化学反应的特征汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇化学反应的特征范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

【中图分类号】 G 【文献标识码】 A

【文章编号】0450-9889（2013）12C-0146-03

在有机化学中，碳正离子的重排反应有重要的作用，但是因为其涉及的反应广泛，在有机化学的学习中人们很难通过单纯的记忆系统地掌握全部的反应。通过对比总结碳正离子重排反应的规律特征，可以加深人们对此类反应的理解和认识，从而更好地进行有机化学的学习和研究。

一、有机化学中常见涉及碳正离子中间体的重排反应

（一）Wanger-Meerwein重排

1.一元醇的重排机理本质。在醇分子中，羟基上的氧原子电负性很强，有两对孤对电子，在酸性条件下，这个氧原子上的孤对电子会从溶液中夺取一个质子H+，形成钅羊 盐，此时，氧原子连有两个氢原子，碳氧键极性增加，碳氧键断裂，氧原子得到了碳原子上的一个电子，以水分子的形式被脱去，剩下一个不稳定的碳正离子中间体，这个碳正离子经重排后得到较稳定的碳正离子中间体，最后经SN2反应或E1反应后得到相应的重排产物，如下图所示：

2.一元醇重排在反应中的应用。以3，3-二甲基-2-丁醇为原料制备烯烃为例，反应历程如下：

3.对比分析一元醇在稀硫酸条件下的脱水反应特征。比较丙醇与2-甲基-1-丙醇和2，2-二甲-4-甲基戊醇反应的区别：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，反应得到的是重排产物；而丙醇在稀硫酸的作用下，形成的碳正离子，没有经历重排过程即生成了产物。由此得到的结论是：不是所有的醇，在稀硫酸的作用下，反应都经历碳正离子重排的过程。

那么，究竟是什么样的一元醇反应要经历重排过程呢？物质的存在与其自身的稳定性有很大的关系，重排后得到的碳正离子越稳定，重排性越大。在碳正离子中，带正电荷的碳离子核外只有7个电子，是一个缺电子的基团，这样的离子不满足八隅体规则，稳定性很低，但是与其相连的烃基通过超共轭效应，对碳正离子具有供电子的能力（如甲基），从而降低其缺电子的性质，提高了碳正离子的稳定性。结合供电子取代基的供电子能力与空间效应的影响考虑，碳正离子的稳定性由高到低排序为：叔碳正离子>仲碳正离子>伯碳正离子。实验事实表明：任何供电子的共轭效应，如p-π共轭和超共轭效应等，都能使碳正离子的稳定性提高。丙醇重排后的碳正离子还是原来的伯碳正离子，稳定性没有提高，所以这样的碳正离子不会发生重排，2-甲基-1-丙醇和2，2-二甲基-4-甲基戊醇，初步形成的分别是伯碳正离子，仲碳正离子、经重排后分别生成了更稳定的叔碳正离子。

（二）Pinacol重排

1.邻二醇重排机理本质。同样是含有羟基官能团的邻二醇，这两个官能团中的一个氧原子容易从溶液中获得一个质子，然后脱去一分子水，形成一个叔碳正离子中间体，叔碳正离子重排后以更稳定的羰基正离子的形式存在，同时这样的羰基正离子容易脱去质子，最后得到重排产物。如下图所示：

2.邻二醇重排在反应中的应用。以2，3-二甲基-2，3-丁二醇为例，反应历程如下：

3.对比分析邻二醇在酸条件下的反应特征。比较顺-1，2-环己二醇和反-1，2-环己二醇重排反应。

反应后，顺式邻二醇得到相同碳原子数的环，而反式邻二醇得到的是减少一个碳原子的环。究竟是什么原因导致了反应后两个环的碳原子数不相同呢？仔细观察上面的反应机理，不难发现，反应结束后，迁移基团与离去基团处于反式共平面上，从SN2的反应类型上解释，随着离去基团的离去，亲核试剂从离去基团的背面进攻，因为背面进攻可以最大限度地减少空间位阻效应，降低反应的活化能，环状邻二醇的碳碳单键是固定不动的，反式邻二醇的迁移基团要通过背面进攻，就必须先开环，这样互为顺反结构的邻二醇，具有不同的重排产物。而链状邻二醇的碳碳单键可以自由旋转，没有顺反结构的差异，因此不用考虑这个问题。

二、基团迁移能力探究

（一）基团迁移理论探究

上述两大碳正离子的重排反应，都是通过基团的迁移完成的，在碳正离子重排的反应中，迁移的基团是按怎样的顺序迁移，这是我们讨论碳正离子重排反应的重要问题。通过对以上例题的比较，不难发现，烷基的迁移顺序与其供电子的能力有关。我们已经知道，碳正离子核外只有7个电子，是一个缺电子的基团，具有一个空的p轨道，容易被亲核试剂进攻，我们可以把碳正离子重排的过程，看成是一次亲核反应的发生，这些迁移的基团就必须带有剩余的电子，才能够进攻带正电荷的碳，剩余电子越多，迁移性越高。即基团的供电子能力越强，迁移能力越强。从这一方面考虑，在重排反应中，能够迁移基团就不仅仅是烷基，而是一类可以进攻碳正离子的亲核分子。另一方面，断裂一个化学键是需要一定能量的，在空间位阻上也有一定的影响，这两个因素同样会影响基团的迁移顺序，但是迁移基团的剩余电子性质依然是影响基团迁移的主要原因 。我们可以通过重排后生成的碳正离子的稳定性比较，来判断反应中优先迁移的基团。

