發(fā)布時間：2023-07-03 16:07:36
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的化學反應(yīng)的過程樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：高職院校；化學反應(yīng)工程；課程改革；改革實踐
引言
進入新世紀以來，我國高職院校教育工作相對于先前有了較大的變化，對人才的培養(yǎng)也有了更高的目標。在高職化學反應(yīng)工程教學中，遵照課程要求，針對性的逐漸完善化學反應(yīng)工程教學體系，提升化學反應(yīng)工程課程的教學質(zhì)量，對高職院校教育工作的提升是非常關(guān)鍵的。在對“化學反應(yīng)工程”課程的改革與實踐中應(yīng)從如下四個方面入手：
1、確定建設(shè)目標，深化教學改革，構(gòu)建國內(nèi)一流課程
化學反應(yīng)工程包含了化工熱力學、物理化學、控制與優(yōu)化及化工傳遞過程等知識點，總體的知識領(lǐng)域較為廣泛，對于培養(yǎng)高職學生的化學基礎(chǔ)知識素養(yǎng)，提升學生的化學分析能力是非常關(guān)鍵的，因此，在進行高職“化學反應(yīng)工程”改革時，應(yīng)當首先認識到化學反應(yīng)工程為所有化工課程的核心，為化工專業(yè)的專業(yè)主干課程。
外國知名大學在化學反應(yīng)工程方面的研究及教學工作現(xiàn)對于國內(nèi)對化學反應(yīng)工程的研究及教學是較為超前的，因此，在進行化學反應(yīng)工程課程改革時，全面的剖析國外知名大學同類課程的發(fā)展趨勢，對提升化學反應(yīng)工程課程改革的創(chuàng)新性及有效性是非常必要的。在具體的實施過程中，高職院?；瘜W反應(yīng)工程的教師可以首先通過互聯(lián)網(wǎng)搜索國外知名大學的校園網(wǎng)站，跟蹤了解國外知名大學在化學反應(yīng)工程方面發(fā)展趨勢，例如：劍橋大學、ARIZONA大學等國外知名大學內(nèi)化學反應(yīng)工程的課程設(shè)置等情況。其次，在化學反應(yīng)工程課程教學中，可以借鑒國外知名大學化學反應(yīng)工程的教學計劃、教學資料，從而更好的開闊高職學生的眼界，激發(fā)學生學習化學反應(yīng)工程課程的學習興趣。第三，如果經(jīng)濟等方面的條件允許，高職院校化學反應(yīng)工程課程的教師可以赴國外進行化學反應(yīng)工程課程的訪問與學習，親身體檢國外知名大學在化學反應(yīng)工程課程教學方面所做的工作，學習化學反應(yīng)工程的教學模式，這對于更好的開展化學反應(yīng)工程改革有著重要的推動作用。
2、闡明基本原理，聯(lián)系開發(fā)實例，教學內(nèi)容精益求精
2.1精選了化學反應(yīng)工程課程教學中基本原理的內(nèi)容
化學反應(yīng)工程的重點為將化學反應(yīng)的機理闡明，將反應(yīng)工程的基本理論、概念及研究方法介紹給同學，因此，在進行高職化學反應(yīng)工程的課程改革時，應(yīng)將化學動力學、理想流動反應(yīng)器、間歇反應(yīng)器、化學反應(yīng)過程中質(zhì)量與熱量的傳遞，反應(yīng)器穩(wěn)定性及反應(yīng)選擇性作為化學反應(yīng)工程的課程的主要講解內(nèi)容，并按照濃度效應(yīng)與穩(wěn)定效應(yīng)展開相關(guān)的化學反應(yīng)工程討論工作，力求確切闡述、清楚表達，為高職學生更好的學習化學反應(yīng)工程和化學反應(yīng)器相關(guān)的知識打下堅實的基礎(chǔ)。
2.2更新了反應(yīng)工程課程教學中過程開發(fā)的案例分析
工業(yè)反應(yīng)器為化學反應(yīng)工程的主要研究對象之一，同時化學反應(yīng)工程中理論聯(lián)系實際的情況較多。很多高職教師在化學反應(yīng)工程課程教學的過程中往往承擔有與化學反應(yīng)工程課程相關(guān)的科研項目，因此，這就為化學反應(yīng)工程課程改革提供了較好的平臺，教師可以將科研成果作為化學反應(yīng)工程課程的具體案例進行開發(fā)與分析，從而更好的提升整個化學反應(yīng)工程課程教學的精彩性，使之做到言之有物，更好的豐富整個化學反應(yīng)工程課程的內(nèi)涵，也能夠幫助學生更好的了解與學習到化學反應(yīng)工程在具體的開發(fā)過程中的作用與進展。
2.3 增加了生化、材料、環(huán)境等反應(yīng)工程方面的內(nèi)容
現(xiàn)階段很多高職院校的化學反應(yīng)工程教學缺乏教學所需的學習氛圍，因此，在高職院校進行化學反應(yīng)工程的改革時，增加了與化學反應(yīng)工程相關(guān)的材料、生化及環(huán)境等方面的能夠有效的反應(yīng)出化學反應(yīng)工程前沿的內(nèi)容是有其必要性的。在具體實施時高職院?？梢越璐送卣拐n程內(nèi)容的內(nèi)涵，請學有專長的專家學者介紹生化反應(yīng)工程、聚合反應(yīng)工程、電化學反應(yīng)工程、精細化學品反應(yīng)工程、環(huán)境反應(yīng)工程等新方向、新進展，有效的實現(xiàn)學生在學習化學反應(yīng)工程課程時思路與眼界的開闊。
3、講授研討結(jié)合，試行雙語教學，教學方法不斷改革
高職院校在進行化學反應(yīng)工程課程改革時，應(yīng)重視教學方法的轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)的教學方式在一定程度上仍有一定的借鑒意義，因此，在進行改革時還應(yīng)當繼續(xù)堅持傳統(tǒng)的教師講授的方式，在教師講授的同時，加入一定量針對性的討論式教學方法，組織學生針對性的對化學反應(yīng)工程的某些重要的知識點進行討論。在化學反應(yīng)工程課程具體講授的過程中，注意應(yīng)用歸納法、對比法及演繹法等方法，針對不同的化學反應(yīng)工程內(nèi)容，應(yīng)采用不同的教學方法，在提升化學反應(yīng)工程課程教學質(zhì)量方面應(yīng)下功夫，例如：在討論串聯(lián)反應(yīng)優(yōu)化問題上，引導(dǎo)學生精心制作了電子課件，并鼓勵學生上講臺講解，學生的積極性很高，既活躍了課堂氣氛，學生本身也覺得收獲很大。
其次，在化學反應(yīng)工程課程改革時加入一定量的雙語教學方式，能夠較好的提升化學反應(yīng)工程課程教學的質(zhì)量，擔任化學反應(yīng)工程雙語教學的教師一般均為博士學歷，具有較多的國內(nèi)外學習的經(jīng)歷，上課課件、板書全部采用英語書寫，考試試題與解答也全部采用英語表達。雙語教學試點吸引了一批具有較高外語水平的優(yōu)秀學生參與，而上課教師也將國外化學反應(yīng)工程教學思想與教學理念融入到課堂教學過程中，這對于提升學生學習的積極性有著較大促進作用。
4、結(jié)束語
在化學反應(yīng)工程的教學改革的過程中，教師還應(yīng)當充分的利用現(xiàn)代化教學設(shè)備，將教學的內(nèi)容通過現(xiàn)代化多媒體技術(shù)呈現(xiàn)出來，更好的提升化學反應(yīng)工程課程教學的生動性、形象性，這對于提升高職學生學習的興趣也是較為重要的。
[參考文獻]
[1]王琳琳，陳小鵬，梁杰珍，劉幽燕，韋小杰.改革地方院校課程教學模式和內(nèi)容，培養(yǎng)學生工程與創(chuàng)新能力――以廣西大學化學反應(yīng)工程教學為例[J].實驗技術(shù)與管理，2012，08：10-14.
