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现代教学论的发展，更多地回归于人性的发展，强调学习者个体在教学活动中的主观能动性，强调教学的开放性差异性和发展性。科学素养教育的发展主要方向有三：从终结性教育向人的终身教育转变；从以知识传授性为主的传统教育向发展学生综合素质的发展性教育转变；从单一面向全体的教育更多地关注学生个性化需求的差异性教育转变。新课程课堂教学的首要目标是关注学习活动，提高学生素质。高中化学课程模块的内容差别较大，使用的教学方法也有很大区别，“化学反应原理”是基础理论模块之一，它帮助学生深入理解元素化合物之间内在联系，促使学生对化学理论知识系统化结构化。特别是对学生的逻辑思维能力有很大提升，是六个选修模块中理论性难度最强的。笔者在多年教学实践中总结出几种普遍适用的教学方法，具体分为：1. 愉快学习的教学方法。2. 关注差异性的教学方法。3. 问题探究的教学方法。4. 知识深加工的教学方法
1. 愉快学习的教学方法
学习是一种自我建构，学习主体的情绪对学习过程和结果会产生制约和调控。愉快学习环境的创建，首先要在课堂上建立一个双方都感受到的轻松活泼的氛围，不能简单的肯定和否定学生个性的张扬，教师的权威建立在学识的渊博和培养学生思维开发上。在课堂上，每个学生都能平等的和教师对话。其次要充分利用化学学科这个优势平台，激发学生求知的兴趣和欲望，使学生积极主动的投入知识的获取、体验获取过程的心境。化学这门学科激发学生学习积极性的平台较多，比如直观的化学实验实物模型，与化学息息相关的社会实践事例，还有多媒体课件图像表格和教师幽默的语言描述等。例如在专题1第二单元“化学能与电能的转化”中，要充分利用实验平台，让小组自己动手做各自的电源，相互分析对方电源工作原理并形成理论依据。再设计“如何在铁钥匙上镀铜”的实验，让学生在轻松愉快的小组活动中理解了电解槽的工作原理。最后再让学生小组书写“钢铁是怎样生锈的”小论文。这样学生在愉快学习的教学策略中完美地完成了学习任务。
2. 差异性的教学方法
新课程要求凸显差异性，在班级中个体的差异是客观的，模块教学中要实现个体的最优化学习效果，即差异性学习。江苏高考对选修化学模块的考试要求也是分ABCD四个等级的，在此模块教学中要认识不同学生原有的认知结构，强调差异对新内容的接受和顺应水平。课堂进度习题设计课后辅导效果评价都要体现差异性，让每一个学生在化学学习中都能得到成功的快乐，都得到最大可能的科学素养提升。专题2“化学反应速率与化学平衡”中焓变和熵变的要求要体现差异性，部分学生只要求“能用焓变（H）和熵变（S）说明化学反应的方向”，也有部分学生要学会从数学和物理学的知识角度准确理解焓和熵的意义。对于化学平衡的理解就更能体现差异性的教学策略了，基本标准要求学生“能够描述建立过程”“会利用外界条件判断化学平衡移动的方向”。实际教学中要根据不同的学生明确不同的学习任务，适当加入等效平衡的概念及判断，学会用K与浓度商来判断反应方向及一些复杂计算题。
3. 问题探究的教学方法
高中化学课程标准明确要求“提高学生的科学探究能力”，“化学反应原理”模块将“活动与探究”环节发挥得淋漓尽致，每个专题都有5项。在实际的教学过程，受条件限制，较多的探究活动教师是无法安排的，这就要求教师如何发挥此项教学策略最佳途径。首先，目的要明确，不要让学生徒有活动形式，不知自己在干嘛。教师要给出鲜明的问题，问题具有梯度性。如专题3的第三单元“盐类的水解”一节，可将三个“活动与探究”内容合而为一，在导学案上创设问题情境：1. 强碱弱酸盐（例CH3COONa）强酸强碱盐（例NH4Cl）、强酸弱碱盐（例CH3COONH4）各溶液PH值为何不同？2. 同样的强碱弱酸盐（例CH3COONa和Na2CO3）PH值为何不同？3. 影响盐类水解的具体内在因素和外在因素都有哪些？让学生带着解决问题的目的去小组探究实践。其次要坚持让学生自主性和实践性的原则，让学生在情感行为认知三方面积极参与，同时教师要利用各种评价手段，激励引导增强学生学习的热情和探究的科学素养水平。
本节课内容选自苏教版选修4《化学反应原理》专题2第二单元第二节(第一节为化学反应的方向),是在新课程选修模块中增加的原大学化学知识,其教学基本要求为:知道熵的概念、能用反应焓变、熵变说明化学反应的方向。如何浅显通俗进行教学,是对课任教师的一种挑战,笔者尝试科普化处理教材,用数据分析、实验探究、自然现象观察分析等比较直观的方法来完成教学基本要求,并在此基础上设计了科普化探究性的习题,以期达到下列三个目标: (1)以本节内容为载体,进行化学原理的探究性学习,使学生了解化学原理形成的过程和论述方法; (2)以化学教学为手段,从自然科学拓展到社会科学,对学生进行世界观和人生观的教学,培养学生的综合素质; (3)培养阅读科普文章能力和学习论文的写作方法。
2教学过程实录
2.1焓变与反应方向
2.1.1数据分析得出判断化学反应方向的依据(数据分析法)
[你知道吗]下列反应在一定条件下能够自发进行,它们有哪些共同特征?