（二）重排反应中基团迁移顺序应用及分析

例：请写出ba1、ba2、ba3反应的机理。

ba1：3-甲基-3苯基-2-丁醇在硫酸条件下的反应机理。

解析：因为苯基的电子密度比甲基的高，所以在反应中优先迁移苯基。

ba2：3-甲基-2-丁醇在硫酸条件下的反应机理。

解析：3°C+的稳定性大于2°C+的稳定性，所以发生的是氢负离子的迁移。

ba3：解释反应机理。

解析：迁移的基团有烃基也有氢负离子，为得到稳定的环状产物，反应需要经过多种基团的多次迁移。

三、涉及碳正离子中间体的重排反应的特征

（一）涉及碳正离子中间体的重排反应的特征

上述两大类的重排反应有两大共性：一是首先通过一个亲电加成反应形成不稳定的碳正离子中间体；二是碳正离子通过类似亲核取代反应的过程，重排得到更稳定的碳正离子中间体。知道了这两个关键点，我们可以将碳正离子重排的机理运用在更多的反应上。

（二）涉及碳正离子中间体的重排反应的应用

请写出下列反应的反应机理。

bb1：写出反应 的机理和产物。

解析：通过重氮化得到重氮正离子，重氮正离子容易离去一个氮分子，得到碳正离子中间体，苯基的迁移能力大于甲基，苯基迁移后，正离子最后脱氢得到相应的产物。

bb2：写出反应

的机理。

解析：这是一个烷氧基的重排，首先在反应物的一个氧上发生亲电加成得到正离子，烷氧基正离子离去一个甲醇分子，得到不稳定的碳正离子中间体，氢负离子迁移，甲氧基分散碳上的正电荷，异丙基把电子供给碳离子，使得这个碳正离子的稳定性提高，溶液中的亲核试剂进攻这个正离子，最后脱氢得到产物。

bb3：写出反应

的机理。

第一种重排方式：

第二种重排方式：

解析：这是一个二烯酮酚的重排反应，反应中首先得到一个烯丙基碳正离子，具有二烯分子结构的离子，在共振中得到两种不同的共振离子，这两个离子按照反式共平面迁移的重排方式，经重排脱氢得到产物。

四、归纳

重排反应的反应过程可以归纳如下：反应首先生成一个不稳定的碳正离子，这个不稳定的碳正离子重排得到较稳定的碳正离子，最后稳定的碳正离子脱去一个质子或者是与溶液中的亲核试剂反应，得到相应的产物。所以，涉及碳正离子的反应的关键是碳正离子的稳定性的问题，有时候为了得到最稳定的碳正离子，在重排反应中伴有多种基团的多次迁移，能够分散碳正离子上的正电荷的基团都可以使碳正离子的稳定性提高。

【参考文献】

[1]邢其毅，裴伟伟，徐瑞秋，等.基础有机化学[M].北京：高等教育出版社，2005

[2]李小瑞. 有机化学考研辅导[M].北京： 化学工业出版社，2004

[3]郭书好，李毅群. 有机化学[M].北京： 清华大学出版社， 2007

[4]裴伟伟.有机化学核心教程[M].北京： 科学出版社，2008

[5]荣国斌，苏克曼. 大学有机化学基础[M].上海：华东理工大学出版社，2000

[6]H 迈斯利克，H 尼卡姆金，等.有机化学习题精解[M].北京：科学出版社，2002

[7]金圣才.有机化学名校考研真题详解[M].北京：中国水利水电出版社，2010

篇（2）

中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2015）15-320-02

一、教学目标：

1.知识与技能目标

（1）通过科学史话认识化学反应限度的存在，了解化学反应限度的概念和产生原因。

（2）掌握达到化学反应限度的特征，并会运用此特征判断某一反应是否达到化学反应的限度

（3）理解化学平衡建立的过程，并会分析化学反应限度的速率――时间图像

（4）了解控制反应条件在生产生活和科学研究中的作用，认识提高燃料的燃烧效率的重要性和方法。

2、能力与方法目标

（1）注重培养学生分析问题的能力。

（2）通过对探究二的分析，注重培养学生的思维逻辑性。

3、情感、态度和价值观目标

（1）通过探究活动，培养学生严谨细致的科学态度和质疑精神。

二、教学重点、难点

重点：化学反应限度概念；了解影响化学反应限度的因素。

难点：化学反应限度的本质原因及外部特征。

三、教学方法

学案导学、讲练结合

四、课时安排：1课时

五、教学过程

引入：化学反应是按照化学方程式中的计量关系进行的，我们正是据此进行有关化学方程式的计算。你是否思考过这样一个问题：一个化学反应在实际进行时（如化学实验、化工生产等），给定量的反应物是否会按照化学方程式中的计量关系完全转变为产物？如果能，是在什么条件下？如果不能，原因是什么？

