绪论:写作既是个人情感的抒发,也是对学术真理的探索,欢迎阅读由发表云整理的11篇化学反应范文,希望它们能为您的写作提供参考和启发。
与布尔迪厄谨慎地使用“文化资本”不同,古德纳在20世纪70年代末提出,新一代的知识分子是一群把文化变成资本、直接赚取经济利益的“文化资本家”,“不存在任何隐喻,新阶级的特殊文化就是可以为个人创造出大量收入的资本”(古德纳:《新阶级与知识分子的未来》,杜维真等译,2001)。为了区别于一般生产活动中的人力资本,古德纳把文化资本家的特殊才能描述为一种反对旧文化和权威的批判话语。古德纳的理论概括了上世纪70年代左派知识分子、专业技术人员、大众知识人的一些共同特征,却高估了知识分子对生产过程的影响和支配能力。正如马丁(BillMartin)和塞勒尼(IvanSzelenyi)分析的那样,这里的文化资本是一种知识技能,不可能与个体分离,没有损耗并转移到每一个产品中去(《全球化与文化资本》,薛晓源等编,2005),它怎么能够像马克思所揭示的,进行“货币资本—生产资本—商品资本”的循环、从而生产出并实现剩余价值呢?
其实无需太多的理论分析,只要关注在古德纳学说之后兴起的全球文化产业,就可以看到文化资本拥有者在生产全过程中的位置,即使是这一部分比乔伊斯式的作家更接近资产阶级的知识分子,也只是在从事着文本创作的活动。我们知道,无论文化产业的类别是影视、戏剧、音乐、出版、动漫游戏甚至文化旅游,在生产的源头都有一批主创人员,他们并不负责文本的批量复制、后期的宣传营销、版权维护以及整个工业流水线的搭建和管理。如前所述,文化生产场是一个拥有“场域自主性”的领域,它既受商业法则影响又要遵循本专业领域的规律,文化产品能否保持较好的专业品质,同时满足大众的需求是一件很难预料的事。国内的影视、戏剧、出版等行业都有所谓的“二八定律”甚至“一九定律”,即使是在电影市场空前繁荣的今天依然如此,10%的电影赚走了90%的钱;大量按照市场需求精心炮制的文本没有获得成功,某些剑走偏锋或高于大众趣味的“非主流”作品却有可能一夜走红,并反过来改造许多人的趣味。文化产业的这种高风险和市场的不确定性是文本创作者难以独自承受的,他们很难左右文化产业的其他环节,相反会受到投资方、管理者甚至营销人员的控制或影响,比如在出版社,发行部经理会对书籍的选题策划甚至装帧、定价提出意见。文本创作者可能是文化产业中拥有文化资本最多的人,其他管理、营销和技术人员拥有较少的文化资本,但这并不带来对应的物质回报。在文化产业各领域,最初的文本创作者通常待遇很低,很多人并非专职作者(近年来国内走红的网络小说,几乎都是非职业作家创作的,他们在获得商业成功之后才转为职业作家)。只有极少数大牌作者享受着高待遇,但即便是大牌作者或大牌明星,也无法左右文化产业的其他环节。作家根本不知道出版社的实际印数,只能在版权谈判的时候规定一定的首印数以确保自己的基本利益,这个版税额是双方对文化资本实现程度的一种预判,对于整个产业来说,明星作者的收益实际上被扣除了一部分来冲抵那些90%的失败作品。
我认为相对于经济资本和社会资本,文化资本在一般生产活动中处于次要位置,不具备经济资本那样的决定性影响,事实上传统的发展经济学家也不太重视所谓文化资本(比如企业精神、企业组织形式中的文化因素)对于经济增长的作用,因为这一变量是很难实际测量的;而在文化生产尤其是文化产业这一特殊领域,以各种文本形式呈现的文化资本(区别于企业文化精神)有着重要作用。在大多数情况下,文本首先要实现文化或专业意义上的成功,才能进一步获得经济收益。但同时,由于掌握、管理经济资本的人可能更多地考虑市场规则,各环节如何磨合,并产生良好的“化学反应”就是最大的难题。文化产业成为了一项十分复杂微妙的生产活动。下面我想用飞跃鞋的例子来说明,即使是一些创作意味不那么强烈的商品,也首先面临文化意义上的挑战。
