化學反應的特征匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇化學反應的特征范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

【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

[6]H 邁斯利克，H 尼卡姆金，等.有機化學習題精解[M].北京：科學出版社，2002

[7]金圣才.有機化學名校考研真題詳解[M].北京：中國水利水電出版社，2010

篇（2）

中圖分類號：G632 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2015）15-320-02

一、教學目標：

1.知識與技能目標

（1）通過科學史話認識化學反應限度的存在，了解化學反應限度的概念和產生原因。

（2）掌握達到化學反應限度的特征，并會運用此特征判斷某一反應是否達到化學反應的限度

（3）理解化學平衡建立的過程，并會分析化學反應限度的速率――時間圖像

（4）了解控制反應條件在生產生活和科學研究中的作用，認識提高燃料的燃燒效率的重要性和方法。

2、能力與方法目標

（1）注重培養學生分析問題的能力。

（2）通過對探究二的分析，注重培養學生的思維邏輯性。

3、情感、態度和價值觀目標

（1）通過探究活動，培養學生嚴謹細致的科學態度和質疑精神。

二、教學重點、難點

重點：化學反應限度概念；了解影響化學反應限度的因素。

難點：化學反應限度的本質原因及外部特征。

三、教學方法

學案導學、講練結合

四、課時安排：1課時

五、教學過程

引入：化學反應是按照化學方程式中的計量關系進行的，我們正是據此進行有關化學方程式的計算。你是否思考過這樣一個問題：一個化學反應在實際進行時（如化學實驗、化工生產等），給定量的反應物是否會按照化學方程式中的計量關系完全轉變為產物？如果能，是在什么條件下？如果不能，原因是什么？

這就是我們本節課的內容，化學反應的限度。

板書：

1、化學反應的速率和限度

2、化學反應的限度

師：帶著這個疑問，請同學們閱讀科學史話――煉鐵高爐尾氣之謎

【多媒體】煉鐵高爐尾氣之謎

探究一：什么是化學反應的限度，為什么存在化學反應限度的問題？

【學生活動】可逆反應：在同一條件下，既能向正反應方向進行又能向逆反應方向進行的反應。

由于可逆反應不能進行到底，因而出現了反應的限度問題。

板書：

1、化學反應限度：在一定條件下，可逆反應所能完成或達到的最大程度。

【隨堂練】例1、H2+O2 ===== H2O，H2O ===== H2+O2是否互為可逆反應？

例2、在可逆反應體系2SO2（g）+O2（g） 2SO3（g）加入18O2后，哪些物質中會含有18O？

探究二：2SO2+O2 2SO3（一定條件下，向一體積一定的密閉容器中通入一定量的SO2、O2，請分析以下問題）

（1）反應起始時，正反應與逆反應速率是否相同？（提示：此時反應速率與濃度有關）

（2）隨著反應的進行，各物質的濃度是如何變化的？

（3）隨著反應的進行，正反應速率和逆反應速率是如何變化的？最終達到怎樣的狀態？

（4）能否用圖示表示該過程？

【學生活動】反應開始時，反應物濃度 ，正反應速率 ；生成物濃度為 ，逆反應速率為 。隨著反應的進行，反應物濃度 ，正反應速率 ；生成物濃度 ，逆反應速率 。當正反應速率 逆反應速率時，反應物濃度和生成物濃度不再發生改變，達到表面靜止的狀態――平衡狀態