这就是我们本节课的内容，化学反应的限度。

板书：

1、化学反应的速率和限度

2、化学反应的限度

师：带着这个疑问，请同学们阅读科学史话――炼铁高炉尾气之谜

【多媒体】炼铁高炉尾气之谜

探究一：什么是化学反应的限度，为什么存在化学反应限度的问题？

【学生活动】可逆反应：在同一条件下，既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应。

由于可逆反应不能进行到底，因而出现了反应的限度问题。

板书：

1、化学反应限度：在一定条件下，可逆反应所能完成或达到的最大程度。

【随堂练】例1、H2+O2 ===== H2O，H2O ===== H2+O2是否互为可逆反应？

例2、在可逆反应体系2SO2（g）+O2（g） 2SO3（g）加入18O2后，哪些物质中会含有18O？

探究二：2SO2+O2 2SO3（一定条件下，向一体积一定的密闭容器中通入一定量的SO2、O2，请分析以下问题）

（1）反应起始时，正反应与逆反应速率是否相同？（提示：此时反应速率与浓度有关）

（2）随着反应的进行，各物质的浓度是如何变化的？

（3）随着反应的进行，正反应速率和逆反应速率是如何变化的？最终达到怎样的状态？

（4）能否用图示表示该过程？

【学生活动】反应开始时，反应物浓度 ，正反应速率 ；生成物浓度为 ，逆反应速率为 。随着反应的进行，反应物浓度 ，正反应速率 ；生成物浓度 ，逆反应速率 。当正反应速率 逆反应速率时，反应物浓度和生成物浓度不再发生改变，达到表面静止的状态――平衡状态

板书：2、化学平衡的建立――可逆反应

速率――时间图

探究三：达到化学反应限度的特征有哪些？

【学生活动】可逆反应；正反应速率=逆反应速率；各组分的浓度、物质的量保持不变；动态平衡； （指导学生从探究二的讨论中得出结论）

板书：达到化学反应限度的特征：逆、等、定、动、变

【随堂练】例3、一定温度下，可逆反应3X（g）+Y（g） ==== 2Z（g）达到限度的标志是（ ）

A、单位时间内生成3n mol X，同时消耗n mol Y

B、X的生成速率与Z的生成速率相等

C、X、Y、Z的浓度相等

篇（3）

【学习目标】

1、认识化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因；

2、了解化学反应中热量变化的实质；

3、通过生产生活中的实例，了解化学能和热能的相互转化；

【重点】

化学能与热能之间的内在联系以及化学能与热能的相互转化。

【难点】

从本质上（微观结构角度）理解化学反应中能量的变化，从而建立起科学的能量变化观。

【教学方法】学生自学阅读、教师归纳

【课时安排】

第1课时

【教学过程】

〖导入〗1、化学反应按反应物和生成物的种类分可分为：化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应

2、化学反应按是否有电子转移可分为：氧化还原反应、非氧化还原反应

3、化学反应按是否有离子参加可分为：离子反应、非离子反应

4、化学反应按是否有热量的放出和吸收可分为：放热反应、吸热反应

〖引导阅读〗课本32页

〖提问〗“你知道吗？”

〖板书并讲解〗一、化学反应中的热量变化

1、化学反应的基本特征

（1）都有新物质生成，常伴随能量变化及发光、变色、放出气体、生成沉淀等现象发生。

（2）能量的变化通常表现为热量的变化。

2、化学反应的本质（实质）

旧化学键的断裂和新化学键的形成

〖指导阅读〗课本33页活动与探究

3、化学反应按热量的变化分类

（1）概念

放热反应：有热量放出的化学反应；

吸热反应：吸收热量的化学反应；

（2）分类

放热反应：放出热量的反应〔∑E（反应物）＞∑E（生成物）〕

化学反应

吸热反应：吸收热量的反应〔∑E（反应物）＜∑E（生成物)〕

〖补充讲解〗化学反应遵循着能量守恒定律：反应物的总能量+断键时吸收的总能量=生成物的总能量+成键时放出的能量

〖练习一〗判断下列反应是放热反应还是吸热反应

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）

〖板书〗4、常见的放热、吸热反应

（1）放热反应：a、所有燃烧反应；b、酸碱中和反应；c、金属与酸生成气体的反应；d、大多数的化合反应

（2）吸热反应：

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、大多数的分解反应

〖练习〗关于吸热反应和放热反应，下列说法中错误的是（A）

A、需要加热才能进行的化学反应一定是吸热反应

B、化学反应中能量变化，除了热量外，还可以是光能、电能等

C、化学反应过程中的能量变化，也服从能量守恒定律

D、反应物的总能量高于生成物的总能量时，发生放热反应

〖指导练习〗课本33页“问题解决”

〖总结〗化学反应伴随能量变化是化学反应的一大特征。我们可以利用化学能与热能及其能量的相互转变为人类的生产、生活及科学研究服务。化学在能源的开发、利用及解决日益严重的全球能源危机中必将起带越来越重要的作用，同学们平时可以通过各种渠道来关心、了解这方面的进展，从而深切体会化学的实用性和创造性。

〖作业〗预习热化学方程式的书写要求；完成巩固练习

【教后感】

篇（4）

一、定性的研究

在初中化学教学中，化学方程式的书写完善了化学用语的学习，从元素符号到化学式再到化学方程式，由易到难，循序渐进.同时也使学生在学习的过程中体会到从宏观到微观、从现象到本质的化学研究过程，深刻认识到化学研究有规律可循.

化学方程式书写的要求过程中有助于培养学生尊重客观事实形成实事求是、严谨求实的科学态度，帮助学生理解反应条件反应物和反应生成物之间的关系.

首先，这个反应应是客观存在的，即反应物可以反应.

例如，铜不能与稀盐酸、稀硫酸反应，我们就不能写出它们反应的化学方程式.写出来，配平了也是错的，因为这个反应根本就不能发生.

