms, equilibrium concentration and reaction speed are all analysesed in detail.Besides, the possibility of improving speed of reactions is also discussed.

Keywords :gasification process chemical reaction equations equilibrium concentration reaction speed

一.前言

煤氣化技術(shù)在生產(chǎn)城市煤氣、提高動力工業(yè)的發(fā)電效率和在化學(xué)工業(yè)中替代部分天然氣和石油產(chǎn)品等方面，受到廣泛的重視。中國煤的蘊藏十分豐富，發(fā)展煤氣化技術(shù)對提高城市煤氣普及率、發(fā)展相應(yīng)有關(guān)工業(yè)等方面將起到重要作用。

了解和研究煤氣化過程中主要化學(xué)反應(yīng)的機理、速率、平衡組成及影響因素，對于提高煤氣中有效組分、氣化效率具有重要的理論和實踐意義。

二.氣化過程主要反應(yīng)的分析

氣化爐中的氣化反應(yīng)是一個十分復(fù)雜的體系，由于煤炭的“分子”是碳、氫、氧和其它元素的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，因而討論氣化反應(yīng)時先做出如下假定：

（1）僅考慮煤炭中的主要元素碳，用C*表示，稱為聚集或者固體的碳，或叫做含碳物質(zhì)。

（2）氣化反應(yīng)發(fā)生時，已經(jīng)完成了煤的干餾或者熱解過程。也就是說，氣化過程主要是指煤中的碳與氧、水蒸汽、二氧化碳以及氫的反應(yīng)，上述反應(yīng)均為非均相反應(yīng)，此外煤的氣化過程還包括均相反應(yīng)，即氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物之間相互反應(yīng)或與氣化劑的反應(yīng)，本文主要介紹前者。

1、碳與氧氣的反應(yīng)

C*+O2CO2 +Q C*+O21/2CO+Q

一般認為：CO和CO2都是主要產(chǎn)物，在普通燃燒溫度時，占優(yōu)勢的是CO，CO在氣相中進一步氧化為CO2，這一反應(yīng)是迅速的，并且由于水蒸汽的出現(xiàn)將進一步加速。原因可能是由于水與氣的交替反應(yīng)引起的；而兩種產(chǎn)物的比例是隨著溫度上升而增加，但是在高溫時，CO占優(yōu)勢。

該反應(yīng)中，影響控制阻力的主要因素是溫度、顆粒尺寸、氣體與顆粒之間的相對速率及壓力等。如果是吸附起控制作用，反應(yīng)是一級反應(yīng)；如果是解吸附起控制作用，則是零級反應(yīng)。

一般說來，對于正常條件下的粉碳燃燒來說，或者是內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)控制反應(yīng)速率，或者是氣孔擴散與化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)聯(lián)合控制反應(yīng)速率；而在高溫條件下（≥1000K），對低品位炭、高活性煤或大顆粒的情況，容積擴散變?yōu)槠鹂刂谱饔玫囊蛩亍?/p>

炭的燃燒反應(yīng)在所有氣化反應(yīng)中速率是最大的。氣化過程（溫度一般高于800℃）中，炭的燃燒反應(yīng)幾乎不可逆的向右進行。若提高反應(yīng)溫度或增大煤焦粒度，則反應(yīng)可趨于外擴散區(qū)；若降低反應(yīng)溫度或減小煤焦粒度，則反應(yīng)可趨于內(nèi)擴散區(qū)，甚至動力區(qū)。

史密斯（Smith）等的研究表明，對于粒徑大于100μm的炭粒，在1200K下，燃燒反應(yīng)為外擴散控制，但對于粒徑為90μm的炭粒，在750K下，燃燒反應(yīng)為表面反應(yīng)控制；當炭粒粒徑小至20μm時，其動力區(qū)的溫度范圍可達1600K。

2、碳與二氧化碳的反應(yīng)

C*+CO2(g)2CO（g）―Q

一般認為該反應(yīng)的機理是：

（1）CO2與固體表面的活化區(qū)發(fā)生反應(yīng)生成了CO分子和吸附的O原子:

CO2+()CO+(O)

（2）表面周圍的O原子與另外的碳原子發(fā)生反應(yīng)，接著生成的CO被解吸附而留出真空的活化位置

(O)+C*CO+()