板書：2、化學平衡的建立――可逆反應

速率――時間圖

探究三：達到化學反應限度的特征有哪些？

【學生活動】可逆反應；正反應速率=逆反應速率；各組分的濃度、物質的量保持不變；動態平衡； （指導學生從探究二的討論中得出結論）

板書：達到化學反應限度的特征：逆、等、定、動、變

【隨堂練】例3、一定溫度下，可逆反應3X（g）+Y（g） ==== 2Z（g）達到限度的標志是（ ）

A、單位時間內生成3n mol X，同時消耗n mol Y

B、X的生成速率與Z的生成速率相等

C、X、Y、Z的濃度相等

篇（3）

【學習目標】

1、認識化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因；

2、了解化學反應中熱量變化的實質；

3、通過生產生活中的實例，了解化學能和熱能的相互轉化；

【重點】

化學能與熱能之間的內在聯系以及化學能與熱能的相互轉化。

【難點】

從本質上（微觀結構角度）理解化學反應中能量的變化，從而建立起科學的能量變化觀。

【教學方法】學生自學閱讀、教師歸納

【課時安排】

第1課時

【教學過程】

〖導入〗1、化學反應按反應物和生成物的種類分可分為：化合反應、分解反應、置換反應、復分解反應

2、化學反應按是否有電子轉移可分為：氧化還原反應、非氧化還原反應

3、化學反應按是否有離子參加可分為：離子反應、非離子反應

4、化學反應按是否有熱量的放出和吸收可分為：放熱反應、吸熱反應

〖引導閱讀〗課本32頁

〖提問〗“你知道嗎？”

〖板書并講解〗一、化學反應中的熱量變化

1、化學反應的基本特征

（1）都有新物質生成，常伴隨能量變化及發光、變色、放出氣體、生成沉淀等現象發生。

（2）能量的變化通常表現為熱量的變化。

2、化學反應的本質（實質）

舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成

〖指導閱讀〗課本33頁活動與探究

3、化學反應按熱量的變化分類

（1）概念

放熱反應：有熱量放出的化學反應；

吸熱反應：吸收熱量的化學反應；

（2）分類

放熱反應：放出熱量的反應〔∑E（反應物）＞∑E（生成物）〕

化學反應

吸熱反應：吸收熱量的反應〔∑E（反應物）＜∑E（生成物)〕

〖補充講解〗化學反應遵循著能量守恒定律：反應物的總能量+斷鍵時吸收的總能量=生成物的總能量+成鍵時放出的能量

〖練習一〗判斷下列反應是放熱反應還是吸熱反應

C（s）+CO2（g）2CO（g）

Ba(OH)28H2O（s）+2NH4Cl（s）=BaCl2（aq）+2NH3（g）+10H2O（l）

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2

C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）

〖板書〗4、常見的放熱、吸熱反應

（1）放熱反應：a、所有燃燒反應；b、酸堿中和反應；c、金屬與酸生成氣體的反應；d、大多數的化合反應

（2）吸熱反應：

a、C（s）+CO2（g）2CO（g）；

b、Ba(OH)28H2O（s）+2NH4Cl（s）=BaCl2（aq）+2NH3（g）+10H2O（l）

c、C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）

d、大多數的分解反應

〖練習〗關于吸熱反應和放熱反應，下列說法中錯誤的是（A）

A、需要加熱才能進行的化學反應一定是吸熱反應

B、化學反應中能量變化，除了熱量外，還可以是光能、電能等

C、化學反應過程中的能量變化，也服從能量守恒定律

D、反應物的總能量高于生成物的總能量時，發生放熱反應

〖指導練習〗課本33頁“問題解決”

〖總結〗化學反應伴隨能量變化是化學反應的一大特征。我們可以利用化學能與熱能及其能量的相互轉變為人類的生產、生活及科學研究服務。化學在能源的開發、利用及解決日益嚴重的全球能源危機中必將起帶越來越重要的作用，同學們平時可以通過各種渠道來關心、了解這方面的進展，從而深切體會化學的實用性和創造性。

〖作業〗預習熱化學方程式的書寫要求；完成鞏固練習

【教后感】

篇（4）

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.

篇（5）

要提高《化學反應原理》模塊課程教學的有效性，必須對課程涉及的學科功能和作用有清晰的認識，即《化學反應原理》模塊課程是如何通過化學熱力學和化學動力學這兩大物理化學的分支學科，來闡釋化學反應的基本原理，揭示化學反應中能量轉化的基本規律，呈現化學反應原理在生產、生活和科學研究中的應用的。也就是說，通過《化學反應原理》模塊課程的學習，要讓學生對《化學反應原理》模塊課程的功能和作用有何整體上的認識。

