化学反应与能量十篇

化学反应与能量篇1

关键词： 盖斯定律 《化学反应与能量变化》 教学感悟

化学是一门研究物质组成、结构性质和变化规律的科学，是一门研制新物质的科学，是信息科学、材料科学、能源科学、环境科学、海洋科学、生命科学和空间技术等研究的重要基础。化学离不开记忆，因为化学符号忘记了难以自创。如果记住了所有公式、符号和原理就成功了一半，学习化学时一定要认真地记。但记住只是成功了一半，现在的化学试题侧重考查学生猜测一些教材上没有的内容的能力，这种猜测绝非凭空臆想，而是基于已知的科学推断，即延伸已有知识。教师在教学过程中不能只关注知识的传授和技能的训练，必须创造条件使学生实现知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等目标；关注学生已有的生活经验和社会现实，坚持以探究为主的多样化教学方式。随着新课标化学的实施，笔者经历课堂教学改革的困惑与解惑，体会到由教师一言堂转变成师生互动的大课堂的快乐，收获自主、合作、探究的学习方式带来的欣喜。下面我结合教学实践就高中化学必修2《化学反应与能量变化》进行分析探讨，旨在让学生更好地掌握知识，运用知识。

一、盖斯定律的含义和内涵

化学反应所释放的能量是现代能量的主要来源之一，研究化学反应中的能量变化对化工生产有重要的意义。高中化学注重两类能量变化：一是化学能转变成热能，研究放热反应和吸热反应；二是化学能与电能的相互转变。由于化石燃料逐渐耗尽，能源危机一触即发，因此人们对能源越来越关注。有些反应进行得很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯（有副反应发生），这给测定反应热造成困难。如果应用盖斯定律，就可以间接地把它们的反应热计算出来。所谓盖斯定律是指不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热都是相同的。或者说，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。即能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，没有物质的变化，就不能引发能量的变化。如已知金刚石和石墨分别在氧气中完全燃烧的热化学方程式为：C（金刚石，s）+O■（g）=CO■（g），H=-395.4kJ・mol■，CO■（g）、H■（石墨，s）+O■（g）=CO■（g），H=-393.51kJ・mol■，则金刚石转化为石墨时的热化学方程式为？摇？摇 ？摇？摇？摇，由此看来更稳定的碳的同素异形体为？摇 ？摇？摇？摇？摇。由盖斯定律，要得到金刚石和石墨的转化关系，可将两个热化学方程式相减：C（金刚石，s）=C（石墨，s），H3=H1-H2=-395.41kJ・mol■+393.51kJ・mol■=-1.90kJ・mol■，即C（金刚石，s）=C（石墨，s），H=-1.90kJ・mol■，可见金刚石转化为石墨放出热量，说明石墨的能量更低，较金刚石稳定。所以答案是C（金刚石，s）=C（石墨，s），H=-1.90kJ・mol■；石墨。综上可知，掌握盖斯定律对反应热的计算意义重大。

二、盖斯定律的计算技巧

首先从几个相关反应方程式，通过分析找出按照怎样一个加、减代数运算式子求算出该反应式，然后将相应反应的反应热替换到以上加、减运算的式子中算出该反应的反应热。这类问题的关键在于怎样找出这个加、减代数运算式子呢？可以通过观察分析的方法求出。先观察待求热效应的该反应式中反应物，生成物在相关联反应式中的位置，若位置在同一边，则反应式相加，不在同一边则相减，然后观察分子式前的系数，若不一致，则在加、减式子中乘以或除以一定系数将其调整一致，即可得出代数运算式子。有时会碰到一种物质在几个反应式中都出现，可将该物质暂时放一放，先去观察其他物质，总之一定要将已知的几个相关联式子都用一次。最后为保险起见，最好将各关联方程式代入该运算式子中实际验算一下。

三、盖斯定律的计算实例

1.已知下列两个热化学方程式：

①P■（s，白磷）+5O■=P■O■（s）？摇？摇H1=-2983.2kJ・mol■

②P（s，红磷）+54O■（g）=14P■O■（s）？摇？摇H2=-738.5kJ・mol■

请写出白磷转化为红磷的热化学方程式？摇？摇 ？摇？摇？摇。

解析：根据盖斯定律：H=H1+（-H■）×4=-2 983.2kJ・mol■+738.5kJ・mol■×4=-29.2kJ・mol■，所以白磷转化为红磷的热化学方程式为P■（s，白磷）=4P（s，红磷），H=-29.2kJ・mol■，也可利用加合法由①-4×②得白磷转化为红磷的热化学方程式。

2.某人浸泡在盛有60.0升水的浴盆中，在1小时内，人体所散发出的热量使水温从30℃上升到31.5℃（假设人体体温保持恒定，且热量没有损失），该人一天可以释放多少热量？1克脂肪燃烧放出39.7J的热量，如果该人在一天所需要的热量以摄入脂肪来计算，则他一天至少需要摄入多少克脂肪？已知水的比热容为4.2kJ・（kog・℃）■。

解析：人体一天散发的热量可用Q=cmt计算，则某人一天散发的热量为：4.2kJ・（kog℃）■・60kg・1.5℃・24=9072kJ；则有1：39.7kJ=x：9072kJ，可得：x=228.5g。该人一天可以释放9072kJ的热量；他一天至少需要摄入228.5g脂肪。

四、运用盖斯定律计算的注意事项

1.热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值必须同时乘上该数。

2.热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减。

3.将一个热化学方程式颠倒时，H的正负号必须随之改变。

4.根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其H相加或相减，得到一个新的热化学方程式。

5.求总反应的反应热，不能不假思索地将各步反应的反应热简单相加。不论同步进行还是分步进行，始态和终态完全一致，盖斯定律才成立。某些物质只是分步反应中暂时出现，最后应该恰好消耗完。

每门学科都有自己的特点，只要掌握每个学科的知识特点和思维方法，学习时就能举一反三，触类旁通，取得事半功倍的效果。高中化学知识点不多，考点相对其他学科而言非常少，只要掌握方法，灵活变通，就能决胜千里。

参考文献：

[1]化学（必修2），江苏教育出版社.

化学反应与能量篇2

考查题型主要有：以选择题形式考查反应热、焓变、燃烧热、中和热等概念及放热反应、吸热反应的判断；通过填空题考查热化学方程式的书写；通过计算题考查键能的概念、盖斯定律的应用。

考点1 热化学方程式的书写及判断

例1 室温下，将1 mol的CuSO4・5H2O（s）溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1；将1 mol的CuSO4（s）溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4・5H2O受热分解的化学方程式为：CuSO4・5H2O（s）[]CuSO4（s）+5H2O（l）， 热效应为ΔH3。则下列判断正确的是（ ）

A.ΔH2>ΔH3 B.ΔH1

C.ΔH1+ΔH3=ΔH2 D.ΔH1+ΔH2>ΔH3

解析 根据题意可以写出：

①CuSO4・5H2O（s）=CuSO4（aq）+5H2O（l） ΔH1

②CuSO4（s）=CuSO4（aq） ΔH2

①-②即得CuSO4・5H2O（s）=CuSO4（s）+5H2O（l）

所以有ΔH3=ΔH1-ΔH2。

由题意知，ΔH1为正值，ΔH2为负值，所以ΔH3肯定大于ΔH1。

答案 B

点拨 这道题比较常规，但没有直接给出热化学方程式，而是需要考生将文字转化成方程式，这相当于顺带考查了考生的理解能力。我校普奥班学生解答这一题时正确率并不高，说明大家对文字的理解能力急需加强。这几年理综试卷长度普遍较大，试题的阅读量有加大趋势。

例2 工业上利用天然气（主要成分为CH4）与CO2进行高温重整制CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热（ΔH）分别为-890.3 kJ・mol-1、-285.8kJ・mol-1和-283.0 kJ・mol-1，则生成1 m3（标准状况）CO所需热量为 。

解析 首先写出制CO的化学方程式： CH4+CO2=2CO+2H2。然后根据燃烧热的定义写出三个热化学方程式：

①CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l） ΔH=-890.3 kJ・mol-1

②2H2（g）+O2（g）=2H2O（l） ΔH=-2×285.8 kJ・mol-1

③2CO（g）+O2（g）=2CO2（g） ΔH=-2×283.0 kJ・mol-1

①-②-③得：

CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g） ΔH=+247.3 kJ・mol-1

也就是说每生成2 mol CO需要吸热247.3 kJ，那么生成1 m3 CO吸收的热量为[100022.4]×[247.32]=5.52×103 kJ。

点拨 这道题也是常规题，也没有直接给出热化学方程式，而是将燃烧热的定义蕴含在里面，与化学计算综合在一起考查。

例3 反应A+BC（ΔH0），②XC（ΔH

[反应过程][能量] [A+B][X][C] [反应过程][能量] [A+B][X][C] [反应过程][能量] [A+B][X][C] [反应过程][能量] [A+B][X][C] [反应过程][能量] [A+B][X][C]

A B C D E

解析 由反应A+BC（ΔH0）可知，A和B的能量之和小于X。由反应②XC（ΔH

答案 D

点拨 常规题只涉及一个化学反应，中间可能穿插活化能的问题，但这道题在常规题基础上向前走了一步，涉及到三个化学反应！增加了思维量，大大降低了靠猜就能得到正确答案的概率。如果此题再增加一个干扰选项（如图E）就更好了。

考点3 盖斯定律与焓变

例4 已知下列反应的热化学方程式：

6C（s）+5H2（g）+3N2（g）+9O2（g）=2C3H5（ONO2）3（l） ΔH1

2H2（g）+O2（g）=2H2O（g） ΔH2

C（s）+O2（g）=CO2（g） ΔH3

则反应4C3H5（ONO2）3（l）=12CO2（g）+10H2O（g）+O2（g）+6N2（g）的ΔH为（ ）

A.12ΔH3+5ΔH2-2ΔH1

B.2ΔH1-5ΔH2-12ΔH3

C.12ΔH3-5ΔH2 -2ΔH1

D.ΔH1-5ΔH2-12ΔH3

解析 将上述三个反应依次编号①②③，②×5+③×12-①×2即可得到总反应。

答案 A

点拨 这是对盖斯定律的常规考查，与以往试题不同的是，它引入甘油这类较大的有机分子，导致各物质的系数较大，错误率上升。类似高考试题还有：

白磷（P4）可由Ca3（PO4）2、焦炭和SiO2在一定条件下反应获得。相关热化学方程式如下：

2Ca3（PO4）2（s）+10C（s）=6CaO（s）+P4（s）+10CO（g） ΔH1=

+3359.26 kJ・mol-1

CaO（s）+SiO2（s）=CaSiO3（s） ΔH2 =-89.61 kJ・mol-1

2Ca3（PO4）2（s）+6SiO2（s）+10C（s）=6CaSiO3（s）+P4（s）+10CO（g） ΔH3

则ΔH3=2821.6 kJ・mol-1。

例5 糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是（ ）

A. 脱氧过程是吸热反应，可通过降低温度的办法延长糕点保质期

B. 脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为：Fe-3eFe3+

C. 脱氧过程中碳作原电池负极，电极反应为：2H2O+O2+4e4OH-

D. 含有1.12 g铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气336 mL（标准状况）

解析 脱氧过程就是铁的缓慢氧化过程，是放热反应，在此过程中铁作为电池的负极（Fe-2e-=Fe2-），碳作原电池的正极（2H2O+O2+4e-=4OH-）。铁生成Fe2+后还会继续被O2氧化，最终生成Fe3+，也就是说0.02 mol Fe最多可吸收0.015 mol O2。当然也可以不经过计算直接用排除法选D。

