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【關(guān)鍵詞】溫度;濃度;反應(yīng)速率
一、問(wèn)題的提出
人教版《化學(xué)》選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》中,影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素是一個(gè)非常重要的實(shí)驗(yàn)。教材中設(shè)計(jì)到的溫度和濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響有兩個(gè)實(shí)驗(yàn),濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響是用0.01mol/L酸性KMnO4溶液分別與0.1mol/L的H2C2O4溶液和0.2mol/L的H2C2O4溶液反應(yīng)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明加入較濃的H2C2O4溶液褪色更快。溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響是用0.1mol/LNa2S2O3溶液和0.1mol/L的H2SO4溶液進(jìn)行反應(yīng),一組放入熱水中,另一組放入冷水中,記錄出現(xiàn)渾濁的時(shí)間,結(jié)果顯示,放入熱水的這一組出現(xiàn)渾濁的時(shí)間要比放入冷水的時(shí)間短,實(shí)驗(yàn)表明,其他條件相同時(shí),升高溫度反應(yīng)速率增大。但是在實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中按照教材上的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)顯得有些繁瑣,為了更加簡(jiǎn)便、直觀的觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,對(duì)此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn),只用0.1mol/LNa2S2O3溶液和0.1mol/L的H2SO4溶液進(jìn)行反應(yīng),同時(shí)驗(yàn)證了濃度和溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,并得到了理想的實(shí)驗(yàn)效果。
二、研究目的和意義
(一)研究目的
為探究濃度、溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,對(duì)教材實(shí)驗(yàn)改進(jìn),用一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明溫度、濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,掌握實(shí)驗(yàn)的操作方法,并得到理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
(二)研究意義
“為探究濃度、溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響”的學(xué)生實(shí)驗(yàn)方面提供一些可借鑒的資料。
三、研究方法(實(shí)驗(yàn)法)
(一)試劑與儀器
0.1mol/LNa2S2O3溶液、0.1mol/LH2SO4溶液、蒸餾水、試管、燒杯、溫度計(jì)、秒表、電子天平、容量瓶、玻璃棒、膠頭滴管、洗瓶。
(二)實(shí)驗(yàn)方法
1.準(zhǔn)確配置好0.1mol/L的Na2S2O3溶液和0.1mol/L的H2SO4溶液,在三個(gè)燒杯中裝入不同溫度的水,然后取三支大試管分別加入相同體積的反應(yīng)物,將這三支試管放入不同溫度水的燒杯中,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,記錄出現(xiàn)渾濁的時(shí)間。
2.室溫下,取兩支大試管,分別加入不同體積的反應(yīng)物,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,記錄出現(xiàn)渾濁的時(shí)間。
Na2S2O3+H2SO4■Na2SO4+S+SO2+H2O
(三)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
從第一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出,用0.1mol/L的Na2S2O3溶液和0.1mol/L的H2SO4溶液各3ml進(jìn)行反應(yīng),當(dāng)溫度越高時(shí),出現(xiàn)渾濁的時(shí)間越短,從而得到結(jié)論:溫度越高化學(xué)反應(yīng)速率越快。從第二組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出,當(dāng)用0.1mol/L的Na2S2O3溶液和0.1mol/L的H2SO4溶液各3ml進(jìn)行反應(yīng),出現(xiàn)渾濁的時(shí)間為1分33秒,而當(dāng)把0.1mol/L的Na2S2O3溶液改為6ml時(shí),出現(xiàn)渾濁的時(shí)間要比原來(lái)的更短,從而得到結(jié)論:反應(yīng)物的濃度越大化學(xué)反應(yīng)速率越快。
(四)結(jié)論
通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明得到結(jié)論:其他條件相同時(shí),升高溫度反應(yīng)速率增大,降低溫度反應(yīng)速率減小。增大反應(yīng)物濃度反應(yīng)速率增大,減小反應(yīng)物濃度反應(yīng)速率減小。
四、應(yīng)用
1.教材地位和內(nèi)容分析
化學(xué)反應(yīng)速率是化學(xué)反應(yīng)條件確定的重要依據(jù)之一,作為動(dòng)力學(xué)原理的重要組成部分,化學(xué)反應(yīng)速率的學(xué)習(xí)和研究具有重要的理論價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值.在高中化學(xué)知識(shí)框架中,化學(xué)反應(yīng)速率在必修Ⅱ和選修Ⅳ兩個(gè)模塊呈現(xiàn),雖然具體的學(xué)習(xí)要求不同,但足見(jiàn)其在高中化學(xué)知識(shí)體系中的重要地位.從知識(shí)[JP3]內(nèi)在構(gòu)成來(lái)看,化學(xué)反應(yīng)速率主要包括概念、計(jì)算及影響因素等.[JP]
2.當(dāng)前教學(xué)研究存在的問(wèn)題
在教學(xué)過(guò)程中,廣大一線(xiàn)教師均有這樣的體驗(yàn):學(xué)生在單純地學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率概念、計(jì)算和影響因素時(shí),普遍感覺(jué)比較輕松,但在運(yùn)用反應(yīng)速率知識(shí)輔助學(xué)習(xí)化學(xué)平衡原理時(shí),原有的對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的認(rèn)識(shí)立即變得模糊,容易出現(xiàn)瞬間短路的現(xiàn)象.這樣的現(xiàn)象其實(shí)反映了一個(gè)問(wèn)題:化學(xué)反應(yīng)速率的知識(shí)體系真像原本以為的那樣容易被學(xué)生掌握嗎?那么如何才能幫助學(xué)生克服這樣的學(xué)習(xí)障礙呢?筆者以搭建學(xué)習(xí)支架的方式進(jìn)行了有益的嘗試.
二、理論依據(jù)
1.學(xué)習(xí)支架存在的理論基礎(chǔ)
建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)習(xí)是新舊知識(shí)反復(fù)進(jìn)行雙向交互作用的進(jìn)程,即對(duì)新知識(shí)意義的不斷建構(gòu)和對(duì)舊有知識(shí)意義的不斷加以改造、重新組合的過(guò)程,也就是從同化到順應(yīng),又由順應(yīng)到同化不斷循環(huán)交替的過(guò)程.教學(xué)過(guò)程中,教師通過(guò)搭建學(xué)習(xí)支架能更好地幫助學(xué)生聯(lián)系舊有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn),展開(kāi)組內(nèi)組間合作交流,從而更有利于重新構(gòu)建新知識(shí).
2.學(xué)習(xí)支架的概念內(nèi)涵
所謂支架指的是具有支撐作用的構(gòu)架,學(xué)習(xí)支架即是在學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)其學(xué)習(xí)具有支撐作用的輔助工具.確切地說(shuō),學(xué)習(xí)支架是一種旨在幫助學(xué)習(xí)者構(gòu)建知識(shí)的概念框架,目的是將繁重復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)簡(jiǎn)化分解,從而以便學(xué)習(xí)者更深入地理解問(wèn)題.正因?yàn)檫@樣,學(xué)習(xí)支架在各級(jí)各類(lèi)學(xué)習(xí)中,都應(yīng)該有著廣泛的適用性,尤其是把支架搭建在學(xué)習(xí)者的最近發(fā)展區(qū)上,此時(shí)效果最佳.教師在搭建學(xué)習(xí)支架前,應(yīng)努力創(chuàng)設(shè)情境,以期在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)喚醒學(xué)生腦海中所有相關(guān)就知識(shí)的記憶,從而更準(zhǔn)確地定位學(xué)生的最近發(fā)展區(qū).同時(shí)應(yīng)該讓學(xué)生全程參與搭建學(xué)習(xí)支架、解決所有問(wèn)題的全過(guò)程,既讓他們體驗(yàn)獲得知識(shí)的整個(gè)思維過(guò)程,又使他們自主搭建學(xué)習(xí)支架的能力得到發(fā)展和提升.
三、案例分析
下面我們就以選修Ⅳ化學(xué)反應(yīng)速率為例,來(lái)具體談一下如何搭建學(xué)習(xí)支架.
1.準(zhǔn)備工作――學(xué)生最近發(fā)展區(qū)分析
學(xué)生通過(guò)必修II化學(xué)反應(yīng)速率的學(xué)習(xí)己經(jīng)初步定性接受了反應(yīng)速率概念,知道反應(yīng)速率是表征化學(xué)反應(yīng)快慢的物理量,了解化學(xué)反應(yīng)速率受溫度、濃度、壓強(qiáng)、催化劑等外部條件的影響,但對(duì)于這些外部條件影響反應(yīng)速率的變化歷程、影響效果等知之甚少.學(xué)生經(jīng)過(guò)必修階段元素化合物知識(shí)、氧化還原理論的學(xué)習(xí)儲(chǔ)備初步具有了一些定量分析化學(xué)反應(yīng)的經(jīng)驗(yàn),但還缺少定量分析化學(xué)反應(yīng)速率的相關(guān)經(jīng)驗(yàn).學(xué)生通過(guò)部分演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)掌握了一些控制變量進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)的方法和技巧,使掌握定量測(cè)定化學(xué)反應(yīng)速率、定量分析外部條件對(duì)反應(yīng)速率的影響效果成為可能.
2.搭建認(rèn)知支架,整合知識(shí)基礎(chǔ)
個(gè)體學(xué)習(xí)活動(dòng)常常受到個(gè)體所處的周?chē)h(huán)境、文化背景的深刻影響,所以從學(xué)習(xí)者已有的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā),創(chuàng)設(shè)生活情境,有利于激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣,使他們更為積極主動(dòng)地開(kāi)展對(duì)比與想象,將所要學(xué)習(xí)的新知識(shí)與頭腦中原有的舊知識(shí)同化順應(yīng),從而整合形成一個(gè)更為完善、更加穩(wěn)固的知識(shí)基礎(chǔ).為此,在化學(xué)反應(yīng)速率教學(xué)中,設(shè)置認(rèn)知支架:以源自生活的一組圖片“食物的變質(zhì)”“化石能源的形成”“炸藥爆炸”幫助學(xué)生回憶化學(xué)反應(yīng)快慢的定性直觀描述,“校運(yùn)會(huì)百米沖刺”“百米飛人大戰(zhàn)”回憶描述快慢的定量方法及定量工具.這樣學(xué)生很容易由運(yùn)動(dòng)會(huì)百米計(jì)時(shí)聯(lián)想到化學(xué)反應(yīng)速率的定量描述方法為消耗一定量反應(yīng)物或生成一定量產(chǎn)物所需時(shí)間,或是單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物的消耗量或產(chǎn)物的生成量.