“飞跃”是20世纪50年代末在上海国营大厂诞生的一种胶鞋,在30多年的时间里一直是中国最流行的运动鞋之一。然而到了90年代,在国际运动品牌和本土新品牌的冲击下,这种工艺设计十分简单的帆布面硫化鞋逐渐沦为低端产品,丧失了它绝大部分的市场份额。2006年,以帕特里斯·巴斯蒂恩(PatriceBastian)为首的法国五人小组获得了飞跃的海外权,在欧洲重新注册为“Feiyue”并建立设计研发团队,新的飞跃鞋在几年时间内迅速成为法国颇有名气的品牌,据称2010年的销售量就已经超过100万双,其平均售价是老飞跃鞋的20倍。国内关跃鞋重生的报道,有的认为是民族品牌重新崛起,有的认为是国有无形资产被流失、侵吞。这里暂且不论知识产权方面有无争议,仅仅关注在文化资本意义上,巴斯蒂恩的团队做到了哪些事情。
这个团队的核心成员都有在中国长期工作、生活的经历,其中巴斯蒂恩本人是运动鞋发烧友,他们保留了老飞跃鞋的经典款式,并先后研发出100多个新款。飞跃属于硫化鞋、帆布鞋,相比今日有着较高科技含量的各类运动鞋,它更依赖文化意义上的自我塑造。巴斯蒂恩的团队一开始就把“飞跃”设定为与最大的帆布鞋品牌、美国的“匡威”竞争,其宣传营销把飞跃的历史追溯到20世纪20年代的上海橡胶业———这恰好是匡威崛起的年代,既遵循了复古的理念,又试图与之比肩。为了抗衡匡威与NBA篮球赛相结合的AllStar全明星系列,飞跃强调自己是被万千中国武术爱好者穿在脚下的练习用鞋,打造出相关款式,并通过2008年北京奥运会上太极表演方阵的使用,获得了布尔迪厄所说的除精神和物化产品之外,第三种“制度化”、被权威认可的文化资本;同时,飞跃的一些重要款式还适合模拟赤足跑运动,跟随了流行文化中的极简主义跑步理念。这个风格朴素的新品牌对欧洲人特别是法国人来说包含多重文化含义:它既是老工业时代的遗存,有怀旧和复古色彩,又带有浓厚的东方文化和清新气息,同时作为法国人结合时尚元素重新设计的品牌,它有反抗美国流行文化霸权的意味———飞跃最畅销的款式也就是中国消费者颇为熟悉、被继承下来的那个老款式,恰好极为简约地使用了法国国旗的红、蓝、白三色。
在飞跃鞋的例子里,巴斯蒂恩的团队进行了类似于文本创作的改造和设计活动,最初他们只是几个志同道合的朋友联合组建的、资金有限的小公司,但也是围绕核心文化理念建立的公司,给予了创作团队较为自由的试验空间。在电影行业里也经常有这种情况,新锐导演因为拍摄艺术性较强的小成本电影获得认可,此后才结合商业需求进行大投资的制作。除了较少受到经济资本控制之外,巴斯蒂恩团队成功的原因是他们对中国文化符号的创造性运用,这在法国政府多年推行“文化多样性”国际政策的背景下,并不是一件奇特的事。
书写热化学方程式除了要遵循书写化学方程式的要求外,还应注意几个方面。
(1)反应热与反应物和生成物所呈现的聚集状态有关,在热化学方程式中必须标明各物质的状态(g、l、s、aq);
(2)反应热与反应温度和压强有关,中学所用ΔH一般是指101KPa和25℃因此不特别指明。但需注明ΔH的“+”与“-”,放在方程式的右边,“+”表示吸热,“-”表示放热。
(3)ΔH的单位kJ?mol-1是指热化学方程式中化学计量数在计量反应热时是以“mol”为单位的,并不一定是指1mol物质。所以热化学方程式中各物质化学式前的计量数可用整数或分数表示,且ΔH与化学计量数成比例。同一反应,化学计量数不同,ΔH也不同。
(4)当反应向逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。