要研究一個化學反應，每個研究者都需要解決好以下幾個基本的問題，即①化學反應最本質的特征――化學反應過程中能量是如何變化的？（化學反應與能量變化的關系）②在特定條件下，化學反應能否進行？朝什么方向進行？（自發性和方向性問題）③若化學反應能夠進行，化學反應又能達到什么限度？（反應平衡問題）④若化學反應能夠進行，化學反應有多快？（化學反應速率問題）⑤若化學反應能夠進行，是如何進行的？（歷程的問題）以上這些問題，前三者可以通過化學熱力學加以解決，后兩者則可以通過化學動力學研究來實現。化學熱力學和化學動力學的任務和目的不同：化學熱力學主要是解決化學反應的可能性問題，著眼于化學反應體系狀態研究。而化學動力學則解決實現化學反應的現實性問題，著眼于化學反應過程研究。

因此，可以看出《化學反應原理》模塊的教學，可以實現為學生提供研究方法上的指導，這是教學過程中應當注意把握的對《化學反應原理》模塊意義的整體性認識。只有深刻認識《化學反應原理》模塊所涉及學科知識的意義，才能真正把握《化學反應原理》模塊課程的核心價值，理解教材各知識點的教學價值，更有效地落實教學目標。

二、《化學反應原理》模塊中“化學反應與能量變化”問題討論

在平時的教研活動和教師培訓過程中，與中學化學教師交流發現，《化學反應原理》模塊中“化學反應與能量變化”的問題困擾著很多中學化學教師。[2-4]比如，能量變化是化學反應的本質，決定著化學反應的一切性質；如何通過化學反應的能量變化確定化學反應的可能性和方向；化學反應與能量變化如何決定化學反應進程；化學反應與能量變化如何決定氧化還原反應進程等問題。這些問題事實上涉及到的是上文提到的研究化學反應過程中需要解決的五個基本問題的前三個問題（即化學熱力學需要解決的問題）。

1. 能量變化是化學反應的本質，決定著化學反應的一切性質

能量變化是化學反應的本質，決定著化學反應的一切性質。化學反應研究需要首先弄清楚其能量的變化。教材[2]將“化學反應與能量變化”作為《化學反應原理》模塊專題一的內容，其理論依據正在于此。“化學反應與能量變化”專題討論的核心知識是蓋斯定律，它為我們提供了如何確定一個未知化學反應的反應熱（能量變化）的手段，從而為化學反應本質的研究打開了解決問題的門戶。

（1）新教材為何要引入焓變ΔH的概念，焓變ΔH與反應熱Q有何不同

為了引入蓋斯定律這一核心知識，需要有其引入的前提條件。蓋斯定律是建立在化學熱力學研究基礎之上的，必然要涉及到化學熱力學最重要的性質――狀態函數。沒有狀態函數焓變ΔH的引入，蓋斯定律就無從談起，這就是教材引入焓變的真正意義所在。

焓變ΔH與原教材用Q表示的反應熱究竟有何不同？作為狀態函數，焓變僅與狀態有關，而反應熱Q則與反應過程有關。正因為如此，從獲取角度看，反應熱Q只能通過實驗逐個測量，但焓變ΔH，卻可以在理論上為一切的化學反應研究對象通過計算加以獲得，從而為該化學反應的進一步研究奠定了能量數據的基礎。

（2）焓H是什么

按照能量守恒（熱力學第一定律）原理：在化學反應過程的任何瞬時，內能的變化：dU=δQ-W=

δQ-ΔP外ΔV（體系放熱-環境對體系做的功）。

若體系變化只做體積功（熱膨脹、收縮）不做其他功時：定壓條件下的體系，反應熱

Qp =ΔU+P外ΔV=（U2+ P外V2）-（U1+ P外V1）；

因此，體系吸收或放出的熱量就體現為化學反應前后兩種狀態下的U+ P外V的差值。而U、P、V都是狀態函數，因此U+ P外V也是一種狀態函數，這就是焓H的定義H=U+ P外V。 當然，這僅是理論概念，可知而無法測量。

（3）只有恒壓反應熱Qp=ΔH，而恒容反應熱Qc≠ΔH

反應熱可以通過彈式量熱計進行測量，但中學化學教師在教學中常常忽視了一點，即彈式量熱計是在恒容條件下測量物質的燃燒反應熱，得到的是Qc=ΔU，它并不等于焓變。要得到ΔH，需要進行以下換算：ΔH=ΔU+ P外V = Qc+ΔγRT。