1.1化學反應(yīng)的條件概述
化學反應(yīng)是個復(fù)雜、有趣的過程，其反應(yīng)條件因反應(yīng)物的不同而有所差異，一般情況下，較為活潑的物質(zhì)其化學反應(yīng)很容易發(fā)生反應(yīng)，如鐵與稀鹽酸反應(yīng)制氫氣，反應(yīng)速度快且釋放大量熱氣，反應(yīng)過程幾乎不需要什么特殊條件，反應(yīng)就能發(fā)生的非常激烈。在實踐中，很多化學反應(yīng)的應(yīng)用都需要滿足一定的條件，常見的有燃燒、緩慢氧化、加入催化劑、加壓等。其中，燃燒是指可燃物與空氣中的氧氣發(fā)生一中發(fā)光發(fā)熱的反應(yīng)，如鎂在空氣中燃燒生產(chǎn)氧化鎂（MgO）等；緩慢氧化反應(yīng)較為常見，如食物的腐爛、動植物的呼吸等，這一反應(yīng)形式也逐漸的被開發(fā)出來并得到應(yīng)用；催化劑是指將一種或幾種物質(zhì)加入反應(yīng)物中，這些物質(zhì)在反應(yīng)中本身不發(fā)生改變，但催化劑可改變化學反應(yīng)的速度與效果，常見的有光催化劑、固體催化劑、生物催化劑等，在不同化學反應(yīng)中的應(yīng)用可改變化學反應(yīng)的速率和效果，提高工業(yè)生產(chǎn)的效率。例如，污水處理中應(yīng)用光催化劑提高反應(yīng)的效果，提升污水凈化的品質(zhì)，使其達到更好的凈化標準。此外，壓強、溫度等也是化學反應(yīng)的條件。
1.2化學反應(yīng)條件對化學反應(yīng)的影響
化學反應(yīng)中，必須客觀的對待化學反應(yīng)的科學性和復(fù)雜性，在利用化學反應(yīng)時，首先，應(yīng)注重化學反應(yīng)條的件，一些化學反應(yīng)雖可以實現(xiàn)，但反應(yīng)條件極為苛刻，不適合在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用。其次，注重考慮反應(yīng)原理的獲得難易程度和價值，必定工業(yè)生產(chǎn)的目的是為了獲取利益和效益，高昂的反應(yīng)代價一般在實踐中很難應(yīng)用。再次，注重環(huán)境污染問題和資源節(jié)約，環(huán)境問題早已成為工業(yè)生產(chǎn)與社會發(fā)展的主要矛盾，因此化學反應(yīng)的研究中要注重其對環(huán)境的污染和資源節(jié)約等問題。此外，還要注重操作的簡易性，太過復(fù)雜會影響化學反應(yīng)在工業(yè)中的應(yīng)用及生成物雜質(zhì)含量增加。總之，在化學反應(yīng)應(yīng)用中，對化學反應(yīng)條件的研究非常關(guān)鍵，通過化學反應(yīng)條件的改善不但可以提高反應(yīng)生成物的純度，還可以簡化反應(yīng)過程、加快反應(yīng)速度等，提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率，促進了工業(yè)發(fā)展。
2催化劑分類和應(yīng)用
2.1催化劑的分類和作用
化學反應(yīng)中催化劑的應(yīng)用十分普遍，常見的催化劑類型十分豐富，例如，在石油冶煉中應(yīng)用的催化劑有催化裂化催化劑、催化重整催化劑、加氫精制催化劑等；又如，其他工業(yè)生產(chǎn)中的脫硫催化劑、氨合成催化劑、硫回收催化劑等等，其種類繁多、應(yīng)用廣泛。催化劑最顯著的特點是催化劑本身不參與化學反應(yīng)，但它可以改變化學反應(yīng)的速度，并對反應(yīng)物發(fā)生作用，使化學反應(yīng)更為劇烈。例如利用氮、氫為原料合成氨，在這一生產(chǎn)過程中化學式非常簡單，但實際操作工藝卻十分復(fù)雜，反應(yīng)過程牽扯到熱力學、化學動力學等方面，反應(yīng)條件的條件與溫度、壓強、催化劑都有關(guān)系。綜上所述，催化劑的應(yīng)用，第一，加快了化學反應(yīng)的速率，有利于工業(yè)生產(chǎn)效率的提升，同時，使一些不易發(fā)生的反應(yīng)成為現(xiàn)實，拓展了工業(yè)生產(chǎn)的領(lǐng)域，使更多化工產(chǎn)品應(yīng)用到人類社會的發(fā)展和進步中，促進了人類社會發(fā)展。第二，降低了生產(chǎn)過程中對環(huán)境的破壞，提高了工業(yè)生產(chǎn)中的環(huán)保效益，例如，熱發(fā)電過程中在燃煤中加入生石灰，就可以達到減少二氧化硫的排放的目的，從而降低了有害氣體對空氣的污染。第三，催化劑的使用提高了化學反應(yīng)應(yīng)用的經(jīng)濟效益，例如，氨生產(chǎn)中，催化劑加快了氨生產(chǎn)的效率，提高了單位時間內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)的價值，提升了企業(yè)的生產(chǎn)效益。此外，催化劑的應(yīng)用還可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，擴展工業(yè)生產(chǎn)對化學反應(yīng)的效益，提高工業(yè)產(chǎn)品的附加值，推進社會經(jīng)濟的發(fā)展。
2.2催化劑應(yīng)用的作用
催化劑應(yīng)用的作用主要表現(xiàn)在以下方面：第一，使一些不可能發(fā)生的化學反應(yīng)發(fā)生了反應(yīng)，拓展了人類社會的物質(zhì)資源，提高了人類對能源的應(yīng)用。第二，降低了工業(yè)生產(chǎn)成本，一方面，提高了化學反應(yīng)速率，降低了工業(yè)生產(chǎn)中的能源損耗，使工業(yè)生產(chǎn)對化學反應(yīng)的應(yīng)用更加高效；另一方面，提高了化學反應(yīng)的產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)了能源的精加工，提高了工業(yè)產(chǎn)品的附加值，同時還降低了工業(yè)生產(chǎn)成本，促進了一些低端能源的利用，提高了工業(yè)生產(chǎn)效益和發(fā)展。第三，催化劑的使用可有效的控制化學反應(yīng)生產(chǎn)的產(chǎn)物，如脫硫催化劑、硫回收催化劑等，使化學反應(yīng)生成物的利用效益增加，同時還降低了生產(chǎn)過程中對環(huán)境的破壞，大大的提高了工業(yè)生產(chǎn)能力。第四，催化劑改善化學反應(yīng)條件，降低了化學反應(yīng)原料的標準，提高了化學反應(yīng)的效果，降低了化學反應(yīng)的難度，實現(xiàn)了化學反應(yīng)更廣泛、更有效的利用。
3結(jié)語
對于化學知識點的掌握我們應(yīng)該首先掌握高二化學反應(yīng)原理的重要知識點內(nèi)容，高二化學反應(yīng)原理是貫穿化學知識點的重要內(nèi)容，因此同學們需要詳細了解。下面小編給大家分享一些高二化學反應(yīng)原理知識總結(jié)，希望能夠幫助大家，歡迎閱讀!
高二化學反應(yīng)原理知識1反應(yīng)熱 焓變
1、定義：化學反應(yīng)過程中放出或吸收的熱量叫做化學反應(yīng)的反應(yīng)熱.
在恒溫、恒壓的條件下，化學反應(yīng)過程中所吸收或釋放的熱量稱為反應(yīng)的焓變。
2、符號：H
3、單位：kJ·mol-1
4、規(guī)定：吸熱反應(yīng):H
> 0 或者值為“+”，放熱反應(yīng):H < 0 或者值為“-”
常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)
放熱反應(yīng)
吸熱反應(yīng)
燃料的燃燒 C+CO2 , H2+CuO
酸堿中和反應(yīng) C+H2O
金屬與酸 Ba(OH)2.8H2O+NH4Cl
大多數(shù)化合反應(yīng) CaCO3高溫分解
大多數(shù)分解反應(yīng)
小結(jié)：
1、化學鍵斷裂，吸收能量;
化學鍵生成，放出能量
2、反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，放熱反應(yīng)，體系能量降低，H為“-”或小于0
反應(yīng)物總能量小于生成物總能量，吸熱反應(yīng)，體系能量升高，H為“+”或大于0
3、反應(yīng)熱
數(shù)值上等于生成物分子形成時所釋放的總能量與反應(yīng)物分子斷裂時所吸收的總能量之差
高二化學反應(yīng)原理知識2熱化學方程式
1.概念:表示化學反應(yīng)中放出或吸收的熱量的化學方程式.
2.意義:既能表示化學反應(yīng)中的物質(zhì)變化,又能表示化學反應(yīng)中的能量變化.
[總結(jié)]書寫熱化學方程式注意事項:
(1)反應(yīng)物和生成物要標明其聚集狀態(tài)，用g、l、s分別代表氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。
(2)方程式右端用H 標明恒壓條件下反應(yīng)放出或吸收的熱量，放熱為負，吸熱為正。
(3)熱化學方程式中各物質(zhì)前的化學計量數(shù)不表示分子個數(shù)，只表示物質(zhì)的量，因此可以是整數(shù)或分數(shù)。
(4)對于相同物質(zhì)的反應(yīng)，當化學計量數(shù)不同時，其H 也不同，即H 的值與計量數(shù)成正比,當化學反應(yīng)逆向進行時,數(shù)值不變,符號相反。
高二化學反應(yīng)原理知識3蓋斯定律：不管化學反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。
化學反應(yīng)的焓變(ΔH)只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。
總結(jié)規(guī)律：若多步化學反應(yīng)相加可得到新的化學反應(yīng)，則新反應(yīng)的反應(yīng)熱即為上述多步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和。
注意：
1、計量數(shù)的變化與反應(yīng)熱數(shù)值的變化要對應(yīng)
2、反應(yīng)方向發(fā)生改變反應(yīng)熱的符號也要改變
反應(yīng)熱計算的常見題型：
1、化學反應(yīng)中物質(zhì)的量的變化與反應(yīng)能量變化的定量計算。
2、理論推算反應(yīng)熱：
依據(jù)：物質(zhì)變化決定能量變化
(1)蓋斯定律 設(shè)計合理路徑
路徑1總能量變化等于路徑2總能量變化 (2)通過已知熱化學方程式的相加，得出新的熱化學方程式：
物質(zhì)的疊加，反應(yīng)熱的疊加
小結(jié)：
a： 若某化學反應(yīng)從始態(tài)(S)到終態(tài)(L)其反應(yīng)熱為H，而從終態(tài)(L)到始態(tài)(S)的反應(yīng)熱為H ’，這兩者和為0。