(5)书写燃烧热的热化学方程式,应以燃烧1mol物质为标准来配平其他物质的化学计量数。
例(2004年全国理综Ⅱ):已知
(1)H(g)+1/2O(g)=HO(g) ΔH=akJ?mol
(2)2H(g)+O(g)=2HO(g) ΔH=bkJ?mol
(3)H(g)+1/2O(g)=HO(l) ΔH=ckJ?mol
(4)2H(g)+O(g)=2HO(l) ΔH=dkJ?mol
下列关系式中正确的是( )
A.a<c<0 B.b>d>0 C.2a=b<0 D.2c=d>0
解析由热化学方程式中的ΔH与化学方程式中各物质前面的化学计量数有关,以及物质燃烧时都放热得:ΔH=2ΔH<0,ΔH=2ΔH<0;又气态水变为液态水这一过程要放热,则c<a<0,d<b<0。综上所述答案为:C。
二、化学反应中能量与化学键的关系
反应中的热效应等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和。当结果小于零时为放热反应。当结果大于零时为吸热反应。
例:化学键的键能是原子间形成化学键(或其逆过程)时释放(或吸收)的能量。以下是部分共价键键能数据H-S 364KJ/mol,S—S 266KJ/mol,S==O 522KJ/mol,H—O 464KJ/mol。
(1)试根据这些数据计算下面这个反应的反应热:2HS(g)+SO(g)=3S(g)+2HO(g)反应产物中的S实为S,实际分子是一个8元环状分子(如图),则反应热为?解析:因为S分子中有8个S原子,由图可知共有8个共价键。每个S就有1个S—S共价键。则该反应的反应热为:
4×364KJ/mol+2×522KJ/mol-3×266KJ/mol-4×464KJ/mol=-154KJ/mol.
三、可逆反应的反应热
例已知一定温度和压强下,N(g)和H(g)反应生成2mol NH(g),放出92.4KJ热量。在同温同压下向密闭容器中通入1molN和3molH,达平衡时放出热量为QKJ;向另一体积相同的容器中通入0.5molN和1.5moLH,相同温度下达到平衡时放出热量为QKJ。则下列叙述正确的是( )
A.2Q>Q=92.4KJ B.2Q=Q=92.4KJ
C.2Q<Q<92.4KJ D.2Q=Q<92.4KJ
解析:92.4KJ为1molN(g)与3molH(g)恰好完全反应生成2molNH(g)时所放出的热量。而在实际反应中由于存在平衡状态,反应物不可能完全转化,因此Q<92.4KJ。当温度不变,相同的密闭容器中,起始反应物物质的量减半(相当于减压)时,由平衡移动原理可知,平衡向逆反应方向移动,有2Q<Q。故答案为C。
四、盖斯定律的应用
例(2012理综新课标高考):工业上利用天然气(主要成分CH)与CO进行高温重整制备CO,已知CH、H、CO的燃烧热(ΔH)分别为-890.4KJ/mol、-285.8KJ/mol、-283.0KJ/mol,则生成1m(标准状况)CO所需能量为 。
解析:①CH(g)+2O(g)=HO(l)+CO(g) ΔH=-890.4kJ?mol
②H(g)+1/2O(g)=HO(l) ΔH=-285.8kJ?mol
③CO(g)+1/2O(g)=CO(g) ΔH=-283.0kJ?mol
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
谁来演绎化学反应?
世间万物的基本组成是分子、原子或离子。在物质发生化学反应时,分子、原子或离子之间的化学键会断裂,原子、原子团或离子重新组合成新的物质。
那么,如何直观地表述这些化学反应的过程呢?