通常，在低溫條件以及高CO2濃度條件下，反應(yīng)級數(shù)是零；低溫低CO2濃度條件下，或者高溫高CO2濃度條件下，將接近于一級反應(yīng)。

對于通常的高溫下，可能是氣孔擴散與化學(xué)反應(yīng)的聯(lián)合作用控制著總體反應(yīng)速率。

該反應(yīng)為強吸熱反應(yīng)，當溫度上升時，平衡常數(shù)急劇增加，顯然溫度愈高，愈有利于這個反應(yīng)進行。

1000℃以上明顯發(fā)生正反應(yīng)，若溫度在600~900℃范圍內(nèi)，將進行逆反應(yīng)。研究認為，2000℃以下CO2還原反應(yīng)處于動力區(qū)。因此，在一般氣化爐操作條件下，CO2還原反應(yīng)進行的很慢，不可能達到平衡。CO2還原反應(yīng)的速率主要與操作溫度和原料的活性有關(guān)，即提高操作溫度和選用高活性煤利于CO2的轉(zhuǎn)化。

因為反應(yīng)為體積增大的反應(yīng)，所以隨著壓力的提高，平衡組成中的CO含量將會降低，但如以空氣作氣化劑，由于空氣中大量氮氣的稀釋作用，CO和CO2的分壓之和要減小，這種情況利于CO2的還原，平衡將向正方向移動。

3、碳與水蒸汽的反應(yīng)

C*+H2O=CO+H2―Q

但在過量水蒸汽的參與下，又發(fā)生如下反應(yīng)

CO+H2O=CO2+H2+Q

總的方程式為

C+2H2O=CO2+2H2―Q

在相對反應(yīng)速率和反應(yīng)機理上都表明，它和碳與CO2的反應(yīng)是類似的。研究發(fā)現(xiàn)，H2在反應(yīng)中是一種“抑制劑”，而CO的出現(xiàn)卻并未出現(xiàn)反應(yīng)速率降低的現(xiàn)象。實際上還發(fā)現(xiàn)了H2可以增加某些炭的氣化速率，而對另外的某些炭將降低它們的氣化速率。這可能是H2對碳與水蒸汽反應(yīng)中的炭的某些雜質(zhì)起催化活化作用。因此，H2對反應(yīng)的影響隨著溫度的增加將顯著減弱。大多數(shù)情況下，反應(yīng)是一級反應(yīng)。

兩反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度變化趨勢不同，在高溫時一水反應(yīng)的平衡常數(shù)增加快的多，而在低溫（＜700℃）時雙水反應(yīng)所占比重增加，所以提高溫度可以相對的提高CO和H2的含量，而降低CO2和水蒸汽的含量。

當反應(yīng)溫度升高時，正向反應(yīng)進行的比較完全。1000℃以上則可視為不可逆反應(yīng)。生成CO的反應(yīng)速率明顯大于生成CO2的反應(yīng)速率，水蒸汽分解反應(yīng)比CO2還原反應(yīng)速率快些，但它們是同一數(shù)量級的。在一般煤氣化爐內(nèi)水蒸汽的分解反應(yīng)是達不到平衡的。

研究認為，對于高活性的煤，在1000~1100℃以上，水蒸汽分解反應(yīng)進入擴散區(qū)。相應(yīng)于一般煤氣化爐的還原層溫度，反應(yīng)可能處于擴散區(qū)或過渡區(qū)。對于活性低的煤，在1100℃時，水蒸汽分解反應(yīng)仍處于動力區(qū)。反應(yīng)速率主要受溫度影響，爐溫稍有下降，則煤氣質(zhì)量和氣化強度將迅速降低。

變換反應(yīng)實際是在炭粒表面進行的均相反應(yīng)，極少在氣相中進行。該反應(yīng)在400℃以上即可發(fā)生，在900℃時與水蒸汽分解反應(yīng)的速率相當，高于1480℃時，其速率很快。

在一般煤氣化爐內(nèi)，可認為該反應(yīng)能達到熱力學(xué)平衡。但是實際達到平衡的程度與溫度、蒸汽分解率以及料層深度有一定的關(guān)系，還與燃料的反應(yīng)性、灰分的催化活性等有關(guān)。在低的水蒸汽分解率下，該反應(yīng)可以接近于平衡。在水蒸汽分解率足夠高時，又有適量的CO2存在，分壓乘積 (Pco2*pH2)/(pCO*pH2O)超過其平衡常數(shù)，反應(yīng)將逆向進行。

4、碳與氫氣的反應(yīng)