3.搭建實(shí)驗(yàn)支架,培養(yǎng)學(xué)科思維
化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,觀察實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生獲得感性認(rèn)識(shí)的第一手材料,操作實(shí)驗(yàn)可以發(fā)展學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力,分析實(shí)驗(yàn)可以提升學(xué)生學(xué)科思維能力,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)更可以提高學(xué)生學(xué)科素養(yǎng).在教學(xué)過(guò)程中,通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教師和學(xué)生將組合成學(xué)習(xí)統(tǒng)一體,從而產(chǎn)生更多的交互式合作與交流.在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案定量探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的過(guò)程中,搭建如下三個(gè)實(shí)驗(yàn)支架:(1)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)照酸性高錳酸鉀與草酸反應(yīng)原理,明確影響該反應(yīng)速率的因素,將所有變量分類(lèi)成自變量、因變量和控制變量,以便幫助學(xué)生準(zhǔn)確把握控制變量法.(2)引導(dǎo)學(xué)生將自變量按濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑等因素分類(lèi),將抽象的控制變量概念具體化為基于控制變量法設(shè)計(jì)的一組系列實(shí)驗(yàn),并通過(guò)小組合作、交流討論確定各個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的可行性.(3)引導(dǎo)學(xué)生分組操作實(shí)驗(yàn)、觀察現(xiàn)象,記錄相關(guān)數(shù)據(jù)于自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙上,并分析處理所得數(shù)據(jù),得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論.通過(guò)實(shí)驗(yàn)支架的搭建,將學(xué)生由看熱鬧的外行變成理性嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膬?nèi)行,使學(xué)生更深刻地體會(huì)到化學(xué)學(xué)科的研究過(guò)程和方法,提升科學(xué)素養(yǎng).
4.搭建概念圖支架,發(fā)展知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
概念圖是基于奧蘇貝爾認(rèn)知同化學(xué)習(xí)理論的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖,它以節(jié)點(diǎn)表示概念,節(jié)點(diǎn)間連線(xiàn)表征概念間內(nèi)在邏輯關(guān)系,將學(xué)習(xí)過(guò)程形象直觀為舊有知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系不斷同化新知識(shí)從而不斷擴(kuò)展的過(guò)程.為了使學(xué)生順利接受并理解新知識(shí),教師應(yīng)首先整固學(xué)生的上位概念體系,建立穩(wěn)定的概念固定點(diǎn),為新概念的納入做好充分準(zhǔn)備,其次應(yīng)注意選擇合乎學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律和知識(shí)內(nèi)在邏輯結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)流程,方便學(xué)生前后聯(lián)系,此外還應(yīng)注意適時(shí)對(duì)新舊概念展開(kāi)對(duì)比區(qū)分,以防錯(cuò)位混淆.因此,在教學(xué)中搭建如下支架:(1)必修化學(xué)反應(yīng)速率概念與影響因素概念圖;(2)反應(yīng)速率概念的量化表征、瞬時(shí)速率與平均速率概念、同一化學(xué)反應(yīng)中不同物質(zhì)表征的反應(yīng)速率及其定量關(guān)系;(3)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素的微觀解釋、圖像及一些簡(jiǎn)單數(shù)量關(guān)系;(4)化學(xué)反應(yīng)速率完整概念圖的整合.通過(guò)概念圖支架的搭建,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從局部到整體建構(gòu)概念圖,體驗(yàn)概念圖內(nèi)在的邏輯關(guān)系,使所學(xué)新知識(shí)內(nèi)化而成的新知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系更加清晰、穩(wěn)固.
一、典型試題解析
例1.某化學(xué)科研小組研究在其他條件不變時(shí),改變某一條件對(duì)化學(xué)平衡的影響,得到如下變化規(guī)律(圖中P表示壓強(qiáng),T表示溫度,n表示物質(zhì)的量):
根據(jù)以上規(guī)律判斷,下列結(jié)論正確的是
A.反應(yīng)Ⅰ:H>0,P2>P1 B.反應(yīng)Ⅱ:HT2
C.反應(yīng)Ⅲ:H>0,T2>T1;或H
解析:該題通過(guò)四個(gè)圖象考察學(xué)生對(duì)改變溫度、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響,學(xué)生必須具備良好的觀察能力和思維判斷能力。反應(yīng)Ⅰ中溫度升高,A的平衡轉(zhuǎn)化率降低,說(shuō)明正反應(yīng)是放熱反應(yīng),HP1。反應(yīng)ⅡT1先達(dá)到平衡,說(shuō)明T1>T2,溫度升高,C的物質(zhì)的量減小,說(shuō)明正反應(yīng)是放熱反應(yīng),HT1,溫度升高,C的平衡體積分?jǐn)?shù)增大,說(shuō)明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),H>0;如果T1>T2,溫度升高,C的平衡體積分?jǐn)?shù)降低,說(shuō)明正反應(yīng)是放熱反應(yīng),HT1,溫度升高,A的平衡轉(zhuǎn)化率增大,說(shuō)明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),H>0;如果T1>T2,溫度升高,A的平衡轉(zhuǎn)化率減小,說(shuō)明正反應(yīng)是放熱反應(yīng),H
例2.(2)在一體積為10L的容器中,通入一定量的CO和H2O,在850℃時(shí)發(fā)生如下反應(yīng):CO(g)十H2O(g)?葑CO2(g)十H2(g)十Q(Q>0)
CO和H2O濃度變化如下圖,則0―4min的平均反應(yīng)速率v(CO)=______mol/(L?min)
(3)t℃(高于850℃)時(shí),在相同容器中發(fā)生上述反應(yīng),容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度變化如上表。
①表中3min―4min之間反應(yīng)處于_________狀態(tài);
C1數(shù)值_________0.08mol/L (填大于、小于或等于)。
②反應(yīng)在4min―5min之間,平衡向逆方向移動(dòng),可能的原因是________(單選),
表中5min―6min之間數(shù)值發(fā)生變化,可能的原因 (單選)。
a.增加水蒸氣 b.降低溫度 c.使用催化劑 d.增加氫氣濃度
解析:第(2)小題是利用圖象數(shù)據(jù)求化學(xué)反應(yīng)速率。0―4minCO的平均反應(yīng)速率應(yīng)為4min內(nèi)的濃度變化(0.20mol/L―0.08mol/L)與時(shí)間(4min)的比值,計(jì)算結(jié)果為0.03mol/L ?min。
第(3)小題將圖表信息和圖象信息相結(jié)合,體現(xiàn)了圖象題的新發(fā)展。在高于850℃時(shí)發(fā)生反應(yīng),化學(xué)反應(yīng)速率加快,一定在4min前達(dá)到化學(xué)平衡。另外從表中可看出反應(yīng)在3min和4min時(shí)的各物質(zhì)濃度相同,故3min―4min之間反應(yīng)應(yīng)處于平衡狀態(tài)。由于是放熱反應(yīng),溫度升高,化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),C1數(shù)值應(yīng)大于0.08mol/L。反應(yīng)在4min―5min間,平衡向逆方向移動(dòng)可能是升高溫度、增大生成物濃度、減少反應(yīng)物濃度等因素引起,所以選d。表中5min―6min之間CO濃度減少,H2O濃度增大,CO2濃度增大,只有增加水蒸氣,使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。所以選a。
二、試題對(duì)分析化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖象題的啟示
1.牢固掌握有關(guān)的概念與原理,尤其要注意:外界條件的改變對(duì)一個(gè)可逆反應(yīng)來(lái)講,正逆反應(yīng)速率如何變化,化學(xué)平衡如何移動(dòng),在速度―時(shí)間圖、轉(zhuǎn)化率―時(shí)間圖、反應(yīng)物的含量―濃度圖等上如何體現(xiàn)。
2.對(duì)于化學(xué)反應(yīng)速率的有關(guān)圖象問(wèn)題,可按以下的方法進(jìn)行分析:
(1)認(rèn)清坐標(biāo)系,搞清縱、橫坐標(biāo)所代表的意義,并與有關(guān)的原理聯(lián)系。
(2)看清起點(diǎn),分清反應(yīng)物、生成物,濃度減小的是反應(yīng)物,濃度增大的是生成物;一般生成物多數(shù)以原點(diǎn)為起點(diǎn)。
(3)抓住變化趨勢(shì),分清正、逆反應(yīng),吸、放熱反應(yīng)。改變溫度時(shí),正逆反應(yīng)速率變化的趨勢(shì)是相同的,如升高溫度正逆反應(yīng)速率均增大,只是增大的倍數(shù)不相同,吸熱反應(yīng)方向增大的倍數(shù)更多,降低溫度,正逆反應(yīng)速率均減小,放熱反應(yīng)方向降低的倍數(shù)小在速率一時(shí)間圖上,要注意看清曲線(xiàn)是連續(xù)的還是跳躍的,分清漸變和突變,大變和小變。例如,升高溫度時(shí),v(吸)大增,v(放)小增;增大反應(yīng)物濃度時(shí),v(正)突變,v(逆)漸變。在速率―時(shí)間圖像上濃度的改變是相接的,改變溫度,壓強(qiáng),速率的圖像是不相接的。
(4)注意終點(diǎn)。例如在濃度一時(shí)間圖上,一定要看清終點(diǎn)時(shí)反應(yīng)物的消耗量、生成物的增加量,并結(jié)合有關(guān)原理進(jìn)行推理判斷。
3.對(duì)于化學(xué)平衡的有關(guān)圖象問(wèn)題,可按以下的方法進(jìn)行分析:
(1)認(rèn)清坐標(biāo)系,搞清縱、橫坐標(biāo)所代表的意義,并與勒夏特列原理聯(lián)系。
(2)緊扣可逆反應(yīng)的特征,看清正反應(yīng)方向是吸熱還是放熱;體積增大、減小還是不變;有無(wú)固體、純液體物質(zhì)參加或生成等。
(3)看清速率的變化及變化量的大小,在條件與變化之間搭橋。
(4)看清起點(diǎn)、拐點(diǎn)、終點(diǎn),看清曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)。
化學(xué)反應(yīng)速率是表示化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢程度的物理量,用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加表示。主要受濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑四個(gè)外界條件的影響。反應(yīng)物(除固體、純液體外)濃度增大,反應(yīng)速率增大;對(duì)有氣體參加的反應(yīng),增大壓強(qiáng),反應(yīng)速率增大;升高溫度,任何反應(yīng)速率均增大;使用催化劑,同等程度改變正、逆反應(yīng)速率?;瘜W(xué)平衡狀態(tài)是指在一定條件下的可逆反應(yīng),當(dāng)正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等,混合物中各組分濃度保持不變的狀態(tài)?;瘜W(xué)平衡狀態(tài)與條件相關(guān),條件改變平衡移動(dòng),主要受濃度、壓強(qiáng)、溫度三個(gè)外界條件影響。增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度,平衡正向移動(dòng);減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度,平衡逆向移動(dòng);增大壓強(qiáng),平衡向氣體體積縮小方向移動(dòng);減小壓強(qiáng),平衡向氣體體積增大方向移動(dòng);升高溫度,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng);降低溫度,平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)。