除了符号化的化学反应方程式外,化学家还采用模型来描述。物质的化学模型常用棍和球来表示,棍代表化学键,球代表原子或离子。化学键本质上是一种电磁力,因此球棍模型建立的基础是经典物理学。
用球棍模型研究简单物质的化学反应比较有效,比如水分解成氢气和氧气。可是,如果换成复杂物质,这种办法就比较艰难了,比如复杂的光合作用。
既然如此,那么用理论的方法行不行呢?
按照这个思路,化学家们引入了量子理论,因为量子理论能更好地解释微观世界中基本粒子的活动规律。化学反应涉及电子转移与重组,而电子既可以是粒子,同时也可以是波,所以电子的状态可以用量子力学来处理。
想法有了,可是做起来依然不现实,因为引入量子物理学后计算量惊人,靠人工计算简直是难以完成的任务。直到计算机发明,人们才看到了曙光。
计算机大显神威
二十世纪六七十年代,在老百姓还不知道计算机为何物时,一些科学家已经开始使唤这个好帮手了。在化学研究中,计算机更是帮了大忙。卡普拉斯、莱维特和瓦谢尔是利用这项新技术进行科学研究的先行者。
二十世纪七十年代初,卡普拉斯便开发出一套用量子物理方法模拟化学反应的电脑程序,为复杂的化学反应设计了多尺度模型。
而在千里之外的以色列,瓦谢尔在读博士期间与莱维特合作,也开发出了一套电脑程序,使所有分子建模成为可能。博士毕业后,瓦谢尔加入到卡普拉斯的团队。他们合作开发出一套新的程序,用于对化学反应中不同的电子进行不同种类的计算。
卡普拉斯的研究从视网膜开始。
眼睛视网膜的分子中存在一些自由电子。当光照射到视网膜上时,这些自由电子就能够获得能量,改变分子的结构,这是人类形成视觉的初级阶段。卡普拉斯和瓦谢尔成功建立了视网膜的电脑模型,开发了一套电脑程序:当计算自由电子时,使用量子物理的方法,在涉及其他的电子和原子核的计算时,则使用更为简单的经典物理学方法。因此,他们的研究方法被人们称为“多尺度模型”。
1972年,二人的研究成果,多尺度复杂化学系统模型的出现,翻开了化学史的“新篇章”。
现在,用计算机模拟化学反应已经成为一个分支学科,名为“计算化学”。如今,发展迅猛、能力超群的计算机已经成为量子化学计算最得力的辅助工具。
计算化学改善生活
你可能会想,诺贝尔奖是最高级别的科学大奖,那些深奥的理论和发明跟我们的日常生活是不是太远了呢?
其实,这样的想法是不准确的。我们不妨看看这次获奖的成果吧。
对化学家来说,计算机已经和试管一样重要。通过计算机模拟,化学家能更快获得比传统实验更精准的预测结果。
比如,计算化学可以更好地理解复杂化学反应的机制,给我们的生产和生活带来实惠。举个例子,研究健康细胞转化为癌细胞的过程,可以知晓是哪些生物大分子产生了什么样的变异,就可以开发出针对性较强的药物。
再比如,计算化学可以为合成新物质提供线索和指明方向。过去,化学家合成所需新物质的方法只能是不断尝试,用不同物质多次交叉尝试,最终找到合适的原料。这样的方法费时费力,又浪费资源。有了计算机后,化学家就可以先用计算机进行模拟实验,排除不可能的反应路径,找到最有可能的路径。
你看,深奥的科技其实离我们不远。
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。
本节教学重点:浓度对化学反应速率的影响。
本节教学难点:浓度对化学反应速率影响的原因。
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。