答案 D

点拨 此题较为传统，考查电池的正、负极及电极反应，但其背景不再直接给出原电池，而是与生活实际相关联。虽然我们经常见到食品袋中有个小袋，但不知为何物，细心的同学可能打开看过，研究过，那么，他就占了心理上的便宜。类似与生产、生活实际相关联的高考试题还有：

捕碳技术（主要指捕获CO2）在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和（NH4）2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：

2NH3（l）+H2O（l）+CO2（g）?（NH4）2CO3（aq） ΔH1

NH3（l）+H2O（l）+CO2（g）?（NH4HCO3（aq） ΔH2

（NH4）2CO3（aq）+H2O（l）+CO2（g）?2NH4HCO3（aq） ΔH3

请回答ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是：ΔH3=2ΔH2-ΔH1。

例6 符合如图所示的转化关系，且当X、Y、Z的物质的量相等时，存在焓变ΔH=ΔH1+ΔH2。满足上述条件的X、Y可能是（ ）

①C、CO ②S、SO2

③Na、Na2O ④AlCl3、Al（OH）3

⑤Fe、Fe（NO3）2 ⑥NaOH、Na2CO3

[X][Y][Z][+w][+w][+w][ΔH1][ΔH2][ΔH]

解析 从元素化合物的转换关系来看，③和⑥也是满足变化图的，但是其转换时各物质对应的系数不全是1，不能满足焓变关系ΔH=ΔH1+ΔH2。②中硫不能直接生成三氧化硫。

答案 ①④⑤

点拨 此题也是考查盖斯定律，但是它将元素化合物之间的转换关系融合进来了，而且考查物质系数的方式较隐蔽，试题很有新意，也有难度。不过，原高考题是一道组合选择题，这种考查方式又大大降低了难度。

考点3 反应热、中和热、燃烧热的考查

例7 有关中和热的测定实验，请回答下列问题：

（1）在操作正确的前提下，提高中和热测定准确性的关键是 。

（2）做1次完整的中和热测定实验，温度计需使用 次，某同学为了省去清洗温度计的麻烦，建议实验时使用两支温度计分别测量酸和碱的温度，你是否同意该同学的观点，为什么？ 。

（3）写出稀硫酸和稀氢氧化钠溶液反应表示中和热的热化学方程式（中和热为57.3 kJ・mol-1） 。

（4）倒入溶液的正确操作是（ ）

A.沿玻璃棒缓慢倒入

B.分三次少量倒入

C.一次性迅速倒入

（5）使硫酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是（ ）

A.用温度计小心搅拌

B.揭开硬纸片用玻璃棒搅拌

C.轻轻地振荡烧杯

D.用套在温度计上的环形玻璃棒轻轻地搅动

（6）若不用任何材料填充在大小烧杯之间，所测得的中和热（ΔH）将 （填“偏大”“偏小”“不变”）。

答案 （1）保温

（2）3 不同意，因为不同温度计误差不一样

（3）[12]H2SO4（aq）+NaOH（aq）=[12]Na2SO4（aq）+H2O（l）

ΔH=-57.3kJ・mol-1

（4）C （5）D （6）偏大

点拨 此题似乎是常规题，其实与以往的考试出发点完全不同，此题考查的是实验细节，没有做过此实验的同学很难得高分。比如，怎么加溶液？什么时候使用温度计？怎么搅拌？最后一空还要注意ΔH的符号是负号。关于实验细节的考查，是实验题命题的方向。

考点4 键能的简单计算

例8 已知：P4（g）+6Cl2（g）=4PCl3（g） ΔH=a kJ?mol-1

P4（g）+10Cl2（g）=4PCl5（g） ΔH=b kJ?mol-1

P4具有正四面体结构，PCl5中P-Cl键的键能为c kJ?mol-1，PCl3中P-Cl键的键能为1.2c kJ?mol-1。下列叙述正确的是（ ）

A.P-P键的键能大于P-Cl键的键能

B.可求Cl2（g）+PCl3（g）=4PCl5（g）的反应热ΔH

C.Cl-Cl键的键能为[b-a+5.6c4]kJ?mol-1

D.P-P键的键能为[5a-3b+12c8]kJ?mol-1

解析 原子半径P>Cl，因此P-P键的键长大于P-Cl键的键长，则P-P键的键能小于P-Cl键的键能，A项错误。利用“盖斯定律”，结合题中给出两个热化学方程式可求出Cl2（g）+PCl3（g）=PCl5（g） ΔH=[b-a4]kJ・mol-1，但不知道PCl5（g）=PCl5（s）的ΔH，因此无法求出Cl2（g）+PCl3（g）=PCl5（s）的ΔH，B项错误。利用Cl2（g）+PCl3（g）=PCl5（g） ΔH=[b-a4]kJ・mol-1可得，E（Cl-Cl）+ 3×1.2c-5c=[b-a4]，因此可得E（Cl-Cl）=[b-a+5.6c4]kJ・mol-1，C项正确。由P4是正四面体可知，P4中含有6个P-P键，由题意得，6E（P-P）+10×[b-a+5.6c4]-4×5c=b，解得E（P-P）=[2.5a-1.5b+6c6]kJ・mol-1，D项错误。

化学反应与能量篇3

离子反应方程式是基本而且非常重要的化学用语，在江苏和全国其他地区的高考化学试卷中，离子反应方程式都是必考考点.其中，由于反应物量的不同而引起的离子反应不同的离子反应方程式的考查是个难点.在我们高中阶段出现的与量有关的离子反应主要有以下几种情况.

一、部分复分解反应

1.反应的生成物与反应物可进一步反应

这类离子反应需要我们能够正确判断出生成物的形式，只有正确判断出生成物的形式，才能正确书写出离子反应方程式.

例1 CO2通入NaOH溶液中

分析：开始时，只有相对少量的CO2通入NaOH溶液中，NaOH过量，此时生成的是正盐Na2CO3，不可能生成酸式盐NaHCO3，当过量CO2通入NaOH溶液中，Na2CO3与CO2继续反应，生成了NaHCO3.所以相关离子反应方程式为：CO2+ 2OH-（足量）=CO2-3 +H2O；CO2（足量）+ OH-=HCO-3.

2.试剂滴加顺序不同，离子反应不同

这类离子反应主要是由试剂滴加的顺序不同，导致反应物量的不同来决定反应如何进行，一般判断离子反应的产物由两种反应物中处于少量或者适量的物质来确定.

例2 AlCl3溶液与NaOH溶液相互滴加

①AlCl3溶液滴加到NaOH溶液中

分析：将AlCl3溶液滴加到NaOH溶液中，此时加入的AlCl3溶液为少量，而NaOH溶液足量，所以Al3+将消耗更多的OH-，转化为AlO-2，则该反应的离子反应方程式为：Al3++4OH-（足量）=AlO-2+ 2H2O.

②NaOH溶液滴加到AlCl3溶液中

分析：将NaOH溶液滴加到AlCl3溶液中，此时加入的NaOH溶液为少量，而AlCl3溶液足量，所以Al3+将消耗较少的OH-，转化为Al(OH)3，则该反应的离子反应方程式为：Al3+（足量）+3OH-=Al(OH)3.

3.酸式盐与碱的反应

这类离子反应如何进行，还是主要由两种反应物的量来决定，书写该反应离子反应方程式时应先确定哪种物质少量，少量物质多个离子参加反应，离子的化学计量数之比符合其组成比.然后由少量的物质离子的化学计量数来确定过量物质参加反应离子的化学计量数，最后由参加反应各离子的化学计量数确定出生成物及其化学计量数.

例3 NaHCO3溶液和Ca(OH)2溶液的反应

①NaHCO3溶液和少量Ca(OH)2溶液的反应

分析：由题意知，少量Ca(OH)2完全反应，Ca2+和OH-的化学计量数之比符合其组成比，为1∶2，由OH-的化学计量数可以确定出HCO-3的化学计量数，它们的化学计量数之比为1∶1，所以，各反应物离子及其化学计量数为Ca2++2OH-+2HCO-3，最后确定产物及其化学计量数，则该反应离子反应方程式为：Ca2++2OH-+2HCO-3=CaCO3+ CO2-3+2H2O.

②NaHCO3溶液和过量Ca(OH)2溶液的反应

分析：由题意知，少量HCO-3完全反应，所需OH-的化学计量数与HCO-3的化学计量数相同，由于过量，故生成的CO2-3完全转化为CaCO3沉淀.所以Ca2+的化学计量数由OH-与HCO-3反应生成CO2-3

的量确定，则该反应的离子反应方程式为：HCO-3+OH-+ Ca2+=CaCO3+ H2O.

例4 NaHSO4溶液和Ba(OH)2溶液的反应

①向NaHSO4溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至中性

分析：由题意知，反应至中性时，H+和OH-需恰好完全反应，则NaHSO4和Ba (OH)2的物质的量之比为2∶1，此时SO2-4过量，Ba(OH)2属于少量，所以，参加反应的Ba2+和OH-完全反应，Ba2+和OH-的化学计量数之比符合其组成比1∶2，过量物质的SO

2-4和H+化学计量数由Ba2+和OH-的化学计量数决定.则该离子反应方程式为：Ba2++2OH-+SO2-4+2H+=BaSO4+2H2O.

②在以上中性溶液中，继续滴加Ba(OH)2溶液至SO2-4完全沉淀，此时总反应的离子反应方程式？

分析：由题意知，继续滴加Ba(OH)2至SO2-4完全沉淀时，加入的总的Ba2+和SO2-4恰好反应，Ba2+和SO2-4的化学计量数之比为1∶1，由此可知NaHSO4和Ba(OH)2的物质的量之比为1∶1，此时OH-过量，NaHSO4属于少量，参加离子反应的H+与SO2-4的化学计量数之比符合其组成比1∶1，所需Ba2+与OH-的化学计量数由SO2-4与H+的化学计量数决定，则离子反应方程式为：

SO2-4+H++ Ba2++OH-=BaSO4+H2O.

4.复盐的有关反应

由于复盐成分相对复杂一些，复盐溶液中所含有的离子也相对较多，讨论起来有时难度较大，但再复杂的溶液，我们还是只要找出实际参加反应的微粒及反应物中处于少量或者适量的物质，基本就可以判断出离子反应如何进行.

例5 明矾溶液与Ba(OH)2溶液混合

①明矾溶液与足量Ba(OH)2溶液反应

分析：由于该过程中参加反应的KAl(SO4)2是少量，故参加反应的Al3+和SO2-4的化学计量数之比符合其分子组成比为1∶2，由1 mol Al3+转化为AlO-2需4 mol OH-，2 mol SO2-4完全转化为BaSO4沉淀，需2 mol Ba2+，所以该离子反应方程式为：Al3++2SO2-4+4OH-+2Ba2+=AlO-2+2BaSO4+2H2O.