即H+ H ’ = 0
b：若某一化學反應(yīng)可分為多步進行，則其總反應(yīng)熱為各步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和。
即H= H1+ H2+ H3+……
關(guān)鍵詞:化學反應(yīng)工程;教學改革;教材;實施方案
《化學反應(yīng)工程》課程是化工類及相關(guān)專業(yè)的核心課程之一，屬于本專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課和必修課，在化工類學生的培養(yǎng)過程中起著舉足輕重的作用?；瘜W反應(yīng)工程是一門研究與化學反應(yīng)工程相關(guān)問題的一門科學技術(shù)，是從上世紀30年代初萌生到50年代末形成的一門由過程控制、傳遞工程、物理化學、化工熱力學、化工工藝學、催化劑等相關(guān)學科互相交叉互相滲透而演變成的一門邊緣學科［1］。通過近幾年的教學經(jīng)驗和調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，學生普遍認為化學反應(yīng)工程是大學課程中最難學的基礎(chǔ)課程之一，學習過程中發(fā)現(xiàn)理論計算公式復(fù)雜，反應(yīng)器種類繁多，課程學習結(jié)束后感到一頭霧水，抓不住重點。因此，面對這樣一門課程，如何進行教學，讓學生理解起來更加形象生動，從更本上改變化學反應(yīng)工程的教學現(xiàn)狀是我們目前的重要任務(wù)。本文結(jié)合不同種類高等學校選用教材的特點和差異，并根據(jù)我校化工專業(yè)的特色，提出了《化學反應(yīng)工程》課程教學的側(cè)重點，從多方面對本課程的教學提出了改革實施方案。
1《化學反應(yīng)工程》教學在化工專業(yè)中的作用
化學反應(yīng)工程的主要任務(wù)是研究化工生產(chǎn)過程中反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)規(guī)律和傳遞現(xiàn)象，使化學反應(yīng)實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的一門技術(shù)科學，是提高化工生產(chǎn)技術(shù)所必需的科學技術(shù)理論?；瘜W反應(yīng)工程在化學化工領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用，目前各種化學品的生產(chǎn)和應(yīng)用無不借助于化學反應(yīng)工程相關(guān)的理論知識。在20世紀40年代，一個化學反應(yīng)過程的技術(shù)開發(fā)到真正的工業(yè)生產(chǎn)大概需要十年以上的時間，而現(xiàn)在只需要三到五年。此外，隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，中試試驗的規(guī)模不斷縮小，試驗的次數(shù)也不斷減少，大大加快了化工廠建設(shè)的步伐，降低了投資建設(shè)的成本［2］。因此，作為一門理論教學課程，將化學反應(yīng)工程這門課程作為化工專業(yè)方向的重點課程進行建設(shè)，對于高等學校教學改革的促進、本科教學質(zhì)量的提高、優(yōu)秀化工專業(yè)人才的培養(yǎng)具有十分重要的意義。濟南大學作為一所省部共建的大學，化學工程與工藝專業(yè)一直是本學校的特色學科，學校對化工類學生的培養(yǎng)目標一直是培養(yǎng)應(yīng)用型高技術(shù)的人才，每年為我國的精細化工和石油化工行業(yè)輸送大約240名高水平人才，對精細化工和石油化工行業(yè)的發(fā)展起到重要的作用。為此在化學反應(yīng)工程教學過程中，我們緊密結(jié)合我校的特點和化工實際生產(chǎn)的需要，著重提升學生的反應(yīng)工程知識儲備，培養(yǎng)學生分析解決實際工程問題的能力，并在教學過程中不斷地進行教學改革和實踐，把課程、教材的理論研究和教學方法相結(jié)合，不斷提升《化學反應(yīng)工程》的教學效果。
2不同類型高校選用教材的特點和差異
直到20世紀70年代，化學反應(yīng)工程的相關(guān)研究成果才開始被大量地介紹到國內(nèi)，其中華東理工大學的陳敏恒教授，天津大學的李紹芬教授，浙江大學的陳甘棠教授，四川大學的王建華教授等是國內(nèi)最早從事反應(yīng)工程教學的學者。到了80年代以后，國內(nèi)從事化學反應(yīng)工程學科教學研究的隊伍迅速壯大，并且化學反應(yīng)工程的研究逐漸滲透到各種化工領(lǐng)域，與世界研究水平之間的差距也不斷縮小，不同版本的教科書和各種各樣的專著也相繼出版。反應(yīng)工程已經(jīng)成為我國化工類專業(yè)學生的一門非常重要的專業(yè)課程。目前國內(nèi)已有120所大學和科研單位培養(yǎng)化工類相關(guān)專業(yè)的人才，例如清華大學、天津大學、華東理工大學、北京化工大學、中國石油大學、南京工業(yè)大學、浙江大學、大連理工大學、四川大學、華南理工大學和濟南大學等。目前化學反應(yīng)工程學科正在蓬勃發(fā)展，由于國內(nèi)高校地區(qū)和專業(yè)特色的不同，不同高校在化學反應(yīng)工程教材選擇上也存在差異，各有各的特點。作者就不同高校所使用的《化學反應(yīng)工程》教材進行了匯總和分析。首先介紹一下陳甘棠教授主編的《化學反應(yīng)工程》(第三版)，這本教材是國內(nèi)許多化工類高校選用的主要教材之一，隨著我國在化學反應(yīng)工程這一重要學科的教育方面日漸普及，該部教材自1981年第一版問世以來，已經(jīng)出版到了第三版，受到廣大化工類專業(yè)師生的好評［3］。該部教材的特點是著重基礎(chǔ)，本書共分為十章，分別介紹了均相反應(yīng)過程，包括均相反應(yīng)動力學基礎(chǔ)、均相反應(yīng)器、非理想流動:非均相反應(yīng)過程，包括氣—固相催化反應(yīng)過程、非催化兩流體相反應(yīng)過程、固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器;聚合反應(yīng)過程，包括聚合過程的化學與動力學基礎(chǔ);生化反應(yīng)過程，包括生化動力學基礎(chǔ)、生化反應(yīng)器。該部教材注重反應(yīng)工程研究方法的介紹，在不同的章節(jié)內(nèi)容中論述了反應(yīng)工程學的發(fā)展方向，有助于讀者進一步深入研究。朱炳辰老師主編的《化學反應(yīng)工程》也受到國內(nèi)很多工科類高?；I(yè)老師和學生的青睞。本部教材的第一版是由化學工業(yè)出版社于1993年出版，截至目前本部教材已經(jīng)出版到第四版，其中第三版累計發(fā)行量高達32000冊?！痘瘜W反應(yīng)工程》第四版主要吸收了一些關(guān)于現(xiàn)代化學反應(yīng)工程發(fā)展方向方面的知識，本部教材的主線是圍繞化學反應(yīng)與動量、質(zhì)量、熱量傳遞交互作用的共性歸納綜合的宏觀反應(yīng)過程，以及如何解決反應(yīng)裝置的工程分析和設(shè)計。該書對近年來出現(xiàn)的化學反應(yīng)新概念、新理論和新方法做了大量闡述。另外，對于國內(nèi)一些偏工科的化工類高等院校，選用的教材大多數(shù)以郭鍇老師主編的《化學反應(yīng)工程》為主，本部教材的主要內(nèi)容包括:均相單一反應(yīng)動力學和理想反應(yīng)器、復(fù)合反應(yīng)和反應(yīng)器選型、非理想流動反應(yīng)器、氣固相催化反應(yīng)本征動力學、氣固相催化反應(yīng)宏觀動力學、氣固相催化反應(yīng)固定床反應(yīng)器、氣固相催化反應(yīng)流化床反應(yīng)器、氣液相反應(yīng)過程與反應(yīng)器、反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性和參數(shù)靈敏性。本部教材的特點是主要突出了該門課程的重點和難點，刪除了一些與教學大綱聯(lián)系不是十分密切相關(guān)的內(nèi)容，并著重講解解決化學工程問題的基本方法。除此之外，羅康碧老師主編的《化學反應(yīng)工程》教材結(jié)合了理科和工科的綜合優(yōu)勢，吸收了國內(nèi)外相關(guān)教材的許多內(nèi)容和好的經(jīng)驗，增添了一些反應(yīng)工程研究方面的最新成果。另外，本部教材在貫徹“少而精”的原則上更注意刪繁就簡，將重點放在化工專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)共性的基本問題上，并且同時體現(xiàn)了其教學性。本部教材先重點闡述基本概念和基本原理，然后結(jié)合實際生產(chǎn)，詳細論述各種常用反應(yīng)器的設(shè)計方法，并列出詳細的例題和課后習題，用于幫助學生利用所學到的反應(yīng)工程原理去分析和解決實際應(yīng)用問題。近年來，梁斌等老師主編的《化學反應(yīng)工程》第二版也受到國內(nèi)許多化工類高校老師和學生的歡迎。在本部教材中，主要內(nèi)容是以《化學反應(yīng)工程》、《反應(yīng)器理論分析》及國內(nèi)外相關(guān)優(yōu)秀教材為基礎(chǔ)，致力于培養(yǎng)學生的分析問題能力和提高學生的工程實際知識儲備，減少了教材內(nèi)容在模型分析上的過程描述，加強學生在建立模型方面的訓(xùn)練。另外，本部教材還增加了工業(yè)應(yīng)用背景的實例分析和課后習題，在分析解答這些習題的過程中讓學生充分掌握反應(yīng)工程的基本原理和相關(guān)知識，使教學內(nèi)容盡量與科學研究和工程實踐同步。
3我?；I(yè)的特點和教學側(cè)重點