C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)
H=-2217.5 kJ・mol-1
2Na(s)+Cl2=2NaCl(s) H=-822 kJ・mol-1
4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) H=-1648.4 kJ・mol-1
H2(g)+F2(g)=2HF(g) H=-546.6 kJ・mol-1
[学生解答]化学反应中的自发过程的共同特点:H
[ 结论]对于化学反应而言,绝大多数(是教材的修正语,从上面的4组数据中无法得出,最后由2.3中:H-TS来理论判定)的放热反应能自发进行,且放出的热量越多,体系能量降低越多,反应越完全,H是制约化学反应能否自进行的因素之一。
2.2熵变与反应方向
吸热过程的反应能否自发进行?
2.2.1观察与思考(实验探究法):向干燥的锥形瓶中加入约20 g NH4Cl晶体。在一小木块上洒少量水,将锥形瓶放在木块上。再向其中加入约40 g消石灰,用玻璃棒将固体充分混合均匀,静置。片刻后拿起锥形瓶,观察实验现象并思考如下问题:
(1)该反应是吸热反应还是放热反应?(2)该反应能自发进行的可能原因是什么?
2.2.2 自然现象观察与思考(自然现象观察法):P41页图2～5混乱程度不同的现象、图2～16水的不同聚集状态的混乱程度
[师生互动](1)除热效应外,决定反应能否自发进行另一因素―体系混乱度(熵S)
(2)熵:衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵,用符号S表示, 对于同一物质: S(g)>S(l)>S(s)
(3)熵变:反应前后体系熵的变化叫做反应的熵变,用S表示。
S=S生成物总熵-S反应物总熵
反应的S越大, 越有利于反应自发进行
[学生实时反馈]有学生提出在日常生活中有序性增强,反而有利于活动进行,如开会结束后,从大礼堂出来,有秩序出来比无序出来快。
[教师实时反馈]面对学生的观点,我一下子寻找不到反驳的论据,倍感窘迫,只能告诉学生希望得到他们的帮助,他们的讨论更激烈了。自己思考并听取他们的意见,五分钟后才形成下面评述:例举人们行为积累了人类的经验和智慧的有意识的行为,而化学反应往往在自然状态无意识下进行,最好摈弃人的智慧和意识,如对于直觉心理反应的研究,我们常常选取智商较低的小白鼠进行测试。
[教后反思]对自然现象进行观察与思考得出结论,并不象课本设计的这样的容易和单一,对学生可能出现的问题在学科和综合知识上要尽量作好准备。假如陷入窘境,我们也要坦诚,最好把它创设成一个难得的问题情景,进行师生互动,这或许是新课程理念所倡导的其中一种教学情景。这“五分钟”,使笔者常常反思,也是激励笔者写这篇文章的最大动力。
[反应分析](1)硝酸铵溶于水 :NH4NO3(s)=NH4+ (aq)+NO3-(aq),硝酸铵晶体中规则排列的NH4+和NO3-在溶于水后形成水合离子,无序地分散在溶液中, 体系混乱度增大(S0);
(2)碳酸钙分解:CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)气体生成,S0;
(3)2NH4Cl(s)+Ba(OH)2(s)=2NH3(g)+CaCl2(s)+2H2O(l),气体生成,S0。
上面的几个反应是吸热反应、那为什么还可以自发的进行呢?
[结论]熵判断依据:体系趋向于由有序状态转变为无序状态,即混乱度增加(S>0)。且S越大, 越有利于反应自发进行。
2.3H-TS, 判断化学反应方向的综合依据
正确判断一个化学反应, 是否能够自发进行,必须综合考虑反应的焓变和熵变
恒温恒压时判断反应是否能够自发进行
H0 ,一定能自发进行
H>0、S
H
H>0、S>0,是否自发,与温度有关
有一些吸热反应在室温条件下不能自发行,但在较高温度下则能自发进行,如:
CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)
[结论]H-TS,判断反应自发进行的方向
H-TS 0,非自发进行,H-TS=0,可逆反应。
[例1]判断这两个反应什么条件下能自发进行?
NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s)
H
CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)
H>0, S>0
[解答] NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s), H
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g),H>0,S>0 该反应在较高温度下能自发进行
[例2]填表2―5 几种变化的方向性
3 教学反思及探究性习题
3.1 通过数据分析、实验探究、自然现象观察反思、理论演绎等方法得出判断化学反应方向的依据的案例教学,使学生了解科学原理的创立的一般途径,对培养学生的科学观很有裨益;
3.2如何处理选修教材,科普化,可能是学生比较能接受一种方法,也符合选修课程要求;