②明矾溶液与少量Ba(OH)2溶液反应

分析：由于Ba(OH)2少量，故Ba2+和OH-的化学计量数之比为1∶2,1 mol Ba2+完全转化为BaSO4需1 mol SO2-4,2 mol OH-转化为Al(OH)3需2 3 mol Al3+，由此得：

Ba2++2OH-+SO2-4+ 2 3Al3+=BaSO4+2 3Al(OH)3，化为整数得该反应的离子反应方程式为：

3Ba2++6OH-+3SO2-4+2Al3+=3BaSO4+2Al(OH)3.

二、部分氧化还原反应

这类离子反应一般涉及到多种具有还原性的微粒与同一种具有氧化性的微粒之间发生氧化还原反应，或者是多种具有氧化性的微粒与同一种具有还原性的微粒之间发生氧化还原反应，不同情况下反应到底如何进行，由不同微粒的还原性强弱或者氧化性强弱以及反应物量的多少来决定，我们知道，同一种氧化剂首先与还原性强的微粒反应，之后才和还原性弱的微粒反应，反之同种还原剂与不同氧化剂反应也是如此.这就要求我们要能够准确判断出不同微粒的氧化性或还原性强弱，只有这样才能准确书写或判断出离子反应方程式.

例6 Cl2通入到FeBr2溶液中

①少量的Cl2通入到足量的FeBr2溶液中

分析：由于FeBr2溶液中的Fe2+和Br-都能够被Cl2氧化，当Cl2通入FeBr2溶液中，Cl2首先和还原性强的离子反应，由于Fe2+比Br-的还原性强，所以当少量Cl2通入FeBr2溶液中时，Cl2只和Fe2+发生氧化还原反应，则该离子反应方程式为：Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+.

②足量的Cl2通入到FeBr2溶液中

分析：由于Cl2是足量的，则FeBr2溶液中两种还原性离子Fe2+和Br-均可被Cl2氧化，且少量的FeBr2完全反应，由此可知参加反应的Fe2+和Br-的化学计量数之比符合其组成比

1∶2，所需Cl2的化学计量数由Fe2+和Br-的量来确定，此时离子反应方程式为：2Fe2++4Br-+3Cl2=2Fe3++2Br2+6Cl-.

③1 mol Cl2通入到含1 mol FeBr2溶液中

化学反应与能量篇4

初中化学 课程标准 能量观 微粒观

《义务教育化学课程标准（2011年版）》（以下简称课标）明确指出，“义务教育阶段的化学教育，要激发学生学习化学的好奇心，引导学生认识物质世界的变化规律，形成化学的基本观念……”化学能量观是化学观念中的核心观念，需要经过螺旋式递进。2012年修订的三个版本[1-3]的化学教材在不同阶段都有安排，充分体现了学习的阶段性和层次性。要求教师把握好知识深广度，既要符合学生的认识规律和心理特征，又要层层递进，从定性到定量、事实到科学概念来认识并建立化学反应与能量之间的双向关系，引导学生建构适应层次的能量观[4-6]：（1）物质具有能量，不同物质或同种物质的不同状态所具有的能量不同。（2）化学反应过程中，不仅有物质变化，而且有能量变化，伴随化学反应的能量变化有不同的形式；化学能是能量的一种存在形式；能量是影响化学反应的重要因素，化学能与其他能量的相互转化以化学反应为基础和前提，能量不会创生和消亡，只是在转化的过程中有能量转化的效率问题，使能量有所损耗。（3）能源是社会发展的基础，能源的开发和利用离不开化学。（4）微观世界也存在着能量关系，表现为分子间、原子（离子）间、电子与原子核间的相互作用。

一、基于课标的视角，比较、分析三个版本教材能量观的呈现方式

课标中，每个二级主题都从“标准”和“活动与探究建议”两个维度，对化学学习内容进行了说明，还有可供选择的情境素材。其中，在“化学变化的基本特征”二级主题中明确指出：“知道物质发生化学变化时发生着能量的变化，认识通过化学反应实现能量转化的重要性”。笔者尝试基于课标，分析三个版本教材能量观呈现的基本视角（见表1）。

教材还以蜡烛燃烧为素材研究物质的性质和变化，能量观渗透在火焰温度的测定之中，若能在描述“发光、发热、火焰”等具体现象的基础上再提出更为深刻的问题――“为什么化学变化伴随有能量转化？”实验就不再局限于蜡烛燃烧的具体现象和产物的检验上了。使学生了解该反应是持续发生的自发反应，先反应释放的能量可引发后续反应，从而将化学的基本观念与化学过程的方法教育有机地联系起来[7]。

物质的化学变化包括了质的变化、量的变化与能量转化，从能量观的角度理解物质结构及其转化是化学的基本视角。教学过程中，要联系燃料的燃烧、中和反应、葡萄糖在体内氧化释放能量、生石灰与水反应放出的热量能“煮熟”鸡蛋、化学电池等日常现象作为情境素材，通过创设真实的问题情境和建构性的学习，帮助学生理解化学变化和能量变化的密切关系，培养学生学习化学的兴趣和能力。

二、初中化学能量观建构的基本策略

研究化学反应中的能量变化与研究化学反应合成物质同样重要。因此，教师要重视引导学生建构不同知识之间、理论与事实之间、新旧经验之间的有意义联系，在关注情境的选取与创设、问题的构思与引导、内容的组织与呈现、活动的设计与安排的交互过程中经过螺旋式递进，使学生初步认识化学反应中有能量变化，在燃烧和燃料的学习中得以强化，了解如何应用化学变化实现能量的转化和物质、资源的合理利用，形成和发展能量观。

1.借助实验表征建构能量观

借助实验表征，引导学生理解吸、放热除了对温度有影响，还会引起气体压强、体积、溶解度、物质状态等的变化。在不使用温度计的情况下，让学生用手感知，或通过合适的实验装置（如图1、2），借助实验现象，加深学生对化学能量观的理解。

还可以借助铁丝、镁条、氢气的燃烧、干电池和充电电池等实验探究，使学生宏观感知、理解化学体系是一种储能体系，化学反应伴随有能量变化，常见形式是化学能转化为热能、光能、电能，且电能与化学能可以相互转化。借助高锰酸钾加热制取氧气，水的电解，观察二氧化锰、硫酸铜溶液对过氧化氢分解反应的影响等实验，使学生了解有些化学反应需点燃、加热、高温、通电、催化剂等条件，如果没有这个条件反应就不能发生。从而有效调节和控制能量的储存和释放过程，促进或抑制化学反应，使化学反应向着有利的方向发展，明白反应条件对化学反应的重要作用，帮助学生建构能量观。

2.深化对燃料和燃烧的认识，发展能量观

教材中通过大量的事实证明：人类利用燃烧的主要目的是为了获取能源。煤、石油和天然气等化石燃料是当今世界上最重要的能源，资源的浪费主要表现在化石燃料的不充分燃烧上。因此，关于能源问题，一要让学生了解燃料燃烧反应释放能量，帮助学生研究怎样才能使燃料完全燃烧，提高燃烧的效率；二要让学生考虑燃烧的安全问题，学习怎样运用化学知识防火、灭火；三要讲燃料燃烧对环境的影响，怎样减少燃料燃烧时有害气体和烟尘的排放，减少对环境的污染；四要讲燃料的选择与清洁能源的开发利用，讲化学科学为开发清洁、高效的能源能做些什么[8]。利用核心概念的文字表达方式揭示有关燃料问题的化学学科本质（如图3）：

图3 燃料燃烧的文字表达式

设置问题组：（1）燃烧能为我们做什么？（2）选择燃料时应综合考虑的因素有哪些？（3）为什么有些物质可以作为燃料，有些则不能？（4）燃烧生成物为什么会对环境产生影响，有哪些对策？（5）物质在化学反应中的能量变化有什么规律？（6）化学反应中的能量变化对我们学习物质的物理性质和化学性质、物质的制备和选择反应条件有什么启示？怎样利用化学反应中的能量？

通过问题组的解决，借助可燃物与氧气发生的剧烈氧化反应，从化学反应热现象认识到通过化学反应可以获得能量，通过对燃烧概念的发展性理解，使学生了解燃烧是强化物质转化伴随有能量变化认识的重要内容，形成对化学反应中的能量变化初步的感性认识；通过对燃烧、缓慢氧化和爆炸发生条件的认识，初步感知可以通过改变反应发生的条件来影响化学反应。了解人类的一切活动都离不开能源，能源居于首位，能源的开发和利用离不开化学，认识化学在提高燃料的燃烧效率中的重要作用，从自我做起，节约能源，引导学生建构能量观。

3.借助微粒观，了解能量观的内涵

微观层面认识能量观，这部分内容既基于物理学习，又与微观世界联系，抽象程度很高，鲁教版以水为例，创设连续性问题情境：在水的状态变化时水分子的能量、运动速率、间隔怎样变化？在水天然循环的各个环节上水分子的能量如何变化？是怎样运动的？以分子或原子不断做无规则运动为切入点，推论出构成物质的微粒具有热能。溶解现象并非单纯的物理现象，其伴随的能量变化涉及微粒的运动和相互间的作用力。物质溶解于水的过程中发生了两种能量变化：溶质的分子（或离子）向水中扩散的吸收热量过程；溶质的分子（或离子）和水分子形成水合分子（或水合离子）的放出热量过程。溶质不同，这两种过程吸收或放出的热量不同，使溶液的温度发生不同的变化。

核外电子运动也是一种能量的反映。元素得失电子的能力取决于原子中电子的能量，元素原子的最外层电子处于较高能量状态，不稳定，原子间通过得失电子或共用电子对的方式成键，使体系能量降低，形成相对稳定的结构。学生形成核外电子运动的能量思维方式，从能量的角度研究物质及其转化的思维方法等[4]。因此，可把物质转化过程看作是诸存在物质内部的能量（化学能）转化为热能、光能等释放出来，或者是热能、光能等转化为物质内部能量（化学能）被储存起来的过程。在水的电解教学中，若能从微观视角解释为什么水需要通电，引导学生认识分子、原子在化学变化中的行为，深入了解原子的内部结构以及原子核外电子的分布及其在化学变化中的表现，那么学生对化学反应条件对化学反应的重要作用的认识会达到更高的水平[9]。

初中学生的能量观建构是一个不断深化、有机联系、螺旋式上升的结构化内容，随着对能量观认识的不断丰富和发展，将从微观表征对化学和能量关系本质加以构建，形成更合理、完整的能量观。因此，学生能量观的建构应该注重认识和理解的完整性，使学生对学科知识的理解更加本质化，自身的观念更加清晰化，实施以观念建构为本的课堂教学。

参考文献

[1] 王晶，郑长龙主编.全日制义务教育化学九年级上、下册.北京：人民教育出版社，2012.

[2] 王祖浩，王磊主编.全日制义务教育化学九年级上、下册.上海：上海教育出版社，2012.

[3] 毕华林，卢巍主编.全日制义务教育化学九年级上、下册.济南：山东教育出版社，2012.

[4] 梁永平.论化学学习中的能量观建构.化学教育，2008（8）.