理論部分概括起來(lái)不過(guò)幾句話(huà),但學(xué)生在運(yùn)用這部分理論解題時(shí),總是問(wèn)題不斷,如果題目是將理論的考查間接地用圖像的形式呈現(xiàn)時(shí),對(duì)大多學(xué)生而言,這更是難以逾越的障礙。本文對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像的類(lèi)型進(jìn)行總結(jié),借圖像的具象加深對(duì)理論的理解。
一、常見(jiàn)的化學(xué)平衡圖像
以下圖像均為對(duì)反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) ΔHp+q所作的分析:
1.v-t圖像
t1時(shí),增大反應(yīng)物A的濃度,瞬間增大正反應(yīng)速率,在這一瞬間對(duì)逆反應(yīng)速率沒(méi)有影響,因此使得新的正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率,平衡正向移動(dòng)。t2時(shí),升高溫度,正、逆反應(yīng)速率均增大,但平衡逆向(逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng))移動(dòng),新的逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率。t3時(shí),減小壓強(qiáng),正、逆反應(yīng)速率均減小,平衡逆向(逆反應(yīng)為氣體體積增大方向),新的逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率。t4時(shí)使用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┩瘸潭仍龃笳?、逆反?yīng)速率,平衡不移動(dòng)。
2.c(或百分含量)-t圖像
壓強(qiáng)P1達(dá)到平衡的時(shí)間于P2達(dá)到平衡的時(shí)間,因此P1P2(壓強(qiáng)大,反應(yīng)速率快,達(dá)到平衡時(shí)間短),P1到P2為增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),反應(yīng)物A的百分含量減小。溫度T1和T2變化亦進(jìn)行類(lèi)似分析,不再詳述。
3.c(或百分含量)-p(T)圖像
溫度相同時(shí),壓強(qiáng)P2時(shí)A百分含量大于P1時(shí)A的百分含量,標(biāo)志平衡正向(氣體體積縮?。┮苿?dòng),因此P2到P1是壓強(qiáng)增大的過(guò)程。溫度T1至T2作壓強(qiáng)相同時(shí)的類(lèi)似分析即可。
4. 反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率-t圖像
使用催化劑,加快反應(yīng)速率,縮短達(dá)到平衡的時(shí)間,平衡不移動(dòng),因此得出b是加入催化劑的曲線(xiàn)。
二、解題步驟和技巧
1.認(rèn)真看清圖像:一看橫、縱坐標(biāo)的物理意義;二看起點(diǎn)、拐點(diǎn)、交點(diǎn)、終點(diǎn);三看線(xiàn)的變化趨勢(shì);四看濃度、溫度、轉(zhuǎn)化率、物質(zhì)的量等物理量的變化;五看是否需要借助輔助線(xiàn)。
2.依據(jù)圖像信息,聯(lián)想平衡移動(dòng)原理,分析可逆反應(yīng)的特點(diǎn):正反應(yīng)為吸熱還是放熱;正反應(yīng)為氣體體積縮小還是氣體體積增大。
3.充分利用“先拐先平”:即在化學(xué)平衡圖像中,先出現(xiàn)拐點(diǎn)的反應(yīng)先達(dá)到平衡,先達(dá)到平衡的條件可能是溫度高、濃度大、壓強(qiáng)大或是使用了適當(dāng)?shù)拇呋瘎?/p>
關(guān)鍵詞:化學(xué)實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)教學(xué);案例分析;方法與思路
隨著教學(xué)改革的逐步深入,中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革也受到了廣泛關(guān)注[1-2]。開(kāi)展中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力、提高中學(xué)化學(xué)教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。目前,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,一些教師只注重傳授化學(xué)知識(shí),強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果或結(jié)論,卻忽略了引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的探索,這非常不利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)品質(zhì)和科學(xué)態(tài)度[3]?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)探究是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力、創(chuàng)新能力的主要途徑[4],《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》已明確指出,科學(xué)探究是一種重要而有效的學(xué)習(xí)方式。因此,選好、設(shè)計(jì)好和利用好實(shí)驗(yàn),充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的探究功能,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究品質(zhì)是化學(xué)教師的一項(xiàng)重要工作。在教學(xué)實(shí)踐中,我們以“影響化學(xué)反應(yīng)快慢因素的探究”為研究課題,探索了素質(zhì)教育改革背景下化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力和科學(xué)素養(yǎng)的重要性。
1案例與分析
1.1問(wèn)題的提出
根據(jù)提出的研究課題,我們針對(duì)化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生在進(jìn)行教育實(shí)習(xí)中的課堂授課情況進(jìn)行匯總,設(shè)計(jì)了三個(gè)不同的案例,三個(gè)案例中均針對(duì)以下五個(gè)問(wèn)題進(jìn)行:(1)探究判斷化學(xué)反應(yīng)快慢;(2)探究反應(yīng)物本身對(duì)化學(xué)反應(yīng)快慢的影響;(3)探究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)快慢的影響;(4)探究濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)快慢的影響;(5)探究催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)快慢的影響。
1.2教學(xué)案例
1.2.1案例一[教師演示實(shí)驗(yàn)]教師在課堂上根據(jù)探究的問(wèn)題依次演示以下四組實(shí)驗(yàn):①鋅粒分別與1mol/LHCl、1mol/LHAC反應(yīng);②雙氧水在熱水浴中分解、在冷水浴中分解;③鋅粒分別與1mol/LHCl、0.01mol/LHCl反應(yīng);④雙氧水在不加任何其他試劑下分解、雙氧水在二氧化錳催化下分解。[學(xué)生得出結(jié)論]學(xué)生通過(guò)觀察教師實(shí)驗(yàn),得出每組實(shí)驗(yàn)由于反應(yīng)條件不相同而引起了反應(yīng)速率不同。[教師提出問(wèn)題]哪些因素可能影響化學(xué)反應(yīng)速率?[學(xué)生得出結(jié)論]影響化學(xué)反應(yīng)速率有反應(yīng)物本身、溫度、濃度和催化劑。[教師講解并總結(jié)]主要有要點(diǎn)兩個(gè):①反應(yīng)物本身性質(zhì)、溫度、濃度的變化、合適的催化劑等都會(huì)影響反應(yīng)速率的快慢。②教師分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)用到的科學(xué)方法:對(duì)比法、控制變量法等。1.2.2案例二[設(shè)置問(wèn)題情境]教師通過(guò)PPT展示實(shí)際生活中的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象:鋼鐵生銹、溶洞形成、牛奶變質(zhì)、火藥爆炸、天然氣爆炸等,體會(huì)化學(xué)反應(yīng)有快慢之分。[教師提出問(wèn)題]哪些因素可能影響化學(xué)反應(yīng)速率的快慢?[明確探究任務(wù)]首先教師根據(jù)可能影響化學(xué)反應(yīng)快慢的因素,向?qū)W生提供4組試劑(鋅粒、1mol/LHCl、1mol/LHAC;雙氧水、熱水、冷水;鋅粒、1mol/LHCl、0.01mol/LHCl;雙氧水、二氧化錳)。每個(gè)小組只拿到一組試劑,按照課本中的實(shí)驗(yàn)步驟做實(shí)驗(yàn)。教師請(qǐng)同學(xué)們思考:通過(guò)什么說(shuō)明化學(xué)反應(yīng)的快慢?哪些因素可能影響化學(xué)反應(yīng)的快慢?[交流研討]學(xué)生按照教師提出的問(wèn)題流程課堂上對(duì)以下四個(gè)問(wèn)題進(jìn)行交流:①教師給你們小組提供的化學(xué)試劑是什么?②你們小組預(yù)測(cè)的影響化學(xué)反應(yīng)快慢的因素有哪些?③通過(guò)什么現(xiàn)象說(shuō)明化學(xué)反應(yīng)的快慢?④實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)論?[學(xué)生得出結(jié)論]通過(guò)討論,每個(gè)小組都能發(fā)現(xiàn)一個(gè)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素,共同討論找出了影響化學(xué)反應(yīng)速率的大部分因素。[教師總結(jié)提升]最后教師對(duì)學(xué)生交流得出的結(jié)果進(jìn)行總結(jié)提升:①生成氣體冒氣泡的快慢、生成沉淀的快慢、顏色變化的快慢等都可以來(lái)說(shuō)明化學(xué)反應(yīng)的快慢。②反應(yīng)物本身性質(zhì)、溫度濃度的變化、合適的催化劑都會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)的快慢。③教師進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)時(shí)所用到的科學(xué)方法:對(duì)比法、控制變量法等。1.2.3案例三[設(shè)置問(wèn)題情境]元宵節(jié)燃放煙花時(shí)五彩繽紛的場(chǎng)景和敞開(kāi)口盛放了一周時(shí)間已變質(zhì)的牛奶為例,對(duì)比感受生活中化學(xué)反應(yīng)速率有快慢之分。提出問(wèn)題:人們?cè)谏钪惺侨绾慰刂苹瘜W(xué)反應(yīng)速率的快慢呢?[教師提出問(wèn)題]影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素可能會(huì)有哪些?[確定探究的任務(wù)]①請(qǐng)預(yù)測(cè)有哪些因素可能影響化學(xué)反應(yīng)速率?②教師為學(xué)生提供的試劑有:Zn、1mol/LHCl、1mol/LHAC、0.01mol/LHCl、雙氧水、熱水、冷水、二氧化錳、Na2CO3粉末、塊狀大理石。③學(xué)生分組自由選擇實(shí)驗(yàn)試劑,然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。④學(xué)生思考如何處理有多個(gè)影響因素的情況?⑤學(xué)生思考通過(guò)什么現(xiàn)象說(shuō)明化學(xué)反應(yīng)的快慢?[展開(kāi)活動(dòng)]學(xué)生依據(jù)探究任務(wù)開(kāi)展小組合作探究活動(dòng)。教師提供的材料:用來(lái)保鮮食品的方法、酸雨對(duì)建筑物腐蝕逐年加劇、固體碳酸鈉粉末與稀鹽酸的反應(yīng),塊狀大理石與稀鹽酸的反應(yīng)、工業(yè)上催化制氨等。[交流討論]按照教師事先提供好的匯報(bào)框架,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后小組之間進(jìn)行交流討論:①你們組預(yù)測(cè)的是哪個(gè)(些)影響化學(xué)反應(yīng)快慢的因素?②你們組選擇了哪些試劑?③請(qǐng)寫(xiě)出你們組的實(shí)驗(yàn)方案?④你們組是通過(guò)哪些現(xiàn)象證明化學(xué)反應(yīng)的快慢?⑤當(dāng)受到多個(gè)因素的影響時(shí),你們組是如何處理的?⑥你們組的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)論分別是什么?[得出結(jié)論]通過(guò)探究活動(dòng)和交流討論,每組將至少能夠發(fā)現(xiàn)一種影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素,有的小組會(huì)完成的特別好,找到了3~4個(gè)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。[小結(jié)]教師對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié),進(jìn)一步明確探究的結(jié)論,強(qiáng)調(diào)科學(xué)方法及科學(xué)思維,引導(dǎo)學(xué)生積極將結(jié)論應(yīng)用于生活生產(chǎn)的實(shí)際中。