3、分解反应:由一种物质生成两种或两种以上其它的物质的反应叫分解反应。简称一分为二,表示为AB=A+B。只有化合物才能发生分解反应。
学校规定大二才能转专业,曾祥峰对自己的学习状态很不满意,于是果断选择在大一下学期选修化学为第二专业。
申请了双学位的曾祥峰,从大一下学期起,过起了没有周末、没有休息时间的日子,但他不以为苦,反而很兴奋。“神奇的是,学了化学后,我对本专业产生了些许兴趣,并且发现两门学科有很多契合点,环境科学就是最佳结合点,所以后来我对环境科学产生了莫大的兴趣。”双倍的学习压力下,曾祥峰在跨界的思维模式下碰撞出不一样的火花,他尝试用联合化学和生物学的方法解决地理学中涉及的环境问题。“这些专业彼此不孤立,所以可以结合在一起,在解决问题上往往更有用。” 曾祥峰像发现了新大陆一样,以极大的学术热情,用自己热爱的化学学科理论,辅导自己的专业。
曾祥峰形成了自己的套路,开始在学业上有了主动出击的热情。2006年3月,他试着到南开大学环科院的教室去听课。“我知道南开的环境科学专业在全国数一数二,就想听听。”下课后,他主动与授课的博士生导师朱琳教授交谈。在谈话中,他分明感觉到了教授那略带惊讶的语气中流露出对他的赞许。“你叫什么名字?”最后教授不经意地问。曾祥峰不好意思地说,他并不是南开的学生。“欢迎欢迎,没有关系的!”朱琳完全不在意地说。
二.教学目标及教学重点难点
2.1教学目标
知识与技能
认识影响化学反应速率的主要因素,了解常用的比较反应快慢的简单方法;能用有效碰撞理论解释浓度、压强、温度、催化剂等对化学反应速率的影响。并尝试应用化学反应速率说明生产生活中的实际问题。
过程与方法
1通过由浅到深、由宏观到微观,由感性到理性的认知思维学习影响化学反应速率的因素。
2能够设计简单的实验方法探究影响化学反应速率的因素,培养学生的观察、分析能力和讨论归纳及设计简单实验的能力。
情感态度与价值观
培养对化学反应研究的兴趣,能够在对影响化学反应速率因素的探究过程中找到成功的喜悦,激发学习化学、探究原理的动力。
2.2教学重点难点
重点:影响化学反应速率的因素(浓度、压强、温度、催化剂等)
难点:能用有效碰撞理论、活化能简单解释影响化学反应速率的因素
三.教学方法
问题解决、实验探究、合作学习
四.教学设计思路及教学内容
4.1 教学设计思路
本节课的教学重点是学生进行实验设计和完成探究实验,并交流、归纳、总结浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响,压强的影响则是学生通过观察教师补充的演示实验得出;应用微观理论进行解释虽然是教学难点,但由于学习要求不高,所以通过教师指导、学生自学来完成,能达到帮助学生从理论上简单分析、认识即可。
在这一思想指导下,本节课设计为这样的学习过程:“创设问题情境设计实验方案实验探究活动自学理论依据交流归纳总结”。
4.2 教学内容略
五.应用所学知识,巩固和提高课堂教学效果。
学习与评价
① 将食品置于低温条件下(如电冰箱内),常常可以保存更长的时间。为什么?
② 工业上用氮气与氢气反应合成氨时,常在高温、高压下进行,并使用适当的催化剂。这些反应条件对于合成氨的反应速率有什么影响?
③ 月饼,糕点等往往在包装内装入小包脱氧保鲜剂,这样做有什么用?
④ 衣物上的油渍用普通洗衣粉很难洗净,但如果用加有脂肪酶的洗衣粉,则较容易洗去,为什么?