[5] 姚远远，陈凯.初中化学教科书中能量观的建构.化学教育，2013（5）.

[6] 徐敏.中学化学“能量观”的构成要素及内涵.中学化学教学参考，2013（7）.

[7] 魏锐，如何由实验观察提出科学问题――以蜡烛燃烧为例，化学教育，2012（1）.

化学反应与能量篇5

元素化合物知识是中学化学的重要组成部分，元素化合物的化学性质内容繁杂，学生在复习的时候往往是逐条的进行记忆，反应方程式更是反复的默写过关，无疑既增加了复习时间，又增加了复习的难度.高三复习的重要任务就是在教师的指导下，把各部分相应的知识按其内在的联系进行归纳整理，将散、乱且多的知识串成线，结成网，纳入自己的知识结构之中，从而形成一个系统完整的知识体系.注意归纳总结，强化复习“过程意识”.教学中注意呈现知识的梳理、延伸等归纳过程，通过对知识中蕴含规律的提炼、方法的归纳，举一反三，触类旁通.

元素及其化合物知识作为一个知识的载体，是培养学生的学习方法和能力的教育教学模型.元素化合物性质虽然内容繁杂，但它们存在着某些内在的联系，抓住了这种内在的联系，就会掌握元素化合物性质的分析方法，使元素化合物性质的复习变得简单很多.复习课就是要善于渗透复习方法的引导，关键是抓住两条主线：一是从物质分类的角度运用复分解反应原理来解决酸，碱，盐的化学性质；二是从化合价变化的角度运用氧化还原反应原理来解决常见的氧化性物质及还原性物质的化学性质.另外通过比较，加深对物质特性的认识和应用.所以，我认为元素化合物的复习模式最好的就是根据物质分类和化合价变化这两个角度运用复分解反应原理和氧化还原反应原理去分析元素化合物的性质.

接下来是我按照这个复习模式在高三年级中最好的两个理科班中进行的元素化合物复习模式.

一、从常见的酸，碱，盐入手归纳总结复分解反应原理

1.酸（包括酸性氧化物）与盐之间的反应

这类反应看似简单，但很多学生却容易犯错，例如，将CO2通入BaCl2溶液，很多学生认为会生成BaCO3 沉淀，符合复分解反应的条件，所以能反应，忽略了如果生成BaCO3沉淀，那么同时也应该生成盐酸，盐酸和BaCO3怎么可能大量共存呢？其实这类反应只要应用较强酸制较弱酸的规律就很容易解决了.

①利用较强酸制较弱酸规律解决酸与盐能否反应的问题：中学常见酸的酸性强弱顺序：H2SO4，HNO3，HCl>H2SO3>CH3COOH>H2CO3>HClO，H2SiO3;以及碳酸>苯酚>碳酸氢根，根据较强酸制较弱酸并且记住常见酸的强弱顺序，学生就能轻易的判断出什么样的酸和什么样的盐能反应以及产物是什么.这样学生就找到解决这类问题的正确方法了.

②二元酸和其正盐反应

如,Na2CO3+CO2+H2O＝2NaHCO3（将碳酸盐转化成碳酸氢盐的方法），举一反三:碳酸盐+二氧化碳+水= 碳酸氢盐; 亚硫酸盐+二氧化硫+水= 亚硫酸氢盐.

2.酸与碱之间的反应

强酸与弱碱，强碱与弱酸都可以发生反应.一元酸与碱反应很简单，对于学生来说，难点就是二元酸与碱的反应.一个典型的实验：少量的二氧化碳通入澄清石灰水结果是溶液变浑浊，而继续通入过量的二氧化碳，溶液又会变澄清.说明二元酸与碱的反应要注意过量问题.

①少量CO2通入澄清石灰水：

CO2(少量)+Ca(OH)2＝CaCO3+H2O

可让学生举一反三的写出下列反应：少量二氧化碳和氢氧化钠反应；少量二氧化硫和氢氧化钠反应.

②过量CO2通入澄清石灰水：2CO2(过量)+Ca(OH)2＝Ca(HCO3)2

联系上面1中的情形②，学生也就不难理解过量的CO2把碳酸盐转化成了碳酸氢盐.同样可让学生举一反三的写出下列反应: 过量二氧化碳与氢氧化钠反应；过量二氧化碳与氨水反应.

3．碱与盐反应，以及盐与盐反应，要求学生熟记必修1附页上的《部分盐，碱的溶解性表》就很容易解决这类问题.

二、从常见的强氧化剂与强还原剂之间的反应归纳总结氧化还原反应原理

学生存在的问题：不能判断常见强氧化剂与强还原剂之间的反应；书写氧化还原反应大多靠记忆；不会计算转移的电子数.

1．掌握氧化还原反应的基本概念，如，氧化剂与还原剂，被氧化与被还原，氧化反应与还原反应.

2．熟记常见的强氧化剂及其在溶液中的还原产物：Cl2，H2SO4(浓)，HNO3 , Fe3+ ,MnO-4（H+）, H2O2；熟记常见的强还原剂及其在溶液中的氧化产物：Fe2+，I-， S2， SO23，SO2.

3．会用化合价升降法配平.

4．会计算电子的转移数.

例，往含有1摩尔氯化亚铁的溶液中滴加足量的氯水，反应中转移的电子数是多少摩尔？没讲这部分内容之前，很多学生不知如何下手，我给学生讲了2种方法，常规算法和快速算法，常规算法就是遇到这种问题，写出反应方程式，算出反应中转移的电子数（即化合价升高的总数或者降低的总数），建立了转移的电子数和已知量氯化亚铁的关系，即可求出反应中转移的电子数；快速算法就是抓住反应中只有氯化亚铁失电子，1 mol氯化亚铁失去的1摩尔电子就是反应中转移的电子数.然后再做一个对比：如氯气与水的反应中，如果消耗1摩尔氯气，则反应中转移的电子是多少摩尔？和上面反应不一样的是氯气与水的反应中，消耗的氯气是一半得电子，一半失电子，弄清楚这个问题，转移的电子数也就容易算了，就是0.5摩尔氯气得到的电子数1摩尔.

三、从物质分类的角度运用复分解反应原理来解决酸，碱，盐的化学性质及从化合价变化的角度运用氧化还原反应原理来解决常见的氧化性物质和还原性物质的化学性质

下面我们就可以引导学生从复分解反应和氧化还原反应这两个角度分析中学涉及到的一些重要元素化合物的性质了.学生的思路就清晰多了，而不再依靠盲目的记忆了.

例如，复习SO2的性质，学生就能够从物质分类的角度根据复分解反应原理理清SO2作为酸性氧化物的性质：①SO2作为酸性氧化物（酸）可以和某些盐反应（较强酸制较弱酸），如，醋酸盐，碳酸盐等；②可与其正盐反应生成亚硫酸氢盐；③二氧化硫与氢氧化钠的反应，要注意二氧化硫是少量还是过量的情况；④另外根据氧化还原反应原理分析二氧化硫作为典型的强还原性物质，能被常见的强氧化剂氧化，最后再提醒一下学生注意该物质的特殊性(漂白性)，就能竟全功.

化学反应与能量篇6

一、定量研究物质的组成

1.化合物中组成成分的研究――化学式的计算

试题多以填空题形式出现，常考查根据化学式计算相对分子质量、原子个数比、元素质量比、元素质量分数或物质中含某N元素的质量等。试题取材于教材或社会热点，核心仍是根据给出的化学式进行相关计算。

例1 （天津）尿素[CO（NH2）2]是氮肥中最主要的一种，其含氮量高，在土壤中不残留任何有害物质，长期施用没有不良影响。计算：

（1）CO（NH2）2中各元素质量比为

（根据化学式中元素顺序写最简比）。

（2）CO（NH2）2的相对分子质量是 。

（3）若CO（NH2）2中含有3克氮元素，则该CO（NH2）2的质量为 克。（计算结果精确到0.1）

解析：元素质量比计算时，要按序写出各原子的相对原子质量，分别乘以其原子个数，再算比值。每个CO（NH2）2分子中含有1个C、1个O、2个N和4个H，所以CO（NH2）2中各元素质量比为：（12×1）∶（16×1）：（14×2）∶（1×4）=3∶4∶7∶1，它的相对分子质量为：12×1+16×1+14×2+1×4=60。因为化合物中各成分的含量（元素的质量分数）是一个定值，即该物质中某元素的质量与物质的质量比是不变的，所以可依据氮元素的质量和质量分数计算CO（NH2）2的质量。CO（NH2）2中氮元素的质量分数为：[14×212×1+16×1+14×2+1×4]×100%=46.7%，该CO（NH2）2的质量为：3克÷46.7%=6.4克。

答案：（1）3∶4∶7∶1 （2）60 （3）6.4

2.混合物中组成成分的研究――溶液的计算、样品的纯度

溶液是初中化学学习和研究中最典型的混合物，由溶质和溶剂两部分组成，在中考中常考查溶质质量分数和溶液稀释的计算。一般会结合溶解度曲线，或在化学反应的综合计算中来进行这方面知识的考查。样品纯度的计算通常也是通过化学反应定量计算出某物质的质量，再用物质的质量除以样品的质量而得到。

例2 （宜昌）某氢氧化钠样品中混有氯化钠，为测定样品中氢氧化钠的质量分数，称取5克样品，加入27克水完全溶解后，缓慢加入稀盐酸，同时测定pH。当pH=7时，恰好用去10%的稀盐酸36.5克。试计算：

（1）将100克38%的浓盐酸稀释成10%的稀盐酸，需加水 克。

（2）样品中氢氧化钠的质量分数。

（3）反应后所得溶液中溶质的质量分数。

解析：（1）若加水后变成10%的稀盐酸质量为a，则加水的质量为a-100克。稀释后稀盐酸的质量a，可由稀释前后溶质质量相等列方程解答：a×10%=100克×38%，a=380克，加水的质量为：380克-100克=280克。（2）根据恰好反应时消耗氯化氢的质量，结合化学反应方程式，可求出5克样品中氢氧化钠的质量，再用氢氧化钠的质量和样品总质量，即可得到样品中氢氧化钠的质量分数。（3）求溶液中溶质的质量分数时，需要知道溶液的质量和溶质的质量。由于是恰好完全反应，反应后所得溶液中的溶质只有氯化钠。溶质氯化钠一部分是氢氧化钠与稀盐酸反应生成的，可根据化学反应中各物质的质量对应成比例计算得出；另一部分来自于样品，样品中混有的氯化钠质量为5克样品减去氢氧化钠的质量。从题意可知，稀盐酸恰好完全反应，且没有气体和沉淀产生，因此所得溶液的质量为：5克+27克+36.5克=68.5克。

答案：（1）280

（2）所用HCl的质量为：36.5 g×10%=3.65 g

设样品中NaOH的质量为x，生成NaCl的质量为y。

NaOH+HCl=NaCl+H2O

40 36.5 58.5

x 3.65 g y

[40x=36.53.65 g] x=4 g

样品中NaOH的质量分数为：[4 g5 g]×100%=80%

（3）[36.53.65 g=58.5y] y=5.85 g

反应后所得溶液中溶质的质量分数为：[5.85 g+5 g-4 g5 g+27 g+36.5 g]×100%=10%

答：略。

二、定量研究物质的变化――化学方程式的计算

利用化学方程式进行简单计算，是初中化学须掌握的基本技能，因为它是对物质从质到量研究的基本方法。在近年来的化学方程式计算题中，数学计算逐步淡化，更加突出了化学的特点，如对学生的信息处理能力、图表分析能力、实验数据筛选能力等的考查。试题常为综合计算型，情景素材丰富，形式多样，试题难度不大，既能考查学生的基本计算技能，又能较好地考查学生对化学信息的提取、分析、处理能力。