例如：正庚烷的燃燒反應為C7H16（1）+11O2（g）=7CO2（g）+8H2O（1）

25℃時，在彈式量熱計中1.2500 g正庚烷充分燃燒所放出的熱量為60.089 kJ。試求該反應在標準壓力、25℃下進行的化學反應熱效應ΔH。

解：正庚烷的摩爾質量為M=100 g?mol-1，所以n=0.0125 mol，

在彈式量熱計中進行定容反應，故ΔU=-60.089 kJ，

反應的ΔU= - 4807 kJ?mol-1，

由方程式可知，反應前后氣體物質計數量之差為Δγ=7-11= - 4，

則根據ΔH = Qc+ΔγRT

=（-4807-4×8.314×10-3×298） kJ?mol-1

= -4817 kJ?mol-1。

知道了一個化學反應的反應熱ΔH，就能為我們從理論上確定該化學反應是否能夠自發進行，是否具有研究的價值。

2. 如何通過化學反應的能量變化確定反應的可能性和方向

確定化學反應研究對象的能量變化ΔH，對化學反應能否自發進行的判斷具有重要意義，但并不是決定化學反應自發性的唯一判斷依據，還需要考慮體系的另一個重要的狀態函數即體系熵變ΔS。兩者共同確立一個決定化學反應自發方向的狀態函數吉布斯自由能變化ΔG，其關系式是：ΔG=ΔH-T?ΔS。吉布斯自由能變化ΔG可以從理論上給我們指明化學反應自發進行的可能性和方向。當吉布斯自由能變化ΔG

3. 化學反應與能量變化如何決定化學反應進程

當我們獲得了化學反應的吉布斯自由能變化ΔG，就使我們掌握了該化學反應的自發推動力。這種推動力決定著化學反應進行的程度，即與化學反應的平衡常數之間會建立一定的關系，該關系式為：ΔG=-RTlnK。

這一關系揭示了一個化學反應中反應物與生成物變化關系的趨勢，即可能性（化學熱力學研究的問題僅涉及狀態不涉及過程）。由上述關系可以看出，ΔG值越大，意味著化學反應的平衡常數越小，對于產物的生成來說，反應物是化學熱力學穩定的，因為達到平衡時，僅有非常少量的產物生成。相反，ΔG越小，意味著化學反應的平衡常數就越大，必須消耗相當量的反應物去生成產物才能達到平衡，所以反應物是不穩定的。若ΔG=0，K=1，意味著體系處于一種特定的狀態，反應的推動力為0，反應物和產物的量都不再隨時間而改變。

4. 化學反應與能量變化如何決定氧化還原反應進程

按照原電池原理，任何一個氧化還原反應在理論上都能設計成一個原電池。氧化還原反應的自發反應進行的程度，正是原電池反應進行的推動力。而一個反應自發進行的推動力ΔG，與原電池的電動勢之間的關系是：ΔG=-nFE。

原電池反應的推動力是兩個電極半反應的電極電勢不同所產生的電勢差，若不存在電勢差，反應的推動力就沒有了。從化學熱力學狀態來看，此時狀態下兩個電極半反應的吉布斯自由能變化為0，反應就處于平衡狀態。

由此可見，《化學反應原理》模塊中的熱力學知識，從化學反應能量變化的角度入手，從化學熱力學函數焓變的引入開始，引導我們從狀態變化的特征，得到了利用蓋斯定律能夠進行任何理論意義上的化學反應的放熱或吸熱計算，從而搞清了化學反應與能量變化之間的關系，為判斷化學反應能否自發進行提供了重要的參考數據。在此基礎上，通過吉布斯自由能的計算，形成了判斷反應自發進行的判據，即解決了研究一個化學反應，首先要考慮的問題：該化學反應能否發生，是否具有研究的意義和可能。同時，吉布斯自由能變化，也為我們提供了一個化學反應如果可能發生，其反應進程大小的可能性問題。因為吉布斯自由能是化學反應可能進行的程度的推動力，與化學反應的平衡常數和電化學反應的電動勢之間存在著必然的聯系。

三、結語

通過以上的分析和討論，我們認為中學化學教師在《化學反應原理》模塊教學中存在很多學科性知識的誤解，可以進一步加強化學熱力學和化學動力學知識的學習，把握住研究化學反應過程中需要解決的五個基本問題，認真區分化學熱力學和化學動力學的應用范圍，以提升對《化學反應原理》模塊的駕馭能力。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（實驗）[S]. 北京：人民教育出版社，2003.