其次，反应条件的限制.有些物质在反应时是需要一定条件的，没有了条件限制，要么反应不能发生，要么就会向着另外一个方向进行，因此，让学生把握化学反应的条件，不仅是实事求是，更是尊重科学的表现.

例如，“一氧化碳还原氧化铁”需要高温的条件，没有高温，反应就不能进行；“二氧化碳与水反应”，直接通入水中的二氧化碳会与水反应生成碳酸，但假如反应条件变成了光照和叶绿素生成物，也就变成了葡萄糖和水.

在反应条件的限制中，还有一个就是催化剂的影响.学生需要了解催化剂的特征和功能，知道催化剂在化学反应中的作用，真正认识到催化剂在化学反应中只是起到改变化学反应速度的作用，并不会直接参与化学反应，反应前后催化剂本身的质量和化学性质均不变.

化学方程式还能反映出化学反应的基本类型：初中阶段，学生应该掌握四种基本化学反应.学生在书写中，能清晰地知道反应物、生成物的种类，从而掌握化学基本反应的类型和特征.能够帮助学生清楚某些物质的状态.

在微观方面，化学方程式也可以看出微粒在化学反应中发生了改变，有利于学生进一步理解化学反应的本质.在化学反应中，分子可分而原子不可分，化学反应的本质就是分子分解成原子，原子又重新组合成新的分子的过程.

二、定量的研究

化学方程式的书写是联系质量守恒定律和进行化学计算的“中介”.学生要正确书写化学方程式，必须要依据质量守恒定律，而正确书写化学方程式又是进行化学计算的基础.化学方程式是继元素符号、化学式之后又学习的一种化学用语.

在化学方程式中，我们可以看到反应物和生成物的微粒个数比，还可以明确地发现在化学反应前后原子的个数、种类和每一种原子的质量均不变.

例如，电解水的反应过程，2H2O通电2H2+O2.可以清楚地看到，在反应过程中，氢、氧原子的个数都没有变，而且反应的实质只是两种原子重新组合的过程.

篇（5）

要提高《化学反应原理》模块课程教学的有效性，必须对课程涉及的学科功能和作用有清晰的认识，即《化学反应原理》模块课程是如何通过化学热力学和化学动力学这两大物理化学的分支学科，来阐释化学反应的基本原理，揭示化学反应中能量转化的基本规律，呈现化学反应原理在生产、生活和科学研究中的应用的。也就是说，通过《化学反应原理》模块课程的学习，要让学生对《化学反应原理》模块课程的功能和作用有何整体上的认识。

要研究一个化学反应，每个研究者都需要解决好以下几个基本的问题，即①化学反应最本质的特征――化学反应过程中能量是如何变化的？（化学反应与能量变化的关系）②在特定条件下，化学反应能否进行？朝什么方向进行？（自发性和方向性问题）③若化学反应能够进行，化学反应又能达到什么限度？（反应平衡问题）④若化学反应能够进行，化学反应有多快？（化学反应速率问题）⑤若化学反应能够进行，是如何进行的？（历程的问题）以上这些问题，前三者可以通过化学热力学加以解决，后两者则可以通过化学动力学研究来实现。化学热力学和化学动力学的任务和目的不同：化学热力学主要是解决化学反应的可能性问题，着眼于化学反应体系状态研究。而化学动力学则解决实现化学反应的现实性问题，着眼于化学反应过程研究。

因此，可以看出《化学反应原理》模块的教学，可以实现为学生提供研究方法上的指导，这是教学过程中应当注意把握的对《化学反应原理》模块意义的整体性认识。只有深刻认识《化学反应原理》模块所涉及学科知识的意义，才能真正把握《化学反应原理》模块课程的核心价值，理解教材各知识点的教学价值，更有效地落实教学目标。

二、《化学反应原理》模块中“化学反应与能量变化”问题讨论

在平时的教研活动和教师培训过程中，与中学化学教师交流发现，《化学反应原理》模块中“化学反应与能量变化”的问题困扰着很多中学化学教师。[2-4]比如，能量变化是化学反应的本质，决定着化学反应的一切性质；如何通过化学反应的能量变化确定化学反应的可能性和方向；化学反应与能量变化如何决定化学反应进程；化学反应与能量变化如何决定氧化还原反应进程等问题。这些问题事实上涉及到的是上文提到的研究化学反应过程中需要解决的五个基本问题的前三个问题（即化学热力学需要解决的问题）。

1. 能量变化是化学反应的本质，决定着化学反应的一切性质

能量变化是化学反应的本质，决定着化学反应的一切性质。化学反应研究需要首先弄清楚其能量的变化。教材[2]将“化学反应与能量变化”作为《化学反应原理》模块专题一的内容，其理论依据正在于此。“化学反应与能量变化”专题讨论的核心知识是盖斯定律，它为我们提供了如何确定一个未知化学反应的反应热（能量变化）的手段，从而为化学反应本质的研究打开了解决问题的门户。

（1）新教材为何要引入焓变ΔH的概念，焓变ΔH与反应热Q有何不同

为了引入盖斯定律这一核心知识，需要有其引入的前提条件。盖斯定律是建立在化学热力学研究基础之上的，必然要涉及到化学热力学最重要的性质――状态函数。没有状态函数焓变ΔH的引入，盖斯定律就无从谈起，这就是教材引入焓变的真正意义所在。

焓变ΔH与原教材用Q表示的反应热究竟有何不同？作为状态函数，焓变仅与状态有关，而反应热Q则与反应过程有关。正因为如此，从获取角度看，反应热Q只能通过实验逐个测量，但焓变ΔH，却可以在理论上为一切的化学反应研究对象通过计算加以获得，从而为该化学反应的进一步研究奠定了能量数据的基础。