濟南大學的化學工程與工藝專業(yè)屬于理論性和應(yīng)用性兼顧的一門特色化工學科，本專業(yè)始建于1992年，前身為山東建材學院精細化工專業(yè)，1993年招生，是濟南大學重點學科的重要組成部分，2007年被學校授予校級特色專業(yè)，2012年成為山東省品牌(特色)專業(yè)，現(xiàn)為山東省氟化學化工材料重點實驗室依托專業(yè)之一。其中化學反應(yīng)工程這門課是本專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課和必修課，另外，化學反應(yīng)工程課程的理論教學是本專業(yè)本科教學的重要組成部分，起著理論指導(dǎo)和基礎(chǔ)知識培養(yǎng)的作用。另外，從學校每年安排的工程實習學時就可以看出，學校對學生的動手能力和實踐能力提出了更高的要求。例如學校每年組織化學工程與工藝專業(yè)大三學生去山東金城醫(yī)藥化工有限公司進行生產(chǎn)實習，主要參觀和學習2－甲氧羰基甲氧亞胺基－4－氯－3－氧代丁酸生產(chǎn)車間的反應(yīng)器設(shè)計和工藝裝置流程圖。通過調(diào)研每年的學生生產(chǎn)實習效果發(fā)現(xiàn):學生在學習完實際工業(yè)生產(chǎn)裝置后，對課本上的基本概念和原理理解的更加透徹。根據(jù)我校化工專業(yè)的特點，在《化學反應(yīng)工程》的課程教學上，我們選擇的教材是郭鍇老師主編的《化學反應(yīng)工程》第二版。在課堂教學過程中我們的教學目標為:通過對反應(yīng)工程理論的學習，能夠運用化學反應(yīng)工程的理論方法建立數(shù)學模型，優(yōu)化設(shè)計反應(yīng)器、或者改善化學反應(yīng)場所、改進現(xiàn)有的化工生產(chǎn)工藝;進一步提高學生的理論聯(lián)系實際的能力，培養(yǎng)學生判斷和解決問題的能力，使學生學會研究的方法，為進入研究生學習打下良好的基礎(chǔ);掌握由化學動力學特性建立動力學方程、建立數(shù)學模型、優(yōu)化和設(shè)計反應(yīng)器及改進化工工藝的理論;運用化學反應(yīng)工程的知識，能夠進行基本化工反應(yīng)裝置反應(yīng)器的設(shè)計。
4擬采用或已經(jīng)實施的教學方法
化學反應(yīng)工程具有跨接多種學科的特點，結(jié)合本?；瘜W工程與工藝專業(yè)的特色和優(yōu)勢，筆者從以下方面進行了教學方法的改進。(1)結(jié)合我校特點濟南大學在醫(yī)藥中間體工業(yè)化生產(chǎn)、氟化學材料合成、精細化學品制備和環(huán)境催化方向具有鮮明的特色和優(yōu)勢，已經(jīng)發(fā)展成為以新產(chǎn)品開發(fā)、新工藝設(shè)計、新技術(shù)應(yīng)用為特色的精細化工和化工領(lǐng)域高級人才培養(yǎng)、科學研究和新技術(shù)開發(fā)的重要基地之一，并多次獲得國家科技進步獎和發(fā)明獎。因此，在本科教學過程中，要結(jié)合我?；I(yè)的特色，著重講解氣固相催化反應(yīng)和氣液相反應(yīng)過程，并要求學生能夠運用化學反應(yīng)工程的知識進行基本化工反應(yīng)裝置或反應(yīng)器的設(shè)計，進一步提高學生的理論聯(lián)系實際的能力，培養(yǎng)學生判斷和解決問題的能力，為社會培養(yǎng)優(yōu)秀的化學化工(醫(yī)藥中間體、氟化學材料和精細化學品)相關(guān)人才。(2)闡述方法和教學方式的改進目前全國高等學校的教學方式還是以灌輸式教學為主，老師主動講，學生盲目聽，導(dǎo)致課堂利用率低，學生學習效率不高。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，多媒體技術(shù)在高校已經(jīng)普遍使用，雖然這樣可以改善課堂教學方式，豐富課堂教學內(nèi)容，提高學生的學習興趣，但是多媒體技術(shù)的使用導(dǎo)致每節(jié)課的授課內(nèi)容大大增加，學生并不能高效率的吸收每節(jié)課中所有的知識點，導(dǎo)致在學期末時學生對這門課的了解程度并不高［4］。例如，我在第一次講授《化學反應(yīng)工程》這門課程時，由于講課經(jīng)驗和技巧都很欠缺，所以在整個課堂教學過程中完全按照多媒體上的內(nèi)容進行閱讀，這樣生硬的填鴨式的教學模式，導(dǎo)致整個課堂教學效果很差。因此這樣的灌輸式教學模式會導(dǎo)致學生盲目聽從，其自主性和能動性大大缺失，所以在以后的教學過程中，我們要“授之以漁”，而非“授之以魚”，這需要我們在教學方式上加以引導(dǎo)［5］。筆者認為改變這種填鴨式的教學模式，主要的突破口就是讓學生參與到課堂教學過程中，充分調(diào)動學生的積極性并培養(yǎng)學生對本門課的學習興趣。針對這一措施，筆者在教學過程中進行了一些探索和改進，取得了很好的效果。具體探索過程如下:在闡述一些基本概念和原理的時候，可以在課前讓學生充分的查閱資料，然后在課堂上讓學生進行講解，在這過程中并進行充分討論，最后老師做總結(jié)，并糾正學生的錯誤觀點。這種“查閱資料－主題討論－問題反饋”的教學模式，能夠讓學生參與到課堂教學過程中，讓學生做課堂真正的主人，提高學生的主觀能動性，改變填鴨式教學的不足。(3)注重理論和實際的結(jié)合在高校的課堂教學過程中，教科書是一種不可或缺的教學工具，但也不能作為唯一的使用工具，教科書在本科教學過程中只能作為一種輔助的工具。這樣就要求老師在教學過程中要靈活應(yīng)用教材，既不能完全拘泥于教材，也不能完全脫離教材，在講清楚基本原理和基本概念的基礎(chǔ)上，注重理論和實際相結(jié)合。在每一章的講述過程中，把每一個知識點都與實際工業(yè)應(yīng)用相互關(guān)聯(lián)，并闡明其主要的熱量傳遞、動量傳遞、質(zhì)量傳遞及化學反應(yīng)在實際過程中是如何應(yīng)用的，以加深學生對每一個知識點的理解。另外，還要注意結(jié)合科研成果，對學科前沿知識進行講解，讓學生了解目前化學反應(yīng)工程的研究動向，例如在講解氣固相催化反應(yīng)本征動力學時，可以引入最新發(fā)表的經(jīng)典文獻，通過對文獻的講解，加深學生對氣固相反應(yīng)本征動力學的理解，知道如何來研究一個催化劑的本征反應(yīng)活性。通過這種理論與實際相結(jié)合的方法，可以大大提高學生在課堂上的學習效率。在對《化學反應(yīng)工程》課程教學方法不斷改進后，獲得了良好的課堂效果，這不僅對教師的教學能力是一種轉(zhuǎn)變和提高，對化工類學生思維和能力的培養(yǎng)也具有重要的意義。
參考文獻
［1］金涌，程易，顏彬行.化學反應(yīng)工程的前世、今生和未來［J］.化工學報，2013，64(1):34－43.
［2］王安杰，周裕之，趙蓓.化學反應(yīng)工程［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2005:1.
［3］陳甘棠.化學反應(yīng)工程［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2011:1－3.
［4］吳元欣，朱圣東，吳迎.以多尺度理念構(gòu)建新的化學反應(yīng)工程體系［J］.武漢工程大學學報，2011，33(1):2－3.
化學反應(yīng)工程是一門涉及物理化學、化工傳遞過程、化工熱力學、化學動力學、以及生產(chǎn)工藝、環(huán)境保護、經(jīng)濟學等知識領(lǐng)域的課程，是一門綜合性很強的工程學科。主要研究工業(yè)規(guī)縷化學反應(yīng)器中化學反應(yīng)過程與反應(yīng)物系質(zhì)量、熱量、動量傳遞過程即“三傳一反”同時進行的物理變化與化學變化的基本規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，探求反應(yīng)器設(shè)計包括裝置的型式結(jié)構(gòu)設(shè)計、操作條件(參數(shù))的選定及控制、技術(shù)經(jīng)濟效果的評價及優(yōu)化等的基本原理和基本方法。其核心就是對反應(yīng)裝置中的操作過程進行定量的工程學解析。
對所研究的化學反應(yīng)，以簡化的或近似的數(shù)學表達式來表述反應(yīng)速率和選擇率與溫度和濃度等的關(guān)系。這本來是物理化學的研究領(lǐng)域，但是化學反應(yīng)工程工作者由于工業(yè)實踐的需要，在這方面也進行了大量的工作。不同之處是，化學反應(yīng)工程工作者著重于建立反應(yīng)速率的定量關(guān)系式，而且更多地依賴于實驗測定和數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。多年來，已發(fā)展了一整套動力學實驗研究方法，其中包括各種實驗用反應(yīng)器的使用、實驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理方法和實驗規(guī)劃方法等。
對各類常用的反應(yīng)器內(nèi)的流動、傳熱和傳質(zhì)等過程進行理論和實驗研究，并力求以數(shù)學式予以表達。由于傳遞過程只是物理的,所以研究時可以避免化學反應(yīng),用廉價的模擬物系（如空氣、水、砂子等）代替實際反應(yīng)物系進行實驗。這種實驗常稱為冷態(tài)模擬實驗，簡稱冷模實驗。傳遞過程的規(guī)律可能因設(shè)備尺寸而異，冷模實驗所采用的設(shè)備應(yīng)是一系列不同尺寸的裝置；為可靠起見，所用設(shè)備甚至還包括與工業(yè)規(guī)模相仿的大型實驗裝置。各類反應(yīng)器內(nèi)的傳遞過程大都比較復(fù)雜，有待更深入地去研究。
對一個特定反應(yīng)器內(nèi)進行的特定的化學反應(yīng)過程，在其反應(yīng)動力學模型和反應(yīng)器傳遞模型都已確定的條件下，將這些數(shù)學模型與物料衡算、熱量衡算等方程聯(lián)立求解，就可以預(yù)測反應(yīng)結(jié)果和反應(yīng)器操作性能。由于實際工業(yè)反應(yīng)過程的復(fù)雜性，至今尚不能對所有工業(yè)反應(yīng)過程都建立可供實用的反應(yīng)動力學模型和反應(yīng)器傳遞模型。因此，進行化學反應(yīng)工程的理論研究時，概括性地提出若干個典型的傳遞過程。例如：伴隨著流動發(fā)生的各種不同的混合，如返混、微觀混合、滴際混合等；反應(yīng)過程中的傳質(zhì)和傳熱，包括反應(yīng)相外傳質(zhì)和傳熱（傳質(zhì)和反應(yīng)相繼發(fā)生）和反應(yīng)相內(nèi)傳質(zhì)和傳熱(反應(yīng)和傳質(zhì)同時進行)。然后，對各個典型傳遞過程逐個地進行研究，忽略其他因素，單獨地考察其對不同類型反應(yīng)結(jié)果的影響。例如，對反應(yīng)相外的傳質(zhì)，理論研究得出其判據(jù)為達姆科勒數(shù)Dα，并已導(dǎo)出當Dα取不同值時外部傳質(zhì)對反應(yīng)結(jié)果的影響程度。同樣，對反應(yīng)相內(nèi)的傳質(zhì)，也得出了相應(yīng)的判據(jù)西勒模數(shù)。這些理論研究成果構(gòu)成了本學科內(nèi)容的重要組成部分。這些成果一般并不一定能夠直接用于反應(yīng)器的設(shè)計，但是對于分析判斷卻有重要的指導(dǎo)意義。