在学完本节课的知识后,我设置了与本节课知识相关的几个问题,对学生的学习情况进行了评价,以促使学生做到学以致用,使他们体会到了化学知识与我们的生活息息相关,提高了学生学习化学的积极性,本节课的课堂教学效果更是得到了巩固和提高。
这堂课就是在以上的生生互动、师生互动的学习氛围中,充分体现学生的主体性,促使学生积极参与,自主建构知识,实现课堂教学的有效性。
(1)浓度对化学反应的影响
从化学平衡常数定义分析来看,当反应温度不变时,增加反应物浓度必然会使化学反应向正方向移动,从而引起生成物浓度的增加这样才能达到最终的平衡状态;同样将生成物移走,对于原有的平衡状态来看,相当于增加了反应物的浓度,反应也会向正方向移动,提高反应物的利用率,这在工业生产上应用比较广泛。例如,对于N2+3H2=2NH3可逆反应来讲,让化学平衡向生成NH3的方向移动,在其他条件不变的前提下,可以在反应容器中充入N2或者H2使它们的浓度增加。在实际的生产中为了获得多的NH3,需要将生成的NH3尽快的移走,降低NH3的浓度。这样反应就能向正方向移动。
(2)温度对化学平衡的影响
改变浓度是在化学平衡常数不变的情况下遵循的规律,但是当化学反应温度发生变化会引起化学平衡常数的变化。经过物理化学家们的潜心研究,终于发现了温度对化学平衡的影响,其满足克拉伯龙方程,即当升高温度化学反应向吸热的方向移动,降低温度化学反应向放热方向移动。所以,在工业生产中根据化学反应的吸、放热采取相应的措施,让其向着生成物方向移动。
(3)压强对化学平衡的影响
压强对化学反应的影响主要针对反应物中有气体或者是生成物有气体反应,由化学平衡常数来看,化学方程式中分子数增加和减少的反应,压强对其产生的影响也不同。经过试验证明,在其他条件时,增大压强有利于向化学分子数小的方向移动,减小压强有利于向化学分子数增大的方向移动。
二、化学反应速率理论
不同化学反应其反应速率有着明显的区别,比如,酸碱中和以及爆炸反应比较猛烈,部分氧化反应进行缓慢。为了将化学反应更好的为化工生产服务,需要对化学反应详细的研究,经过研究最终用化学反应速率来衡量化学反应进行的快慢。
1、浓度对化学反应速率的影响浓度对化学反应速率的影响,是通过影响化学平衡进行过程实现的。对于大多数化学反应,增加生成物或者降低生成物浓度有利于向正方向移动,但是并不是所有的化学反应都遵守这个规律。比如,某组分对化学反应速率的分级数是零,不管增加还是减少该组分都不会对化学反应速率造成影响;当某组分反应分级数是负数,增加其浓度不会提高原反应的速率,相反会降低其速率。对于某化学反应,当确定了催化剂和外界温度后,浓度就成为影响其反应速率是重要因素。
2、温度对化学反应速率的影响很早以前人们就发现温度对化学反应速率有重要影响。化学反应除了浓度对反应速率有影响外,和化学速率常数也有着密切的联系,温度对化学反应的影响主要通过影响反应速率常数实现。反应中如果整个体系的活化能降低,其反应温度就越高,反应速率也就越快。但是对于复杂的反应体系来讲,温度升高有利于向活化能高的方向移动。
1. 非氧化还原反应的情况
通过对中学化学中常见非氧化还原反应的分析,根据反应时反应物质的性质、反应产物的类别及反应的特点可分为以下几种类型:
(1)酸性氧化物与碱性氧化物的反应,生成的产物一般为相应的盐。
例如,CO2和与CaO反应,生成相应的盐CaCO3。
(2)酸性氧化物与碱溶液的反应,生成相应的盐和水。
例如,少量的CO2 与NaOH溶液反应,生成相应的盐Na2CO3和H2O。
(3)碱性氧化物与酸溶液的反应,一般生成相应的盐和水。
例如,CaO和盐酸反应,生成相应的盐CaCl2和H2O。
(4)酸与碱溶液的反应,一般生成相应的盐和水。
例如,H2SO4溶液与NaOH溶液反应,生成相应的盐Na2SO4和H2O。
(5)盐与酸溶液的反应,一般生成酸性弱的新酸和新盐。
例如,Na2CO3和盐酸的反应,生成相应的盐NaCl和酸性弱的新酸H2CO3,但H2CO3不稳定会分解生成CO2和H2O。
(6)盐与碱溶液的反应,生成碱性弱的新碱和新盐。