C*+2H2 (g)CH4（g）+Q

該反應(yīng)的產(chǎn)物較為復(fù)雜。反應(yīng)經(jīng)過三個階段：第一階段稱為熱分解或者煤的揮發(fā)，繼之有蒸汽相的氫化作用，反應(yīng)速率通常受固體揮發(fā)份的釋放速率限制；第二階段是氫氣與炭短時間快速作用，因此氫的活性變得越來越??；而后發(fā)展到第三階段，即低活性氫與剩余炭相互反應(yīng)的時期。第一、二階段在很大程度上可以重迭，特別是快速加熱到1000K以上的條件更是這樣。并且高活化階段和低活化階段的轉(zhuǎn)化速率的差別將有幾個量級。

甲烷的生成速率是很慢的。在1073K和10KPa壓力時，炭和氫的反應(yīng)速率是CO2還原反應(yīng)的3×10-3倍。在氫壓力為3000~20000KPa、溫度為750~1200K時，200~400μm的炭粒完全反應(yīng)大約要用0.5h。

當壓力增高時，反應(yīng)物的物質(zhì)的量濃度增大，反應(yīng)速率提高。甲烷的生成速率還與煤的反應(yīng)活性有關(guān)，反應(yīng)活性大的，甲烷生成速率高。為了制取合成氣，應(yīng)該采用較低的氣化壓力和較高的反應(yīng)溫度。

三、結(jié)論

1、對于外擴散控制的反應(yīng)，提高空速可提高反應(yīng)速率；對于內(nèi)擴散控制的反應(yīng)，減小碳顆粒粒度，增大碳粒內(nèi)部空隙直徑可提高反應(yīng)速率。這也是流化床和氣流床氣化效率較高的原因所在。

2、因為氣化過程的目標反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，所以較高的反應(yīng)溫度對有效氣含率的提高是有利的，這就需要一方面提高反應(yīng)物（煤、蒸汽、氧氣或者空氣）的溫度，另一方面提高爐內(nèi)的反應(yīng)溫度。

3、提高反應(yīng)物的濃度利于反應(yīng)向正方向進行，而將CO2氣作為反應(yīng)物入爐，也被越來越多的工廠應(yīng)用。

篇5

3、NO2為紅棕色氣體，易溶于水，NO為無色氣體，難溶于水。

篇6

一、氧化還原反應(yīng)的先后順序問題

當有多種氧化性或多種還原性粒子存在時，就存在著粒子被氧化或被還原的先后順序問題，如何配平呢？請看：

最后再將方程式的系數(shù)翻倍即可。

強調(diào)：考慮粒子的氧化性、還原性的強弱，引入分數(shù)，再根據(jù)原子守恒配平。

二、關(guān)于Fe2+被O2氧化的配平

根據(jù)得失電子守恒：Fe2+被O2氧化的兩者計量數(shù)必為4與1，再根據(jù)電荷守恒與原子守恒配其他物質(zhì)的計量數(shù)。

例如：Fe2++O2+H2O？邛Fe（OH）3的配平。

很明顯，產(chǎn)物中還有一帶正電荷的離子。認真比對：只能是Fe3+、不可能是H+。方程式即轉(zhuǎn)化為：Fe2++O2+H2O？邛Fe（OH）3+Fe3+。

最后再將方程式的系數(shù)翻倍即可。

三、關(guān)于有CO參與的氧化還原反應(yīng)

由于CO在反應(yīng)中轉(zhuǎn)化為CO2，那么反應(yīng)中氧化劑的氧原子數(shù)也決定了CO的計量數(shù)。

例如：對反應(yīng)FeXOY+COFe+CO2的配平。

FeXOY中氧原子數(shù)為y，則需y個CO分子結(jié)合成y個CO2，即為：FeXOY+yCOFe+yCO2。

再配Fe的計量數(shù)即可。

強調(diào)：氧化劑中氧原子數(shù)決定了CO分子的計量數(shù)。

四、制取Cl2的方程式的配平

實驗室制取Cl2的常用方法有：

由此我們悟到：將有復(fù)雜組成的氧化劑或還原劑的計量數(shù)定為1，再根據(jù)原子守恒，就可以將方程式配平。

再看煅燒硫鐵礦制硫酸的重要反應(yīng)。

這些反應(yīng)的特點是：有氧氣參加或生成，所以我們就有了以下強調(diào)的內(nèi)容。

篇7

1、鐵和稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為:Fe+H2SO4=H2+FeSO4。鐵和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣，屬于置換反應(yīng)。

2、鐵是一種金屬元素，原子序數(shù)26，鐵單質(zhì)化學(xué)式：Fe。純鐵是白色或者銀白色的，有金屬光澤。熔點1538℃、沸點2750℃，能溶于強酸和中強酸，不溶于水。鐵有0價、+2價、+3價和+6價，其中+2價和+3價較常見，+6價少見。