3.3为了拓展视野,增进学生与自然、环境的关系,培养学生的世界观,布置了下面探究性习题,从做题后的反映看,学生最受启发的是自然知识与人的世界观的有效迁移及文章中科学道理的阐述方式和方法,这一探究性习题是笔者自感较富有独特性的化学习题。
熵:一种新的世界观
里夫金霍华德(文章内容略)
热力学关于熵的概念揭示了热传递的不可递性,即热量总是自发地从高温热源向低温热源流动,而不是相反。本文从热力学第二定律出发,将熵的观念引申到能源、环境等领域,对当今世界普遍关注的能源危机、环境污染问题表示了深深的忧虑。阅读时,要注意作者运用日常融合说明科学道理的方法。并思考以下问题:
一、本文的第一段,作者举出三个民谚,用来启发人们认识热力学第二定律。作者又说,"如果这些谚语对你说来不算陌生,......那么,你就懂得了热力学第一定律和第二定律。"试结合文章的其他论述,从能量耗散方面,阐释这些语句的意义。
1.你不可能不劳而获;
2.覆水难收;
3.天网恢恢,疏而不漏。
二、“熵”(Entropy)这一中文译名是意译而来的。1923年,德国物理学家普朗克来中国讲学,我国物理学家胡刚复作翻译,苦于无法将“Entropy”这一概念译成中文。他根据“Entropy”为热量与温度之商,而且这个概念与“火”有关, 就在“商”上另加火旁,构成一个新字“熵”。本文在论述中,也多次以燃烧为例。试找出三个例子,说说作者举这些例子所说明的道理。
三、本文阐述科学道理,有概述,有解说。概述部分多是论述的要点,常常用判断语句;解说部分则多举具体事例作说明。试以两段课文为例,找出作者论述的要点,并对作者的论述作简要分析。
四、在《熵:一种新的世界观》一书中,作者还指出这样一个事实:“世界上的有效能源不断被消耗掉,而最先消耗的总是最容易得到的能源",越到后来,开发利用能源越要"耗费更多的能量"。试结合环境问题或能源问题,谈谈你对保护环境或节约能源的认识。
文章编号：1008-0546（2013）03-091-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2013.03.039
什么是定量分析（Quantitative Analysis）？百度释义：“指分析一个被研究对象所包含成分的数量关系或所具备性质间的数量关系；也可以对几个对象的某些性质、特征、相互关系从数量上进行分析比较，研究的结果也用数量加以描述。”
定量分析的目的是准确测试试样中物质的含量，要求结果准确可靠。因此对反应终点的判断极其重要。滴定分析法和重量分析法是化学分析中主要的定量分析法。根据滴定反应的类型不同，可将滴定分析法分为酸碱滴定法、络合滴定法、氧化还原滴定法和沉淀滴定法。
而中学阶段涉及到的主要是酸碱滴定法和氧化还原滴定法。在中学阶段的这些定量实验，如何来判断反应的终点呢？
一、利用颜色变化
1.加入指示剂，通过指示剂颜色的变化来判断反应终点
在酸碱滴定的过程中，被滴定的溶液在外观上通常不发生任何变化，需借助酸碱指示剂颜色的改变来指示滴定终点。酸碱指示剂一般是某些有机弱酸或弱碱，或是有机酸碱两性物质，它们在酸碱滴定过程中也能参与质子转移反应，因分子结构的改变而引起自身颜色的变化，并且这种颜色伴结构的转变是可逆的。当酸碱滴定至计量点附近时，随着溶液的pH的变化，指示剂不同型体的浓度之比迅速改变而指示滴定终点。中学化学中涉及到酸碱指示剂常见的是甲基橙（Methyl Orange，MO）、酚酞（Phenolphthalein，PP）。
甲基橙和酚酞的变色范围如下表：
因此滴定突跃范围是选择指示剂的依据，对于中学生来说，我们一般按下列方法来选择指示剂。
在氧化还原滴定中，有一类指示剂本身无氧化还原性质，但它能与滴定体系中的氧化剂或还原剂结合而显示出其本身不同的颜色。例如，淀粉指示剂（可溶性淀粉溶液）本身无色，但它与I3-可生成深蓝色的化合物，利用蓝色的出现或消失可指示终点。在以碘溶液滴定还原剂的碘量法中，在计量点附近，稍过量的I2（浓度达10-5 mol・L-1时）就会与淀粉结合而使溶液呈蓝色，从而指示蓝色。
【实验案例1】
实验课题：碘量法测定维生素C（药片）
实验步骤：称取维生素C药片0.2g，加新煮沸过的冷蒸馏水100mL，10 mL 2 mol・L-1 的HAc，0.5%2 mL的淀粉溶液，立即用0.05000 mol・L-1的I2溶液滴定至呈现稳定的蓝色。平行测定三份后，计算维生素C的质量分数。
2. 通过反应物本身颜色变化来判断反应终点
在氧化还原滴定中，有时可以利用滴定剂或被滴定液本身的颜色变化来指示终点。例如在高锰酸钾法中，滴定剂MnO4-为紫红色，常在酸性介质中用它滴定无色或浅色的还原剂。在化学计量点附近，稍过量的MnO4-（浓度达2×10-6 mol・L-1时）就可以使溶液呈稳定的浅红色，从而指示终点。
【实验案例2】
实验课题：水样中化学耗氧量（COD）的测定
实验步骤：在250mL锥形瓶中，加入100mL水样，加入H2SO4（1∶3）5mL，并准确加入10mL 0.02mol・L-1KMnO4溶液，立即加热至沸，从冒出一个大气泡开始计时，准确煮沸10min，取下锥形瓶，冷却一分钟，准确加入10.0mL 0.005000 mol・L-1的Na2C2O4标准溶液，充分摇匀。此时溶液应由红色转为无色。用KMnO4溶液滴定，由无色变为稳定的淡红色即为反应终点。
二、利用质量变化