例如,FeCl3与NaOH溶液的反应,生成碱性弱的新碱Fe(OH)3和新盐NaCl。
(7)盐溶液与盐溶液的反应,一般生成两种新盐,但必须满足复分解反应发生的条件。
例如,CaCl2溶液和Na2CO3溶液的反应,生成难溶性的新盐CaCO3和另一种新盐NaCl。
2. 氧化还原反应的情况
书写氧化还原反应的方程式,首先需要学生掌握常见的氧化剂和还原剂,以及反应中变价元素化合价的变化情况,进而才能确定反应后相应的产物,完成方程式的书写。
1.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,是一段时间内的平均速率。固体或纯液体(不是溶液)的浓度可视为不变的常数,故一般不用固体或纯液体表示化学反应速率。用不同物质表示同一反应的化学反应速率时,其数值可能不同(因此,必须指明具体物质),但各种物质表示的速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。
2.参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要因素,外界条件对化学反应速率也有影响。
(1)浓度对化学反应速率的影响只适用于气体反应或溶液中的反应;
(2)压强对化学反应速率的影响只适用于有气体参加的反应;
(3)温度对化学反应速率的影响:实验测得,其他条件不变时,温度每升高10℃,化学反应速率通常增加到原来的2-4倍;
(4)使用催化剂,使原来难以进行的化学反应分步进行(本身参与了反应,但反应前后化学性质不变),从而大幅度改变了化学反应速率;
(5)光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质等也会对化学反应速率产生影响。
3.浓度和压强的改变仅仅改变了单位体积内活化分子的数目,温度的改变和催化剂的存在却能改变单位体积内反应物分子中活化分子所占的百分数。
A.升高温度可使该反应的逆反应速率降低
B.使用高效催化剂可有效提高正反应速率
C.反应达到平衡后,NO的反应速率保持恒定
D.单位时间内消耗CO和CO2的物质的量相等时,反应达到平衡
解析:升高温度、使用催化剂都会使化学反应速率增大,既包括正反应速率,又包括逆反应速率,故A项错误,B项正确。反应达到平衡后,正反应速率和逆反应速率相等,因此C、D项都是正确的。
答案:A
二、化学平衡的建立及外界条件对化学平衡的影响
1.化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里,正反应和逆反应的速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
化学平衡状态的特征,(1)逆:化学平衡研究的对象是可逆反应,可逆反应不能进行到底,即反应过程中反应物(生成物),不能全部转化为生成物(反应物)。(2)动:化学平衡是动态平衡,化学反应达到平衡时正反应和逆反应仍在继续进行。(3)等:指反应体系中的用同一种物质来表示的正反应速率和逆反应速率相等。对于不同种物质而言,速率不一定相等。(4)定:平衡混合物中各组分的物质的量、质量、物质的量浓度,各组分的百分含量(体积分数、质量分数)、转化率等不随时间变化而改变。(5)变:改变影响化学平衡的条件,平衡发生移动。(6)化学平衡的建立与反应的途径无关,化学平衡状态的标志是化学平衡状态特征的具体体现。
2.平衡移动原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。它是浓度、压强和温度等外界条件对平衡移动影响的概括和总结,只适用于已经达到平衡状态的可逆反应,未处于平衡状态的体系不能用此原理分析,但它也适用于其他动态平衡体系,如溶解平衡、电离平衡和水解平衡等。催化剂能够同等程度地增加正反应速率和逆反应速率,因此它对化学平衡的移动没有影响。
A.升高温度和减小压强
B.降低温度和减小压强
C.降低温度和增大压强
D.升高温度和增大压强