篇（6）

化學方程式一般有3個意義：表示什么物質參加反應，生成什么物質，以及反應的條件；表示反應物、生成物之間的質量比；表示反應物、生成物之間的粒子個數比。

【例1】（荊門市）根據化學方程式不能獲得的信息是（ ）

A.反應中的反應物和生成物

B.各反應物、生成物之間的質量比

C.化學反應速率的快慢程度

D.反應發生所需要的條件

【解析】根據化學方程式的意義可知，化學方程式不能提供“化學反應的快慢”信息，因為反應物濃度、體系的溫度、催化劑等多種因素決定著化學反應的速率。

【答案】C

【例2】（東營市）從定量（宏觀、微觀）的角度對化學反應2H2+O2點燃2H2O進行描述：宏觀

________________________________________

；微觀

________________________________________

（各答出一項即可）。

【解析】從定量的角度看，化學方程式在宏觀上表示反應物、生成物之間的質量比，在微觀上表示反應物、生成物之間的粒子個數比。據此，不難答出上述問題。

【答案】每4份質量的氫氣與32份質量的氧氣完全反應生成36份質量的水（或氫氣與氧氣反應生成水時，三者的質量比是1∶8∶9） 每2個氫分子和1個氧分子反應生成2個水分子（或氫分子與氧分子反應生成水分子時，三種分子的個數比為2∶1∶2）

二、判斷化學方程式書寫的正誤

一個書寫完整的化學方程式應該是：反應符合客觀事實；反應物、生成物的化學式書寫正確；反應前后原子的種類、個數相等（已配平）；反應條件齊全；表示生成物狀態的箭頭既沒有遺漏，也沒有多余。

【例3】（婁底市）下列化學方程式中，書寫正確的是（ ）

A.H2+O2點燃H2O

B.3Fe+2O2=Fe3O4

C.Cu+2HCl=CuCl2+H2

D.CO2+Ca（OH）2=CaCO3+H2O

【解析】A選項中的反應沒有配平，違背了質量守恒定律；B選項中的反應缺少“點燃”這一條件，不符合客觀事實；C選項中Cu是不活潑金屬，它根本不能與酸溶液發生置換反應；D選項中的化學方程式書寫正確。

【答案】D

三、辨析化學反應的類型

化學反應的基本類型有4種。根據化學方程式中反應物、生成物的數量和類別等特征，容易判斷出反應的基本類型，即：若符合A+B=AB，則屬于化合反應；若符合AB=A+B，則屬于分解反應；形如A+BC=B+AC，則是置換反應；形如AB+CD=AD+CB，則是復分解反應。

【例4】（安徽省）美國化學教材把化學反應分為5種類型，除化合反應、分解反應、置換反應、復分解反應外，第5種就是燃燒反應——一種物質快速結合氧氣生成一種或多種氧化物的反應。下列反應既屬于化合反應，又屬于燃燒反應的是（ ）

A.S+O2點燃SO2

B.CO2+H2O=H2CO3

C.HCl+NaOH=NaCl+H2O

D.CH4+2O2點燃CO2+2H2O

【解析】根據反應條件，容易找出屬于燃燒反應的是A、D；根據化合反應的特征，容易判斷A是化合反應，D不是化合反應。

【答案】A

【例5】（桂林市）下列對化學反應類型的判斷不正確的是（ ）

A.2H2S+SO2=3S+2H2O（復分解反應）

B.CO2+C高溫2CO（化合反應）

C.2AgBr光照2Ag+Br2（分解反應）

D.2Mg+CO2點燃2MgO+C（置換反應）

【解析】A選項中，生成物之一是單質，故不屬于復分解反應；B選項中，兩種物質生成一種物質，故屬于化合反應；C選項中，一種物質生成多種物質，顯然是分解反應；D選項中，一種單質與一種化合物反應生成另一種單質與另一種化合物，所以是置換反應。

【答案】A

四、完善化學方程式

化學方程式真實地體現了“化學反應前后原子的種類、個數保持不變”的自然規律。根據這一規律，可以推斷出不完整化學方程式中某物質的化學式或化學計量數，從而將化學方程式完善。