1.3對(duì)案例的分析
第一個(gè)教學(xué)案例中,教師占主導(dǎo)作用,在這一教學(xué)過(guò)程中,多數(shù)學(xué)生通過(guò)觀看實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,可以得出結(jié)論。但存在兩個(gè)問(wèn)題:一方面,多數(shù)學(xué)生注重的是實(shí)驗(yàn)的成敗,而對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范與否不加以考慮。另一方面,通過(guò)教師實(shí)驗(yàn),學(xué)生直接得出結(jié)論,與直接灌輸給學(xué)生答案差別不大,學(xué)生的思考能力沒(méi)有得到發(fā)揮。第二種教學(xué)案例中,教師按照“提出問(wèn)題說(shuō)明原理給出結(jié)論實(shí)驗(yàn)證明”的程序進(jìn)行教學(xué),這種模式明確而清晰,有利于學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解和記憶,教師對(duì)整個(gè)教學(xué)過(guò)程也容易控制。同時(shí),教師創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境,能夠引起學(xué)生的興趣,教學(xué)過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單,節(jié)省了課堂教學(xué)時(shí)間,教師普遍喜歡采用這種模式。仔細(xì)分析,這種模式還是傳統(tǒng)課課堂的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的組合,只是驗(yàn)證了一個(gè)結(jié)論。第三個(gè)教學(xué)案例,實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是一個(gè)完整的化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)過(guò)程,在教師的指導(dǎo)下,由學(xué)生自主設(shè)計(jì),獨(dú)立操作完成實(shí)驗(yàn),教師對(duì)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式和教材資料的編排順序均做了改變,這樣使學(xué)生主動(dòng)積極地參與到課堂教學(xué)的每一個(gè)環(huán)節(jié)中去,通過(guò)學(xué)生親自動(dòng)手和動(dòng)腦,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),參與討論,把生活中的、社會(huì)中的實(shí)際問(wèn)題與自己的已有的知識(shí)聯(lián)系起來(lái),提高了課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果,進(jìn)而提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。
2在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題
化學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)性的學(xué)科,多年來(lái),化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)質(zhì)上是化學(xué)理論教學(xué)的附屬,實(shí)驗(yàn)成為理論知識(shí)的驗(yàn)證。這種“重理論,輕實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)模式不利于發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和積極性,不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)品質(zhì)。主要的問(wèn)題有:實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式主要以教師演示為主,教學(xué)模式比較單一,學(xué)生主動(dòng)思考積極性不高。文獻(xiàn)表明[5],約72.41%的教師在教學(xué)過(guò)程中常常采用演示實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式,有27.7%的教師采用邊講邊做實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式,只有少數(shù)的教師采用科學(xué)探究教學(xué)方法。教師在課堂上以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,僅僅把以培養(yǎng)學(xué)生形成化學(xué)概念、理解和鞏固化學(xué)知識(shí)的手段,熟練掌握實(shí)驗(yàn)操作作為實(shí)驗(yàn)的目的。教師在設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)時(shí),時(shí)間上會(huì)比較難以控制,有時(shí)一節(jié)課后,教學(xué)內(nèi)容還沒(méi)完成。新教材容量過(guò)多,學(xué)生沒(méi)有足夠的時(shí)間去做實(shí)驗(yàn)探究。教師在課堂上重結(jié)論、輕過(guò)程。中學(xué)化學(xué)教學(xué)中學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng),尤其是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程觀察能力和思維能力的培養(yǎng),一直是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。教師在課堂上進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織管理和教學(xué)方法不恰當(dāng)。學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)存在著好玩的心理,沒(méi)有重視其教育意義,紀(jì)律渙散,隨意操作??傊?,如何改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué),充分發(fā)揮化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在促使學(xué)生知識(shí)內(nèi)化,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)精神方面的優(yōu)勢(shì),是每位化學(xué)教師面對(duì)的實(shí)際問(wèn)題。
3提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的方法與思路
提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的方法從轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)教學(xué)入手,我們應(yīng)把驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)變?yōu)樘骄啃詫?shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的能力。在教學(xué)中需要通過(guò)教學(xué)設(shè)計(jì)增加其探究程度,設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題再通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的思路方面,我們應(yīng)把注重實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅貙?shí)踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。更新教學(xué)理念,充分認(rèn)識(shí)到化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能,一方面,是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容,另一方面,也是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的一種方法,教師要調(diào)動(dòng)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)口、動(dòng)腦、動(dòng)心。教師應(yīng)將技能的訓(xùn)練融于實(shí)驗(yàn)探究之中,積極引導(dǎo)學(xué)生將注意力放在探究活動(dòng)上,通過(guò)探究活動(dòng)的開(kāi)展,形成化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能,使實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練成為實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的結(jié)果。
4研究結(jié)論
本文通過(guò)對(duì)具體教學(xué)案例的設(shè)計(jì)與分析,一方面,我們指出了在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題;另一方面,提出了準(zhǔn)教師在課堂教學(xué)中提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的方法與思路。通過(guò)對(duì)案例進(jìn)行比較分析,我們指出了在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題有:實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式較單一,主要以教師演示為主;驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)在課堂上占主導(dǎo);實(shí)驗(yàn)教學(xué)重結(jié)論、輕過(guò)程,能力培養(yǎng)不全面;實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織管理和教學(xué)方法不當(dāng)。提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的方法是變驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探究性實(shí)驗(yàn),提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的思路是把注重實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅貙?shí)踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是應(yīng)試教育向素質(zhì)教育接軌的重要方法,而化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)現(xiàn)需要在學(xué)校、教師、學(xué)生的交流與合作下才能實(shí)現(xiàn),以上提出的一些方法與理論可以在一定程度上對(duì)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率有效,但是這些是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,還需要更多更專(zhuān)業(yè)的研究人員不斷探索。
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關(guān)鍵詞:XLPE電纜;老化;失效
中圖分類(lèi)號(hào):TM247 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):2095-2945(2017)19-0173-02
引言
在電能傳輸?shù)倪^(guò)程中,電能傳輸隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增強(qiáng),交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電力電纜及附件制造、安裝、運(yùn)行管理技術(shù)水平的提高,城市電網(wǎng)的電纜化率有了飛速的發(fā)展,中高壓電力電纜年投運(yùn)量10萬(wàn)公里以上,并且呈逐年上升的趨勢(shì)。電纜由于敷設(shè)于地下,不占地面空間,有利于市容美觀;而且同一地下電纜通道可以容納多回線(xiàn)路,輸送容量適應(yīng)性強(qiáng);受自然條件和周?chē)h(huán)境影響較小,配合環(huán)網(wǎng)柜、分接箱等設(shè)備,可進(jìn)行多線(xiàn)路聯(lián)絡(luò),運(yùn)行方式較為靈活,可大大減少停電次數(shù)和停電范圍,使得配網(wǎng)供電可靠性得以提高。
1 LPE電力電纜的性能要求
容量越大、電能損耗與電壓損耗越小、傳輸電能載體的正常使用壽命越長(zhǎng),則電能傳輸就越經(jīng)濟(jì),其電力電纜結(jié)構(gòu)圖如下:
XLPE電力電纜作為電能傳輸?shù)囊环N載體,為滿(mǎn)足電能傳輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性要求,需具備的主要性能有以下四點(diǎn)。
1.1 優(yōu)良的導(dǎo)電性能
導(dǎo)電性能是針對(duì)電纜導(dǎo)體而言的,導(dǎo)電性能越好,電能損耗與電壓損耗越小,電能輸送的成本越低以及電壓質(zhì)量也越高。