3、鐵易溶于稀的無機酸中，生成二價鐵鹽，并放出氫氣。在常溫下遇濃硫酸或濃硝酸時，表面生成一層氧化物保護膜，使鐵“鈍化”，故可用鐵制品盛裝冷的濃硫酸或冷的濃硝酸。在加熱時，鐵可以與濃硫酸或濃硝酸反應(yīng)，生成+3價的鐵鹽，同時生成SO2或NO2。

4、鐵與非氧化性酸（鹽酸）、硫酸、硫、硫酸銅溶液等反應(yīng)時失去兩個電子，成為+2價；與硝酸反應(yīng)時要看物質(zhì)的量之比和硝酸的濃度。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

篇8

1、甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：CH4(g)＋H2O(g) == CO(g)＋3H2(g)。該反應(yīng)的化學(xué)方程式中甲烷和水的計量數(shù)之比為1：1。

2、甲烷與水反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣是氧化還原反應(yīng)?；衔镒兂蓡钨|(zhì)，肯定有化合價的變化。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

篇9

3、氫氣占4%至74%的濃度時與空氣混合，或占5%至95%的濃度時與氯氣混合時是極易爆炸的氣體，在熱、日光或火花的刺激下易引爆。氫氣的著火點為500 °C。純凈的氫氣與氧氣的混合物燃燒時放出紫外線。

4、因為氫氣比空氣輕，所以氫氣的火焰傾向于快速上升，故其造成的危害小于碳氫化合物燃燒的危害。氫氣與所有的氧化性元素單質(zhì)反應(yīng)。氫氣在常溫下可自發(fā)的和氯氣（需要光照）反應(yīng) ，氫氣和氟氣在冷暗處混合就可爆炸，生成具有潛在危險性的酸氯化氫或氟化氫。

篇10

0緒論

隨著新課改教學(xué)目標的提出，高中化學(xué)課程學(xué)習(xí)標準發(fā)生了很大的轉(zhuǎn)變，而最為突出的就是更加注重對學(xué)生探索、探究能力的培養(yǎng)，突出學(xué)生的化學(xué)實驗素養(yǎng)訓(xùn)練。掌握必要的化學(xué)實驗技能也是對我們高中學(xué)生最為基礎(chǔ)的化學(xué)學(xué)習(xí)要求。焰色反應(yīng)主要是通過對金屬鹽進行灼燒并觀察火焰顏色，從而判斷物質(zhì)中是否含有某些金屬元素，它作為高中化學(xué)實驗課程設(shè)計中必不可少的實驗項目之一，是我們高中生所必須要掌握的實驗內(nèi)容。然而目前教材中關(guān)于焰色反應(yīng)的課程設(shè)置存在一些缺陷，如果我們能夠勤于思考、善于觀察，發(fā)現(xiàn)這些缺陷并進行優(yōu)化改進，那么定然能夠培養(yǎng)起扎實的化學(xué)實驗基礎(chǔ)，提高對化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，增強分析問題、處理問題的能力。

1實驗內(nèi)容設(shè)計及改進目的

1.1焰色反應(yīng)原理

焰色反應(yīng)主要是根據(jù)某些金屬或者它們的揮發(fā)性化合物在無色火焰中灼燒時會呈現(xiàn)出不同顏色的火焰，而對這些金屬離子進行檢驗的一種化學(xué)實驗方法，從而可以判斷物質(zhì)中是否含有這些金屬或金屬化合物。

焰色反應(yīng)實驗相對比較簡單，所用到的材質(zhì)以及手段都比較少，主要可以檢驗鈉離子、鉀離子、銅離子、鋇離子、鈣離子等，而其檢驗的根據(jù)則是這些金屬離子在灼燒時呈現(xiàn)出不同的顏色，如鈉離子為黃色，鉀離子為淺紫，銅離子為綠色，鋇離子為黃綠色等。我們通過對于不同離子進行檢驗可以掌握這些離子的灼燒顏色，并且判斷化學(xué)物中是否含有某種金屬元素。

1.2教材中的焰色反應(yīng)實驗

實驗用品：鉑絲、酒精燈、藍色鈷玻璃、鹽酸、待檢驗的金屬鹽。

實驗步驟：（1）將鉑絲用鹽酸清洗干凈，然后在酒精燈火焰上進行灼燒，直到和原火焰顏色一樣為止；（2）用鉑絲蘸取少量待檢驗的金屬鹽溶液，在火焰上灼燒，觀察火焰顏色，而檢驗鉀金屬鹽時要透過藍色鈷玻璃；（3）將鉑絲再次用鹽酸清洗干凈，并在火焰上灼燒至顏色和原火焰顏色相同；（4）蘸取另外的待檢驗金屬鹽溶液，再在火焰上灼燒，觀察顏色。灼燒過程如圖1所示。