由于在已選定的工業(yè)反應(yīng)器中進行的宏觀化學反應(yīng)過程，就是具有一定化學動力學特性的反應(yīng)物系進入具有一定流動和傳遞特性的工業(yè)裝置中進行演變、達到人們期預(yù)的狀之后離開反應(yīng)器的全過程，整個過程涉及到多種影響參數(shù)及各參數(shù)之問相互作用的復(fù)雜關(guān)系。使宏觀過程控制到期預(yù)狀態(tài)，達到工程技術(shù)目的，實現(xiàn)技術(shù)經(jīng)濟目標，必須搞清上述諸多因素或參數(shù)對宏觀過程、狀態(tài)及生產(chǎn)(設(shè)計)目標的影響規(guī)律、調(diào)控的可能性及程度、技術(shù)經(jīng)濟效果等。在研究或處理方法上，就是在實驗(實踐)的基礎(chǔ)上，用數(shù)學模擬的方法即根據(jù)反應(yīng)的動力學特性和該物系在該反應(yīng)器中的傳遞特性及流動特性，抓住影響宏觀過程的主要矛盾和矛盾的主要方面。恰當?shù)睾喕幚砟切┯绊懖淮蟮拇我蛩?，建立物系的動態(tài)物理模型。再對物理模型進行數(shù)學描述—建立宏觀過程的數(shù)學模型，進而根據(jù)特定的初始條件、邊界條件對數(shù)學模型求解，確定有關(guān)設(shè)計參數(shù)以及模擬放大，實踐檢驗，修正完善。顯然，該模型就是化學動力學模型、流動模型、傳遞模型以及相關(guān)的參數(shù)計算模型的綜合。所以建模及解析無疑是各類反應(yīng)器設(shè)計的中心。
學習的過程要與實際工程聯(lián)系起來
例如在返混這一概念的學習中，例如，針對丁二烯氯化制二氯丁烯的開發(fā)，根據(jù)化學反應(yīng)工程理論指導(dǎo)認識反應(yīng)特征，溫度效應(yīng)要求反應(yīng)器內(nèi)不出現(xiàn)低溫區(qū)，否則造成反應(yīng)選擇性差，為使反應(yīng)器內(nèi)不出現(xiàn)低溫區(qū)，最直接的方法是將兩種物料各自預(yù)熱，然后進入反應(yīng)器。但是丁二烯容易在預(yù)熱器中發(fā)生自聚，造成換熱面的污染，使換熱器不能長期運轉(zhuǎn)。因此，從工程的角度，不宜采用用原料預(yù)熱的方式，可利用返混使進入反應(yīng)器的冷料與反應(yīng)器中的熱料迅速混合，使冷料可以立刻提高溫度。正如全混流反應(yīng)器中提到，充分的返混將使反應(yīng)器內(nèi)的各處溫度和濃度均勻，并等于反應(yīng)器的出口濃度好溫度。
工程分析方法是將化學反應(yīng)工程中諸如返混，傳質(zhì)，傳熱等物理因素對反應(yīng)結(jié)果的影響，進行分解處理，而后進行工程分析。工業(yè)反應(yīng)器中的化學反應(yīng)可以分解為物理過程和化學過程。在化學反應(yīng)過程中，影響反應(yīng)結(jié)果的因素可分為二類：一是與設(shè)備大小無關(guān)的反應(yīng)動力學因素，即化學因素，這是過程的個性。每個反應(yīng)各不相同。二是與設(shè)備大小密切相關(guān)的傳遞過程因素，即工程因素，這是過程的共性，同類反應(yīng)器的傳遞特性是相同的。不因進行的反應(yīng)過程而變化。但與反應(yīng)器大小密切相關(guān)。而從本質(zhì)上看，工程因素對反應(yīng)結(jié)果的影響，是通過流體流動，傳質(zhì)和傳熱等物理過程。改變了反應(yīng)場所的濃度和溫度分布，再通過反應(yīng)動力學的特征間接地影響了反應(yīng)結(jié)果。
反應(yīng)工程思維方法揭示了上述決策變量對反應(yīng)結(jié)果的影響。實質(zhì)上是有關(guān)工程因素對反應(yīng)場所溫度和濃度的影響，而反應(yīng)場所的溫度和濃度是通過化學反應(yīng)的溫度效應(yīng)與濃度效應(yīng)對反應(yīng)速率，反應(yīng)選擇性產(chǎn)生影響，進而改變了反應(yīng)結(jié)果。因此，我們在教學過程中突出強調(diào)反應(yīng)工程理論思維法運用，強調(diào)從分析工程因素的本質(zhì)入手，針對反應(yīng)動力學特征來判別工程因素對反應(yīng)結(jié)果的影響，培養(yǎng)采用工程分析法來分析和解決工程問題的能力。只有把握了工程因素本質(zhì)及反應(yīng)特征，分析了工程因素對反應(yīng)結(jié)果的影響程度，才能使從反應(yīng)過程設(shè)計和操作上提出優(yōu)化的工程措施，解決工程問題。
返混這一工程因素，已經(jīng)知道返混造成了反應(yīng)器內(nèi)濃度的變化，使反應(yīng)物的濃度降低了，那么對反應(yīng)結(jié)果有何影響呢?對這個問題，我們不能簡單地下結(jié)論，而要根據(jù)反應(yīng)過程的特征，具體問題具體分析。例如，對串聯(lián)反應(yīng)而言，濃度降低總是造成反應(yīng)選擇性的下降，故這一工程因素的影響總是不利的：而對平行反應(yīng)而言，根據(jù)反應(yīng)選擇性的動力學特征，主反應(yīng)級數(shù)低于副反應(yīng)級數(shù)時，濃度降低是有利的，故返混的影響是有利的，而反之則是不利的。又如，對于顆粒催化劑內(nèi)部傳遞過程而言，由于傳質(zhì)阻力的存在，使催化劑內(nèi)部的反應(yīng)物濃度從外往里呈逐漸降低的態(tài)勢，而產(chǎn)物濃度的變化則相反。盡管內(nèi)部傳遞過程與返混是兩個截然不同的工程因素，但只要深入分析，從本質(zhì)上看，內(nèi)擴散同樣是改變了反應(yīng)場所的濃度，使反應(yīng)物濃度降低了，這恰好與返混的結(jié)果一樣，可以預(yù)見，內(nèi)部傳遞過程對反應(yīng)結(jié)果的影響，也必然與返混的影響一樣。工業(yè)反應(yīng)過程中，影響反應(yīng)結(jié)果的工程因素有返混、予混合、傳質(zhì)和傳熱等，取決于反應(yīng)器型式、操作方式、操作條件等決策變量。反應(yīng)工程思維方法揭示了上述決策變量對反應(yīng)結(jié)果的影響，實質(zhì)上是有關(guān)工程因素對反應(yīng)場所溫度和濃度的影響，而反應(yīng)場所的溫度和濃度是通過化學反應(yīng)的溫度效應(yīng)與濃度效應(yīng)對反應(yīng)速率、反應(yīng)選擇性產(chǎn)生影響，進而改變了反應(yīng)結(jié)果。
化學工業(yè)生產(chǎn)過程包括進行物理變化和化學反應(yīng)的過程?；瘜W反應(yīng)過程是生產(chǎn)的關(guān)鍵。在工業(yè)規(guī)模的化學反應(yīng)器中，化學反應(yīng)過程與質(zhì)量、熱量及動量傳遞過程同時進行。這種化學反應(yīng)與物理變化過程的綜合，稱為宏觀反應(yīng)過程。研究宏觀反應(yīng)過程的動力學稱為宏觀反應(yīng)動力學。宏觀動力學與本征動力學不同之處在于：除了研究化學反應(yīng)本身以外，還要考慮到質(zhì)量、熱量、動量傳遞過程對化學反應(yīng)的交聯(lián)作用及相互影響。進行宏觀反應(yīng)動力學分析，應(yīng)注意按相的類別、溫度條件和操作方法來分類，多相反應(yīng)，或稱為非均相反應(yīng)，涉及反應(yīng)物及生成物在相際的質(zhì)量傳遞。變溫反應(yīng)涉及反應(yīng)物系的相際及與外界的熱量傳遞；而流體的流動特征對質(zhì)量傳遞和熱量傳遞有著重大的影響。以宏現(xiàn)動力學為基礎(chǔ)，還要進一步對工業(yè)反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計墁最佳操作條件的確定控制、放大、優(yōu)化等進行研究，以期應(yīng)用于生產(chǎn)實踐時獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟效果
由于化學反應(yīng)工程涉及多種影響參數(shù)及參數(shù)之問相互作用的復(fù)雜關(guān)系，例如化學反應(yīng)與傳質(zhì)、傳熱過程的相互交織，連續(xù)流動反應(yīng)器中流體流動狀況影響到同一截面反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率和選擇率的不均勻性，化學反應(yīng)速率與溫度的非線性關(guān)系等，傳統(tǒng)的因次分析和相似方法已不能反映化學反應(yīng)。工程的基本規(guī)律，而必須用數(shù)學方法來描述工業(yè)反應(yīng)器中各參數(shù)之間的關(guān)系，這種數(shù)學表達式稱為數(shù)學模型。有了數(shù)學模型，才可能用數(shù)學方法來模擬反應(yīng)過程，這種模擬方法成為數(shù)學模擬方法。用數(shù)學模擬方法來研究化學反應(yīng)工程，比傳統(tǒng)的經(jīng)驗方法能更好地反映其本質(zhì)。數(shù)學模擬方法的基礎(chǔ)是數(shù)學模型，數(shù)學模型的基礎(chǔ)是對多種影響過程特性的分析，又稱為物理模型。數(shù)學模型處理問題的性質(zhì)可分為化學動力學模型、流動模型、傳遞模型、宏觀動力學模型。工業(yè)反應(yīng)器中宏觀動力學模型是化學動力學模型流動模型及傳遞模型的綜臺，是本書所要討論的核心內(nèi)容。氣—固相催化反應(yīng)和流—固相非催化反應(yīng)著重討論單顆粒固相粒內(nèi)和相際的宏觀反應(yīng)動力學，氣—波相反應(yīng)則著重討論液相內(nèi)的化學反應(yīng)，其宏觀動力學模型是化學動力學模型與傳遞過程模型的綜合，若討論的是整個反應(yīng)器。宏觀動力學模型還包括l旎動模型在內(nèi)數(shù)學模型的建立是通過實驗研究得到的對于客觀事物規(guī)律性的認識并且在一定條件下進行臺理簡化的工作。不同的條件下其簡化內(nèi)容是不相同的。各種簡化模型是否失真，要通過同規(guī)模的科學實驗和生產(chǎn)實踐去檢驗和考核，并對原有的模型進行修正，使之更為合理。物理化學中的理想氣體定律，化工單元操作中吸收過程的雙膜論，都是在一定條件下建立的行之有效的合理的簡化模型各種工業(yè)反應(yīng)過程的實際情況是復(fù)雜的，尤其是流動反應(yīng)器內(nèi)流體和固體的運動狀況和多孔固相催化劑及固相反應(yīng)物內(nèi)的宏觀反應(yīng)過程，一方面由于對過程還不能全部地觀測和了解；另一方面由于數(shù)學知識和計算手段的限制，用數(shù)學模型來完整地、定量地反映事物全貌目前還不能實現(xiàn)。因此，將宏觀反應(yīng)過程的規(guī)律進行去粗取精的加工，根據(jù)主要的矛盾和矛盾的主要方面提出一定的模型，并在一定的條件下將過程合理簡化，是十分必要的。簡化是數(shù)學模擬方法的重要環(huán)節(jié)臺理地簡化模型要達到以下要求：(1)不失真；(2)能滿足應(yīng)用的要求：(3)能適應(yīng)實驗條件，以便進行模型鑒別和參數(shù)估值；(4)能適應(yīng)現(xiàn)有計算機的能力。
關(guān)鍵詞：初中化學教材；化學反應(yīng)；內(nèi)容體系；編寫思路；實驗設(shè)計