（2）焓H是什么

按照能量守恒（热力学第一定律）原理：在化学反应过程的任何瞬时，内能的变化：dU=δQ-W=

δQ-ΔP外ΔV（体系放热-环境对体系做的功）。

若体系变化只做体积功（热膨胀、收缩）不做其他功时：定压条件下的体系，反应热

Qp =ΔU+P外ΔV=（U2+ P外V2）-（U1+ P外V1）；

因此，体系吸收或放出的热量就体现为化学反应前后两种状态下的U+ P外V的差值。而U、P、V都是状态函数，因此U+ P外V也是一种状态函数，这就是焓H的定义H=U+ P外V。 当然，这仅是理论概念，可知而无法测量。

（3）只有恒压反应热Qp=ΔH，而恒容反应热Qc≠ΔH

反应热可以通过弹式量热计进行测量，但中学化学教师在教学中常常忽视了一点，即弹式量热计是在恒容条件下测量物质的燃烧反应热，得到的是Qc=ΔU，它并不等于焓变。要得到ΔH，需要进行以下换算：ΔH=ΔU+ P外V = Qc+ΔγRT。

例如：正庚烷的燃烧反应为C7H16（1）+11O2（g）=7CO2（g）+8H2O（1）

25℃时，在弹式量热计中1.2500 g正庚烷充分燃烧所放出的热量为60.089 kJ。试求该反应在标准压力、25℃下进行的化学反应热效应ΔH。

解：正庚烷的摩尔质量为M=100 g・mol-1，所以n=0.0125 mol，

在弹式量热计中进行定容反应，故ΔU=-60.089 kJ，

反应的ΔU= - 4807 kJ・mol-1，

由方程式可知，反应前后气体物质计数量之差为Δγ=7-11= - 4，

则根据ΔH = Qc+ΔγRT

=（-4807-4×8.314×10-3×298） kJ・mol-1

= -4817 kJ・mol-1。

知道了一个化学反应的反应热ΔH，就能为我们从理论上确定该化学反应是否能够自发进行，是否具有研究的价值。

2. 如何通过化学反应的能量变化确定反应的可能性和方向

确定化学反应研究对象的能量变化ΔH，对化学反应能否自发进行的判断具有重要意义，但并不是决定化学反应自发性的唯一判断依据，还需要考虑体系的另一个重要的状态函数即体系熵变ΔS。两者共同确立一个决定化学反应自发方向的状态函数吉布斯自由能变化ΔG，其关系式是：ΔG=ΔH-T・ΔS。吉布斯自由能变化ΔG可以从理论上给我们指明化学反应自发进行的可能性和方向。当吉布斯自由能变化ΔG

3. 化学反应与能量变化如何决定化学反应进程

当我们获得了化学反应的吉布斯自由能变化ΔG，就使我们掌握了该化学反应的自发推动力。这种推动力决定着化学反应进行的程度，即与化学反应的平衡常数之间会建立一定的关系，该关系式为：ΔG=-RTlnK。

这一关系揭示了一个化学反应中反应物与生成物变化关系的趋势，即可能性（化学热力学研究的问题仅涉及状态不涉及过程）。由上述关系可以看出，ΔG值越大，意味着化学反应的平衡常数越小，对于产物的生成来说，反应物是化学热力学稳定的，因为达到平衡时，仅有非常少量的产物生成。相反，ΔG越小，意味着化学反应的平衡常数就越大，必须消耗相当量的反应物去生成产物才能达到平衡，所以反应物是不稳定的。若ΔG=0，K=1，意味着体系处于一种特定的状态，反应的推动力为0，反应物和产物的量都不再随时间而改变。

4. 化学反应与能量变化如何决定氧化还原反应进程

按照原电池原理，任何一个氧化还原反应在理论上都能设计成一个原电池。氧化还原反应的自发反应进行的程度，正是原电池反应进行的推动力。而一个反应自发进行的推动力ΔG，与原电池的电动势之间的关系是：ΔG=-nFE。

原电池反应的推动力是两个电极半反应的电极电势不同所产生的电势差，若不存在电势差，反应的推动力就没有了。从化学热力学状态来看，此时状态下两个电极半反应的吉布斯自由能变化为0，反应就处于平衡状态。

由此可见，《化学反应原理》模块中的热力学知识，从化学反应能量变化的角度入手，从化学热力学函数焓变的引入开始，引导我们从状态变化的特征，得到了利用盖斯定律能够进行任何理论意义上的化学反应的放热或吸热计算，从而搞清了化学反应与能量变化之间的关系，为判断化学反应能否自发进行提供了重要的参考数据。在此基础上，通过吉布斯自由能的计算，形成了判断反应自发进行的判据，即解决了研究一个化学反应，首先要考虑的问题：该化学反应能否发生，是否具有研究的意义和可能。同时，吉布斯自由能变化，也为我们提供了一个化学反应如果可能发生，其反应进程大小的可能性问题。因为吉布斯自由能是化学反应可能进行的程度的推动力，与化学反应的平衡常数和电化学反应的电动势之间存在着必然的联系。

三、结语

通过以上的分析和讨论，我们认为中学化学教师在《化学反应原理》模块教学中存在很多学科性知识的误解，可以进一步加强化学热力学和化学动力学知识的学习，把握住研究化学反应过程中需要解决的五个基本问题，认真区分化学热力学和化学动力学的应用范围，以提升对《化学反应原理》模块的驾驭能力。

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（实验）[S]. 北京：人民教育出版社，2003.