1.3教材實驗不足之處分析

一是酒精燈火焰顏色干擾性太強。由于酒精燈玻璃材質(zhì)中含有鈉元素，而且如果燈芯不干凈會使得酒精燈火焰自身呈現(xiàn)黃色，對于鈉、鉀元素焰色造成干擾，無法做出準確判斷；二是實驗演示過程步驟太多。在做一種金屬元素焰色反應(yīng)之前，都要先將鉑絲洗凈，然后在酒精燈火焰上灼燒，然后再蘸取待檢驗的金屬化合物，再灼燒，時間消耗量很大，這對于我們而言需要一定的耐心，而且對我們學(xué)生實驗興趣的培養(yǎng)有所不利；三是鉑絲蘸取量過少，焰色強度不夠突出，現(xiàn)象不明顯；四是污染問題嚴重。在實驗過程中由于鉑絲要先用鹽酸洗滌之后再在火焰上灼燒至無色，而且灼燒過程中鹽酸會揮發(fā)，散發(fā)到空氣中會造成一定程度的污染；五是實驗成本高。在實驗中要反復(fù)用到鉑絲，但是鉑絲費用都很高，無疑會增加實驗成本。此外，自然光線也會對焰色造成一定的干擾。

1.4實驗改進目的分析

教材中的實驗存在著一些不足，而且火焰燃燒時間短，我們學(xué)生在實驗中觀察得不夠清楚，有些時候還要從教學(xué)實驗錄像中觀看實驗效果，這樣對實驗自身樂趣的體驗非常不利，也無法有效貫穿新課改要求，體現(xiàn)不出教程課改的意義。長時間發(fā)展下去，只會讓我們單純記憶實驗現(xiàn)象，而無法培養(yǎng)起我們良好的動手習(xí)慣，這樣必然會重復(fù)以往死記硬背的套路，對我們學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)沒有任何作用。

對于教材實驗中焰色反應(yīng)所存在的不足，有很多教學(xué)工作者、實驗學(xué)習(xí)者都對其進行了優(yōu)化改進，提出了一些改進方法，但是這些方法都或多或少存在著另外的缺陷，實驗效果不夠理想，如噴霧法雖然火焰大且焰色明顯，但是持續(xù)時間過短，而且會消耗大量試樣；用氫氣充當火源會讓火焰背景顏色為藍色，從而減小火焰自身顏色的干擾，但是氫氣制備、存儲都比較麻煩，而用甲醇充當火源雖然也會起到同樣的效果，但甲醇有毒且易揮發(fā)。針對這些優(yōu)化實驗的不足，有必要重新設(shè)計出一種更加完美、合理的實驗方法，對原有實驗進行優(yōu)化，而設(shè)計的要求就是無毒、環(huán)保、易于制備且存儲、火焰顏色不會對實驗造成干擾。

2焰色反應(yīng)實驗改進

2.1燈的改進――無色火焰的制取

固體酒精是經(jīng)常見到的燃料，尤其是在餐飲業(yè)、旅游業(yè)等行業(yè)，由于它具有使用方便、無污染等性能，因此應(yīng)用范圍越來越廣。雖然市場上的固體酒精銷售很多，但是不建議直接從市場上采購，而是自己制備，主要是由于市場上的固體酒精或者是以硬脂酸、石蠟等物質(zhì)作為原料制備得到，這類原料自身含有鈉元素，會對火焰產(chǎn)生影響：或者是以硝化纖維為原料制備得到，但是硝化纖維危險性很強，所以也不適合。

在實驗室制備固體酒精時用醋酸鈣作為固化劑，根據(jù)“醋酸鈣在酒精以及水溶液中具有不同的溶解度”這一原理而制備得到。但是由于這樣制得的固體酒精中殘留有鈣元素，會對火焰產(chǎn)生一定影響，所以我們需要選擇一種更好的固化劑，而瓊脂就是非常適合的選擇。因為瓊脂自身不容易燃燒，因此所制得的固體酒精在燃燒過程中不存在顏色干擾現(xiàn)象，同時用瓊脂制備的固體酒精燃燒時也不會產(chǎn)生黑煙，非常環(huán)保，因此在本實驗中選用瓊脂固體酒精作為火焰源。