1.2 優(yōu)良的絕緣性能
絕緣性能是針對(duì)絕緣層而言的,絕緣性能越好,電能損耗越小,電能輸送越經(jīng)濟(jì)。絕緣性能的特征量有絕緣電阻、介電常數(shù)、介質(zhì)損耗、擊穿場(chǎng)強(qiáng)等。絕緣電阻與介電常數(shù)決定了泄漏電流的大?。恍孤峨娏髟叫?,絕緣層引起的損耗即介質(zhì)損耗就越小;擊穿場(chǎng)強(qiáng)越高,則電纜抗高壓沖擊性越好,電纜越不易破壞,因而正常使用壽命越長(zhǎng)。
1.3 優(yōu)良的機(jī)械性能
機(jī)械性能是針對(duì)電纜整體而言的,機(jī)械性能越好,電纜正常使用壽命越長(zhǎng)。機(jī)械性能的特征量主要有拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、硬度等。電纜在制造、運(yùn)輸、敷設(shè)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、摩擦力等,這些對(duì)壽命都有決定性作用。
2 XLPE電力電纜運(yùn)行中常見(jiàn)失效形式
交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電力電纜失效指失去其應(yīng)有的功能。失效即失去原有功能的含義包括三種情況:(1)組成元件由于斷裂、腐蝕、磨損、變形等,從而完全喪失其功能。(2)組成元件在外部環(huán)境作用下,部分的失去其原有功能,雖然能夠工作,但不能完成規(guī)定功能。(3)組成元件雖然能夠工作,也能完成規(guī)定功能,但繼續(xù)使用時(shí),不能確保安全可靠性。如經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期高溫運(yùn)行的壓力容器及其管道,其內(nèi)部組織已經(jīng)發(fā)生變化,當(dāng)達(dá)到一定的運(yùn)行時(shí)間,繼續(xù)使用就存在開(kāi)裂的可能。
XLPE電力電纜失效形式:
根據(jù)XLPE電力電纜實(shí)際的運(yùn)行檢修及故障統(tǒng)計(jì)可知,XLPE電力電纜常見(jiàn)的失效部位是絕緣層和外護(hù)套;絕緣層的失效形式主要表現(xiàn)為擊穿和老化,外護(hù)套的失效形式主要表現(xiàn)為腐蝕。
(1)絕緣擊穿和絕緣老化。絕緣擊穿在XLPE電力電纜工程實(shí)際中是一種較為普遍的現(xiàn)象;絕緣擊穿后直接導(dǎo)致電纜喪失傳輸電能的功能。(2)外護(hù)套腐蝕。外護(hù)套的腐蝕是由于活性介質(zhì)如外界強(qiáng)電場(chǎng)、化學(xué)元素、微生物、輻照等作用導(dǎo)致護(hù)套開(kāi)裂、穿孔的現(xiàn)象,從而喪失對(duì)電纜絕緣層的保護(hù)功能。
綜上所述,XLPE電力電纜的絕緣老化是引起電纜失效的關(guān)鍵原因,也是導(dǎo)致XLPE電力電纜后期運(yùn)行中故障頻發(fā)的決定性因素,因而是影響XLPE電力電纜正常使用壽命的關(guān)鍵因素,直接決定了XLPE電力電纜的正常使用壽命,即絕緣老化過(guò)程持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng),XLPE電力電纜的正常使用壽命越長(zhǎng),絕緣老化過(guò)程持續(xù)時(shí)間越短,則XLPE電力電纜的正常使用壽命越短。
3 XLPE電力電纜絕緣老化特性分析
3.1 化學(xué)反應(yīng)速率
化學(xué)反應(yīng)速率是指在給定條件下反應(yīng)物轉(zhuǎn)變成生成物的速率;速率的快慢通常用平均速率或瞬時(shí)速率來(lái)衡量。目前,在國(guó)內(nèi)外影響較大、理論本身較為直觀、理論發(fā)展較為成熟的化學(xué)反應(yīng)速率理論是有效碰撞理論。
3.2 化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素
根據(jù)化學(xué)常識(shí),影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素主要有反應(yīng)物的濃度、反應(yīng)進(jìn)行時(shí)的溫度以及外加的催化劑。
(1)濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響;(2)溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響。
根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的函數(shù)關(guān)系可知,反應(yīng)物的濃度與化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)同時(shí)決定著化學(xué)反應(yīng)速率的快慢。阿雷尼烏斯定律定量描繪了溫度與化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)間的函數(shù)關(guān)系見(jiàn)式:
式中:kc-表示化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù);A0-表示指前因子;e-表示自然κ的底;Ea-表示活化能;R-表示氣體常數(shù)。
(3)催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響
4 XLPE電力電纜絕緣老化
因溫度是影響XLPE電力電纜絕緣老化的主要因素,由溫度引起的老化通常稱(chēng)為熱老化。XLPE電力電纜絕緣熱老化過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)主要是熱降解反應(yīng)。降解反應(yīng)分為解聚反應(yīng)、無(wú)規(guī)斷鏈反應(yīng)和側(cè)基消去反應(yīng)。解聚反應(yīng)是由于分子中的薄弱點(diǎn)在熱能的作用下鏈節(jié)脫落形成單體并在脫落部位產(chǎn)生游離基;無(wú)規(guī)斷鏈反應(yīng)的過(guò)程是分子主鏈中弱鍵斷裂產(chǎn)生游離基的過(guò)程;側(cè)基消去反應(yīng)的過(guò)程就是側(cè)基的斷裂產(chǎn)生游離基的過(guò)程。XLPE電力電纜絕緣熱老化過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)主要是熱降解反應(yīng)。降解反應(yīng)分為解聚反應(yīng)、無(wú)規(guī)斷鏈反應(yīng)和側(cè)基消去反應(yīng)。解聚反應(yīng)是由于分子中的薄弱點(diǎn)在熱能的作用下鏈節(jié)脫落形成單體并在脫落部位產(chǎn)生游離基;無(wú)規(guī)斷鏈反應(yīng)的過(guò)程是分子主鏈中弱鍵斷裂產(chǎn)生游離基的過(guò)程;側(cè)基消去反應(yīng)的過(guò)程就是側(cè)基的斷裂產(chǎn)生游離基的過(guò)程。絕緣層的熱降解反應(yīng)速率由反應(yīng)速率常數(shù)決定,由于溫度決定著反應(yīng)速率常數(shù)的大小進(jìn)而決定了熱降解反應(yīng)的快慢,也即決定了熱老化速率的快慢,熱老化速率隨著溫度的升高而加快。
XLPE電力電纜絕緣老化的表現(xiàn)特征:
由于XLPE電力電纜絕緣熱老化的過(guò)程是一個(gè)物理變化與化學(xué)變化的過(guò)程,隨著物理變化與化學(xué)變化的進(jìn)行,必然伴隨著絕緣材料性能的變化,主要是機(jī)械性能和電氣性能的變化。
(1)機(jī)械性能變化。描述交聯(lián)聚乙烯機(jī)械性能的特征量有斷裂伸長(zhǎng)率、沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、硬度等。
(2)斷裂伸長(zhǎng)率。斷裂伸長(zhǎng)率是表征交聯(lián)聚乙烯彈性性能的指標(biāo),通過(guò)拉伸試驗(yàn)可以測(cè)量到。斷裂伸長(zhǎng)率的值為試樣在拉斷時(shí)伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度與原長(zhǎng)的比值。由于交聯(lián)聚乙烯在溫度影響下其斷裂伸長(zhǎng)率的變化明顯且呈單調(diào)變化形式,所以常作為交聯(lián)聚乙烯熱老化程度評(píng)判的重要特征量。
(3)沖擊強(qiáng)度。沖擊強(qiáng)度是由沖擊試驗(yàn)測(cè)得的指標(biāo),它能量度塑料在高速負(fù)荷下的韌性,所以亦稱(chēng)作沖擊韌性。交聯(lián)聚乙烯的沖擊強(qiáng)度隨著其老化程度的加劇而逐漸減小。沖擊強(qiáng)度在評(píng)定韌性大而伸長(zhǎng)不太大的老化時(shí)是較常用、且靈敏和可取的指標(biāo)。
(4)電氣性能變化。描述交聯(lián)聚乙烯的電氣性能的特征量主要有絕緣電阻、介質(zhì)損耗tg?啄、泄露電流、擊穿場(chǎng)強(qiáng)等。電容充電電流;屬于無(wú)功電流分量,是由電容和材料的彈性極化引起的,與材料結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸大小與外加電壓等因素有關(guān)而與絕緣能力的強(qiáng)弱無(wú)關(guān);介質(zhì)吸收電流,包含有功電流分量與無(wú)功電流分量,是由材料松弛極化所引起的電流,它與材料的結(jié)構(gòu)、性能、溫度、外加電壓等因素有關(guān);泄露電流,屬于有功電流分量,是由絕緣材料的電導(dǎo)率與外加電壓所決定。
5 結(jié)束語(yǔ)
盡管XLPE電力電纜有許多值得被廣泛應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn),但是熱、電、氧、機(jī)械應(yīng)力、化學(xué)元素、外界環(huán)境條件等惡劣的運(yùn)行環(huán)境使電纜絕緣老化與絕緣破壞導(dǎo)致故障發(fā)生的例子已屢見(jiàn)不鮮,所以展開(kāi)對(duì)電纜的絕緣老化方面研究是具有一定性意義。
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一、對(duì)圖表的分析能力和數(shù)據(jù)處理能力弱
例1.(2010•福建高考)化合物Bilirubin在一定波長(zhǎng)的光照射下發(fā)生分解反應(yīng),反應(yīng)物濃度隨反應(yīng)時(shí)間變化如圖所示,計(jì)算反應(yīng)4~8min間的平均反應(yīng)速率和推測(cè)在反應(yīng)16min時(shí)反應(yīng)物的濃度,結(jié)果應(yīng)是( )
A.2.5μmol•L-1•min-1和2.0μmol•L-1
B.2.5μmol•L-1•min-1和2.5μmol•L-1
C.3.0μmol•L-1•min-1和3.0μmol•L-1
D.5.0μmol•L-1•min-1和3.0μmol•L-1
錯(cuò)解剖析:看到題目以后,感覺(jué)無(wú)從下手,沒(méi)有認(rèn)真對(duì)圖表進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理,毫無(wú)依據(jù)的選了一個(gè)答案,導(dǎo)致錯(cuò)誤。
解析:本題考查化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算,意在考查考生對(duì)圖表的分析能力和數(shù)據(jù)處理能力。4~8min間化合物Bilirubin的濃度變化為Δc=10μmol•L-1,則v(Bilirubin)=10μmol•L-14min=2.5μmol•L-1•min-1;根據(jù)圖示,每隔4min化合物Bilirubin的濃度減小一半,則16min時(shí)化合物Bilirubin的濃度為8min時(shí)濃度的1/4,故16min時(shí)其濃度為10μmol•L-1×1/4=2.5μmol•L-1,B項(xiàng)正確。
答案:B
二、沒(méi)有正確理解速率之比與方程式的計(jì)量系數(shù)之比的關(guān)系
例2.(2010•海南高考)對(duì)于化學(xué)反應(yīng)3W(g)+2X(g)4Y(g)+3Z(g),下列反應(yīng)速率關(guān)系中正確的是( )
A.v(W)=3v(Z)B.2v(X)=3v(Z)
C.2v(X)=v(Y)D.3v(W)=2v(X)
錯(cuò)解剖析:易錯(cuò)選A、B、D。錯(cuò)誤地認(rèn)為化學(xué)計(jì)量數(shù)應(yīng)該是速率前面的值,造成錯(cuò)誤。
解析:速率之比等于方程式的計(jì)量系數(shù)之比。A項(xiàng),v(W)=v(Z);B項(xiàng),3v(X)=2v(Z);D項(xiàng),2v(W)=3v(X)。C項(xiàng)正確。
答案:C
三、忽視化學(xué)反應(yīng)速率的變化特點(diǎn)
例3.一定溫度下,在固定體積的密閉容器中發(fā)生下列反應(yīng):2HI(g)H2(g)+I2(g)。若c(HI)由0.1mol•L-1降到0.07mol•L-1時(shí),需要15s,那么c(HI)由0.07mol•L-1降到0.05mol•L-1時(shí),所需反應(yīng)的時(shí)間為( )
A.等于5sB.等于10s
C.大于10sD.小于10s
錯(cuò)解剖析:本題極易錯(cuò)選B,僅僅根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,錯(cuò)誤地認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)勻速變化,在相同的時(shí)間段內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速率是不變的。
解析:c(HI)從0.1mol•L-1降到0.07mol•L-1過(guò)程中:v(HI)=Δc/Δt=0.03mol•L-1/15s=0.002mol•L-1•S-1。假設(shè)v(HI)不變,則c(HI)從0.07mol•L-1降到0.05mol•L-1時(shí),Δt=Δc/v=0.02mol•L-1/0.002mol•L-1•s-1=10s。然而反應(yīng)速率受濃度變化的影響,濃度越大反應(yīng)速率越快,而0.07mol•L-1比0.1mol•L-1小,反應(yīng)速率較慢,所需反應(yīng)時(shí)間應(yīng)大于10s。