篇（6）

化学方程式一般有3个意义：表示什么物质参加反应，生成什么物质，以及反应的条件；表示反应物、生成物之间的质量比；表示反应物、生成物之间的粒子个数比。

【例1】（荆门市）根据化学方程式不能获得的信息是（ ）

A.反应中的反应物和生成物

B.各反应物、生成物之间的质量比

C.化学反应速率的快慢程度

D.反应发生所需要的条件

【解析】根据化学方程式的意义可知，化学方程式不能提供“化学反应的快慢”信息，因为反应物浓度、体系的温度、催化剂等多种因素决定着化学反应的速率。

【答案】C

【例2】（东营市）从定量（宏观、微观）的角度对化学反应2H2+O2点燃2H2O进行描述：宏观

________________________________________

；微观

________________________________________

（各答出一项即可）。

【解析】从定量的角度看，化学方程式在宏观上表示反应物、生成物之间的质量比，在微观上表示反应物、生成物之间的粒子个数比。据此，不难答出上述问题。

【答案】每4份质量的氢气与32份质量的氧气完全反应生成36份质量的水（或氢气与氧气反应生成水时，三者的质量比是1∶8∶9） 每2个氢分子和1个氧分子反应生成2个水分子（或氢分子与氧分子反应生成水分子时，三种分子的个数比为2∶1∶2）

二、判断化学方程式书写的正误

一个书写完整的化学方程式应该是：反应符合客观事实；反应物、生成物的化学式书写正确；反应前后原子的种类、个数相等（已配平）；反应条件齐全；表示生成物状态的箭头既没有遗漏，也没有多余。

【例3】（娄底市）下列化学方程式中，书写正确的是（ ）

A.H2+O2点燃H2O

B.3Fe+2O2=Fe3O4

C.Cu+2HCl=CuCl2+H2

D.CO2+Ca（OH）2=CaCO3+H2O

【解析】A选项中的反应没有配平，违背了质量守恒定律；B选项中的反应缺少“点燃”这一条件，不符合客观事实；C选项中Cu是不活泼金属，它根本不能与酸溶液发生置换反应；D选项中的化学方程式书写正确。

【答案】D

三、辨析化学反应的类型

化学反应的基本类型有4种。根据化学方程式中反应物、生成物的数量和类别等特征，容易判断出反应的基本类型，即：若符合A+B=AB，则属于化合反应；若符合AB=A+B，则属于分解反应；形如A+BC=B+AC，则是置换反应；形如AB+CD=AD+CB，则是复分解反应。

【例4】（安徽省）美国化学教材把化学反应分为5种类型，除化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应外，第5种就是燃烧反应——一种物质快速结合氧气生成一种或多种氧化物的反应。下列反应既属于化合反应，又属于燃烧反应的是（ ）

A.S+O2点燃SO2

B.CO2+H2O=H2CO3

C.HCl+NaOH=NaCl+H2O

D.CH4+2O2点燃CO2+2H2O

【解析】根据反应条件，容易找出属于燃烧反应的是A、D；根据化合反应的特征，容易判断A是化合反应，D不是化合反应。

【答案】A

【例5】（桂林市）下列对化学反应类型的判断不正确的是（ ）

A.2H2S+SO2=3S+2H2O（复分解反应）

B.CO2+C高温2CO（化合反应）

C.2AgBr光照2Ag+Br2（分解反应）

D.2Mg+CO2点燃2MgO+C（置换反应）

【解析】A选项中，生成物之一是单质，故不属于复分解反应；B选项中，两种物质生成一种物质，故属于化合反应；C选项中，一种物质生成多种物质，显然是分解反应；D选项中，一种单质与一种化合物反应生成另一种单质与另一种化合物，所以是置换反应。

【答案】A

四、完善化学方程式

化学方程式真实地体现了“化学反应前后原子的种类、个数保持不变”的自然规律。根据这一规律，可以推断出不完整化学方程式中某物质的化学式或化学计量数，从而将化学方程式完善。

【例6】（温州市）工业制取甲醇的方法之一：利用二氧化碳与氢气在一定条件下反应制取甲醇，同时生成另一种常见物质。请完成该反应的化学方程式：

CO2+3H2催化剂300℃CH4O+

________________________________________

【解析】在题给化学方程式中，式子左边有1个C原子、2个O原子、6个H原子，式子右边现有1个C原子、4个H原子、1个O原子；因为化学反应前后原子的种类、个数保持不变，所以“空格处”应包含2个H原子、1个O原子，显然反应生成的另一种物质是H2O。

【答案】H2O

篇（7）

文章编号：1005－6629(2012)2－0030－02　中图分类号：G633.8　文献标识码：B

1、设计思想

以“从具体的知识传授到核心观念建构，从知识解析为本到基於学生认识发展”为指导思想，依据《课程标准》中“能用焓变和熵变说明化学反应的方向”要求，从本节涉及的“化学反应的方向、焓变与反应方向有关的概念、熵变与反应方向有关的概念”等具体知识的教学，上升到帮助学生形成“化学反应的方向问题；化学反应的方向可以用反应体系的某些物理量的变化作判据；和自然现象一样，化学反应一般由‘高能’趋向‘低能’、由‘有序’趋向‘无序’等”；从对“焓判据”和“熵判据”的知识解析，上升到通过举证的方法进行证实或证伪，从而促进学生认识的发展。