无论试题以何种形式出现，其基本的解题过程和方法是一样的。首先，根据题意找出已知量，而代入化学方程式进行计算的必须是“参加的”或“生成的”纯净物的质量；然后，根据所要求解的未知量设未知数；最后，根据化学反应中各物质的质量成正比的关系，把已知量、未知量和相对分子质量列比例式进行计算求解。

1.常规基础型

这类试题情景简单，化学反应多为教材中常见的，化学方程式书写容易，已知量为直接给出反应中的一种物质，或是通过简单的分析即可得出。主要考查学生进行化学方程式计算的基本格式和方法，注重基础性与规范性。

例3 （长沙）实验室取68克过氧化氢溶液和2克二氧化锰混合制取氧气，充分反应后，称量剩余溶液和滤渣的质量为68.4克。求：

（1）充分反应后生成氧气的质量为 g。

（2）参加反应的过氧化氢溶液中溶质的质量分数。

解析：在此反应中，二氧化锰为催化剂，反应前后质量和性质不变。反应前物质的总质量为：68 g+2 g=70 g，反应后剩余物的总质量为68.4 g，根据质量守恒定律可得，生成氧气的质量为：70 g-68.4 g=1.6 g。根据生成物氧气的质量，利用化学程式可计算出反应物过氧化氢的质量，再结合过氧化氢溶液的质量，即可得到参加反应的过氧化氢溶液中溶|的质量分数。

答案：（1）1.6

（2）设H2O2溶液中H2O2的质量为x。

2H2O2[MnO2] 2H2O + O2

68 32

x 1.6 g

[68x=321.6 g] x=3.4 g

参加反应的H2O2溶液中溶质的质量分数为：[3.4 g68 g]×100%=5%

答：略。

2.实验导图型

这类试题通常会创设一个实验情景，用图示的形式把实验过程表达出来。解题时，学生主要根据发生的化学反应，结合图示进行分析，并提取有用数据，进行相关计算。

例4 （哈尔滨）为测定某敞口放置的氢氧化钠溶液的变质情况，某同学实验并记录如 下图：[平均分成2份][溶液恰好变为无色][酚酞溶液（质量忽略不计）][A

100 g样品溶液][B][D][C][E][50 g 7.3%稀盐酸][无气泡][溶液仍为红色][步骤1][步骤2][200 g 7.3%稀盐酸][100 g溶液][245.6 g溶液][有气泡]

（1）B烧杯中发生反应的化学方程式为 。

（2）根据已知条件求解，C烧杯溶液中碳酸钠质量（x）的比例式为 。

（3）向E烧杯内加入54.4 g水，所得不饱和溶液中溶质的质量分数为 。

（4）D烧杯溶液中溶质的化学式为

。

（5）原氢氧化钠溶液中变质的氢氧化钠与未变质的氢氧化钠质量比为 。

解析：氢氧化钠敞口放置变质会生成碳酸钠，加入稀盐酸进行测定时，会发生两个化学反应，即稀盐酸分别与氢氧化钠和碳酸钠反应，与氢氧化钠反应没有明显现象，与碳酸钠反应会有气泡产生。根据实验图示可以分析出，盐酸会先与氢氧化钠反应，反应完全后再与碳酸钠反应。（1）B烧杯中加入盐酸后无气泡产生，溶液仍然是红色，所以发生的反应是氢氧化钠和盐酸反应生成氯化钠和水，化学方程式为NaOH+HCl=NaCl+H2O。（2）从步骤2可分析得出，50克样品溶液与200 g 7.3%稀盐酸恰好完全反应（溶液刚好变为无色），根据质量守恒定律可计算出生成二氧化碳的质量：50 g+200 g-245.6 g=4.4 g。设C烧杯溶液中碳酸钠质量为x，依据化学方程式可列出，C烧杯溶液中碳酸钠质量（x）的比例式为：[106x=444.4 g]。（3）所得不饱和溶液为氯化钠溶液，要计算氯化钠的质量，依据题意分析，无论氢氧化钠和碳酸钠的质量各是多少，氯化钠是它们与稀盐酸反应的产物，因此氯化钠与稀盐酸中的氯元素是守恒的，可不用具体的化学反应方程式来计算。若设生成的氯化钠的质量为y，则只需如下表示：HCl―NaCl，列式[36.5200 g×7.3%]=[58.5y]，解得y=23.4 g，所得不饱和溶液中溶质的质量分数为：[23.4 g245.6 g+54.4 g]×100%=7.8%。 （4）由方程式可计算出，与碳酸钠反应的稀盐酸的质量是100克，则与氢氧化钠反应的稀盐酸的质量为：200 g-100 g=100 g，所以步骤1中加入的50 g稀盐酸没有把氢氧化钠反应完。所以D烧杯溶液中溶质的化学式为NaCl、NaOH、Na2CO3。（5）若设未变质的氢氧化钠的质量为m，变质的氢氧化钠质量为n。

NaOH+HCl=NaCl+H2O

40 36.5

m 100 g×7.3%

[40m=36.5100 g×7.3%] m=8 g

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O

80 106

n 10.6 g

[80m=10610.6 g] n=8 g

则原氢氧化钠溶液中变质的氢氧化钠与未变质的氢氧化钠质量比为：8 g∶8 g=1∶1。

答案：（1）NaOH+HCl=NaCl+H2O

（2）[106x=444.4 g] （3）7.8% （4）NaCl、NaOH、Na2CO3 （5）1∶1

3.坐标图像型

此类试题是把化学反应的过程在坐标轴上用曲线表示出来，横坐标和纵坐标分别表示化学反应中不同的量。在解题中要求学生能在坐标上分析得出生成物或反应物的质量，作为化学方程式计算的已知量。曲线的起点通常是反应开始的点，拐点常是某一个反应结束的点，要重点进行数据分析，得到解答问题的关键数据。

例5 （陕西）小王同学想测定某Cu-Zn合金中铜的质量分数，取合金粉末13 g，向其中逐渐加入一定溶质质量分数的稀硫酸，所加稀硫酸与生成氢气的质量关系如右图所示。

请完成下列分析及计算。

（1）反应生成氢气的总质量为 g。

（2）合金中铜的质量分数。

解析：Cu-Zn合金中加入稀硫酸，只有Zn与其反应，而Cu与稀硫酸不反应。图中的拐点表示加入的稀硫酸为49克时生成0.1克H2，继续加入稀硫酸，H2质量不变，说明Zn在拐点处刚好反应完。因此，可用生成的0.1克H2的质量依据化学方程式求出Zn的质量。

答案：（1）0.1

（2）设13 g Cu-Zn合金中Zn的质量为x。

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2

65 2

x 0.1 g

[65x=20.1 g] x=3.25 g

合金中Cu的质量分数为：[13 g-3.25 g13 g]×100%=75%

答：略。

4.表格分析型

此类试题对学生的分析能力要求较高。表格中会出示多组数据，要求学生通过对比分析和计算，找出内在规律，判断恰好完全反应或某种物质反应充分时的一M数据，再进行相关化学方程式的计算。

解答此类题的关键是找出数据的变化规律，通常要把参照数据的正比关系找到。其突破口在于不符合这种规律的一组数据以及与它紧临的一组数据，读懂其化学意义。

例6 （随州）将 25.6 g NaCl和 MgCl2固体混合物完全溶于126 g水中配成溶液， 再将200 g一定溶质质量分数的NaOH溶液不断加入该溶液中。充分反应后，测得的实验数据如下表：

计算：

（1）上表中m的值为_____________。

（2）恰好完全反应时，所得溶液中溶质的质量分数。

解析：通过上表横向和纵向分析，每向配成的溶液中加入40克氢氧化钠溶液，就会生成氢氧化镁沉淀2.9克，因此，当第三次加完氢氧化钠溶液后，m的值为2.9×3=8.7。第4次和第5次实验数据说明，MgCl2和足量的NaOH溶液反应，最多只能产生11.6 g沉淀，此时MgCl2已反应完全，而11.6刚好是2.9的4倍，说明第4次加入的氢氧化钠溶液恰好反应完，得到氯化钠溶液。

答案：（1）8.7

（2）设恰好完全反应时生成NaCl的质量为x，固体混合物中MgCl2的质量为y。

MgCl2+2NaOH=Mg（OH）2+2NaCl

95 58 117

y 11.6 g x

[5811.6 g=117x] x=23.4 g

[95y=5811.6 g] y=19 g

溶质的总质量为：25.6 g-19 g+23.4 g=30 g

溶液的质量为：25.6 g+126 g+160 g- 11.6 g=300 g

化学反应与能量篇7

能源是人类社会赖以生存和发展的最主要的物质基础。人类社会要想发展，就离不开优质能源的开发和能源技术的改进。现今世界，能源短缺已经成为制约全世界社会与经济发展的重要问题。以煤、天然气和石油等为主的传统化石能源在人类社会的发展中曾起到了非常重要的作用，并仍将是人类在未来一段时间内的主要能源。但是，这类不可再生的传统能源在未来百余年间将无力支撑人类的生产生活，而且还会造成环境污染。有关能源问题不再仅仅是专家们讨论的热点，已经成为普通百姓关心的话题。

“能源的综合利用”是具有社会意义的主题，以这样一个主题作为项目，有利于将学科知识和课程内容进行整合，教学过程中让学生借助各种探究手段和活动以及与项目相关的各类资源对学科核心知识进行有意义的建构，从而实现学生综合智能的发展。

二、项目设计

本项目立足于能源的综合利用，将高中化学必修2化学反应与能量的内容进行整合，设计了四个专题：“认识能源”“燃料篇”“电能篇”“化工原料篇”。首先让学生对能源有一个整体的认识，然后在探索化石燃料作为生活中稳定能量来源原因的任务驱动下，先从宏观角度认识化石燃料的燃烧性质，建立能量观、发展变化观，再深入微观本质认识化学反应――燃烧反应提供能量的本质原因，最后定量认识燃料燃烧释放能量的能力大小；之后分析火力发电的原理及弊端，通过探索氢氧燃料电池能否实现化学能与电能之间的直接转化，建构原电池认识模型，从而发展学生的利用模型解决生活实际问题的能力，并培养学生变化守恒的科学素养；通过对化石燃料为原料直接或间接转化成的基础化工原料甲烷、乙烯、乙醇、乙酸及苯的组成、结构、性质及化工方面用途的探讨，帮助学生理解综合利用传统能源的方法，形成对能源可持续发展的意识，培养学生绿色应用的科学素养；最后让学生查阅资料了解新能源对解决能源问题及对能源发展的作用和价值，引导学生对能源有全面的认识和发展的眼光。