2.2固體酒精燃燒方式優(yōu)化

固體酒精進行燃燒時，出于安全考慮，要放置在合適的儀器中。而實驗室常用的固體酒精盛放儀器有表面皿、坩堝、石棉網(wǎng)等，由于石棉網(wǎng)通過石棉纖維制備而成，其中含有鈣元素，會對實驗結(jié)果產(chǎn)生干擾，而坩堝、表面皿中含有鈉元素，對實驗結(jié)果同樣也不利，因此本實驗中直接將固體酒精放置于金屬鹽表面進行灼燒，從而排除了儀器中鈣、鈉元素的影響。詳細的燃燒如圖2所示。

將金屬鹽粉末放在固體酒精的下面，而瓊脂固體酒精直接在金屬鹽表面燃燒，這樣做的目的在于：（1）金屬鹽粉末可以把固體酒精和表面皿隔離開，從而防止盛放儀器對火焰結(jié)果產(chǎn)生干擾；（2）由于固體酒精為塊狀結(jié)構(gòu)，在實驗完成后直接用鑷子將固體酒精取走，而剩下的金屬粉末能再繼續(xù)進行實驗，有利于綠色化學(xué)的實現(xiàn)；（3）因為固體酒精直接與金屬粉末接觸，所以火焰顏色特別深，效果明顯，容易觀察。

2.3改進買驗的買施

實驗儀器：三角架、石棉網(wǎng)、酒精燈、表面皿、10mL量筒、天平、玻璃棒、藥匙、火柴、鑷子、燒杯。

實驗試劑：蒸餾水、瓊脂、無水乙醇、金屬鹽

瓊脂固體酒精的制備：（1）用天平稱取0.2g瓊脂，加入到燒杯中；（2）用量筒稱取10mL蒸餾水，加入到盛有瓊脂的燒杯中；（3）將燒杯放置在石棉網(wǎng)上進行加熱，直到瓊脂完全熔融；（4）再用量簡稱取10mL無水乙醇，加入到已經(jīng)熔融的瓊脂中；（5）加熱停止，待瓊脂冷卻到室溫后，便可得到固體酒精。

焰色反應(yīng)操作過程：（1）稱取一定溴化鉀粉末放置在表面皿中，在溴化鉀表面加入一定量的瓊脂固體酒精；（2）點燃固體酒精。由于固體酒精在點繞后火焰和溴化鉀接觸面很廣，因此無需透過藍色鈷玻璃也能夠清晰地看到紫色火焰；（3）熄滅火焰后，更換其他金屬化合物，再重復(fù)以上過程，就可以對其他金屬元素進行檢驗。

3焰色反應(yīng)實驗改進后的優(yōu)點

該優(yōu)化實驗由于采用瓊脂固體酒精作為火焰源，而且火焰與待測物問的接觸面積大，因此具有一系列的優(yōu)點：（1）優(yōu)化實驗中并未用到價格昂貴的鉑絲，可以有效降低實驗成本；（2）瓊脂固體酒精燃燒時，背景顏色為藍色，在觀察鉀元素火焰反應(yīng)時無需透過藍色鈷玻璃，簡化了實驗程序，而且火焰深度大，可見度高，火焰現(xiàn)象明顯；（3）瓊脂固體酒精可以在實驗前就準備好，而且瓊脂固體酒精能夠長時間密封保存，可以極大地方便實驗進行，縮短實驗前期準備時間；（4）待焰色反應(yīng)完成之后，可以用鑷子將固體酒精夾出，而下面的金屬鹽能夠回收重復(fù)利用，有利于綠色化學(xué)理念的實施。金屬鹽之所以能夠回收重復(fù)使用，就是因為在進行焰色反應(yīng)時，金屬元素中的電子僅發(fā)生躍遷，產(chǎn)生不同的火焰顏色，屬于物理變化，并沒有產(chǎn)生化學(xué)變化，因此金屬鹽的性質(zhì)不發(fā)生變化：（5）瓊脂原料容易獲取，而且在生活中應(yīng)用也非常廣泛，如果凍、冰激凌、軟糖等食品中都有摻雜，因此利用瓊脂作為實驗原料，也體現(xiàn)出化學(xué)實驗與日常生活的緊密關(guān)系；（6）瓊脂固體酒精成本低，制造工藝方便，保存時間長；（7）改進后的實驗增加了趣味性，有助于提高我們的化學(xué)實驗學(xué)習(xí)興趣。