【例6】（溫州市）工業制取甲醇的方法之一：利用二氧化碳與氫氣在一定條件下反應制取甲醇，同時生成另一種常見物質。請完成該反應的化學方程式：

CO2+3H2催化劑300℃CH4O+

________________________________________

【解析】在題給化學方程式中，式子左邊有1個C原子、2個O原子、6個H原子，式子右邊現有1個C原子、4個H原子、1個O原子；因為化學反應前后原子的種類、個數保持不變，所以“空格處”應包含2個H原子、1個O原子，顯然反應生成的另一種物質是H2O。

【答案】H2O

篇（7）

文章編號：1005－6629(2012)2－0030－02　中圖分類號：G633.8　文獻標識碼：B

1、設計思想

以“從具體的知識傳授到核心觀念建構，從知識解析為本到基於學生認識發展”為指導思想，依據《課程標準》中“能用焓變和熵變說明化學反應的方向”要求，從本節涉及的“化學反應的方向、焓變與反應方向有關的概念、熵變與反應方向有關的概念”等具體知識的教學，上升到幫助學生形成“化學反應的方向問題；化學反應的方向可以用反應體系的某些物理量的變化作判據；和自然現象一樣，化學反應一般由‘高能’趨向‘低能’、由‘有序’趨向‘無序’等”；從對“焓判據”和“熵判據”的知識解析，上升到通過舉證的方法進行證實或證偽，從而促進學生認識的發展。

2、教材分析與比較

本課題內容屬原理性知識，在現行3種版本的高中教材《化學反應原理(選修)》中“化學反應速率和化學平衡”一章中都有體現，但有關內容的編排順序有所不同(見表1)，人教版是按“速率化學平衡(限度)方向”的順序，意在化學反應進行的方向要用到焓變和熵變知識，需要對化學反應的實質有更多的領悟，所以把它放最后，以知識的方式呈現出來，即從內容的難度考慮；魯科版是按“方向限度速率”的順序，旨在反映化學反應研究的一般思路，即對一個任意設計的化學反應，首先需要判斷的是，它在指定條件下有無可能發生，以及在什么條件下有可能發生；對於有可能發生的反應它的限度如何?最后是反應實際進行的情況還涉及反應的速率問題，即從化學反應的一般研究過程考慮。蘇教版是按“速率方向限度”的順序，考慮在此之前學生通過在必修教材《化學2》的學習，已經能定性地認識化學反應有陜有慢，知道許多化學反應中反應物不能完全轉化為生成物等相關知識，引導學生回顧已有知識的基礎上進行新知識的學習，實現新知識與原有知識的融合，即從學生的學習經驗出發。

3種版本的教材，雖然在編排和呈現方式表現不同特點，但在內容上都緊緊圍繞課程標準，在知識的深度上沒有過高要求。從化學反應的自發性、焓變和熵變與化學反應方向的關系等具體內容出發，突出學生已有的生活經驗和認知基礎，以幫助學生形成基本的化學觀念、促進學生對化學反應原理更全面的認識為根本目的。同時，教材為教師的教學和學有余力的學生進一步學習留下空間，教師在教學中不必拘泥於某一版本的教材，可結合學生的認知基礎和學習需求，選擇適當的教學方法。

3、教學目標

[基礎性目標]

(1)通過經驗和直觀體驗，認識自然界中的自發過程及特征，并遷移到化學反應的自發過程，形成“化學反應存在方向”的認識。

(3)通過歸納的方法，知道H＜0有利於化學反應的自發進行，并通過“證實和證偽”的方法，認識焓變不是判斷反應自發的惟一因素。

(3)通過簡單的實驗活動和體驗，知道“熵”可用來描述體系的混亂程度，認識S＞O有利於化學反應的自發進行，但不是判斷反應自發的惟一因素。

[提高性目標]