2、教材分析与比较

本课题内容属原理性知识，在现行3种版本的高中教材《化学反应原理(选修)》中“化学反应速率和化学平衡”一章中都有体现，但有关内容的编排顺序有所不同(见表1)，人教版是按“速率化学平衡(限度)方向”的顺序，意在化学反应进行的方向要用到焓变和熵变知识，需要对化学反应的实质有更多的领悟，所以把它放最后，以知识的方式呈现出来，即从内容的难度考虑；鲁科版是按“方向限度速率”的顺序，旨在反映化学反应研究的一般思路，即对一个任意设计的化学反应，首先需要判断的是，它在指定条件下有无可能发生，以及在什么条件下有可能发生；对於有可能发生的反应它的限度如何?最后是反应实际进行的情况还涉及反应的速率问题，即从化学反应的一般研究过程考虑。苏教版是按“速率方向限度”的顺序，考虑在此之前学生通过在必修教材《化学2》的学习，已经能定性地认识化学反应有陕有慢，知道许多化学反应中反应物不能完全转化为生成物等相关知识，引导学生回顾已有知识的基础上进行新知识的学习，实现新知识与原有知识的融合，即从学生的学习经验出发。

3种版本的教材，虽然在编排和呈现方式表现不同特点，但在内容上都紧紧围绕课程标准，在知识的深度上没有过高要求。从化学反应的自发性、焓变和熵变与化学反应方向的关系等具体内容出发，突出学生已有的生活经验和认知基础，以帮助学生形成基本的化学观念、促进学生对化学反应原理更全面的认识为根本目的。同时，教材为教师的教学和学有余力的学生进一步学习留下空间，教师在教学中不必拘泥於某一版本的教材，可结合学生的认知基础和学习需求，选择适当的教学方法。

3、教学目标

[基础性目标]

(1)通过经验和直观体验，认识自然界中的自发过程及特征，并迁移到化学反应的自发过程，形成“化学反应存在方向”的认识。

(3)通过归纳的方法，知道H＜0有利於化学反应的自发进行，并通过“证实和证伪”的方法，认识焓变不是判断反应自发的惟一因素。

(3)通过简单的实验活动和体验，知道“熵”可用来描述体系的混乱程度，认识S＞O有利於化学反应的自发进行，但不是判断反应自发的惟一因素。

[提高性目标]

(4)学会从现象分析到理论探究的科学方法，形成“―定条件下化学反应自发进行的趋势，并不意味该条件下反应能实际发生”的观念。

(5)通过分析和概括焓变与熵变对反应方向的共同影响，初步认识这两个因素不是孤立而不相互关联的，形成对事物发展或变化整体认识的观念和全面分析的方法。

(6)通过基於“熵增原理”上的类比体验，强化环境保护与低碳生活的重要性和迫切性。

4、教学重、难点

篇（8）

前言

化学方程式是化学的一种特殊语言，在化学方程式中蕴涵许多信息，如：化学反应中的各种数量关系、反应条件对反应过程的影响，它是反应可行性的判断依据、辨析基本概念和基本理论的依据。化学方程式有助于学生理解化学反应的实质，同时掌握物质的化学性质。些信息的提取和整合又为解决化学问题提供了思路。充分发掘化学方程式中的信息要素，能够使学生正确书写化学方程式，提高学生的化学水平。在教学实践当中结合教学理论，改进教学策略，优化知识结构，能够提高学生的认知水平，领悟学习化学的思想方法，最终提高化学教学效果.

1对化学方程式的认识与解析

化学方程式是一种符号语言，符号是它的表象特征。学生必须认识它的具体意义，掌握基本概念，结合具体物质及具体反应去认识它、研究它，才能理解化学方程式所蕴含的意义，从能够而加强理解和记忆。

化学方程式是一种解释化学现象，解决化学问题的工具。工具性是它的典型特征。主要表现是：它能够表述规律性化学原理；解释化学现象。人们能够利用化学方程式进行量化表达和计算，设计简单化工反应流程等等。在高中化学教学中，我们可以利用化学方程式的工具性结合化学反应实用性，提高化学教学的质量，享受化学学科的魅力。

化学方程式具有选择的多样性和思维的立体性特征。选择的多样性是指化学反应会随着反应条件（反应物浓度、反应物的量比关系等）的变化结果随之改变，思维的立体性是指化学反应可以多层次、多角度的理解分析。因此，在高中化学教学中，要依据化学的基本知识、基本原理及知识结构特点，分析学生的认知水平和心理特点，在此基础上，培养学生的概括、分析综合、比较及联想的能力，提高学生思维的灵活性、独立性、深刻性、广阔性、批判性，优化思维品质。