重量分析法（Gravimetry）是通过质量物质的质量来确定被测组分含量的一种定量分析方法。在化学反应中，由于反应过程中，可能由于生成了液态、气态物质，或吸收了液态、气态物质，导致化学反应前后固态物质质量的改变，我们就可以利用反应后固态物质质量是否再改变来判断反应是否达到终点。
【实验案例3】
实验课题：硫酸铜晶体里结晶水含量的测定
实验步骤：
在研钵中将硫酸铜晶体研碎，用坩埚准确称取2.0g已经研碎的硫酸铜晶体，记下坩埚和硫酸铜晶体的总质量（m1）。
将盛有硫酸铜晶体的坩埚放在三脚架上面的泥三角上，用酒精灯缓缓加热，同时用玻璃棒轻轻搅拌硫酸铜晶体，直到蓝色硫酸铜晶体完全变成白色粉末，且不再有水蒸气逸出。然后将坩埚放在干燥器里冷却。待坩埚冷却后，将坩埚放在天平上称量，记下坩埚和无水硫酸铜的总质量（m2）。
把盛有无水硫酸铜的坩埚再加热，后将坩埚放在干燥器里冷却后再称量，记下质量，到连续两次称量的质量差不超过0.1g，可以认为反应到达终点。
三、利用观察沉淀
沉淀重量法我们一般是利用观察沉淀是否完全来判断反应的终点。沉淀重量法的一般测试过程如下：首先在一定条件下，往试液中加入适当的沉淀剂使被测组成沉淀出来，然后沉淀经过过滤、洗涤、烘干或灼烧后使之转化为适当的称量形式，经称量后，即可由称量形式的化学组成和质量，求得被测组分的含量。
【实验案例4】
实验课题：BaCl2・2H2O中钡含量的测定
实验步骤：
准确称取0.4～0.6gBaCl2・2H2O两份，分别置于两个250 mL烧杯中，加水约70 mL，2～3 mL 2mol・L-1的盐酸，另取4 mL 1mol・L-1的硫酸，将两份硫酸溶液用小滴管逐滴分别加入到两份钡盐中，并用玻璃棒不断搅拌，直到两份分别全部加入为止。
待沉淀全部下沉后，在上层清液中加入1～2滴1mol・L-1的硫酸，仔细观察沉淀是否完全，如果有沉淀生成，则沉淀不完全，如果无沉淀生成，则沉淀完全。
将上述悬浊液过滤，再以稀硫酸洗涤液洗涤沉淀3～4次，每次约用10 mL，然后，将沉淀小心转移到滤纸上，将沉淀和滤纸置于瓷坩埚中，经干燥、炭化、灰化后，在800～850℃下灼烧至恒重。
四、利用传感技术
近年来，基于传感技术的中学化学实验手段逐渐得到国内学者的关注。一些重点中学相继建立了传感技术实验室，开发基于传感技术的探究实验，并进行相关的教学研究和理论研究，此项研究已经成为基础教育研究领域的一个重要方向。
在化学定量分析中利用传感技术，它能使化学教学和实验突破学习的时间和空间的限制，并以数据的呈现方式向师生展示实验的动态变化过程，是定量研究的重要工具。
【实验案例5】
实验课题：利用中和滴定法测定NaOH溶液的浓度
实验装置如图。
实验步骤：
从装有NaOH待测溶液的碱式滴定管中放出20 mL溶液至一只100 mL烧杯中，将烧杯置于磁力搅拌器上，向烧杯中放入搅拌磁子并加入2～3滴酚酞溶液。
在洗涤和润洗过的酸式滴定管中加入0.2000 mol・L-1的盐酸，使其液面恰好与酸式滴定管的0刻度线对齐。
将pH传感器放入盛NaOH溶液的烧杯中，并用水溶液稀释至溶液没过电极，启动磁力搅拌，开始数据采集。
待测得的数据稳定以后，打开酸式滴定管的活塞，逐滴向NaOH溶液中加入盐酸。注意观察实验现象以及溶液pH的变化。
当pH开始明显下降时，减慢滴加速度。当加入一滴盐酸后溶液的pH等于或小于7时，停止滴加盐酸，并停止数据采集。读出消耗的盐酸的体积并保持实验结果。
平行测定2～3次，读出每次消耗的盐酸的体积并记录实验结果。
由此可见，不同的定量分析实验，我们可以采用不同的方法来判断反应的终点，随着科学技术的不断进步，判断的方法也会越来越先进，越来越科学。
参考文献
The main chemical reaction equations in Coal gasification process
Shi Xiaobing
（Shanxi jincheng anthracite coal mining group company 048006）
Abstract The: main chemical reaction equations in coal gasification process are presented in this article, whose mechanisms, equilibrium concentration and reaction speed are all analysesed in detail.Besides, the possibility of improving speed of reactions is also discussed.
Keywords :gasification process chemical reaction equations equilibrium concentration reaction speed
一.前言
煤气化技术在生产城市煤气、提高动力工业的发电效率和在化学工业中替代部分天然气和石油产品等方面，受到广泛的重视。中国煤的蕴藏十分丰富，发展煤气化技术对提高城市煤气普及率、发展相应有关工业等方面将起到重要作用。
了解和研究煤气化过程中主要化学反应的机理、速率、平衡组成及影响因素，对于提高煤气中有效组分、气化效率具有重要的理论和实践意义。
二.气化过程主要反应的分析