(4)學會從現象分析到理論探究的科學方法，形成“―定條件下化學反應自發進行的趨勢，并不意味該條件下反應能實際發生”的觀念。

(5)通過分析和概括焓變與熵變對反應方向的共同影響，初步認識這兩個因素不是孤立而不相互關聯的，形成對事物發展或變化整體認識的觀念和全面分析的方法。

(6)通過基於“熵增原理”上的類比體驗，強化環境保護與低碳生活的重要性和迫切性。

4、教學重、難點

篇（8）

前言

化學方程式是化學的一種特殊語言，在化學方程式中蘊涵許多信息，如：化學反應中的各種數量關系、反應條件對反應過程的影響，它是反應可行性的判斷依據、辨析基本概念和基本理論的依據。化學方程式有助于學生理解化學反應的實質，同時掌握物質的化學性質。些信息的提取和整合又為解決化學問題提供了思路。充分發掘化學方程式中的信息要素，能夠使學生正確書寫化學方程式，提高學生的化學水平。在教學實踐當中結合教學理論，改進教學策略，優化知識結構，能夠提高學生的認知水平，領悟學習化學的思想方法，最終提高化學教學效果.

1對化學方程式的認識與解析

化學方程式是一種符號語言，符號是它的表象特征。學生必須認識它的具體意義，掌握基本概念，結合具體物質及具體反應去認識它、研究它，才能理解化學方程式所蘊含的意義，從能夠而加強理解和記憶。

化學方程式是一種解釋化學現象，解決化學問題的工具。工具性是它的典型特征。主要表現是：它能夠表述規律性化學原理；解釋化學現象。人們能夠利用化學方程式進行量化表達和計算，設計簡單化工反應流程等等。在高中化學教學中，我們可以利用化學方程式的工具性結合化學反應實用性，提高化學教學的質量，享受化學學科的魅力。

化學方程式具有選擇的多樣性和思維的立體性特征。選擇的多樣性是指化學反應會隨著反應條件（反應物濃度、反應物的量比關系等）的變化結果隨之改變，思維的立體性是指化學反應可以多層次、多角度的理解分析。因此，在高中化學教學中，要依據化學的基本知識、基本原理及知識結構特點，分析學生的認知水平和心理特點，在此基礎上，培養學生的概括、分析綜合、比較及聯想的能力，提高學生思維的靈活性、獨立性、深刻性、廣闊性、批判性，優化思維品質。

化學方程式的這些特點和屬性決定了我們高中化學教學中要根據實際情況選擇合適的教學策略。

2高中化學方程式教學策略

2.1 在教學實踐中培養學生的實驗實踐意識

在高中化學方程式教學過程中，利用化學實驗幫助學生構建化學方程式的知識，化學反應能通過反應的現象表現出來，具有直觀性的特點，學生在觀察現象的過程中體會化學反應的本質，從而理解化學方程式的屬性和特征。在設計化學實驗教學環節時，盡可能先易后難、先簡單后復雜，逐步深人的進行。教師利用實驗的實踐過程，引導學生的思維活動，通過認識化學反應的實質有效地提高學生學習的興趣和效率。例如：進行鐵與氯化銅反應的化學實驗。過量的鐵粉與氯化銅發生置換反應，得到金屬銅和氯化亞鐵；同時，鐵粉與剩余的氯化鐵溶液反應，把混合溶液全部轉化為純凈的氯化亞鐵溶液，此反應過程得到方程式：Fe+CuCl2FeCl2+Cu。由于加入過量的鐵粉，所以濾渣中不但有置換出來的銅，還有未反應完的鐵；步驟③加入稀鹽酸與濾渣中的鐵粉反應而除去多余的鐵，反應生成氯化亞鐵和氫氣；得出化學方程式： 2HCl+FeFeCl2+H2。學生在觀察實驗的過程中總結化學方程式的書寫，這個過程既符合學生是教學的主體要求，教師也起到了教學的主導作用。在此過程中，實現了學生是高級知識的構建的新課標要求，同時又培養了學生的科學素養。化學方程式的教學建立在實驗的基礎上進行。是高中化學教學中最優化的教學策略。