答案:C
四、受思維定勢(shì)的干擾
例4.用鐵片與稀硫酸反應(yīng)制H2,下列措施不能使H2的生成速率加大的是( )
A.加熱B.改用濃硫酸
C.滴加少量CuSO4溶液D.改鐵片為鐵粉
錯(cuò)解剖析:本題極易錯(cuò)選C,原因在于忽略化合物的特性以及原電池原理的應(yīng)用。滴加少量CuSO4溶液,使硫酸的濃度減小,但鐵能與CuSO4反應(yīng)生成銅并附在鐵片表面,與硫酸構(gòu)成原電池,加快反應(yīng)速率。
解析:加快反應(yīng)速率的主要措施,有增大反應(yīng)物濃度、升高溫度、增大壓強(qiáng)、使用催化劑、增大反應(yīng)物的接觸面等。本題似乎A、B、D都可以實(shí)現(xiàn)目的,但濃硫酸在常溫條件下會(huì)將鐵鈍化,因此B措施不可行。
答案:B
五、讀圖轉(zhuǎn)化信息能力差
例5.一定溫度下,在2L的密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):A(s)+2B(g)xC(g),ΔH<0。B、C的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖1,達(dá)平衡后在t1、t2、t3、t4時(shí)都只改變了一種條件,逆反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖2。
下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( )
A.x=2,反應(yīng)開(kāi)始2min內(nèi),v(B)=0.1mol/(L•min)
B.t1時(shí)改變的條件是降溫,平衡逆向移動(dòng)
C.t2時(shí)改變的條件可能是增大c(C),平衡時(shí)B的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大
D.t3時(shí)可能是減小壓強(qiáng),平衡不移動(dòng);t4時(shí)可能是使用催化劑,c(B)不變
錯(cuò)解剖析:易錯(cuò)選A或C。錯(cuò)選A,當(dāng)x=2時(shí),v (B)=(0.3mol/L-0.1mol/L)/2min=0.1mol/(L•min);錯(cuò)選C,若增大c(C),反應(yīng)將向逆反應(yīng)方向移動(dòng),B的物質(zhì)的量增大,所以B的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大。錯(cuò)選A是沒(méi)有看清圖,縱軸表示物質(zhì)的物質(zhì)的量,而反應(yīng)速率的公式中分子是濃度的變化;錯(cuò)選C是模糊了物質(zhì)的量和物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系,物質(zhì)的量增加并不意味著物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增加。
解析:本題主要涉及化學(xué)平衡圖像的識(shí)別和判斷,圖1是物質(zhì)的量-時(shí)間圖,圖2為速率-時(shí)間圖。A中,當(dāng)x=2時(shí),v(B)=(0.3mol-0.1mol)/2L/2min=0.05mol/(L•min);B中,此反應(yīng)ΔH<0,降溫平衡正向移動(dòng);C中,結(jié)合圖2,逆反應(yīng)速率增大,平衡逆向移動(dòng),B的物質(zhì)的量增大,但是總的物質(zhì)的量也在增大,所以B的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不一定增大;D中,改變壓強(qiáng),平衡不移動(dòng),使用催化劑,平衡亦不移動(dòng)。
答案:D
六、沒(méi)理解透徹外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響
例6.一定溫度下發(fā)生可逆反應(yīng):A(s)+2B(g)2C(g)+D(g),
SymbolDA@ H<0?,F(xiàn)將1molA和2molB加入甲容器中,將4molC和2molD加入乙容器中,此時(shí)控制活塞P,使乙的容積為甲的2倍,t1時(shí)兩容器內(nèi)均達(dá)到平衡狀態(tài)(如圖1所示,隔板K不能移動(dòng))。下列說(shuō)法正確的是( )
A.保持溫度和活塞位置不變,在甲中再加入1molA和2molB,達(dá)到新的平衡后,甲中C的濃度是乙中C的濃度的2倍
B.保持活塞位置不變,升高溫度,達(dá)到新的平衡后,甲、乙中B的體積分?jǐn)?shù)均增大
C.保持溫度不變,移動(dòng)活塞P,使乙的容積和甲相等,達(dá)到新的平衡后,乙中C的體積分?jǐn)?shù)是甲中C的體積分?jǐn)?shù)的2倍
D.保持溫度和乙中的壓強(qiáng)不變,t2時(shí)分別向甲、乙中加入等質(zhì)量的氦氣后,甲、乙中反應(yīng)速率變化情況分別如圖2和圖3所示(t1前的反應(yīng)速率變化已省略)
錯(cuò)解剖析:易錯(cuò)選A或C。錯(cuò)選A是因?yàn)樵诩字性偌尤?molA和2molB與開(kāi)始加入的加在一起與乙中物質(zhì)的量相當(dāng),但體積只有乙的一半,所以認(rèn)為A正確;錯(cuò)選C是因?yàn)榧椎牧肯喈?dāng)于乙中的量的一半,當(dāng)體積相等時(shí)就有C正確。錯(cuò)選A、C都是忽略了在改變條件時(shí),該平衡發(fā)生了移動(dòng),因此必須在新的條件下考慮各組分量的關(guān)系。
解析:做好此題的關(guān)鍵,是分析清楚改變條件平衡如何移動(dòng)。A中可以建立假設(shè)的思維模型,設(shè)甲的體積與乙的相等,按兩次投料后建立平衡,此時(shí)與乙等效,再將甲的體積縮小為原來(lái)的一半,平衡會(huì)逆向移動(dòng),C的濃度就會(huì)小于乙中C的濃度的2倍;B中升高溫度,平衡逆向移動(dòng),B的體積增加,而氣體總體積卻減少,甲、乙中B的體積分?jǐn)?shù)均增大;C中相當(dāng)于壓縮乙,增大壓強(qiáng),平衡逆向移動(dòng),乙中C的體積分?jǐn)?shù)小于甲中C的體積分?jǐn)?shù)的2倍;D中由于K不動(dòng),增加氦氣不影響平衡移動(dòng),而乙由于增加了氣體的量,活塞右移,體積增大,壓強(qiáng)減小,所以平衡發(fā)生正向移動(dòng)。
答案:BD
七、沒(méi)注意到隱含條件
例7.如圖所示裝置為裝有活塞的密閉容器,內(nèi)盛22.4mL一氧化氮。若通入11.2mL氧氣(氣體體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定),保持溫度、壓強(qiáng)不變,則容器內(nèi)的密度( )
A.等于1.369g/L
B.等于2.054g/L
C.在1.369g/L和2.054g/L之間
D.大于2.054g/L
錯(cuò)解剖析:易錯(cuò)選B。依據(jù)反應(yīng)2NO+O22NO2進(jìn)行計(jì)算,由題目所給的條件,混合氣體的質(zhì)量為30g/mol×0.001mol+32g/mol×0.0005mol=0.046g,這時(shí)混合氣體的密度為0.046g/0.0224L≈2.054g•L-1,誤選B。
解析:上述解答沒(méi)有注意到存在化學(xué)平衡2NO2N2O4。由于平衡的存在,溫度壓強(qiáng)不變的條件下,平衡右移,造成混合氣體的體積小于22.4mL,密度一定大于2.054g•L-1。
答案;D
八、對(duì)化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡的標(biāo)志判斷不準(zhǔn)確
例8.在一個(gè)不傳熱的固定容積的密閉容器中,可逆反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g),達(dá)到平衡的標(biāo)志是:①反應(yīng)速率v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2,②各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變,③體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化,④混合氣體的密度不變(相同狀況),⑤體系的溫度不再發(fā)生變化,⑥2×v(N2)(正反應(yīng))=1×v(NH3)(逆反應(yīng)),⑦單位時(shí)間內(nèi)3molH―H斷鍵反應(yīng)同時(shí)2molN―H也斷鍵反應(yīng)。說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡的一組是( )
A.①②③⑤⑥B.②③④⑤⑥
C.②③⑤⑥D(zhuǎn).②③④⑥⑦
錯(cuò)解剖析:易錯(cuò)選A、C、D。誤選A是將化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡中的正、逆反應(yīng)速率混為一談。①只能表示正反應(yīng)速率,而不能表示正、逆反應(yīng)速率之間的關(guān)系。⑥說(shuō)明N2減少的速率和NH3(作為逆反應(yīng)的反應(yīng)物)減少的速率與方程式的系數(shù)成正比,正、逆反應(yīng)速率相等,應(yīng)為平衡的標(biāo)志。誤選C是認(rèn)為④不是達(dá)到平衡的標(biāo)志,其原因是思維定勢(shì)和綜合應(yīng)用能力較弱。本反應(yīng)的氣體總質(zhì)量不變(反應(yīng)物和生成物皆為氣體),混合氣體的物質(zhì)的量減小,平均摩爾質(zhì)量增大,密度增大,密度不變應(yīng)視為達(dá)到平衡的標(biāo)志。誤選D的原因是疏忽大意較多,忽略了每摩爾氨分子含有3molN―H鍵,單位時(shí)間內(nèi)3molH―H斷鍵反應(yīng)同時(shí)6molN―H也斷鍵反應(yīng),才能表示正、逆反應(yīng)速率相等。
解析:對(duì)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志,描述是多方面的:從微觀上分析,單位時(shí)間內(nèi)形成化學(xué)鍵的鍵數(shù)、得失電子數(shù)等,都可以表示反應(yīng)速率;從宏觀上分析,各物質(zhì)的濃度、體系內(nèi)物質(zhì)的顏色、體系的壓強(qiáng)、體系的溫度、混合氣體的平均摩爾質(zhì)量等,都可以反映出各物質(zhì)的百分組成變化。在表示反應(yīng)速率時(shí),一定是表示正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等。在討論百分組成變化時(shí),要注意觀察方向,如氣體的顏色,要注意適用的范圍,如從壓強(qiáng)、混合氣體的平均摩爾質(zhì)量上判斷,僅適用于反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不等的反應(yīng)。
答案:B
九、沒(méi)有真正理解量的變化
例9.在一個(gè)密閉容器中,可逆反應(yīng)aA(g)bB(g)達(dá)到平衡后,保持溫度不變,將容器體積增大一倍,當(dāng)達(dá)到新的平衡時(shí),B的濃度是原來(lái)的60%,則( )
A.平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)了
B.物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率減小了
C.物質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加了
D.a>b
錯(cuò)解剖析:沒(méi)有真正理解量的變化(體積變化引起濃度變化)關(guān)系。根據(jù)題意,當(dāng)體積增大時(shí),B的濃度減小,即增大體積(減小壓強(qiáng))時(shí)平衡向左移動(dòng),因此A的轉(zhuǎn)化率減小;根據(jù)平衡移動(dòng)原理,可知a>b。錯(cuò)選BD。
解析:當(dāng)容器的體積增大一倍時(shí),若平衡不發(fā)生移動(dòng),B的濃度應(yīng)該為原來(lái)的50%。但題目指出,新平衡中B的濃度為原來(lái)的60%(大于50%),說(shuō)明平衡發(fā)生移動(dòng),而且朝正反應(yīng)方向移動(dòng)。
答案:AC
十、對(duì)等效平衡理解不深
例10.600K時(shí),在容積可變的透明容器內(nèi),反應(yīng)2HI(g)I2(g)+H2(g)達(dá)到平衡狀態(tài)A。保持溫度不變,將容器的容積壓縮成原容積的一半,達(dá)到平衡狀態(tài)B。
(1)按上圖所示的虛線(xiàn)方向觀察,能否看出兩次平衡容器內(nèi)顏色深淺的變化?并請(qǐng)說(shuō)明理由。
(2)按上圖所示的實(shí)線(xiàn)方向觀察(活塞無(wú)色透明),能否看出兩次平衡容器內(nèi)顏色深淺的變化?并請(qǐng)說(shuō)明理由。
錯(cuò)解剖析:從實(shí)線(xiàn)方向觀察,根據(jù)A、B兩狀態(tài)下的I2的濃度關(guān)系:cB(I2)=2cA(I2),誤以為能觀察到容器內(nèi)顏色的變化。
解析:狀態(tài)A與狀態(tài)B的不同點(diǎn)是:PB=2PA,但題設(shè)反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng),即由狀態(tài)A到狀態(tài)B,雖然壓強(qiáng)增大到原來(lái)的2倍,但是平衡并未發(fā)生移動(dòng),所以對(duì)體系內(nèi)的任何一種氣體特別是I2(g)而言,下式是成立的:cB[I2(g)]=2cA[I2(g)]。對(duì)第(2)小問(wèn),可將有色氣體I2(g)沿視線(xiàn)方向全部虛擬到活塞平面上――猶如夜晚看碧空里的星星,都在同一平面上,則視線(xiàn)方向上的I2分子多,氣體顏色就深;反之,則淺。