气化炉中的气化反应是一个十分复杂的体系，由于煤炭的“分子”是碳、氢、氧和其它元素的复杂结构，因而讨论气化反应时先做出如下假定：
（1）仅考虑煤炭中的主要元素碳，用C*表示，称为聚集或者固体的碳，或叫做含碳物质。
（2）气化反应发生时，已经完成了煤的干馏或者热解过程。也就是说，气化过程主要是指煤中的碳与氧、水蒸汽、二氧化碳以及氢的反应，上述反应均为非均相反应，此外煤的气化过程还包括均相反应，即气态反应产物之间相互反应或与气化剂的反应，本文主要介绍前者。
1、碳与氧气的反应
C*+O2CO2 +Q C*+O21/2CO+Q
一般认为：CO和CO2都是主要产物，在普通燃烧温度时，占优势的是CO，CO在气相中进一步氧化为CO2，这一反应是迅速的，并且由于水蒸汽的出现将进一步加速。原因可能是由于水与气的交替反应引起的；而两种产物的比例是随着温度上升而增加，但是在高温时，CO占优势。
该反应中，影响控制阻力的主要因素是温度、颗粒尺寸、气体与颗粒之间的相对速率及压力等。如果是吸附起控制作用，反应是一级反应；如果是解吸附起控制作用，则是零级反应。
一般说来，对于正常条件下的粉碳燃烧来说，或者是内部化学反应动力学控制反应速率，或者是气孔扩散与化学反应动力学联合控制反应速率；而在高温条件下（≥1000K），对低品位炭、高活性煤或大颗粒的情况，容积扩散变为起控制作用的因素。
炭的燃烧反应在所有气化反应中速率是最大的。气化过程（温度一般高于800℃）中，炭的燃烧反应几乎不可逆的向右进行。若提高反应温度或增大煤焦粒度，则反应可趋于外扩散区；若降低反应温度或减小煤焦粒度，则反应可趋于内扩散区，甚至动力区。
史密斯（Smith）等的研究表明，对于粒径大于100μm的炭粒，在1200K下，燃烧反应为外扩散控制，但对于粒径为90μm的炭粒，在750K下，燃烧反应为表面反应控制；当炭粒粒径小至20μm时，其动力区的温度范围可达1600K。
2、碳与二氧化碳的反应
C*+CO2(g)2CO（g）―Q
一般认为该反应的机理是：
（1）CO2与固体表面的活化区发生反应生成了CO分子和吸附的O原子:
CO2+()CO+(O)
（2）表面周围的O原子与另外的碳原子发生反应，接着生成的CO被解吸附而留出真空的活化位置
(O)+C*CO+()
通常，在低温条件以及高CO2浓度条件下，反应级数是零；低温低CO2浓度条件下，或者高温高CO2浓度条件下，将接近于一级反应。
对于通常的高温下，可能是气孔扩散与化学反应的联合作用控制着总体反应速率。
该反应为强吸热反应，当温度上升时，平衡常数急剧增加，显然温度愈高，愈有利于这个反应进行。
1000℃以上明显发生正反应，若温度在600~900℃范围内，将进行逆反应。研究认为，2000℃以下CO2还原反应处于动力区。因此，在一般气化炉操作条件下，CO2还原反应进行的很慢，不可能达到平衡。CO2还原反应的速率主要与操作温度和原料的活性有关，即提高操作温度和选用高活性煤利于CO2的转化。
因为反应为体积增大的反应，所以随着压力的提高，平衡组成中的CO含量将会降低，但如以空气作气化剂，由于空气中大量氮气的稀释作用，CO和CO2的分压之和要减小，这种情况利于CO2的还原，平衡将向正方向移动。
3、碳与水蒸汽的反应
C*+H2O=CO+H2―Q
但在过量水蒸汽的参与下，又发生如下反应
CO+H2O=CO2+H2+Q
总的方程式为
C+2H2O=CO2+2H2―Q
在相对反应速率和反应机理上都表明，它和碳与CO2的反应是类似的。研究发现，H2在反应中是一种“抑制剂”，而CO的出现却并未出现反应速率降低的现象。实际上还发现了H2可以增加某些炭的气化速率，而对另外的某些炭将降低它们的气化速率。这可能是H2对碳与水蒸汽反应中的炭的某些杂质起催化活化作用。因此，H2对反应的影响随着温度的增加将显著减弱。大多数情况下，反应是一级反应。
两反应平衡常数随温度变化趋势不同，在高温时一水反应的平衡常数增加快的多，而在低温（＜700℃）时双水反应所占比重增加，所以提高温度可以相对的提高CO和H2的含量，而降低CO2和水蒸汽的含量。
当反应温度升高时，正向反应进行的比较完全。1000℃以上则可视为不可逆反应。生成CO的反应速率明显大于生成CO2的反应速率，水蒸汽分解反应比CO2还原反应速率快些，但它们是同一数量级的。在一般煤气化炉内水蒸汽的分解反应是达不到平衡的。
研究认为，对于高活性的煤，在1000~1100℃以上，水蒸汽分解反应进入扩散区。相应于一般煤气化炉的还原层温度，反应可能处于扩散区或过渡区。对于活性低的煤，在1100℃时，水蒸汽分解反应仍处于动力区。反应速率主要受温度影响，炉温稍有下降，则煤气质量和气化强度将迅速降低。
变换反应实际是在炭粒表面进行的均相反应，极少在气相中进行。该反应在400℃以上即可发生，在900℃时与水蒸汽分解反应的速率相当，高于1480℃时，其速率很快。
在一般煤气化炉内，可认为该反应能达到热力学平衡。但是实际达到平衡的程度与温度、蒸汽分解率以及料层深度有一定的关系，还与燃料的反应性、灰分的催化活性等有关。在低的水蒸汽分解率下，该反应可以接近于平衡。在水蒸汽分解率足够高时，又有适量的CO2存在，分压乘积 (Pco2*pH2)/(pCO*pH2O)超过其平衡常数，反应将逆向进行。
4、碳与氢气的反应
C*+2H2 (g)CH4（g）+Q