文章編號：1005–6629（2013）12–0011–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
社會發(fā)展與化學息息相關(guān)，人類生產(chǎn)生活離不開化學反應(yīng)?；瘜W反應(yīng)是化學研究的主要內(nèi)容，也是教材編寫的核心內(nèi)容。本文將從內(nèi)容體系、編寫思路、實驗設(shè)計3個方面對德國萊茵蘭-普法爾茨州的化學啟蒙教材《今日化學》（Chemie Heute-sekundarbereichⅠ）[1]與我國現(xiàn)行人教版、滬教版、魯教版初中化學教材中“化學反應(yīng)”的編寫進行比較，以期對該內(nèi)容的教材編寫形成深入思考和改進建議。
1 內(nèi)容體系比較
教育部《義務(wù)教育化學課程標準》（2011年版）提出，初中化學教材中有關(guān)化學反應(yīng)的內(nèi)容應(yīng)包括化學反應(yīng)的類型、化學反應(yīng)中的能量變化、化學反應(yīng)的表示方法和質(zhì)量守恒定律等方面的內(nèi)容。由于涉及化學反應(yīng)的內(nèi)容較多，不同教材處理方法各有差異，筆者從質(zhì)量關(guān)系、表示方法、能量轉(zhuǎn)變、有關(guān)計算、化學發(fā)展史等5個方面對4種教材中有關(guān)“化學反應(yīng)”的內(nèi)容進行整理比較，見表1。
由表1可以看出，教材內(nèi)容的廣度不同。中德教材均從化學反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系、表示方法、有關(guān)計算等方面講述有關(guān)化學反應(yīng)的基本知識。通過這些內(nèi)容的學習，學生能夠知道所有化學反應(yīng)過程都遵循質(zhì)量守恒定律，學會化學方程式的書寫要領(lǐng)和注意事項，掌握利用化學方程式進行簡單計算的步驟和方法。德國教材還增加了化學反應(yīng)過程中的能量轉(zhuǎn)變和能量守恒規(guī)律出現(xiàn)了活化能、能級圖等內(nèi)容，力求讓學生更加全面地了解化學反應(yīng)發(fā)生的過程，了解化學反應(yīng)的本質(zhì)。國內(nèi)教材中化學能、熱能、電能等能量轉(zhuǎn)變的內(nèi)容分散在其他章節(jié)進行了簡單的介紹。同時，國內(nèi)教材還增加了化學發(fā)展史的介紹，這樣不僅能加深學生對基礎(chǔ)知識的理解和掌握，還能培養(yǎng)他們探究化學真理的意識，幫助他們樹立探究化學奧秘的信心和決心。
教材內(nèi)容的難度不同。國內(nèi)教材主要突出了啟蒙教材的基礎(chǔ)性，選擇的都是與化學反應(yīng)關(guān)系密切的基本知識，難度相對較小，編排較為集中。而德國教材除了包含基本知識以外，還涉及有關(guān)活化能和能級圖的內(nèi)容，要求書寫化學方程式時還要標注物質(zhì)的聚集狀態(tài)和反應(yīng)過程的吸放熱。很顯然，這些內(nèi)容的學習對于剛接觸化學反應(yīng)的學生而言確實存在較大的困難。但德國教材善用類比、模型方法幫助學生理解抽象的化學知識。以活化能為例，教材中的相關(guān)內(nèi)容為：一個網(wǎng)球掉在屋頂邊收集雨水的水槽里了，要使網(wǎng)球落在地面上，必須先將它提升，使其越過槽的邊沿，這樣網(wǎng)球到了一個能量高的狀態(tài)，然后落到地上。放熱反應(yīng)也是這樣進行的，先要輸入啟動反應(yīng)所需要的能量，使參與反應(yīng)的物質(zhì)處于活化狀態(tài)，只有反應(yīng)物粒子互相碰撞時，化學反應(yīng)才能進行。
2 編寫思路比較
教材是教師教學和學生學習的主要材料，是課程體系和課程實施的重要組成部分。不同的教材內(nèi)容的組織方式不盡相同。圖1、圖2、圖3、圖4分別為德國教材和滬教版、人教版、魯教版教材中有關(guān)“化學反應(yīng)”的編寫思路。
從四本教材章節(jié)的宏觀結(jié)構(gòu)來看有關(guān)“化學反應(yīng)”的內(nèi)容編排，可以發(fā)現(xiàn)我國教材中有關(guān)“化學反應(yīng)”的內(nèi)容都是安排在原子、分子、元素符號和化學式學習之后。德國教材中原子、分子、元素符號和化學式等內(nèi)容則放在教材的較靠后章節(jié)（第7單元），“化學反應(yīng)”主要出現(xiàn)在它們之前，而且有關(guān)“化學反應(yīng)”的內(nèi)容是分散編排，分階段構(gòu)建的。德國教材開篇即引入粒子模型思想介紹物質(zhì)及其性質(zhì)，幫助學生建立微觀思想，此時主要借助文字表達式講述化學反應(yīng)的質(zhì)量關(guān)系、表示方法和能量轉(zhuǎn)變等內(nèi)容；在第7單元學習元素符號和化學式之后再介紹書寫化學方程式的步驟和注意事項，以及有關(guān)計算，從微觀角度分析質(zhì)量守恒定律的原理。顯然，這種宏觀結(jié)構(gòu)充分體現(xiàn)了“宏觀描述——微觀探討、符號表述”的編寫思路。
深入分析有關(guān)“化學反應(yīng)”的章節(jié)，可以看到我國教材主要按照“化學反應(yīng)”中的質(zhì)量關(guān)系、表示方法、有關(guān)計算的順序編寫，有關(guān)化學發(fā)展史的內(nèi)容穿插其中。而德國教材則按照化學反應(yīng)的文字表達式、質(zhì)量關(guān)系、能量轉(zhuǎn)變、化學方程式、有關(guān)計算的順序編寫?？梢哉f，我國教材中有關(guān)化學反應(yīng)的學習內(nèi)容關(guān)聯(lián)較為清晰、簡單；而德國教材中引入“能量轉(zhuǎn)變”的相關(guān)內(nèi)容之后，與“質(zhì)量關(guān)系”共同構(gòu)成了認識化學反應(yīng)的兩個方面；同時，“文字表述”——“本質(zhì)認識”——“符號表述”的先后順序也適應(yīng)了學生對化學反應(yīng)從“現(xiàn)象”到“本質(zhì)”的認識過程。
3 實驗設(shè)計比較
實驗是化學學科的重要特色，可以激發(fā)學生學習化學的興趣。在有關(guān)化學反應(yīng)的教材內(nèi)容設(shè)計過程中，尤其應(yīng)該關(guān)注實驗，充分發(fā)揮實驗的認識功能。中德4本教材中“化學反應(yīng)”部分的實驗設(shè)計特點鮮明。
實驗活動的重視程度不同。通過實驗活動的數(shù)量統(tǒng)計，可以看到，德國教材中涉及實驗活動達13個，而我國三本教材的實驗活動分別僅為4、5和4個。顯然，從實驗數(shù)量上，兩個國家的教材在關(guān)注度上呈現(xiàn)了差異。
實驗類型不同。德國教材除了隨堂實驗以外，還較為關(guān)注家庭實驗，設(shè)計了泡騰片的溶解、制備起泡粉、煎餅的烤制、火柴的研究等4個家庭實驗，這些實驗取材容易，操作簡單，既能鞏固所學知識，又能增強化學與生活的聯(lián)系，形成我們身邊處處皆有化學的觀念，還能增強學生的生活技能，提高他們的生存能力。而國內(nèi)教材中僅有隨堂實驗，表明我國教材的實驗設(shè)計關(guān)注點仍主要在基礎(chǔ)性和典型性上，很少考慮到實驗活動的延伸和拓展。
思維要求不同。德國教材設(shè)計的實驗均為對確定結(jié)果進行驗證、解釋的實驗，每項實驗都提供了具體的實驗材料、明確的實驗步驟和相應(yīng)的實驗作業(yè)，學生的思維訓(xùn)練主要體現(xiàn)在實驗過程中和實驗結(jié)束后兩個階段，沒有要求學生進行實驗方案的設(shè)計，但其實驗作業(yè)的設(shè)計彌補了此類實驗的不足。實驗作業(yè)除指導(dǎo)實驗過程、復(fù)習鞏固知識外，更有知識的延伸，思維的拓展。如：加熱碳酸銅化合物的隨堂實驗。
材料：試管夾，煤氣燈，碳酸銅化合物。
步驟：
1.在試管中裝入大約 2 cm高的碳酸銅化合物。
2.用煤氣燈的不發(fā)光火焰仔細加熱試管。
作業(yè)：
a.記下你的觀察結(jié)果。
b.推測氣態(tài)的反應(yīng)產(chǎn)物是什么。
c.設(shè)計一個實驗來證實你的猜想。
d.說明是不是有反應(yīng)作用。
國內(nèi)教材設(shè)計的實驗從程式上看既有驗證性實驗，也有探究性實驗。探究性實驗中，學生的思維主要體現(xiàn)在實驗前和實驗過程中兩個階段，然后教材中直接給出一些通過探究性實驗得出的重要結(jié)論。如：為了得出質(zhì)量守恒定律，滬教版教材完全按照科學探究的程序設(shè)計實驗，魯教版教材要求學生根據(jù)提供的藥品和器材設(shè)計實驗。探究性實驗的設(shè)計是新課標教材的重要特點，是新一輪課程改革的重要成果，我們期待國內(nèi)教材設(shè)計出更多情境真實、過程科學的探究性實驗。但是，在初中化學啟蒙教學階段，學生僅有極少量學科知識的情況下，是否能設(shè)計出真正的跟實際生產(chǎn)生活聯(lián)系更加緊密的開放性的探究實驗，探究性實驗是否應(yīng)當有多樣化的結(jié)論？并且是否能讓學生在多種不同結(jié)論中繼續(xù)深入發(fā)現(xiàn)問題、解決問題？這些都需要在比較分析中，重新審慎思考和判斷。
4 結(jié)論與思考
從中德化學啟蒙教材中“化學反應(yīng)”編排的比較分析可以看出，兩者在知識的廣度和編排上有很大不同。我國教材初看似乎更加注重知識的基礎(chǔ)性和簡單關(guān)聯(lián)，但相對弱化知識的完整性和深刻聯(lián)系。在實驗的設(shè)計方面，德國教材較為重視實驗活動，關(guān)注家庭實驗設(shè)計，能有效拓寬學生學習的時間和空間，實驗作業(yè)的設(shè)計，能有效延伸學生實驗的邊界，引導(dǎo)學生把握問題的實質(zhì)，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。我國教材實驗活動相對較少，實驗活動多為隨堂實驗，基本不涉及家庭實驗，并且嘗試出現(xiàn)了探究性實驗。整體而言，在比較研究中，我們不僅看到了兩地教材的共性，更多地是從差異中看到了可以反思和借鑒的方面，諸如內(nèi)容選擇的基礎(chǔ)性和完整性之間如何平衡，內(nèi)容編排的簡單、清晰與呈現(xiàn)知識的本質(zhì)關(guān)聯(lián)之間如何把握；實驗活動設(shè)計在追求簡單、易行的同時，是否能適當考慮擴大學生的活動空間，借鑒實驗作業(yè)的設(shè)計思想，審慎把握探究實驗的設(shè)計及教學等方面，都值得進一步探討。
致謝：感謝南京大學胡宏紋院士對德國初中化學教材的譯介。
參考文獻：
[1] Wolfgang Asseblborn Usw. Chemie Heute-SekundarbereichⅠ. Bildungshaus Schulbuchverlage，2010.
[2]王祖浩主編.義務(wù)教育教科書·化學（第2版）[M].上海：上海教育出版社，2013：100～108.