篇11

化學(xué)方程式在高考試卷中占用很重要的地位，尤其是近年來考試題目頻繁出現(xiàn)，而且所占分值比重較大。方程式高考考點為：大綱中已有的方程式、大綱中已有方程式的進一步探究和未知化學(xué)方程式的書寫，其中必然滲透了反應(yīng)物用量的考查。用量問題的考查在每年高考試卷都要出現(xiàn)，現(xiàn)針對歷年高考題目進行分析、總結(jié)和歸納，有如下幾個方面用量的考查：有關(guān)復(fù)分解反應(yīng)用量的考查；有關(guān)氧化還原反應(yīng)用量的考查；有關(guān)絡(luò)合反應(yīng)用量的考查?，F(xiàn)就反應(yīng)用量問題做如下剖析。

1.有關(guān)復(fù)分解反應(yīng)用量問題

復(fù)分解反應(yīng)用量的考查可以從以下幾個方面：藥品的滴加順序；藥品的用量；特殊的定量和反應(yīng)的先后順序，現(xiàn)分別舉例分析。

1.1 藥品滴加順序。

例1：① 鹽酸逐滴滴入碳酸鈉：開始時碳酸鈉過量，鹽酸不足，發(fā)生反應(yīng)為：H+ + CO2-3 =HCO-3

當碳酸根離子全部轉(zhuǎn)化為碳酸氫根離子之后，再滴入的鹽酸與碳酸氫根離子繼續(xù)反應(yīng)：HCO-3 + H+ = H2O + CO2；現(xiàn)象為開始無氣泡，后有氣泡產(chǎn)生。

②碳酸鈉逐滴滴入鹽酸：開始時鹽酸過量，碳酸鈉不足，反應(yīng)為：CO2-3 + 2 H+ = H2O + CO2；現(xiàn)象為立刻產(chǎn)生氣泡。

例2：①鹽酸逐滴滴入偏鋁酸鈉溶液中：開始偏鋁酸鈉過量，鹽酸不足發(fā)生反應(yīng)為：

H+ + H2O + AlO-2 = Al（OH）3；Al（OH）3 + 3 H+ = Al3+ + 3H2O

現(xiàn)象時先有沉淀產(chǎn)生后沉淀消失。

②偏鋁酸鈉逐滴滴入鹽酸中：鹽酸過量偏鋁酸鈉不足，發(fā)生反應(yīng)為：

AlO-2 + 4 H+ = Al3+ + 2H2O；3AlO-2 + Al3+ + 6H2O = 4Al（OH）3現(xiàn)象為開始無沉淀后產(chǎn)生沉淀，并且沉淀不消失。

例3：①氫氧化鈉逐滴滴入氯化鋁溶液中：氯化鋁過量氫氧化鈉不足，發(fā)生反應(yīng)為：

Al3+ + 3OH- = Al（OH）3；Al（OH）3 + OH- = AlO-2 + 2H2O

現(xiàn)象為先沉淀后沉淀消失。

②氯化鋁逐滴滴入氫氧化鈉溶液中：氫氧化鈉過量，氯化鋁不足，反應(yīng)為：

Al3+ + 4OH- = AlO-2 + 2H2O；3AlO-2 + Al3+ + 6H2O=4Al（OH）3

現(xiàn)象為先無現(xiàn)象后產(chǎn)生沉淀且沉淀不消失。

1.2 藥品用量。

例1：①碳酸氫鈉與過量的氫氧化鈣：氫氧化鈣過量，氫氧化鈣與碳酸氫鈉為1∶1的關(guān)系，2mol的氫氧根離子只中和1mol的碳酸氫根離子，反應(yīng)為：