该反应的产物较为复杂。反应经过三个阶段：第一阶段称为热分解或者煤的挥发，继之有蒸汽相的氢化作用，反应速率通常受固体挥发份的释放速率限制；第二阶段是氢气与炭短时间快速作用，因此氢的活性变得越来越小；而后发展到第三阶段，即低活性氢与剩余炭相互反应的时期。第一、二阶段在很大程度上可以重迭，特别是快速加热到1000K以上的条件更是这样。并且高活化阶段和低活化阶段的转化速率的差别将有几个量级。
甲烷的生成速率是很慢的。在1073K和10KPa压力时，炭和氢的反应速率是CO2还原反应的3×10-3倍。在氢压力为3000~20000KPa、温度为750~1200K时，200~400μm的炭粒完全反应大约要用0.5h。
当压力增高时，反应物的物质的量浓度增大，反应速率提高。甲烷的生成速率还与煤的反应活性有关，反应活性大的，甲烷生成速率高。为了制取合成气，应该采用较低的气化压力和较高的反应温度。
三、结论
1、对于外扩散控制的反应，提高空速可提高反应速率；对于内扩散控制的反应，减小碳颗粒粒度，增大碳粒内部空隙直径可提高反应速率。这也是流化床和气流床气化效率较高的原因所在。
2、因为气化过程的目标反应均为吸热反应，所以较高的反应温度对有效气含率的提高是有利的，这就需要一方面提高反应物（煤、蒸汽、氧气或者空气）的温度，另一方面提高炉内的反应温度。
3、提高反应物的浓度利于反应向正方向进行，而将CO2气作为反应物入炉，也被越来越多的工厂应用。
3、NO2为红棕色气体，易溶于水，NO为无色气体，难溶于水。
一、氧化还原反应的先后顺序问题
当有多种氧化性或多种还原性粒子存在时，就存在着粒子被氧化或被还原的先后顺序问题，如何配平呢？请看：
最后再将方程式的系数翻倍即可。
强调：考虑粒子的氧化性、还原性的强弱，引入分数，再根据原子守恒配平。
二、关于Fe2+被O2氧化的配平
根据得失电子守恒：Fe2+被O2氧化的两者计量数必为4与1，再根据电荷守恒与原子守恒配其他物质的计量数。
例如：Fe2++O2+H2O？邛Fe（OH）3的配平。
很明显，产物中还有一带正电荷的离子。认真比对：只能是Fe3+、不可能是H+。方程式即转化为：Fe2++O2+H2O？邛Fe（OH）3+Fe3+。
最后再将方程式的系数翻倍即可。
三、关于有CO参与的氧化还原反应
由于CO在反应中转化为CO2，那么反应中氧化剂的氧原子数也决定了CO的计量数。
例如：对反应FeXOY+COFe+CO2的配平。
FeXOY中氧原子数为y，则需y个CO分子结合成y个CO2，即为：FeXOY+yCOFe+yCO2。
再配Fe的计量数即可。
强调：氧化剂中氧原子数决定了CO分子的计量数。
四、制取Cl2的方程式的配平
实验室制取Cl2的常用方法有：
由此我们悟到：将有复杂组成的氧化剂或还原剂的计量数定为1，再根据原子守恒，就可以将方程式配平。
再看煅烧硫铁矿制硫酸的重要反应。
这些反应的特点是：有氧气参加或生成，所以我们就有了以下强调的内容。
3、盐酸和氢氧化铜反应：2HCl + Cu(OH)2 ==== CuCl2 + 2H2O 。
4、盐酸和氢氧化钙反应：2HCl + Ca(OH)2 ==== CaCl2 + 2H2O。
5、盐酸和氢氧化铁反应：3HCl + Fe(OH)3 ==== FeCl3 + 3H2O。
6、氢氧化铝药物治疗胃酸过多：3HCl + Al(OH)3 ==== AlCl3 + 3H2O。
7、硫酸和烧碱反应：H2SO4 + 2NaOH ==== Na2SO4 + 2H2O。
8、硫酸和氢氧化钾反应：H2SO4 + 2KOH ==== K2SO4 + 2H2O。
9、硫酸和氢氧化铜反应：H2SO4 + Cu(OH)2 ==== CuSO4 + 2H2O。
1、铁和稀硫酸反应的化学方程式为:Fe+H2SO4=H2+FeSO4。铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，属于置换反应。
2、铁是一种金属元素，原子序数26，铁单质化学式：Fe。纯铁是白色或者银白色的，有金属光泽。熔点1538℃、沸点2750℃，能溶于强酸和中强酸，不溶于水。铁有0价、+2价、+3价和+6价，其中+2价和+3价较常见，+6价少见。
3、铁易溶于稀的无机酸中，生成二价铁盐，并放出氢气。在常温下遇浓硫酸或浓硝酸时，表面生成一层氧化物保护膜，使铁“钝化”，故可用铁制品盛装冷的浓硫酸或冷的浓硝酸。在加热时，铁可以与浓硫酸或浓硝酸反应，生成+3价的铁盐，同时生成SO2或NO2。
4、铁与非氧化性酸（盐酸）、硫酸、硫、硫酸铜溶液等反应时失去两个电子，成为+2价；与硝酸反应时要看物质的量之比和硝酸的浓度。
（来源：文章屋网 ）
3、氢气占4%至74%的浓度时与空气混合，或占5%至95%的浓度时与氯气混合时是极易爆炸的气体，在热、日光或火花的刺激下易引爆。氢气的着火点为500 °C。纯净的氢气与氧气的混合物燃烧时放出紫外线。
4、因为氢气比空气轻，所以氢气的火焰倾向于快速上升，故其造成的危害小于碳氢化合物燃烧的危害。氢气与所有的氧化性元素单质反应。氢气在常温下可自发的和氯气（需要光照）反应 ，氢气和氟气在冷暗处混合就可爆炸，生成具有潜在危险性的酸氯化氢或氟化氢。
0绪论