解析:本题考查了条件改变对平衡移动的影响。由题意知,该反应为吸热反应,故升高温度有利于反应向正方向进行;又知该反应为气体体积增大的反应,故减小压强有利于反应向正方向进行。
答案:A
三、化学平衡常数(浓度平衡常数)及转化率的应用
1.化学平衡常数
(1)化学平衡常数的数学表达式。
(2)化学平衡常数表示的意义。
平衡常数数值的大小可以反映可逆反应进行的程度大小,K值越大,反应进行越完全,反应物转化率越高,反之则越低。
2.化学平衡的基本计算
(1)物质浓度的变化关系。
反应物:平衡浓度=起始浓度-转化浓度;生成物:平衡浓度=起始浓度+转化浓度。
其中,各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的计量数之比。
(4)计算模式:
(5)化学平衡计算的关键是准确掌握相关的基本概念及它们相互之间的关系。化学平衡的计算步骤,通常是先写出有关的化学方程式,列出反应起始时或平衡时有关物质的浓度或物质的量,然后再通过相关的转换,分别求出其他物质的浓度或物质的量和转化率。概括为:建立解题模式、确立平衡状态方程。说明:①反应起始时,反应物和生成物可能同时存在;②由于起始浓度是人为控制的,故不同的物质起始浓度不一定呈化学计量数比,若反应物起始浓度呈计量数比,则隐含反应物转化率相等,且平衡时反应物的浓度呈计量数比;③起始浓度、平衡浓度不一定呈计量数比,但物质之间是按计量数反应和生成的,故各物质的浓度变化一定呈计量数比,这是计算的关键。
答案:C
四、学习化学平衡应注意的三个问题
1.等效平衡:在两种不同的初始状态下,同一个可逆反应在一定条件(恒温、恒容或恒温、恒压)下分别达到平衡时,各组成成分的物质的量(或体积)分数相等的状态。在恒温恒容条件下,建立等效平衡的一般条件是:反应物投料量相当;在恒温恒压条件下,建立等效平衡的条件是:相同反应物的投料比相等。
2.平衡移动的思维基点:
(1)先同后变。进行判断时,可设置相同的平衡状态(参照标准),再根据题设条件观察变化的趋势。
(2)不为零原则。对于可逆反应而言,无论使用任何外部条件,都不可能使其平衡体系中的任何物质浓度变化到零。
3.在实际生产中,需要综合考虑反应速率、化学平衡、原料选择、产量和设备等各方面情况,以确定最佳生产条件。合成氨选择的适宜条件通常是:20MPa-50MPa、500℃左右、铁触媒;及时补充N2和H2,及时将生成氨分离出来。
答案:B
五、化学反应速率与化学平衡图像题
解题策略:(1)首先要看清楚横轴和纵轴的意义(特别是纵轴,表示转化率和表示反应物的百分含量情况就完全相反)以及曲线本身属等温线还是等压线。(当有多余曲线及两个以
解析:在恒容状态下,在5个相同的容器中同时通入等量的NO2,反应相同时间,那么有两种可能:一是已达到平衡状态,二是还没有达到平衡状态,仍然在向正反应方向移动。若5个容器在反应相同时间下,均已达到平衡,因为该反应是放热反应,温度升高,平衡向逆反应方向移动,NO2的百分含量随温度升高而升高,所以B项正确。若5个容器中有未达到平衡状态的,那么温度升高,反应速率增大,会出现温度高的NO2转化得快,导致NO2的百分含量减少的情况,在D图中转折点为平衡状态,转折点左则为未平衡状态,右则为平衡状态,D项正确。
答案:BD
【跟踪训练】
下列说法不正确的是()
A.第4min至第6min该化学反应处于平衡状态
B.第2min时,如果只改变某一条件,则改变的条件可能是降低温度
C.第2min时,如果只改变某一条件,则改变的条件可能是使用催化剂
D.第6min时,其他条件不变,如果升高温度,正反应速率增大
3.B解析:根据表中数据得,第4min后体系中各物质的浓度保持不变,即反应达到平衡状态;该反应在2—4min内的反应速率大于0—2min内的反应速率,即第2min时反应速率增大,因此改变的条件不可能为降低温度,可能为使用催化剂;6min时,升高温度,正、逆反应速率均增大。
4.A解析:由于t2时刻,反应再次达到平衡后的反应速率大于原平衡时的反应速率,则可判断t1时正反应速率减小,而逆反应速率增大,平衡向逆反应方向移动。