NaHCO3 + Ca（OH）2 = H2O + CaCO3 + Na OH

②碳酸氫鈉與不足的氫氧化鈣：氫氧化鈣中的氫氧根離子恰好將碳酸氫根離子反應(yīng)完全。反應(yīng)為：

2NaHCO3 + Ca（OH）2 = 2H2O + CaCO3 + Na2CO3

例2：①碳酸氫鈣與足量的氫氧化鈉

Ca（HCO3）2 + 2NaOH = 2H2O + CaCO3+ Na2CO3

②碳酸氫鈣與不足的氫氧化鈉

Ca（HCO3）2 + Na OH = H2O + CaCO3+ NaHCO3

例3：①碳酸氫鎂與少量氫氧化鈉：Mg（HCO3）2與Na OH二者物質(zhì)的量的比為1∶2，鎂以碳酸鎂的形式存在，方程式為：

Mg（HCO3）2 + 2NaOH = MgCO3+ Na2CO3 + 2H2O

②碳酸氫鎂與過量的氫氧化鈉：由于在相同條件下Mg（OH）2 比MgCO3的溶度積要小，所以氫氧化鈉足量時將以氫氧化鎂形式存在，方程式為：

Mg（HCO3）2 + 4NaOH = Mg（OH）2 + 2Na2CO3 + 2H2O

例4：①碳酸氫銨與少量的氫氧化鈉

2NH4HCO3 + 2NaOH = 2H2O + Na2CO3 + （NH4）2CO3

②碳酸氫銨與過量的氫氧化鈉

NH4HCO3 + 2NaOH = H2O + Na2CO3 + NH3·H2O

例5：二氧化碳或二氧化硫與氫氧化鈉

CO2少量 2NaOH + CO2 = Na2CO3；

CO2過量 Na OH + CO2 = NaHCO3

1.3 藥品定量。

例1：①向明礬溶液中滴加氫氧化鋇，使溶液中的硫酸根離子沉淀完全，1mol明礬需要2mol的氫氧化鋇，反應(yīng)為：

Al（SO4）2 + 2Ba（OH）2 = 2BaSO4 + KAlO2 + 2H2O

②向明礬溶液中滴加氫氧化鋇，使溶液中的鋁離子沉淀完全，2mol的明礬需要3mol的氫氧化鋇恰好使鋁離子沉淀完全，反應(yīng)為：

2KAl（SO4）2 + 3Ba（OH）2 = 2BaSO4 + K2SO4 + 2Al（OH）3

例2：①向硫酸氫鈉溶液中滴加氫氧化鋇使溶液呈中性

2NaHSO4 + Ba（OH）2 = BaSO4+ 2H2O + Na2SO4

②向硫酸氫鈉溶液中滴加氫氧化鋇使溶液中硫酸根離子沉淀完全。NaHSO4 + Ba（OH）2 = BaSO4+ H2O + Na OH

2.有關(guān)氧化還原反應(yīng)用量問題

氧化還原反應(yīng)的用量問題考查知識點主要是：物質(zhì)氧化性與還原性強弱的判斷，當氧化劑用量不足時，優(yōu)先與還原性強的物質(zhì)反應(yīng)；當還原劑不足時優(yōu)先還原氧化性強的物質(zhì)。

例1：變價金屬與強氧化性的酸反應(yīng)（如鐵與濃硫酸、濃硝酸、稀硝酸的反應(yīng)）例如，鐵與稀硝酸：

鐵少量：Fe + 4HNO3 = Fe（NO3）3 + NO + 2H2O

鐵過量：3Fe + 8HNO3 = 3Fe（NO3）2 + 2NO + 4H2O

例2：①將氯氣通入等物質(zhì)的量的溴化亞鐵溶液中。如果將1mol的溴化亞鐵完全氧化需要1.5mol的氯氣，當氯氣的量不足時，亞鐵離子的還原性強于溴離子，氯氣先與亞鐵離子反應(yīng)，反應(yīng)完成之后剩下的氯氣再與溴離子反應(yīng)，方程式為：

2Fe2+ + 2Br- + 2Cl2 = 2Fe3++ Br2 + 4Cl-

②將不足量的二氧化硫通入溶有氯化鐵的酸性高錳酸鉀溶液中，由于氧化性：MnO-4（H+）>Fe3+所以，不足量的還原劑先與酸性高錳酸鉀反應(yīng)，方程式為：

5SO2 + 2MnO-4 + 8H+ = 5SO2-4 + 2Mn2+ + 4H2O

3.有關(guān)絡(luò)合反應(yīng)用量問題

例1：①氨水逐滴滴入硫酸銅溶液中，現(xiàn)象為先產(chǎn)生藍色沉淀后沉淀消失。反應(yīng)為：

Cu2+ + 2NH3 H2O =Cu（OH）2 + 2NH+4 ；

Cu（OH）2 + 4NH3 = Cu（NH3）2+4 2OH-

②硫酸銅溶液逐滴滴入氨水中，實驗現(xiàn)象為：始終沒有藍色沉淀生產(chǎn)。反應(yīng)為：

Cu2+ + 4NH3 H2O = Cu（NH3）2+4 +4 H2O

例2：①氨水逐滴滴入硝酸銀溶液中，現(xiàn)象為先出現(xiàn)白色沉淀后沉淀消失。反應(yīng)為：

Ag+ + NH3 H2O = AgOH + NH+4 ；