關(guān)鍵詞：質(zhì)量守恒定律；實驗探究；問題線索
文章編號：1008-0546（2012）12-0002-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2012.12.001
一、“質(zhì)量守恒定律”及其教學價值
“質(zhì)量守恒定律”是人教版初中化學教科書中第五單元“化學方程式”課題1的教學內(nèi)容，旨在幫助學生認識化學反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系——質(zhì)量守恒定律，認識定量研究在化學發(fā)展中的重大作用，并為學習書寫化學方程式和依據(jù)化學方程式進行計算打下基礎(chǔ)。
在歷史上，羅蒙諾索夫和拉瓦錫先后通過大量的實驗研究分別發(fā)現(xiàn)了化學反應(yīng)過程中質(zhì)量守恒這一規(guī)律性，并分別在1756年和1789年以普遍命題的形式把質(zhì)量守恒定律清晰表述出來[1]。質(zhì)量守恒定律是化學學科中非常重要的基本理論之一，它的發(fā)現(xiàn)為化學理論和實踐的發(fā)展開辟了新的道路。為了發(fā)展學生對質(zhì)量守恒定律的認識，教科書是以實驗探究活動的形式來開展的，讓學生能夠通過實驗探究來體驗化學家發(fā)現(xiàn)規(guī)律的過程，認識化學反應(yīng)體系中物質(zhì)之間的內(nèi)在規(guī)律，掌握探究規(guī)律性知識的科學方法。
質(zhì)量守恒定律是從定量角度對化學反應(yīng)本質(zhì)的認識，而要發(fā)展學生的這種認識就必須引入一種嚴密的化學實驗方法——定量分析。為了能夠從定量角度準確判斷化學反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系，就要使用一個稱量質(zhì)量的儀器——天平進行測量，學生不再直接觀察化學反應(yīng)的現(xiàn)象，而是通過實驗儀器來獲知化學反應(yīng)的基本情況。當然，在本實驗探究中定量分析是非常簡單的，但是這些研究方法對于學生來說卻是全新的。
二、學生探究“質(zhì)量守恒定律”的基礎(chǔ)與困難分析
在學習“質(zhì)量守恒定律”之前，學生已經(jīng)學習了有關(guān)化學反應(yīng)的一些知識，比如有新物質(zhì)的生成是化學反應(yīng)的基本特征之一，化學反應(yīng)的類型可分為化合反應(yīng)和分解反應(yīng)，化學反應(yīng)中可能會產(chǎn)生氣體、沉淀或者顏色改變等現(xiàn)象，這些知識構(gòu)成了學生對化學反應(yīng)的初步認識，也為開展實驗探究奠定了知識基礎(chǔ)；在此之前，學生也學習了一些基本的實驗方法，比如天平的使用、藥品的取用、實驗觀察、結(jié)果記錄等，為實驗探究的開展奠定了方法基礎(chǔ)。
作為對規(guī)律性知識的探究，學生就不能單純通過研究一個化學反應(yīng)來獲取實驗結(jié)論，學生必須認識到探索一個普遍規(guī)律需要考慮到化學反應(yīng)的各種不同情況，要選擇有代表性的化學反應(yīng)來研究它們的共性，以此得到對質(zhì)量守恒定律的全面認識。這要求學生應(yīng)具備較強的分析、綜合和歸納能力。
作為一個定量分析實驗，雖然操作技能和過程都非常簡單，但是它卻需要學生使用一種比較嚴密的思維方式來設(shè)計實驗方案和分析實驗結(jié)果，比如，質(zhì)量守恒定律實驗探究的研究對象是一個化學反應(yīng)體系，學生要能夠甄別出體系中實際參加化學反應(yīng)的物質(zhì)；實驗觀察的對象不再局限于化學反應(yīng)本身，還要能夠通過觀察實驗儀器來獲取真實的實驗數(shù)據(jù)；獲得實驗數(shù)據(jù)之后要對數(shù)據(jù)進行處理，學生要能夠從若干零散的實驗數(shù)據(jù)中獲得對化學反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量關(guān)系的規(guī)律性認識。這些就決定了學生不僅要能夠精確、細致的操作實驗獲得可靠的實驗結(jié)果，而且還要求學生具備較強的抽象思維能力。
但就學生的學習進度和學習狀態(tài)來看，學生雖然對實驗探究有著很大的興趣，也樂于參與探究活動，但學生的思維方式較為單純，思考問題不全面、認識問題不深入，還不具備處理復(fù)雜問題的能力。實驗探究活動對學生的要求既反映了學生的不足，同時也為學生的發(fā)展預(yù)留了空間。所以，為了滲透科學規(guī)律產(chǎn)生的過程與方法，彰顯學生建構(gòu)知識的主體性，就必須采用有效的策略來引導(dǎo)學生體驗“質(zhì)量守恒定律”的形成過程。
三、利用問題引導(dǎo)學生體驗“質(zhì)量守恒定律”的形成過程
實驗探究過程是一個既動腦又動手的過程，前者尤為重要，它決定了實驗探究的品質(zhì)，但動腦又是探究過程中教師最難掌控的一個方面，是引導(dǎo)學生進行深度探究必須面對的問題。學生的思維總是從解決問題開始的，好的問題設(shè)計可以激活學生認知結(jié)構(gòu)中已有的知識和經(jīng)驗，讓學生在已有基礎(chǔ)上主動建構(gòu)知識；可以為學生開展實驗探究提供思路和線索，讓學生的思維和行為清晰、有序；可以加強師生對話，讓教師及時了解學生的探究情況，以便適時地加以啟發(fā)和引導(dǎo)；還可以引發(fā)學生的認知困境，激發(fā)學生的探究欲望。所以，在探究活動中可以利用問題引導(dǎo)學生逐步體驗知識的形成過程。
1.實驗探究中問題的設(shè)計
為了利用問題引導(dǎo)學生深度探究“質(zhì)量守恒定律”，在設(shè)計問題時需要考慮以下幾個方面：一是問題之間要具有一定的邏輯性，特別是要結(jié)合質(zhì)量守恒定律的實驗探究過程；二是問題表達要考慮到科學性和可接受性，要以學生已有知識和經(jīng)驗基礎(chǔ)為起點，正確使用學科概念，以學生能夠理解的語言表達問題；三是教學過程中問題的提出要有一定的靈活性，能夠根據(jù)實際情況適時發(fā)問，給予學生自主思考和相互討論的時間，并充分利用追問為學生理解問題搭建腳手架。
基于上述思考，“質(zhì)量守恒定律”實驗探究中問題的設(shè)計方法是，先梳理出“質(zhì)量守恒定律”探究活動的必要環(huán)節(jié)，再從每個探究環(huán)節(jié)中提煉出概括性較強的問題，形成一個問題線索（見表1）。問題線索是對學科邏輯和學生認知心理的整體把握，雖然在實際教學過程中不一定要把它呈現(xiàn)給學生，但是教師需要依據(jù)它生成出實際的教學問題，這樣既保證了問題之間的邏輯性，同時也為具體問題的生成預(yù)留了空間。
2.實驗探究活動案例分析
實驗探究過程是一種復(fù)雜的行為表現(xiàn)，教師不可能事先預(yù)測出學生遇到的所有困難，預(yù)先設(shè)計問題線索是教師對學生認知過程的洞察與把握，但是在實際探究過程中問題策略的使用還應(yīng)靈活多變。結(jié)合上面的問題線索，下面就以“質(zhì)量守恒定律”實驗探究的案例來闡釋利用問題引導(dǎo)學生體驗“質(zhì)量守恒定律”的形成過程。
“質(zhì)量守恒定律”實驗探究的案例及分析：
環(huán)節(jié)一：提出問題
教師：（從定性的角度復(fù)習前面學過的化學反應(yīng)）化學反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量有無變化呢？
學生：（進入思考狀態(tài)，審視前面學習的化學反應(yīng)）。
設(shè)計意圖：制造認知困境，把學生的思維從對化學反應(yīng)的定性認識引向定量認識。
環(huán)節(jié)二：猜想與假設(shè)
教師：反應(yīng)物的總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量可能存在幾種關(guān)系？說說你的依據(jù)。
學生1：相等，沒有物質(zhì)的損耗。
學生2：小于，空氣中的氧氣參加鎂條燃燒反應(yīng)。
學生3：大于，比如有氣體放出。
設(shè)計意圖：把探究問題明晰化，把學生的思維引向?qū)嶒炋骄康暮诵膬?nèi)容，并制造學生之間的認知矛盾，引發(fā)探究欲望。
環(huán)節(jié)三：制定計劃
教師：要想知道化學反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量變化情況，在實驗中需要用到什么儀器？如何使用它呢？
學生：天平；先調(diào)零……（對學生出現(xiàn)的問題教師要及時追問引導(dǎo)）
設(shè)計意圖：突出天平在實驗探究中的作用，為下面的實驗操作環(huán)節(jié)進行鋪墊。
教師：你認為反應(yīng)物的總質(zhì)量大于生成物的總質(zhì)量，那你能否根據(jù)提供的實驗用品設(shè)計實驗來驗證你的猜想呢？（鐵釘、硫酸銅溶液、稀鹽酸、石灰石、澄清石灰水；燒杯、試管、帶導(dǎo)氣管的錐形瓶、氣球、裝有二氧化碳的注射器、帶有膠塞的廣口瓶等）
學生：用天平稱量鹽酸與石灰石的反應(yīng)。
教師：說的細致一點，如何進行操作？
學生：先往錐形瓶中放入少量稀鹽酸，塞上橡膠塞，放在天平的左盤上；然后再取幾顆石灰石也放在左盤，一起稱取它們的質(zhì)量。稱完后，其他不動，把石灰石放入錐形瓶中進行反應(yīng)，觀察天平的示數(shù)，如果左盤變輕就說明質(zhì)量減少。
教師：仔細思考一下，這個反應(yīng)有什么特點？
學生：有二氧化碳氣體產(chǎn)生。
教師：二氧化碳氣體難道不是生成物嗎？
學生：哦，是。
教師：想一想你的操作是不是遺漏了什么？
學生：還要在導(dǎo)氣管綁上一個氣球，防止二氧化碳跑掉。
……
設(shè)計意圖：通過對三個實驗方案（鹽酸與石灰石反應(yīng)、鐵釘與硫酸銅反應(yīng)、二氧化碳與澄清石灰水的反應(yīng)）的分析，教師步步追問讓學生理順自己的思路，在思維上形成一個清晰的、科學的實驗操作方案。
環(huán)節(jié)四、環(huán)節(jié)五：進行實驗、收集證據(jù)
教師：為了保證實驗的可靠性，在實驗操作過程中應(yīng)該注意哪些問題？
學生：正確使用天平；不讓氣體泄漏……
教師：在實驗過程中你應(yīng)該重點觀察什么？需要記錄哪些實驗結(jié)果？
學生：重點觀察和記錄天平的示數(shù)，記錄稱量的各物質(zhì)的名稱。