答案:(1)可以觀察到顏色深淺的變化。由于方程式兩邊氣體物質(zhì)的量相等,容積減半,壓強(qiáng)增大到2倍時(shí),I2(g)及其他物質(zhì)的物質(zhì)的量均不變,但濃度卻增大到原來(lái)的2倍,故可以看到I2(g)紫色加深。 (2)不能觀察到顏色深淺的變化。因?yàn)橛蔂顟B(tài)A到狀態(tài)B,平衡并未發(fā)生移動(dòng),盡管cB[I2(g)]=2cA[I2(g)],但vB[I2(g)]=12vA[I2(g)],即視線(xiàn)方向上可觀察到的I2(g)分子數(shù)是相同的,故不能觀察到顏色深淺的變化。
十一、原理不清,應(yīng)用不明
例11.在體積恒定的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g),ΔH=+57kJ/mol。在溫度為T(mén)1、T2時(shí),平衡體系中NO2的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化曲線(xiàn)如圖所示。下列說(shuō)法正確的是( )
A.A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率:A>C
B.A、C兩點(diǎn)氣體的顏色:A點(diǎn)淺,C點(diǎn)深
C.由狀態(tài)B到狀態(tài)A,可以用升溫的方法
D.A、C兩點(diǎn)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量:A>C
錯(cuò)解剖析:(1)忽視條件造成錯(cuò)誤判斷。判斷B選項(xiàng)時(shí)忽視“體積恒定的密閉容器中”這一關(guān)鍵條件,錯(cuò)誤地認(rèn)為就是減小體積的結(jié)果,導(dǎo)致判斷C點(diǎn)的顏色比A點(diǎn)深。(2)原理錯(cuò)誤遷移。C選項(xiàng),B狀態(tài)到A狀態(tài)是壓強(qiáng)不變,研究溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響,沒(méi)有將NO2的體積分?jǐn)?shù)和平衡移動(dòng)原理聯(lián)系起來(lái),導(dǎo)致錯(cuò)誤。(3)定量判斷,主觀臆斷。在解答諸如密度、相對(duì)分子質(zhì)量判斷的題目時(shí),不依據(jù)具體條件和公式進(jìn)行判斷,不認(rèn)真分析物質(zhì)的聚集狀態(tài)、氣體體積或物質(zhì)的量、質(zhì)量導(dǎo)致錯(cuò)誤判斷,誤選D選項(xiàng)。
解析:選項(xiàng)A,在其他條件不變時(shí),壓強(qiáng)越大反應(yīng)速率越大,達(dá)到化學(xué)平衡的時(shí)間越短,因P2>P1,C點(diǎn)的反應(yīng)速率大于A點(diǎn)的反應(yīng)速率;選項(xiàng)B,壓強(qiáng)增大,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),NO2的物質(zhì)的量減小,但容器體積恒定,所以NO2的濃度變小,顏色變淺,故C點(diǎn)的顏色比A點(diǎn)淺;選項(xiàng)C,由狀態(tài)B到狀態(tài)A,NO2的體積分?jǐn)?shù)增大,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),生成NO2的反應(yīng)為吸熱反應(yīng),故加熱升溫即可;選項(xiàng)D,A點(diǎn)氣體總的物質(zhì)的量大于C點(diǎn)氣體總的物質(zhì)的量,而氣體的體積和質(zhì)量不變,根據(jù)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量M=m總氣體n總氣體,A點(diǎn)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量小于C點(diǎn)。
答案:C
十二、對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)的定義和意義不清楚
例12.(2010•濰坊質(zhì)檢)某溫度下,在一個(gè)2L的密閉容器中,加入4molA和2molB進(jìn)行如下反應(yīng):3A(g)+2B(g)4C(s)+2D(g),反應(yīng)一段時(shí)間后達(dá)到平衡,測(cè)得生成1.6molC,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式是K=c4(C)•c2(D)c3(A)•c2(B)
B.此時(shí),B的平衡轉(zhuǎn)化率是40%
C.增大該體系的壓強(qiáng),化學(xué)平衡常數(shù)增大
D.增加B,B的平衡轉(zhuǎn)化率增大
錯(cuò)解剖析:沒(méi)有認(rèn)識(shí)到物質(zhì)C是固體,導(dǎo)致錯(cuò)選A;看清楚C是固體,增大壓強(qiáng),平衡向右移動(dòng),生成物濃度增大,反應(yīng)物濃度減小,誤認(rèn)為化學(xué)平衡常數(shù)增大,忽略了平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),導(dǎo)致錯(cuò)選C;增加B,平衡右移,誤認(rèn)為B的平衡轉(zhuǎn)化率增大,導(dǎo)致錯(cuò)選D。
解析:化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式中不能出現(xiàn)固體或純液體,而物質(zhì)C是固體,A錯(cuò)誤;根據(jù)化學(xué)方程式可知,平衡時(shí)減少的B的物質(zhì)的量是1.6mol×0.5=0.8mol,所以B的轉(zhuǎn)化率為40%,B正確;增大壓強(qiáng)時(shí)平衡常數(shù)不變,平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),C錯(cuò)誤;增加B,平衡右移,A的轉(zhuǎn)化率增大,而B(niǎo)的轉(zhuǎn)化率減小,D錯(cuò)誤。
答案:B
十三、化學(xué)平衡計(jì)算類(lèi)試題不按規(guī)律走入誤區(qū)
例13.恒溫下,將amolN2與bmolH2的混合氣體通入一個(gè)固定容積的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。
(1)若反應(yīng)進(jìn)行到某時(shí)刻t時(shí),nt(N2)=13mol,nt(NH3)=6mol,則a= 。
(2)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),混合氣體的體積為716.8L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),其中NH3的含量(體積分?jǐn)?shù))為25%。平衡時(shí)NH3的物質(zhì)的量是 mol。
(3)原混合氣體與平衡混合氣體的總物質(zhì)的量之比(寫(xiě)出最簡(jiǎn)整數(shù)比,下同):n(始)∶n(平)= 。
(4)原混合氣體中,a∶b= 。
(5)達(dá)到平衡時(shí),N2和H2的轉(zhuǎn)化率之比:α(N2)∶α(H2)= 。
(6)平衡混合氣體中,n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)= 。
錯(cuò)解剖析:解平衡類(lèi)試題不運(yùn)用三段式解題法,易出現(xiàn)思維混亂,找不到平衡時(shí)量與起始量的關(guān)系。不能熟練快速地使用題設(shè)條件,導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確進(jìn)行運(yùn)算。
解析:(1)由反應(yīng)的化學(xué)方程式得知,反應(yīng)掉的N2和生成NH3的物質(zhì)的量之比為1∶2。設(shè)反應(yīng)掉的N2的物質(zhì)的量為xmol,則x∶6=1∶2,解得x=3,a=13+3=16。
(2)n平(NH3)=716.8L22.4L•mol-1×25%=32mol×25%=8mol
(3)(4)(5)(6)N2+3H22NH3 n總
開(kāi)始時(shí)ab0a+b
轉(zhuǎn)化x3x2x
平衡時(shí) a-xb-3x2x32
2x32=0.25 x=4
由關(guān)系式a-x+b-3x+2x=32
求得:b=24,所以n(始)∶n(平)=(a+b)∶32=5∶4
a∶b=16∶24=2∶3,α(N2)∶α(H2)=416∶1224=1∶2
平衡混合氣體中,n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)=(a-x)∶(b-3x)∶2x=12∶12∶8=3∶3∶2
答案:(1)16 (2)8 (3)5∶4 (4)2∶3 (5)1∶2 (6)3∶3∶2
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1.一定溫度下,向容積為2L的密閉容器中通入兩種氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)中各物質(zhì)的物質(zhì)的量變化如圖所示,對(duì)該反應(yīng)的推斷合理的是( )
A.該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3B+4D6A+2C
B.反應(yīng)進(jìn)行到1s時(shí),v(A)=v(D)
C.反應(yīng)進(jìn)行到6s時(shí),B的平均反應(yīng)速率為0.05mol/(L•s)
D.反應(yīng)進(jìn)行到6s時(shí),各物質(zhì)的反應(yīng)速率相等
2.利用反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g),ΔH=-746.8kJ/mol,可凈化汽車(chē)尾氣,如果要同時(shí)提高該反應(yīng)的速率和NO的轉(zhuǎn)化率,采取的措施是( )
A.降低溫度
B.增大壓強(qiáng)同時(shí)加催化劑
C.升高溫度同時(shí)充入N2
D.及時(shí)將CO2和N2從反應(yīng)體系中移走
3.現(xiàn)有下列兩個(gè)圖像:
下列反應(yīng)中符合上述圖像的是( )
A.N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0
B.2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) ΔH>0
C.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0
D.H2(g)+CO(g)C(s)+H2O(g) ΔH>0
4.已知在一定條件下有CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。在某一容積為2L的密閉容器中,加入0.2mol的CO和0.2mol的H2O,在催化劑存在的條件下,高溫加熱,發(fā)生如下反應(yīng):CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),ΔH=akJ/mol。反應(yīng)達(dá)平衡后,測(cè)得c(CO)∶c(CO2)=3∶2,下列說(shuō)法正確的是( )
A.反應(yīng)放出的熱量為0.04akJ
B.平衡時(shí)H2O的轉(zhuǎn)化率為40%
C.若將容器的體積壓縮為1L,有利于該反應(yīng)平衡正向移動(dòng)
D.判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡的依據(jù)是CO、H2O、CO2、H2的濃度都相等
5.可逆反應(yīng)①X(g)+2Y(g)2Z(g)、②2M(g)N(g)+P(g)分別在密閉容器的兩個(gè)反應(yīng)室中進(jìn)行,反應(yīng)室之間有無(wú)摩擦、可滑動(dòng)的密封隔板。反應(yīng)開(kāi)始和達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)有關(guān)物理量的變化如圖所示:
下列判斷正確的是( )
A.反應(yīng)①的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)
B.達(dá)平衡(Ⅰ)時(shí)體系的壓強(qiáng)與反應(yīng)開(kāi)始時(shí)體系的壓強(qiáng)之比為14∶15
C.達(dá)平衡(Ⅰ)時(shí),X的轉(zhuǎn)化率為511
D.在平衡(Ⅰ)和平衡(Ⅱ)中M的體積分?jǐn)?shù)相等
6.某溫度下,在一個(gè)2L的密閉容器中,加入4molA和2molB進(jìn)行如下反應(yīng):3A(g)+2B(g)4C(?)+2D(?)。反應(yīng)一段時(shí)間后達(dá)到平衡,測(cè)得生成1.6molC,且反應(yīng)的前后壓強(qiáng)之比為5∶4(相同的溫度下測(cè)量),則下列說(shuō)法正確的是( )
A.該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式是K=c4(C)•c2(D)c3(A)•c2(B)
B.此時(shí),B的平衡轉(zhuǎn)化率是35%
C.增大該體系的壓強(qiáng),平衡向右移動(dòng),化學(xué)平衡常數(shù)增大