项目具体方案设计如图1所示。

三、项目教学中的关键问题

1.项目教学内容分析时，要确认教学内容的基本观念，建立项目中事实性问题、核心概念知识及核心观念之间的联系。

新课标对这两部分内容的教学要求：（1）理解化学键的断裂与形成是化学反应能量变化的主要原因，建立从微观结构的变化看化学反应与能量观。（2） 认识化学键的涵义，知道离子键和共价键的形成。

本专题以“研究化石能源作为燃料的本质原因”为中轴线，辐射到化学反应的本质的探讨，为核心概念知识的落实提供了较为丰富的事实性问题。本专题根据解决实际问题时涉及的核心概念知识及这些概念对学生核心观念的建构的作用来安排教学顺序。其具体联系可用图2来表示。

2.以观念为核心分析学生在主题知识内容与基本观念方面的发展程度。

从学生学习的角度看，“放热反应和吸热反应”的教学价值主要体现在以下几个方面：第一，认识化学反应的视角由关注物质变化转向关注能量变化，拓展了学生认识化学反应的角度。第二，由学生已有的化学反应伴随着能量变化的感性认识，去探索化学反应中能量变化的宏观原因；认识化学反应中能量转化的途径和形式，如化学能与热能的相互转化。第三，通过实验，定性地感受化学反应中能量的变化。

“化学键”的教学价值主要体现在以下几个方面：第一，发展学生从物质结构角度认识分子再分、原子重新组合的原因。第二，由学生已有的化学反应伴随着能量变化的定性认识，去探索化学反应中能量变化的微观原因；认识化学反应中能量转化的途径和形式。第三，通过计算，定量地认识化学反应中能量的变化。

总之，从整个专题看，要求学生的认识方式从宏观到微观、从定性到定量，并且发展和完善学生的微粒观、变化观和能量观。

3.教学中要想学生对相关教学内容有整体把握，必需理清事实、概念及观念之间的关系，抓住关键性内容，教给学生有组织的知识体系，而不是将孤立零碎的、毫无联系的知识教给学生。

化学反应过程中不仅有物质变化，而且伴随着能量变化。从能量角度认识化学反应是高中化学教学的重要内容，也是学生“能量观”“变化观”建构的重要方面。

4.教学过程中，以核心概念为桥梁，发展和完善学生的核心观念。

本专题以“化学键”为桥梁发展和完善学生的微粒观、变化观和能量观。学生核心观念的形成与发展是以相关具体概念性知识的学习为基础的。本专题通过化学键概念的建立，帮助学生认识到微粒之间的相互作用，从结构的角度认识物质的组成，发展学生从原子、分子水平认识物质的构成和化学反应；同时，化学键的概念帮助学生认识物质变化的实质是旧键的断裂和新键的生成过程，这也是解释化学反应有能量变化的原因。

5.教学中需要立足学科的整体高度，利用学生多次认识化学能与热能的机会，在化学事实和相关概念学习的基础上，引导学生通过理性思维不断拓展和深化能量观。

整个专题一围绕“化学反应伴随着能量变化”这一学科基本问题引导和启发学生思维，帮助学生逐步形成相应的认识思路和方法，进而转化为学生从能量角度分析和解释相关问题的经验和能力。

四、项目教学在概念原理学习中的价值

化学反应与能量篇8

一、根据化学式的计算

命题规律：根据化学式计算的试题，一般是每年必考的试题。题型主要有选择题、填空题、计算题。

命题意图：考查化学式的基本计算，考查学生基本的化学计算能力、图表阅读能力等。

命题点：给定陌生的化学式考查化合价、相对分子质量的计算，元素质量比、元素质量分数的计算，元素质量和物质质量的换算等。

题目特点：试题素材取自于社会热点问题、生活实际问题等。这些题目的总体难度不大，计算过程相对简单，计算技巧也要求不高，思维的逻辑性、严密性要求较低，问题梯度不大，一般不要求写计算过程。

解题指导：计算化合物中各元素的质量比（或化合物分子中各元素原子的个数比）时，一定要将元素的排列顺序与后面的数值比例相对应，因为顺序不同，所得比值也不同。对于要求写出解答过程的计算题来说，在求化合物中某元素的质量分数时，公式（或代数式）后一定要有“×100％”。

例1．（广东）新药帕拉米韦注射液可用于治疗H7N9禽流感，其说明书中部分内容如图。

（1）帕拉米韦由种元素组成，其中氢、氮的原子个数比为。

（2）帕拉米韦属于（填“有机物”或“无机物”）。

（3）帕拉米韦中氧元素的质量分数是（精确到0.1%）。

（4）成人禽流感患者，每天应注射帕拉米韦支。

解析：本题主要考查同学们结合标签新信息，灵活运用化学式的含义与有关计算进行分析问题、解决问题的能力。

（1）帕拉米韦是由碳、氢、氮、氧四种元素组成的；一个帕拉米韦分子是由15个碳原子、28个氢原子、4个氮原子和4个氧原子构成的，则其中氢、氮的原子个数比为：28∶4=7∶1。

（2）帕拉米韦是含有碳元素的化合物，属于有机物。

（3）帕拉米韦中氧元素的质量分数为：16×4328×100%=19.5%。

（4）由题意知，成人禽流感患者的用量为75mg/次，2次/日，帕拉米韦含量是25mg/支，则成人禽流感患者，每天应注射帕拉米韦：75mg/次×2次÷25mg/支=6支。

二、有关溶液的计算

命题规律：有关溶液的计算是每年必考的内容，而考查的重点是溶液配制的相关计算。

命题意图：作为化学重要知识点来考查，以“选取符合学生终身发展需要的知识”为命题的基石，考查对溶液中各概念和原理的准确理解、掌握程度，及灵活应用概念和原理分析、解决问题的能力。

命题点：考查学生对溶液组成、溶液配制、溶液稀释、溶质质量分数的计算的掌握情况。

题目特点：题目选取符合学生终身发展需要的化学知识为载体，考查学生基本的化学知识和化学技能。题目一般要求直接写出答案，不要计算过程，一般不融合体积与质量的换算，难度不大，计算单一，综合性要求较低。

答题分析：用固体和液体来配制溶液，对于中等及中等以上的学生不在话下，主要的失分点在用浓溶液配制稀溶液上，由于计算要相对复杂些，学生在进行数学计算时失误率较高，普遍反映是计算器惹的祸。还有部分学生对溶质质量不变这个隐含的信息找不到，导致不知道列式计算，融合体积时不会先转换为质量再进行计算，导致失分。

解题指导：解答溶液的配制、稀释试题时，需牢记两条规律：一是稀释前后，溶液中溶质的质量不变；二是两种不同溶质质量分数的溶液混合后，所得溶液中溶质的质量等于混合前两溶液中各自所含溶质的质量之和。此外还需注意题给信息中各量的单位与所求量的单位间的换算关系，保持单位的统一。抓住概念和原理来进行分析、思考，是解该类问题的关键。

例2.（株洲）华雪同学想制取“叶脉书签”，需要50g质量分数为10%的氢氧化钠溶液。请回答下列问题。

（1）若用氢氧化钠固体配制，需称取氢氧化钠g。

（2）若用25%的氢氧化钠溶液配制，需25%的氢氧化钠溶液g，蒸馏水g；配制时应选用（填“10”、“20”、“50”或“100”）mL的量筒量取蒸馏水。

（3）下列操作正确的是（填字母）。

A.在托盘天平的左、右托盘上垫滤纸称取氢氧化钠固体

B.将准确称取的氢氧化钠固体直接倒入装有水的量筒中溶解

C.将配制好的NaOH溶液装入玻璃试剂瓶中，塞好橡胶塞并贴上标签

（4）在实验室配制氢氧化钠溶液时，（填“要”或“不要”）用到玻璃棒。

解析：掌握溶质的质量分数的计算式，并会进行应用解决相关问题，了解浓溶液配制稀溶液的方法、溶液配制的注意事项等，是解决此题的关键。

（1）配制50g质量分数为10%的氢氧化钠溶液，若用氢氧化钠固体配制，需称取氢氧化钠：50g×10%=5g。

（2）浓溶液稀释为稀溶液，溶质的质量不变，设需要25%的氢氧化钠溶液的质量为x，则有：5g=x×25%，解得x=20g，所以需要蒸馏水的质量为：50g-20g=30g，水的密度为1g/cm3，需要水30mL，依据量筒选取“一次相近”的原则，应选用50mL的量筒。

（3）A项，氢氧化钠固体有强烈的腐蚀性，应放在玻璃器皿中称量，防止腐蚀天平托盘，故错误；B项，量筒只能量取液体的体积，不能作为配制溶液的容器，故错误；C项，配制好的溶液贴签装瓶，正确。

（4）在实验室配制氢氧化钠溶液时，需要玻璃棒搅拌以加速氢氧化钠的溶解。

三、根据化学方程式的计算

命题规律：化学方程式的计算是每年中考化学必考知识点，常与溶质质量分数的计算综合起来考查。

命题意图：掌握好利用化学方程式的简单计算的方法，是学好化学的基本技能之一。近年来化学方程式的计算在淡化数学计算的同时，越来越突出化学学科特点。重点考查根据化学方程式计算的基本技能、规范化书写、图表阅读分析能力、数据处理能力、有效信息提取能力等，有利于考查学生科学严谨的态度。

命题点：命题往往以混合物（杂质不参加反应，可能作为生成物列入计算溶液中溶质质量分数）与某溶液反应，根据产生的气体（有时要用质量守恒定律来确定）或生成沉淀的质量来确定混合物中该物质的含量，并计算生成物溶液（或反应物溶液）溶质的质量分数。

解题指导：解答有关化学方程式和溶液的综合计算题时要注意：

（1）化学方程式下相对应的物质质量不能直接写溶液质量，而要写参加化学反应的溶质的实际质量。

（2）对于反应后所得溶液的计算，主要有两种求法：①溶液组成法。溶液质量＝溶质质量＋溶剂质量，其中溶质一定是溶解的，溶剂水根据不同的题目通常有两种情况：原溶液中有的水和化学反应新生成的水。②质量守恒法。溶液质量＝m（反应）－m－m，此法较为简单和常用，其m（反应）代表反应物质量总和，m表示不溶固体及生成沉淀的质量，m表示生成气体的质量。

1.以坐标图像给出信息的化学方程式计算

解题指导：分析以坐标图像给出信息的化学方程式计算时，解题的突破口一般为坐标曲线上的两个点，即起点和拐点（或终点），准确分析并理解两点对应的纵、横坐标数据的意义是解题的关键，找出解题所需数据后，按照化学方程式计算或溶液中溶质质量分数计算的方法进行解答即可。

例3.（达州）现有含HCl和CuCl2的混合溶液50g，向该溶液中逐滴加入溶质质量分数为10%的NaOH溶液，生成沉淀的质量与加入NaOH溶液的质量关系如图所示。

（1）当加入NaOH溶液质量为ag时，溶液中的溶质有。

（2）求混合溶液中CuCl2的质量分数。

（3）求恰好完全反应时，消耗NaOH溶液的总质量。

解析：本题考查化学方程式与溶液的综合计算，解题关键是分析清楚反应过程的先后，找出每个过程中已知物质的质量。要知道加入的氢氧化钠先与盐酸反应，把盐酸反应完了再与氯化铜反应。