化学方程式的这些特点和属性决定了我们高中化学教学中要根据实际情况选择合适的教学策略。

2高中化学方程式教学策略

2.1 在教学实践中培养学生的实验实践意识

在高中化学方程式教学过程中，利用化学实验帮助学生构建化学方程式的知识，化学反应能通过反应的现象表现出来，具有直观性的特点，学生在观察现象的过程中体会化学反应的本质，从而理解化学方程式的属性和特征。在设计化学实验教学环节时，尽可能先易后难、先简单后复杂，逐步深人的进行。教师利用实验的实践过程，引导学生的思维活动，通过认识化学反应的实质有效地提高学生学习的兴趣和效率。例如：进行铁与氯化铜反应的化学实验。过量的铁粉与氯化铜发生置换反应，得到金属铜和氯化亚铁；同时，铁粉与剩余的氯化铁溶液反应，把混合溶液全部转化为纯净的氯化亚铁溶液，此反应过程得到方程式：Fe+CuCl2FeCl2+Cu。由于加入过量的铁粉，所以滤渣中不但有置换出来的铜，还有未反应完的铁；步骤③加入稀盐酸与滤渣中的铁粉反应而除去多余的铁，反应生成氯化亚铁和氢气；得出化学方程式： 2HCl+FeFeCl2+H2。学生在观察实验的过程中总结化学方程式的书写，这个过程既符合学生是教学的主体要求，教师也起到了教学的主导作用。在此过程中，实现了学生是高级知识的构建的新课标要求，同时又培养了学生的科学素养。化学方程式的教学建立在实验的基础上进行。是高中化学教学中最优化的教学策略。

2.2以化学方程式教学内容为载体，培养学生逻辑分析意识

在高中化学课堂教学中，以化学方程式内容为载体，配合恰当的教学方法和手段，是促使学生形成基本逻辑方式的教学途径。高中学生已经具备了一定化学概念、理论性知识、元素化合物事实性知识等的基本理论知识。在此基础上，高中阶段化学方程式的应用对于学生来说基本上拓展原有的知识结构，更新或充实原有层次相对较低的理论内涵，最终达到更深刻、更全面地理解化学反应的知识体系上来。这样，实施以化学方程式为载体的有效教学的关键就在于培养学生用严密的逻辑思维思考问题的习惯。引导学生在分析、比较的过程中，寻找新旧化学方程式的同化点，搭设新旧化学方程式之间的“桥梁”。学生通过一系列的学习、探究，能够更进一步的理解、认知化学方程式的规律和本质。从而，提高了学生思维的深刻性。以化学方程式为载体的教学策略提供了有针对性的感性材料，完全可以说明在典型、正确、丰富的感知基础上，引导学生逻辑地进行分析、综合、比较、概括，最终能够达到理解新化学反应方程式的本质，运用新化学反应方程式规律的教学目的。

另外，根据化学反应类型进行化学方程式教学的策略（即运用分类的教学策略），同样能够培养学生的归纳、综合及概况能力。例如：在众多反应类型中，氧化还原反应是高中重点学习的内容，这部分内容理解起来有一定的难度，在教学的过程当中按类型进行教学是很有必要的。氧化还原具有较强的规律性，包括价态律、守恒律、强弱律等。因而要注重从物质的结构分析物质具有的性质入手，从从物质中元素价态的变化规律及实验总结出反应的产物；从实验、对比中归纳氧化还原性的强弱。在化学反应方程式教学中，教师要擅长在丰富、典型、正确的感知基础上逻辑地进行分析、综合、比较、概括，从而达到理解和运用新化学反应的本质和规律之目的。

结束语

在理论与实践的结合中形成的策略，才具有指导性和操作性。而高中化学课程教学也非几种策略的简单运用就能做好，我们只有在新课程标准理念的指导下，根据学生的认知特点、记忆心理特点，结合学科教学特色与内容，创造性地指导学生，才能最大限度地提高化学方程式教学的质量，为学生终身学习奠定基础。

参考文献：

[1]鲍农农.高中化学方程式教学的解析与策略[J].河北理科教学研究. 2008,0.

篇（9）

反应速率常数是实验测定的。

化学反应中有反应速率这个概念，令k为反应速率常数。则k可理解为当反应物浓度都为单位浓度时的反应速率。k由化学反应本身决定，是化学反应在一定温度时的特征常数。相同条件下，k值越大，反应速率越快。

（来源：文章屋网 ）

篇（10）

一、化学平衡状态的含义

在一定条件下可逆反应进行到一定的程度时，反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而发生变化，正反应速率和逆反应速率相等，这种状态称为化学平衡状态.这时的状态也就是在给定条件下，反应达到了“限度”.但这时正、逆变化过程仍在继续，如果不采用特殊的方法或技术进行干预，实际观察到的则是一种“反应停止了”的表面现象.

二、化学平衡状态的理解

1.只有可逆反应才有可能存在化学平衡状态，且所有反应物和生成物均处于同一反应体系中.

化学反应的可逆性为化学平衡状态的建立奠定了内因基础，但物质的浓度、温度和气体的压强等外因条件也影响着化学平衡状态的建立.当然，内因（可逆反应）是基础，外因（浓度、温度、压强等）是条件，外因通过内因而起作用.内因和外因共同作用的最终结果，就是可逆反应要达到“化学平衡状态”这一“限度”.

2.化学平衡的根本特征是v（正）=v（逆）﹥0，即同一种物质的消耗速率与生成速率相等，但反应并没有停止.

3.达到化学平衡状态时，体系中所有反应物和生成物的浓度保持不变，这也是其根本特征的表征体现，二者相互关联、相互影响.

4.化学平衡是在一定条件下建立的暂时平衡，若影响化学平衡的外界条件改变，化学平衡状态就会被打破，直到达到新的平衡.

可逆反应在一定的条件下会达到化学平衡状态.外界条件改变时， 首先是改变了化学反应的正、逆反应速率， 当二者不再相等时化学平衡即发生了移动.而新的平衡状态则是随着正、逆反应速率的再次相等而建立的.因此，条件、速率、平衡之间存在必然的因果关系.