無(wú)機(jī)及分析化學(xué)不是無(wú)機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)兩門(mén)課程的疊加,教學(xué)內(nèi)容豐富,概念和理論知識(shí)較多,各章節(jié)之間的獨(dú)立性較強(qiáng)。因此合理安排教學(xué)內(nèi)容,幫助學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方法及思維方式無(wú)疑是大一第一學(xué)期開(kāi)設(shè)這門(mén)課的關(guān)鍵。在內(nèi)容的安排上,前兩章首先回顧高中的一些化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),并介紹了誤差及數(shù)據(jù)處理,稀溶液的依數(shù)性和膠體溶液。然后,第三和四章主要介紹化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)及化學(xué)平衡,讓學(xué)生掌握反應(yīng)三要素:反應(yīng)方向即吉布斯函數(shù)變,反應(yīng)快慢即反應(yīng)速率常數(shù),反應(yīng)限度即反應(yīng)平衡常數(shù)。第五章主要介紹物質(zhì)的結(jié)構(gòu),離子鍵及共價(jià)鍵理論和晶體結(jié)構(gòu)。第六、七、八和九章分別介紹酸堿平衡、溶解沉淀平衡、氧化還原平衡和配位平衡及其對(duì)應(yīng)滴定分析法,讓學(xué)生掌握測(cè)試固體或溶液中某種元素含量的分析測(cè)定方法。最后,第十、十一和十二章主要介紹一些簡(jiǎn)單儀器分析法及原理,例如:第十章吸光光度法,不僅要介紹該方法的原理朗伯-比爾定律,還要介紹目視比色法、示差法和標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)法三種常用的吸光光度法分析法。內(nèi)容上總體上是先講理論原理,再介紹知識(shí)點(diǎn),將理論原理融入生產(chǎn)實(shí)踐中,使學(xué)生較快地掌握化學(xué)理論,再通過(guò)課堂上的一些練習(xí)題,使學(xué)生加深教學(xué)內(nèi)容的記憶,知識(shí)更加系統(tǒng)。這樣不僅可以將無(wú)機(jī)和分析化學(xué)知識(shí)點(diǎn)有機(jī)的融合,還可以將理論應(yīng)用到生活實(shí)踐中。在一學(xué)年的學(xué)習(xí)中,總共80學(xué)時(shí),第一學(xué)期學(xué)習(xí)前六章共計(jì)48課時(shí),第二學(xué)期學(xué)習(xí)后六章共計(jì)32課時(shí)。在教學(xué)過(guò)程中,應(yīng)該精選教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生掌握化學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)并具備較寬的知識(shí)面,為后續(xù)課程學(xué)習(xí)打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。與此同時(shí),教師要熟悉該課程的教材,根據(jù)學(xué)生的專(zhuān)業(yè),合理制定教學(xué)大綱和教學(xué)培養(yǎng)方案,精煉教材的內(nèi)容,對(duì)于中學(xué)已經(jīng)學(xué)過(guò)的化學(xué)知識(shí)或者與專(zhuān)業(yè)聯(lián)系較少的理論知識(shí)可以簡(jiǎn)略講解。比如:第四章的化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)平衡,化學(xué)反應(yīng)速率的定義,影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素以及化學(xué)平衡的移動(dòng);第八章氧化還原反應(yīng)的定義,配平,得失電子,氧化劑和還原劑等概念知識(shí)。這些知識(shí)點(diǎn)中學(xué)都已經(jīng)涉及過(guò),教師在授課時(shí)只要簡(jiǎn)單介紹即可。對(duì)于能源化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)而言,水煤漿的開(kāi)發(fā)和利用是近年來(lái)的一個(gè)熱點(diǎn),也是煤炭清潔利用的重點(diǎn)。因此,對(duì)于第二章分散系的內(nèi)容應(yīng)該詳細(xì)講授,再介紹水煤漿分散系。
2激發(fā)學(xué)生興趣
興趣是最好的老師,要學(xué)好無(wú)機(jī)及分析化學(xué),首先要激發(fā)學(xué)生的興趣。第一,在無(wú)機(jī)及分析化學(xué)這門(mén)課的緒論課上,主要介紹化學(xué)的作用及學(xué)習(xí)方法。第二,闡明化學(xué)與人類(lèi)生活之間密切聯(lián)系,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)。第三,無(wú)機(jī)及分析化學(xué)是化學(xué)、化工類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課,其作用無(wú)論是對(duì)以后的專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)還是將來(lái)從事工作都具有重要的意義。第四,在平時(shí)的課堂教學(xué)中,可以多講一些貼近生活的例子,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。例如,在介紹影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素時(shí),舉例說(shuō)明,夏天食物容易變質(zhì),我們可以將食物放進(jìn)冰箱中保存,以防止變質(zhì)。這是通過(guò)降低溫度,達(dá)到降低食物變質(zhì)的速率。汽車(chē)尾氣CO和NO是嚴(yán)重的環(huán)境污染物,從熱力學(xué)的角度講,CO+NON2+CO2可以發(fā)生,但是遺憾的是,在通常狀況下,該反應(yīng)進(jìn)行的非常之慢,以致不能有效地去除車(chē)道內(nèi)的CO和NO。因此,有必要對(duì)化學(xué)反應(yīng)的速率問(wèn)題進(jìn)行研究,必須考慮外界因素對(duì)反應(yīng)速率的影響,由此可引出本節(jié)課要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。第五,在教學(xué)過(guò)程中,穿插介紹一些與知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的科技發(fā)展新動(dòng)態(tài)及前沿知識(shí),以此調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
3綜合利用各種教學(xué)方法
現(xiàn)階段的教學(xué)方法多種多樣,而在實(shí)際教學(xué)中,各種教學(xué)方式應(yīng)該相互結(jié)合、取長(zhǎng)補(bǔ)短。根據(jù)我校無(wú)機(jī)及分析化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)多年來(lái)教學(xué)中的經(jīng)驗(yàn),可以概括為以下幾點(diǎn):第一,增加課堂討論。針對(duì)一些在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的問(wèn)題,教師應(yīng)該指導(dǎo)學(xué)生搜集資料,進(jìn)行課堂討論。在討論的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力;第二,讓學(xué)生走上講臺(tái)。讓學(xué)生走上講臺(tái)不僅可以體驗(yàn)教師備課的準(zhǔn)備過(guò)程,還可以鍛煉學(xué)生的能力;第三,運(yùn)用多媒體教學(xué),可以使微觀概念及理論形象化。例如,在物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)這一章,學(xué)生一般較難理解,如果用多媒體課件和化學(xué)軟件以動(dòng)畫(huà)的形式去展現(xiàn),課程內(nèi)容會(huì)更加形象、生動(dòng)。這樣的教學(xué)不僅有利于學(xué)生理解、記憶,還可以活躍課堂氣氛。第四,對(duì)于公式推導(dǎo),應(yīng)該板書(shū)推理過(guò)程引導(dǎo)學(xué)生理解。在教學(xué)中應(yīng)避免盲目使用多媒體教學(xué),要將多媒體與其他教學(xué)手段結(jié)合起來(lái),才會(huì)使學(xué)生理解公式的推導(dǎo)過(guò)程,并能較好的應(yīng)用公式。
4培養(yǎng)學(xué)生能力
為了調(diào)動(dòng)能源化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生對(duì)無(wú)機(jī)及分析化學(xué)基礎(chǔ)課程的興趣,可以積極組織各類(lèi)化學(xué)競(jìng)賽活動(dòng)。我省有各類(lèi)化學(xué)競(jìng)賽,例如:化學(xué)視頻大賽,化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽和趣味化學(xué)競(jìng)賽等。近年來(lái),教育部門(mén)堅(jiān)持開(kāi)展國(guó)家級(jí)、省部級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,有望培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力,推動(dòng)全民創(chuàng)新。此外,為了鼓勵(lì)和培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新激情及能力,我們學(xué)校也開(kāi)展了大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。該項(xiàng)目均是由學(xué)生親自撰寫(xiě)項(xiàng)目申請(qǐng)書(shū),申請(qǐng)答辯ppt,中期考核表,結(jié)題報(bào)告和結(jié)題答辯ppt等資料。這不僅培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新能力,還為學(xué)生日后工作和學(xué)習(xí)培養(yǎng)科學(xué)合理的方法和實(shí)踐能力提供了基礎(chǔ)。
5適應(yīng)專(zhuān)業(yè)要求
能源化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的技術(shù)性和實(shí)踐性較強(qiáng),在無(wú)機(jī)及分析化學(xué)的教學(xué)中,要把握專(zhuān)業(yè)的特殊要求,認(rèn)真學(xué)習(xí)我校能源化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案,深入研究教學(xué)大綱,充分了解無(wú)機(jī)及分析化學(xué)在整個(gè)專(zhuān)業(yè)課程體系中的作用,明確教學(xué)過(guò)程中的內(nèi)容和重難點(diǎn)。例如,化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)章節(jié)的內(nèi)容應(yīng)該詳細(xì)講解。這部分內(nèi)容對(duì)于能源化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言,可以更好地理解能源轉(zhuǎn)化及利用過(guò)程中的一般規(guī)律,為高效、低碳環(huán)保使用能源奠定基礎(chǔ)。
6結(jié)論
關(guān)鍵詞:數(shù)形結(jié)合 化學(xué)原理與圖象
科學(xué)思想是科學(xué)認(rèn)識(shí)和實(shí)踐的思維和基石,是組成科學(xué)素質(zhì)的最高層次要素。數(shù)形結(jié)合思想是一種重要的的科學(xué)思想,是解決高中化學(xué)問(wèn)題的重要的學(xué)科思想.什么是數(shù)形結(jié)合思想呢?在解決化學(xué)問(wèn)題時(shí),根據(jù)問(wèn)題的背景、數(shù)量關(guān)系、圖形特征,使“數(shù)”的問(wèn)題,借助于“形”的去思考解決問(wèn)題,或?qū)ⅰ靶巍钡膯?wèn)題借助于“數(shù)”去思考解決問(wèn)題的思想稱(chēng)為數(shù)形結(jié)合思想.
如何利用數(shù)形結(jié)合思想呢?
一、看懂圖:理解圖形中點(diǎn)、線(xiàn)、數(shù)的化學(xué)含義
二、能畫(huà)圖:將復(fù)雜的化學(xué)概念、原理以簡(jiǎn)單的圖形表示出來(lái)
[典例1]有關(guān)Al(OH)3的圖象分析
1.可溶性鋁鹽溶液中逐滴加入NaOH溶液至過(guò)量圖象:
圖象的意義:
O-3: n(NaOH)/ n(Al3+)≤1:3時(shí): Al3++3OH-===Al(OH)3
3-4: 3≤n(NaOH)/ n(Al3+)≤4時(shí):Al(OH)3+OH-===AlO-2+2H2O
現(xiàn)象: 立即產(chǎn)生白色沉淀漸多最多漸少消失
應(yīng)用: 將物質(zhì)X逐漸加入(或通入)Y溶液中,生成沉淀的量與加入X的物質(zhì)的量關(guān)系如圖所示,符合圖示情況的是( )
解析:A項(xiàng)生成沉淀和溶解沉淀消耗的CO2的物質(zhì)的量相等;B項(xiàng)沉淀生成與溶解消耗鹽酸量的比例為1∶3,D項(xiàng)開(kāi)始無(wú)沉淀,后來(lái)才產(chǎn)生沉淀。答案:C
[教學(xué)啟示]以元素單質(zhì)及其化合物的知識(shí)為背景,借助離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、沉淀量的變化、電化學(xué)原理等,注重考察分析圖表信息、數(shù)據(jù)處理能力.
[典例2]化學(xué)速率與平衡圖象分析
根據(jù)下圖填空:
(1)反應(yīng)物是________;
生成物是________。
(2)在2 min內(nèi)用A、B、C表示的化學(xué)反應(yīng)速率為:
v(A)=__________________________________________。
v(B)=__________________。
v(C)=__________________。
(3)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)____________________________。
解析:(1)圖中A、B、C濃度的變化情況為:
A、B的濃度減小,C的濃度增大,故A、B為反應(yīng)物,C為
生成物。
(2)
(3)
反應(yīng)方程式為:3A+2B 3C。
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)(CJFD)