（1）氢氧化钠与盐酸反应生成氯化钠和水，氢氧化钠与氯化铜反应生成氢氧化铜沉淀和氯化钠，所以反应后溶液中的溶质一定含有氯化钠，加入氢氧化钠溶液为ag时氢氧化钠过量，所以溶质中还含有氢氧化钠。

（2）设生成9.8g沉淀需要参加反应的氯化铜的质量为x，参加反应的氢氧化钠溶液的质量为y。则：

CuCl2+2NaOH=Cu(OH)2+2NaCl

1358098

xy×10%9.8g

135x=989.8g80y×10%=989.8g

x=13.5gy=80g

混合溶液中CuCl2的质量分数为：13.5g50g×100%=27%。

（3）恰好完全反应时，消耗NaOH溶液的总质量为：40g+80g=120g。

2.以实验装置提供信息的化学方程式计算

解题指导：分析以实验装置提供信息的化学方程式计算时，先要明确实验装置图所包含的信息。化学方程式中所表示的各化学量，反映的是纯净物之间的数量关系，因此在计算时必须要把含有杂质的物质的质量换算成纯物质的质量，然后才能将其代入化学方程式中计算。

例4.(荆门)某化学兴趣小组使用右图所示装置，对某种铁铜合金的成分进行测量。先取足量稀硫酸于烧杯中，再向其中加入14.0g合金样品，开始计时，并将电子天平的读数记录在下表中，请回答下列问题。

空烧

杯加入

硫酸后加入

合金后

5分钟加入

合金后

12分钟加入

合金后

21分钟加入

合金后

40分钟加入

合金后

3小时读数/g28.5169.7183.6183.5183.4183.3183.3（1）根据电子天平读数和时间的关系分析，该反应进行过程中，氢气的产生速度有什么特点?

（2）完全反应后，烧杯中盐的质量分数为多少？（用百分数表示）

（3）合金中铁元素的质量百分含量为多少？

解析：根据表中提供的信息可以判断反应进行的情况，当电子天平读数不再变化时，说明已经完全反应，根据质量差可以求出生成氢气的质量，进一步可以求出其他量。

（1）因为硫酸的浓度越大，反应越快，随着反应的进行，硫酸的浓度减小，反应速度变慢，所以生成氢气的速度是由快到慢。

（2）生成氢气的质量为：169.7g+14.0g-183.3g=0.4g。

设合金中Fe的质量为x，生成的FeSO4的质量为y。则：

Fe+H2SO4=FeSO4+H2

561522

xy0.4g

56x=152y=20.4g

x=11.2gy=30.4g

铜的质量为：14g－11.2g=2.8g，烧杯中溶液的质量为：183.3g－2.8g－28.5g=152g，烧杯中盐硫酸亚铁的质量分数为：30.4g152g×100%=20%。

（3）铁的质量百分含量为：11.2g14g×100%=80%。

3.以表格数据提供信息的分析讨论型化学方程式计算

解题指导：此类计算题综合性较强，解答表格类计算题的主要思路是研究表格数据的意义和数据间的变化规律。质量变化差值为解题的突破口，该变化值常为生成气体或沉淀的质量。抓住解题突破口后，通过进一步分析反应进行的程度，进而结合所求问题进行解答。试题给出数据的方法有时变动反应物中一个量，需确定参照对象，对比分析找出正好反应的一组数据进行计算；有时两个量同时改变，需对比分析确定两种物质正好反应的质量比；有时确定两物质正好反应的量，然后再分别讨论其中一种物质的过量问题。在近几年各省、市中考试题中大多采用这类计算题，是中考命题改革的方向和趋势。

例5.（邵阳）取10g锌粉和铜粉的混合物于烧杯中，向烧杯中分四次加入等质量的同种稀硫酸，实验过程中得到如下数据。

第1次第2次第3次第4次加入稀硫酸的质量20g20g20g20g剩余固体的质量8.7g7.4g6.1g5.5g（1）写出实验过程中发生反应的化学方程式：。

（2）混合物中铜粉的质量是。

（3）计算所用稀硫酸中溶质的质量分数。（保留计算过程）

解析：解答本题的关键是要分析出第1次实验时硫酸全部参加反应，锌有剩余，根据锌的质量计算硫酸中溶质的质量分数，重点考查了分析图表、获取信息、分析解决问题的能力。

（1）铜不与硫酸反应，混合物中只有锌与硫酸反应，生成硫酸锌和氢气，方程式为：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2。

（2）由图表可知，每次加入的稀硫酸的质量相等，第1次加入20g稀硫酸固体减少了：10g-8.7g=1.3g，说明20g稀硫酸恰好与1.3g锌反应，第4次加入20g稀硫酸固体减少了：6.1g-5.5g=0.6g，说明混合物中的锌已反应完，剩余固体的质量就是混合物中铜的质量，即混合物中铜粉的质量是5.5g。

（3）第1次加入20g稀硫酸固体减少了：10g-8.7g=1.3g，说明20g稀硫酸恰好与1.3g锌反应。设第1次参加反应的H2SO4的质量为x。

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2

6598

1.3g x

651.3g=98xx=1.96g

稀硫酸中溶质的质量分数为：1.96g20g×100%=9.8%。

4.以文字叙述提供信息的反思评价型化学方程式计算

解题指导：解答化学计算题一般可概括为“审、思、答、查”4个程序：

（1）审，一审粗知大概（粗读题，知其大概内容），二审数字位排（有效数字是否要求），三审关键所在（抓关键，细分析题目）。

（2）思，已知未知搭桥（找出已知、未知，建立联系），概念由大化小（如溶质质量分数、浓硫酸、中和等，概念解剖，各个“击破”），分析对比提高（对比概念、内容，确定方案）。

（3）答，计算设方列解（写设、列方程、解方程），过程精简准确（计算过程简明、准确），清晰规范书写（字迹清晰，书写规范）。

（4）查，解答符合题意（倒推重审，不走题），符号配平搞齐（方程式配平），量值单位切题（量、单位与要求相符）。

在解题过程中，审题要周全，思考是关键，答题应规范，复查应全面。同时，解答完题目后还必须学会总结，主要从解题依据、解题关键、解题规律、错解分析等方面入手。

例6.（威海）为了节约林木资源，近几年兴起石头纸，石头纸可用沿海水产养殖中产生的大量废弃贝壳制得。为了测定某种贝壳中碳酸钙的质量分数，取贝壳15克，加入150克7.3%的盐酸溶液，充分反应后，称得剩余物质的总质量为159.72克（假设贝壳中其他物质不与盐酸反应）。有人认为，根据上述实验数据，可按如下方案计算：根据“150克7.3%的盐酸溶液”，得出参加反应的氯化氢质量，然后根据反应原理求得碳酸钙的质量，最后求出贝壳中碳酸钙的质量分数。

（1）以上方案是否正确？

（2）计算贝壳中碳酸钙的质量分数。

解析：利用分析结果进行计算，关键是把握住完全反应的数据，利用有效的数据进行计算，体现出运用知识分析问题的能力。

（1）根据碳酸钙与盐酸反应的质量比分析，150克7.3%的盐酸溶液中的氯化氢是否完全反应。由反应的化学方程式：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2可知，碳酸钙与氯化氢反应的质量比为：100∶73，故150克7.3%的盐酸溶液能与15g碳酸钙完全反应，但所取15g贝壳中含有杂质，所以氯化氢有剩余，不能根据氯化氢质量计算贝壳中碳酸钙的质量分数。故以上方案不正确。

（2）由质量守恒定律求出生成二氧化碳的质量，再根据碳酸钙与盐酸反应的方程式，求出碳酸钙的质量，即可求出贝壳中碳酸钙的质量分数。

生成CO2的质量为：15g+150g-159.72g=5.28g

设15g贝壳中纯净CaCO3的质量为x。则：

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2

10044

x5.28g

10044=x5.28gx=12g

贝壳中碳酸钙的质量分数为：12g15g×100%=80%。

化学反应与能量篇9

【关键词】煤化工；工艺条件；反应体系；有效气体；化学平衡；评价指标；综合效益

0 引言

气流床气化过程实际上是煤炭在高温下的热化学反应过程，涉及气化剂与煤之间的反应，以及反应产物与煤、反应产物之间的化学反应，因此，气流床煤气化反应是一个及其复杂的反应体系。在此反应体系中，煤会发生一系列复杂的物理变化和化学变化，主要过程有粉煤的干燥、裂解，挥发分的析出、燃烧，以及煤焦、挥发分与气化剂的反应等。这些变化主要取决于煤种，同时也受温度、压力和气化炉型式等的影响。

1 气化过程的主要反应

1.1 热解过程的主要反应

煤热解的化学反应异常复杂，其间反应途径甚多。煤热解反应通常包括裂解和缩聚两大类反应。在热解前期以裂解反应为主，而热解后期以缩聚反应为主。一般来讲，热解反应的宏观形式为：

1.1.1 裂解反应

根据煤的结构特点，裂解反应大致有四类。

1）桥键断裂生成自由基。桥键的作用在于联系煤的结构单元，在煤的结构中，主要的桥键有：- CH2 - CH2 -，- CH2 -，- CH2 -O-，-O-，-S-S-等。它们是煤结构中最薄弱的环节，受热后很容易裂解生成自由基。并在此后与其他产物结合，或自身相互结合。

2）脂肪侧链的裂解。煤中的脂肪侧链受热后容易裂解，生成气态烃，如CH4，C2H6，C2H4等。

3）含氧官能团的裂解。-OH煤中含氧官能团的稳定性顺序为：-CH>=C=O>-COOH

羟基（-OH）最稳定，在高温和有氢存在时，可生成水。碳基（=C-O）在400℃左右可裂解生成一氧化碳。羧基（-COOH）在200℃以上即能分解，生成二氧化碳。含氧杂环在500℃以上也有可能断开，放出一氧化碳。

4）低分子化什物的裂解。煤中以脂肪结构为主的低分子化合物受热后熔化，并不断裂解，生成较多的挥发性产物。

通常煤在热解过程中释出挥发分的次序依次为：H2O，CO2，CO，C2H6，CH4，焦油，H2。

上述热分解产物通常称为一次分解产物。

1.1.2 二次热分解反应

一次热分解产物中的挥发件成分在析出过程中，如受到更高温度的作用，就会产生二次热分解反应。主要的二次热分解反应有以下四类：裂解反应、芳构化反应、加氢反应、缩合反应。因此，煤热解产物的组成不仅与最终加热温度有关，还与是否发生二次热分解反应有很大关系。

在煤热解的后期以缩聚反应为主。当温度在550-600℃范围内时，主要是胶质体再固化过程中的缩聚反应，反应的结果是生成了半焦。当温度更高时，芳香结构脱氢缩聚，即从半焦转变为焦炭。

1.2 气化过程的主要反应

气化反应按反应物相态的不同而划分为两种类型的反应，即非均相反应和均相反应。前者是气化剂或气态反应产物与固体煤的反应；后者是气态反应产物之间相互反应或与气化剂的反应。在气化装置中，由于气化剂的不同而发生不同的气化反应，亦存在平行反应和连串反应。煤气化反应一般分为三种类型碳一氧之间的反应、水蒸气分解反应和甲烷生成反应。