……
設(shè)計意圖：把學生的思維引向具體的實踐操作，讓學生樹立科學的態(tài)度和嚴謹?shù)膶嶒灳?，強化學生實驗觀察的意識，培養(yǎng)學生良好的實驗習慣。
環(huán)節(jié)六：解釋與結(jié)論
教師：實驗結(jié)果能夠直接證明你的猜想嗎？為什么？
學生1：能，因為化學反應(yīng)前后天平的示數(shù)不變就說明質(zhì)量不變。
學生2：不能，因為天平稱量的不僅僅是反應(yīng)物和產(chǎn)物，還有實驗儀器的質(zhì)量，不能說明問題。
教師：到底誰對呢？大家再回憶一下我們探究的問題是什么？
學生：反應(yīng)物的總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量有什么關(guān)系。
教師：非常好，為了避免干擾是不是需要把不相關(guān)的質(zhì)量給剔除掉？
教師：請根據(jù)你的稱量記錄判斷化學反應(yīng)前后各種物質(zhì)的質(zhì)量變化。
學生：發(fā)生變化的是部分鹽酸和石灰石反應(yīng)生成了氯化鈣、水和二氧化碳；沒有發(fā)生變化的是錐形瓶、氣球、未反應(yīng)的鹽酸和石灰石、鹽酸溶液中的水等。
……
教師：通過對上述三個實驗的結(jié)果進行分析你能得出什么結(jié)論？
學生：反應(yīng)物的總質(zhì)量等于生成物的總質(zhì)量。
設(shè)計意圖：引導(dǎo)學生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，對實驗結(jié)果進行深入分析。引導(dǎo)學生正確識別和分析化學反應(yīng)體系，從本質(zhì)上探索化學反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系。通過對三個實驗結(jié)果的分析，培養(yǎng)學生的總結(jié)歸納能力，體驗規(guī)律的產(chǎn)生過程，同時也為引出質(zhì)量守恒定律的概念做好了準備。
（注：本案例是在北京大興紅星中學楊艷偉老師課堂教學的基礎(chǔ)上整理而得）
四、小結(jié)
在“質(zhì)量守恒定律”實驗探究活動中充分利用問題策略引導(dǎo)學生體驗規(guī)律性知識形成過程，有效地改善了學生的實際探究效果，特別是學生在實驗過程中具有了很強的目的性，而不再是形式上的實驗探究。當然，這些問題策略的有效性發(fā)揮還需要教師在實際教學過程中進行合理控制、靈活處理，恰當把握提問題的時機，給學生留出足夠的思考時間，對學生的反饋及時追問，直至徹底的理解問題等等。
【關(guān)鍵詞】化工工藝 工藝設(shè)計 安全危險 預(yù)防措施 分析探究
新形勢下，隨著人們在日常生產(chǎn)中安全防范意識的不斷提高，以及對生產(chǎn)工藝設(shè)計的研究不斷深入，促使人們對于化工工藝設(shè)計中存在的安全危險問題給予了越來越多的關(guān)注和重視。受化工行業(yè)本身的特殊性影響，化工行業(yè)在安全危險的問題上要求極為嚴格，需要化工企業(yè)人員在日常生產(chǎn)的管理和操作上，提高對安全危險的識別和控制能力。為此，本文主要從化工工藝設(shè)計涉及的一些內(nèi)容和知識點加以討論，幫助化工企業(yè)人員識別和控制化工工藝設(shè)計中存在的安全危險問題?，F(xiàn)具體分析如下。
1 化工工藝設(shè)計的概述及特點
化工工藝設(shè)計，主要是指在設(shè)備、管道、泵閥、儀表和自動化等方面的配置，以及工藝流程的設(shè)計等。在整個化工工藝設(shè)計的過程中，為了確保化工生產(chǎn)的安全可靠和高效運行，需要熟悉掌握化工生產(chǎn)的原則和精神，并在此基礎(chǔ)上，根據(jù)化工規(guī)范中對物品的危險程度等級的劃分，確定不同危險等級的物品的防火間距、防爆等級等，從而為我們在選用設(shè)備與儀表、操作方式、消防器材等方面提供了安全保障。
一般來說，化工工藝設(shè)計的特點主要包括設(shè)計基礎(chǔ)資料不完整、工藝流程獨特、工作量大以及規(guī)模大小不一等幾個方面，設(shè)計基礎(chǔ)資料不完整，體現(xiàn)在化工工藝設(shè)計的資料未經(jīng)檢驗完善，數(shù)據(jù)缺乏足夠的可靠性和完整性；工藝流程獨特，主要是由于化工裝置及設(shè)備的多樣化和規(guī)格特殊化所導(dǎo)致；工作量大，則是從整個化工工藝設(shè)計來看的，化工企業(yè)的總體投資大、設(shè)備多、管道多，增加了化工工藝設(shè)計的工作負擔。同時，規(guī)模大小不一，則表現(xiàn)在測試工程數(shù)據(jù)的化工裝置規(guī)模不一。
2 化工工藝設(shè)計中安全危險問題的識別及控制
2.1 工藝物料方面
通常在化工工藝生產(chǎn)過程中，原料、材料、半成品和副產(chǎn)品，以及貯運物質(zhì)都是以氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)存在的，具有相應(yīng)的物理、化學性質(zhì)和危險危害。需要化工企業(yè)人員加強對這些危險特性的辨識、分析和評價。分別從化工工藝的各類物質(zhì)的性質(zhì)、穩(wěn)定性、化學反應(yīng)活性，以及爆炸特性、健康危害等加以識別和控制。
2.2 工藝路線方面
一般來說，在選擇化工工藝的路線時，應(yīng)該從化工物質(zhì)的安全危險出發(fā)考慮，盡可能采用無害、低危險性的物料，緩和化工工藝過程的苛刻程度，可以通過采用化學反應(yīng)物催化劑，稀釋或緩和各類危險物料。或是采用各種高新的化工技術(shù)、設(shè)備及工藝，取消或縮小中間貯罐，一定程度上減少危險介質(zhì)的藏量。此外，通過采用污水回收、生產(chǎn)廢料和助劑回收等方式，對于實現(xiàn)化工工藝的節(jié)能降耗，有著極為重要的作用。
2.3 化學反應(yīng)裝置方面
2.3.1化學反應(yīng)器選型要求
化學反應(yīng)器，若以進出物料的情況劃分，主要有間歇式化學反應(yīng)器和連續(xù)式化學反應(yīng)器兩大類。若以物料流程劃分，則可以分為單程化學反應(yīng)器和循環(huán)化學反應(yīng)器等兩種。若是從化學反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)來看，則有釜式、管式、塔式和固定床，以及流化床等幾種。
通常情況下，構(gòu)成化學反應(yīng)器的裝置設(shè)備特性，以及工藝流程決定了化學反應(yīng)裝置的整體特性。在化學反應(yīng)器的選型過程中，應(yīng)該注重工藝的適應(yīng)性和安全性問題，并從化工工藝的操作和操作出發(fā)，確定型號形式。
2.3.2化學反應(yīng)設(shè)備材質(zhì)
考慮到工藝流體、流速、流體反應(yīng)特性以及腐蝕特性等因素對化工工藝設(shè)計的影響，在化學反應(yīng)設(shè)備材質(zhì)的使用時，應(yīng)該注重設(shè)備的耐腐蝕性、強度、可焊性以及機械加工性等方面，同時，對于可能影響化學反應(yīng)溫度的雜質(zhì)要加以重視，以免化學反應(yīng)速度受到影響，導(dǎo)致化學反應(yīng)的不穩(wěn)定性和一系列危險問題。此外，部分測溫測壓類的污染物甚至會起到類似催化劑的作用，進而引發(fā)不必要的化學反應(yīng)，需要化工企業(yè)慎重考慮。
2.3.3化學反應(yīng)條件控制
在化學反應(yīng)條件控制上，為最大限度避免出現(xiàn)失控反應(yīng)，可以通過外循環(huán)冷卻器、多段反應(yīng)等方式，加強化學反應(yīng)的控制?；蚴遣扇⊥ㄈ氲蜏亟橘|(zhì)的方式，幫助化學反應(yīng)器降溫。也可采用向化學反應(yīng)器輸入易揮發(fā)的液體的形式，利用液體揮發(fā)來吸收熱量。
2.3.4化學反應(yīng)設(shè)備結(jié)構(gòu)
通常情況下，為了確?；瘜W反應(yīng)裝置的安全可靠，在化學反應(yīng)裝置的設(shè)備結(jié)構(gòu)，尤其是高壓容器設(shè)備，不但要求具備足夠的結(jié)構(gòu)強度，還需要保證設(shè)備的嚴密條件好，以免大量介質(zhì)泄漏引起火災(zāi)、中毒等危險問題。
2.4 管道及閥門方面
管道往往用于輸送易燃、易爆、腐蝕以及具有毒性的物料，在管道設(shè)計時，應(yīng)從材料選擇、管道布置、振動以及應(yīng)力分析等幾個方面綜合考慮，以免發(fā)生泄露。需要化工企業(yè)熟悉了解整個化工工藝流程，重視管道系統(tǒng)在化工工藝流程中的作用，包括操作條件、介質(zhì)物化特性以及腐蝕情況等方面的要求。閥門一般用于調(diào)節(jié)介質(zhì)的流通和壓力系統(tǒng)，具有切斷或接通介質(zhì)、控制流通、改變流量、以防介質(zhì)回流等顯著功能。在化工工藝設(shè)計中，閥門的設(shè)計必須符合安全生產(chǎn)及檢修。
2.5 電氣設(shè)計方面
在電氣設(shè)計中，應(yīng)該在確定當?shù)厥欠駥儆诒ㄒ约盎馂?zāi)等危險環(huán)境，并根據(jù)火災(zāi)和爆炸的危險程度不同，最大限度避免電氣設(shè)備、電氣線路等因為設(shè)計不當而發(fā)生爆炸事故。
2.6 整體化工園區(qū)方面
從現(xiàn)階段我國化工園區(qū)的設(shè)計特點及監(jiān)管能力來看，大多存在著不同程度上的滯后現(xiàn)象。為此，要減少和預(yù)防化工工藝設(shè)計中的安全危險問題，化工企業(yè)可以通過設(shè)立統(tǒng)一的安全監(jiān)測和管理部門，創(chuàng)建完整性的安全生產(chǎn)標準，并形成以“政府為主導(dǎo)、社會為中介、企業(yè)一體化”的綜合管理體系，通過三方連帶責任追究機制，將安全危險有效控制在最小范圍。
參考文獻
[1] 朱曉東.淺析化工工藝設(shè)計中安全危險的問題[J].化學工程與裝備，2011，11，（06）
[2] 李躍云，董喜紅.淺析化工工藝設(shè)計中安全危險的識別與控制[J].黑龍江科技信息，2010，10，（09）
[3] 杜維君，孫迎春，任歡.試論化工設(shè)計之中安全危險的識別及其控制手段[J].化工管理，2013，03，（08）