随着新课改教学目标的提出，高中化学课程学习标准发生了很大的转变，而最为突出的就是更加注重对学生探索、探究能力的培养，突出学生的化学实验素养训练。掌握必要的化学实验技能也是对我们高中学生最为基础的化学学习要求。焰色反应主要是通过对金属盐进行灼烧并观察火焰颜色，从而判断物质中是否含有某些金属元素，它作为高中化学实验课程设计中必不可少的实验项目之一，是我们高中生所必须要掌握的实验内容。然而目前教材中关于焰色反应的课程设置存在一些缺陷，如果我们能够勤于思考、善于观察，发现这些缺陷并进行优化改进，那么定然能够培养起扎实的化学实验基础，提高对化学的学习兴趣，增强分析问题、处理问题的能力。
1实验内容设计及改进目的
1.1焰色反应原理
焰色反应主要是根据某些金属或者它们的挥发性化合物在无色火焰中灼烧时会呈现出不同颜色的火焰，而对这些金属离子进行检验的一种化学实验方法，从而可以判断物质中是否含有这些金属或金属化合物。
焰色反应实验相对比较简单，所用到的材质以及手段都比较少，主要可以检验钠离子、钾离子、铜离子、钡离子、钙离子等，而其检验的根据则是这些金属离子在灼烧时呈现出不同的颜色，如钠离子为黄色，钾离子为浅紫，铜离子为绿色，钡离子为黄绿色等。我们通过对于不同离子进行检验可以掌握这些离子的灼烧颜色，并且判断化学物中是否含有某种金属元素。
1.2教材中的焰色反应实验
实验用品：铂丝、酒精灯、蓝色钴玻璃、盐酸、待检验的金属盐。
实验步骤：（1）将铂丝用盐酸清洗干净，然后在酒精灯火焰上进行灼烧，直到和原火焰颜色一样为止；（2）用铂丝蘸取少量待检验的金属盐溶液，在火焰上灼烧，观察火焰颜色，而检验钾金属盐时要透过蓝色钴玻璃；（3）将铂丝再次用盐酸清洗干净，并在火焰上灼烧至颜色和原火焰颜色相同；（4）蘸取另外的待检验金属盐溶液，再在火焰上灼烧，观察颜色。灼烧过程如图1所示。
1.3教材实验不足之处分析
一是酒精灯火焰颜色干扰性太强。由于酒精灯玻璃材质中含有钠元素，而且如果灯芯不干净会使得酒精灯火焰自身呈现黄色，对于钠、钾元素焰色造成干扰，无法做出准确判断；二是实验演示过程步骤太多。在做一种金属元素焰色反应之前，都要先将铂丝洗净，然后在酒精灯火焰上灼烧，然后再蘸取待检验的金属化合物，再灼烧，时间消耗量很大，这对于我们而言需要一定的耐心，而且对我们学生实验兴趣的培养有所不利；三是铂丝蘸取量过少，焰色强度不够突出，现象不明显；四是污染问题严重。在实验过程中由于铂丝要先用盐酸洗涤之后再在火焰上灼烧至无色，而且灼烧过程中盐酸会挥发，散发到空气中会造成一定程度的污染；五是实验成本高。在实验中要反复用到铂丝，但是铂丝费用都很高，无疑会增加实验成本。此外，自然光线也会对焰色造成一定的干扰。
1.4实验改进目的分析
教材中的实验存在着一些不足，而且火焰燃烧时间短，我们学生在实验中观察得不够清楚，有些时候还要从教学实验录像中观看实验效果，这样对实验自身乐趣的体验非常不利，也无法有效贯穿新课改要求，体现不出教程课改的意义。长时间发展下去，只会让我们单纯记忆实验现象，而无法培养起我们良好的动手习惯，这样必然会重复以往死记硬背的套路，对我们学习能力的培养没有任何作用。
对于教材实验中焰色反应所存在的不足，有很多教学工作者、实验学习者都对其进行了优化改进，提出了一些改进方法，但是这些方法都或多或少存在着另外的缺陷，实验效果不够理想，如喷雾法虽然火焰大且焰色明显，但是持续时间过短，而且会消耗大量试样；用氢气充当火源会让火焰背景颜色为蓝色，从而减小火焰自身颜色的干扰，但是氢气制备、存储都比较麻烦，而用甲醇充当火源虽然也会起到同样的效果，但甲醇有毒且易挥发。针对这些优化实验的不足，有必要重新设计出一种更加完美、合理的实验方法，对原有实验进行优化，而设计的要求就是无毒、环保、易于制备且存储、火焰颜色不会对实验造成干扰。
2焰色反应实验改进
2.1灯的改进――无色火焰的制取
固体酒精是经常见到的燃料，尤其是在餐饮业、旅游业等行业，由于它具有使用方便、无污染等性能，因此应用范围越来越广。虽然市场上的固体酒精销售很多，但是不建议直接从市场上采购，而是自己制备，主要是由于市场上的固体酒精或者是以硬脂酸、石蜡等物质作为原料制备得到，这类原料自身含有钠元素，会对火焰产生影响：或者是以硝化纤维为原料制备得到，但是硝化纤维危险性很强，所以也不适合。
在实验室制备固体酒精时用醋酸钙作为固化剂，根据“醋酸钙在酒精以及水溶液中具有不同的溶解度”这一原理而制备得到。但是由于这样制得的固体酒精中残留有钙元素，会对火焰产生一定影响，所以我们需要选择一种更好的固化剂，而琼脂就是非常适合的选择。因为琼脂自身不容易燃烧，因此所制得的固体酒精在燃烧过程中不存在颜色干扰现象，同时用琼脂制备的固体酒精燃烧时也不会产生黑烟，非常环保，因此在本实验中选用琼脂固体酒精作为火焰源。
2.2固体酒精燃烧方式优化
固体酒精进行燃烧时，出于安全考虑，要放置在合适的仪器中。而实验室常用的固体酒精盛放仪器有表面皿、坩埚、石棉网等，由于石棉网通过石棉纤维制备而成，其中含有钙元素，会对实验结果产生干扰，而坩埚、表面皿中含有钠元素，对实验结果同样也不利，因此本实验中直接将固体酒精放置于金属盐表面进行灼烧，从而排除了仪器中钙、钠元素的影响。详细的燃烧如图2所示。