1.2.1 碳一氧之间的反应碳与氧之间的化学反应主要有：

C+O2=CO2

2C+O2=2CO

C+CO2=2CO

2CO+O2=2CO2

上述反应中，碳与二氧化碳之间的反应C+CO2=2CO是一较强的吸热反应需在高温条件才能进行反应。除此反应外，其他三个反应均为放热反应。

1.2.2 碳与水蒸气的反应

在一定温度下，碳与水蒸气之间发生下列反应：

C+H2O=C0+H2

C+2H2O=C02+2H2

上述两反应均为吸热反应。反应生成的一氧化碳可进一步和水蒸气发生如下一氧化碳变换反应：

CO+H2O=CO2+H2

该反应为一放热反应。

1.2.3 甲烷生成反应

煤气中的甲烷，一部分来自煤中挥发物的热分解，另一部分则是气化炉内的碳与煤气中的氢气反应以及气体产物之间反应的结果。

C+2H2=CH4

3H2+CO=CH4+2H2O

2CO+2H2=CH4+CO2

CO2+4H2=CH4+2H2O

上述生成甲烷的反应，均为放热反应。

1.2.4 煤炭中还含有少量元素氮（N）和硫（S）等

它们与气化剂以及反应中生成的气态反应产物之间可能进行的反应如下：

S+O2=SO2

SO2+3H2=H2S+2H2O

SO2+2CO=S+2CO2

2H2S+SO2=3S+2H2O

C+2S=CS2

CO+S=COS

N2+3H2=2NH3

N2+H2O+2C0=2HCN+1.5O2

N2+xO2=2NOx

由此产生了煤气中的含硫和含氟产物。这些产物有可能产生腐蚀和污染，在气体净化时必须除去。其中含硫化合物主要是H2S，COS、CS2和其他含硫化合物仅占次要地位。在含氮化合物中，NH3是主要产物，NOx（主要是NO以及微量的NO2）和HCN为次要产物。上述反应对气化反应的化学平衡及能量平衡并不起重要作用。气化反应为煤炭气化的基本化学反应。不同气化过程即由上述或其中部分反应以串联或平行的方式组合而成。上述反应方程式指出了反应的初终状态，能用来进行物料衡算和热量街算，同时也能用来计算由这些反应方程式所表示反应的平衡常数。但是，这些反应力程式并不能说明反应本身的机理。

2 气流床煤气化工艺性能主要评价指标

2.1 有效气体成分含量

煤气是CO、H2、CO2、CH4、N2、NOx、H2S、SO2等多组分混合气体，同时还含有未完全反应的O2和水蒸气，CO和H2是煤气中的主要成分气体，其总量一般在70%以上。对于煤气燃烧利用而言，CO和H2是煤气中关键的可燃成分，增加CO和H2的含量，可以提高煤气的热值。同时，对于合成氨、甲醇等煤化工工业而言，CO和H2是重要的原料气。在煤化工生产过程中煤气中的CO需先经变换工段与水发生变换反应，生成H2和CO2，再对CO2进行脱除，H2用于氨/醇合成。因此，CO%，H2%以及（CO+H2）%反映了煤气的有效成分的结构构成，是煤气质量效果评价的极为重要指标。其计算公式如下：

2.4 煤气化消耗指标

煤气化消耗指标是反应气化过程经济性的评价指标。煤气化消耗指标是指生产单位煤气有效成分（CO+H2）所消耗的煤炭量或气化剂量。工业上，单位煤气有效成分常采用1000m3的（CO+H2）为单位。煤气消耗指标主要包括比煤耗、比氧耗、比汽耗。其计算公式如下：

考察上述煤气化性能评价指标，可以看出这些气化性能评价指标并不完全独立。其中有效气体含量指标（CO+H2）%与CO%和H2%完全相关，而各类消耗指标比煤耗、比氧耗和比汽耗与产气率、碳转化率及己知的工艺条件如投煤量、氧量和蒸汽量等相关。鉴于此，本文研究所涉及的煤气化性能评价指标仅取相互独立的评价指标，具体为CO%、H2%、产气率和碳转化率。

3 结束语

总之，为了实现高碳资源的低碳化利用，我们必须逐步改变当前这种传统意义的煤炭转化利用方式转而促进能够有效提高煤炭转化效率和质量，且环保效益好的以煤气化为核心的新型煤化工的有序发展，而气流床煤气化技术将在新型煤化工中发挥着重要作用。

【参考文献】

[1]廖汉湘.现代煤炭转化与煤化工新技术新工艺实用全书[M].合肥：安徽文化音像出版社，2004.

化学反应与能量篇10

关键词：计算流体力学；求解；基本原理；化学工程；应用

化学工程在我国具有较长的研究与应用历程，并在实际的生产与生活中取得到巨大的应用成效，不仅能够供给正常的生活需求，同时根据新材料的开发，能够满足现代型环保材料的使用。在化学工程中，较多的反映环境和反应机制都是在溶液中进行的，具有质量守恒和热量守恒定律的应用。而这种质量与能量的关系正是计算流体力学的主要原理。通过对实际应用环境和原理的分析，能够优化工程设计和工艺改进，提高化学工程的生产效率。

1计算流体力学在化学工程中的基本原理

计算流体力学简称CFD，是通过数值计算方法来求解化工中几何形状空间内的动量、热量、质量方程等流动主控方程，从而发现化工领域中各种流体的流动现象和规律，其主要以化学方程式中的动量守恒定律、能量守恒定律及质量守恒方程为基础。一般情况下，计算流体力学的数值计算方法主要包括数值差分法、数值有限元法及数值有限体积法，其也是一门多门学科交叉的科目，计算流体力学不仅要掌握流体力学的知识，也要掌握计算几何学和数值分析等学科知识，其涉及面广。针对计算流体力学的真实模拟，其主要目的是对流体流动进行预测，以获得流体流动的信息，从而有效控制化工领域中的流体流动。随着信息技术的发展，市场上也出现了计算流体力学软件，其具有对流场进行分析、计算、预测的功能，计算流体力学软件操作简单，界面直观形象，有利于化学工程师对流体进行准确的计算。

2计算流体力学砸你化学工程中的实际应用

2.1在搅拌中的应用分析

在搅拌的化学反应中，反映介质之间的流动性比较复杂，依据传统的计算形式根本无法解决，并在化学试剂在搅拌中存在不均匀扩散的特点，在湍流的形式中能量的分布状况也存在着空间特点。若是依据实验手段测得反映中物质、能量和质量的变化规律，其得出的结构往往存在较差时效性，实验骗差加大。通过对二维计算流体力学的应用，能够对搅拌中流体的形式进行模拟，并进行质量、能量等数据的验证。但是流体的变化，不仅与化学试剂的浓度、减半速度有关，还与时间、容器的形状等有着之间的联系，需要建立三维空间模拟形式进行计算流行力学。随着科学技术和研究水平的提高，在通过借助多普勒激光测速仪后，已经对三维计算形式有了较大的突破，这对于化工工程中原料的有效应用和工程成本的减低具有促进的作用，但是在三维计算流体力学中还存在一定的缺陷，需要在今后的研究中不断的完善。

2.2CFD在化学工程换热器中的应用分析

换热器是化学工程中主要的应用设备，通过管式等换热器、板式换热器、冷却塔和再沸器等的应用，能够有效的控制化学试剂在反应中的温度变化。其中根据换热器的形式不同，计算流体力学的方式也就不同。在管式换热器中主要是通过流体湍流速度的改变，增加换热速率的。在板式换热器中是通过加大流体的接触面积，提高换热效率的。而在冷却塔和再沸器中，热量交换的形式更为复杂，但是却群在重复性换热的特点，增加了换热的时间，提高了换热的效果。从总体上分析，计算流量力学中，需要对温度变化、流体的速度变化、热交换面积变化和时间变化进行分析。通过CFD计算流体力学的应用，能够计算出不同设备的热交换效果，并根据生产的实际需求进行换热器的选择使用。

2.3在精馏塔中的应用

CFD已成为研究精馏塔内气液两相流动和传质的重要工具,通过CFD模拟可获得塔内气液两相微观的流动状况。在板式塔板上的气液传质方面,Vi-tankar等应用低雷诺数的k-ε模型对鼓泡塔反应器的持液量和速度分布进行了模拟,在塔气相负荷、塔径、塔高和气液系统的参数大范围变化的情况下,模拟结果和现实的数据能够较好的吻合。Vivek等以欧拉-欧拉方法为基础,充分考虑了塔壁对塔内流体的影响,用CFD商用软件FLUENT模拟计算了矩形鼓泡塔内气液相的分散性能,以及气泡数量、大小和气相速度之间的关系,取得了很好的效果。在填料塔方面,Petre等建立了一种用塔内典型微型单元(REU)的流体力学性质来预测整塔的流体力学性质的方法,对每一个单元用FLUENT进行了模拟计算,发现塔内的主要能量损失来自于填料内的流体喷溅和流体与塔壁之间的碰撞,且用此方法预测了整塔的压降。Larachi等发现流体在REU的能量损失(包括流体在填料层与层之间碰撞、与填料壁的碰撞引起的能量损失等)以及流体返混现象是影响填料效率的主要因素,而它们都和填料的几何性质相关,因此用CFD模拟计算了单相流在几种形状不同的填料中流动产生的压降,为改进填料提供了理论依据。CFD模拟精馏塔内流体流动也存在一些不足,如CFD模拟规整填料塔内流体流动的结果与实验值还有一定的偏差。这是由于对于许多问题所应用的数学模型还不够精确,还需要加强流体力学的理论分析和实验研究。

2.4CFD在化学反应工程中的应用研究

在化学反应工程中，反应物和生成物的化学反应速率与反应器、温度和压力等有着较大的联系，在实际的反应中可以利用计算流体力学进行数据的获取。但是这数据的获取具有一定的温度限制，当反应中温度过大，就会造成分子的剧烈运动，其运动轨迹的变化规律就会异常，在利用计算流体力学的模型计算中，计算数据与实际情况会发生较大的偏差。由于高温中分子的运动轨迹和运动速度难以获取，在计算流体力学的实际计算中，就要借助FLUENT进行三维建型，并利用测速反应器进行速度的测量，通过综合的比较分析，利用限元法进行数据的计算。可以得出不同环境下的反应器的流线、反应器内部的浓度梯度及温度梯度。通过CFD软件预测反应器的速度、温度及压力场，可以更进一步理解化学反应工程中的聚合过程，详细、准确的数据可以优化化学反应中的操作参数。

结束语

计算流体力学对于化学工程的应用具有实际意义，并在经济效益的提高上具有重要的价值，在近几年，化学工程技术人员不断的计算流体力学中展开研究，以二维空间计算和模拟为基础，不断的完善三维空间的流量计算，并得出了一系列的流体流动规律。根据计算流体力学在化学工程中的广泛应用，在今后的化学工程发展中，应加强此类学科的教学与延伸，提供出更有效的反应设备和工艺操作。

参考文献

[1]余金伟,冯晓锋.计算流体力学发展综述[J].现代制造技术与装备,2013(06).