2.2以化學方程式教學內容為載體，培養學生邏輯分析意識

在高中化學課堂教學中，以化學方程式內容為載體，配合恰當的教學方法和手段，是促使學生形成基本邏輯方式的教學途徑。高中學生已經具備了一定化學概念、理論性知識、元素化合物事實性知識等的基本理論知識。在此基礎上，高中階段化學方程式的應用對于學生來說基本上拓展原有的知識結構，更新或充實原有層次相對較低的理論內涵，最終達到更深刻、更全面地理解化學反應的知識體系上來。這樣，實施以化學方程式為載體的有效教學的關鍵就在于培養學生用嚴密的邏輯思維思考問題的習慣。引導學生在分析、比較的過程中，尋找新舊化學方程式的同化點，搭設新舊化學方程式之間的“橋梁”。學生通過一系列的學習、探究，能夠更進一步的理解、認知化學方程式的規律和本質。從而，提高了學生思維的深刻性。以化學方程式為載體的教學策略提供了有針對性的感性材料，完全可以說明在典型、正確、豐富的感知基礎上，引導學生邏輯地進行分析、綜合、比較、概括，最終能夠達到理解新化學反應方程式的本質，運用新化學反應方程式規律的教學目的。

另外，根據化學反應類型進行化學方程式教學的策略（即運用分類的教學策略），同樣能夠培養學生的歸納、綜合及概況能力。例如：在眾多反應類型中，氧化還原反應是高中重點學習的內容，這部分內容理解起來有一定的難度，在教學的過程當中按類型進行教學是很有必要的。氧化還原具有較強的規律性，包括價態律、守恒律、強弱律等。因而要注重從物質的結構分析物質具有的性質入手，從從物質中元素價態的變化規律及實驗總結出反應的產物；從實驗、對比中歸納氧化還原性的強弱。在化學反應方程式教學中，教師要擅長在豐富、典型、正確的感知基礎上邏輯地進行分析、綜合、比較、概括，從而達到理解和運用新化學反應的本質和規律之目的。

結束語

在理論與實踐的結合中形成的策略，才具有指導性和操作性。而高中化學課程教學也非幾種策略的簡單運用就能做好，我們只有在新課程標準理念的指導下，根據學生的認知特點、記憶心理特點，結合學科教學特色與內容，創造性地指導學生，才能最大限度地提高化學方程式教學的質量，為學生終身學習奠定基礎。

參考文獻：

[1]鮑農農.高中化學方程式教學的解析與策略[J].河北理科教學研究. 2008,0.

篇（9）

反應速率常數是實驗測定的。

化學反應中有反應速率這個概念，令k為反應速率常數。則k可理解為當反應物濃度都為單位濃度時的反應速率。k由化學反應本身決定，是化學反應在一定溫度時的特征常數。相同條件下，k值越大，反應速率越快。

（來源：文章屋網 ）

篇（10）

一、化學平衡狀態的含義

在一定條件下可逆反應進行到一定的程度時，反應物和生成物的濃度不再隨時間的延長而發生變化，正反應速率和逆反應速率相等，這種狀態稱為化學平衡狀態.這時的狀態也就是在給定條件下，反應達到了“限度”.但這時正、逆變化過程仍在繼續，如果不采用特殊的方法或技術進行干預，實際觀察到的則是一種“反應停止了”的表面現象.

二、化學平衡狀態的理解

1.只有可逆反應才有可能存在化學平衡狀態，且所有反應物和生成物均處于同一反應體系中.

化學反應的可逆性為化學平衡狀態的建立奠定了內因基礎，但物質的濃度、溫度和氣體的壓強等外因條件也影響著化學平衡狀態的建立.當然，內因（可逆反應）是基礎，外因（濃度、溫度、壓強等）是條件，外因通過內因而起作用.內因和外因共同作用的最終結果，就是可逆反應要達到“化學平衡狀態”這一“限度”.

2.化學平衡的根本特征是v（正）=v（逆）﹥0，即同一種物質的消耗速率與生成速率相等，但反應并沒有停止.

3.達到化學平衡狀態時，體系中所有反應物和生成物的濃度保持不變，這也是其根本特征的表征體現，二者相互關聯、相互影響.

4.化學平衡是在一定條件下建立的暫時平衡，若影響化學平衡的外界條件改變，化學平衡狀態就會被打破，直到達到新的平衡.

可逆反應在一定的條件下會達到化學平衡狀態.外界條件改變時， 首先是改變了化學反應的正、逆反應速率， 當二者不再相等時化學平衡即發生了移動.而新的平衡狀態則是隨著正、逆反應速率的再次相等而建立的.因此，條件、速率、平衡之間存在必然的因果關系.