将金属盐粉末放在固体酒精的下面，而琼脂固体酒精直接在金属盐表面燃烧，这样做的目的在于：（1）金属盐粉末可以把固体酒精和表面皿隔离开，从而防止盛放仪器对火焰结果产生干扰；（2）由于固体酒精为块状结构，在实验完成后直接用镊子将固体酒精取走，而剩下的金属粉末能再继续进行实验，有利于绿色化学的实现；（3）因为固体酒精直接与金属粉末接触，所以火焰颜色特别深，效果明显，容易观察。
2.3改进买验的买施
实验仪器：三角架、石棉网、酒精灯、表面皿、10mL量筒、天平、玻璃棒、药匙、火柴、镊子、烧杯。
实验试剂：蒸馏水、琼脂、无水乙醇、金属盐
琼脂固体酒精的制备：（1）用天平称取0.2g琼脂，加入到烧杯中；（2）用量筒称取10mL蒸馏水，加入到盛有琼脂的烧杯中；（3）将烧杯放置在石棉网上进行加热，直到琼脂完全熔融；（4）再用量简称取10mL无水乙醇，加入到已经熔融的琼脂中；（5）加热停止，待琼脂冷却到室温后，便可得到固体酒精。
焰色反应操作过程：（1）称取一定溴化钾粉末放置在表面皿中，在溴化钾表面加入一定量的琼脂固体酒精；（2）点燃固体酒精。由于固体酒精在点绕后火焰和溴化钾接触面很广，因此无需透过蓝色钴玻璃也能够清晰地看到紫色火焰；（3）熄灭火焰后，更换其他金属化合物，再重复以上过程，就可以对其他金属元素进行检验。
3焰色反应实验改进后的优点
该优化实验由于采用琼脂固体酒精作为火焰源，而且火焰与待测物问的接触面积大，因此具有一系列的优点：（1）优化实验中并未用到价格昂贵的铂丝，可以有效降低实验成本；（2）琼脂固体酒精燃烧时，背景颜色为蓝色，在观察钾元素火焰反应时无需透过蓝色钴玻璃，简化了实验程序，而且火焰深度大，可见度高，火焰现象明显；（3）琼脂固体酒精可以在实验前就准备好，而且琼脂固体酒精能够长时间密封保存，可以极大地方便实验进行，缩短实验前期准备时间；（4）待焰色反应完成之后，可以用镊子将固体酒精夹出，而下面的金属盐能够回收重复利用，有利于绿色化学理念的实施。金属盐之所以能够回收重复使用，就是因为在进行焰色反应时，金属元素中的电子仅发生跃迁，产生不同的火焰颜色，属于物理变化，并没有产生化学变化，因此金属盐的性质不发生变化：（5）琼脂原料容易获取，而且在生活中应用也非常广泛，如果冻、冰激凌、软糖等食品中都有掺杂，因此利用琼脂作为实验原料，也体现出化学实验与日常生活的紧密关系；（6）琼脂固体酒精成本低，制造工艺方便，保存时间长；（7）改进后的实验增加了趣味性，有助于提高我们的化学实验学习兴趣。
（2） 参加反应和生成的各物质之间的质量成正比。等于化学方程式中各物质的式量乘以系数之比。
在化学方程式中，各物质之间的质量比为式量乘以系数之比，实际参加反应和生成的各物质之间的质量与其正比，并且符合质量守恒定律。所以只有在有关式量、原子量的计算中才与系数有关。现以典例分析：
例1在A+B=C+2D的反应中，9.8gA和8gB完成反应生成14.2gC，同时得到D的质量是（ ）
A.1.8gB.3.6g C.7.2gD.14.4g
分析初中解选择题常见的方法是排除法，在解题过程中还要注意解题规律，解题方法，此题学生常犯的错误是选A，原因是误认为2D的质量=（9.8+8）－14.2=3.6（g），D=1.8g，这说明学生还没有真正理解质量守恒定律，因为质量守恒定律表明：参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质质量总和，即9.8g+8g=14.2g+D的质量，因此D的质量等于3.6g，选B。若除以系数2便成了求D的相对分子质量。
例2已知反应3A+2B=2C+D，A、B两物质完全反应时的质量比为3：4，若生成C和D共140g，则反应消耗B的质量是（ ）
A.60gB.90gC.80gD.120g
分析此题与系数无关，先利用质量守恒定律求出反应的A和B的总质量为140g，再利用A、B质量比为3：4，求出B质量为140×4/7=80(g),选C。
例3在反应A+3B=2C+2D中，C和D的求量比为22：9，已知2.8gA与一定量B完全反应，生成8.8gC，则此反应中，B和D的质量比为_________。
分析此题因与式量有关，所以在计算中要与系数有关，利用C和D的式量比和系数，可求出生成C和D的质量比为：2×22：2×9=44：18，再利用化学方程式的计算，根据C的质量为8.8克，求出D的质量X。
A+3B=2C+2D
44 18
2.8 8.8X=3.6g
根据质量守恒定律，参加反应的B的质量为8.8+3.6－2.8=9.6（g），则B和D的质量比为：9.6：3.6=8：3。
练习
1.在A+B=C+D的反应中，5克A物质跟4克B物质恰好完全反应，生成3克C物质和_________克D物质，这是根据_________进行上述计算的。
2.已知A+B=C+D，且A与B参加反应的质量比为：4：3，若反应后生成C+D共2.8g，则消耗的反应物B为（ ）
A.0.3gB.0.9gC.1.2gD.1.6g
3.已知5gA与2gB恰好完全反应生成3gC和若干kgD。若制取8gD则需要_________gA 。（2004.黑龙江中招）
4.在化学反应A+2B=3C+D中，6gA与8gB恰好完全反应，生成9gD。若反应生成15gC，则参加反应B的质量为（）。（2004.黄岗中招）
A.8gB.24gC.12gD.16g
5.在化学反应4A+5B=4C+6D中，5gA恰好跟20gB完全反应有18gC生成，若要生成3.5gD，则需A_________g。
