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有机化学反应条件总结十篇

发布时间:2024-04-25 17:43:19

有机化学反应条件总结篇1

化学变化总是在一定条件下发生的。由于反应条件不同导致化学反应产物不同,是常有的现象。

1中学化学中由于反应条件不同导致产物不同的主要类型

一般来说,中学化学中,由于反应条件不同导致化学反应产物不同的情况主要有下列几种类型:

1.1反应物用量不同导致产物不同

1.1.1“未充分反应产物”能跟过量的酸(或碱)继续反应而生成新的化合物。例如:

(1)铝盐溶液跟强碱溶液反应时,由于强碱溶液的相对用量不同,可能生成氢氧化铝沉淀或者偏铝酸盐溶液。

(2)偏铝酸钠与酸反应,由于酸的用量不同可生成氢氧化铝或铝盐溶液。

(3)碳酸钠跟盐酸反应,因滴加的盐酸稀而少或过量,生成碳酸氢钠或二氧化碳。

(4)在石灰水中通入适量的二氧化碳,生成白色的碳酸钙沉淀;通入过量的二氧化碳,则得碳酸氢钙溶液。

(5)多元酸与碱反应,由于碱的用量不同可生成不同的酸式盐。例如:磷酸与氢氧化钠的物质的量之比由1∶1逐渐变为1∶3时,主要产物由磷酸二氢钠逐渐变为磷酸氢二钠,直至变为磷酸钠。

(6)五氯化磷在水量不足时,部分水解生成三氯氧磷和氯化氢;在过量水中则完全水解生成磷酸和氯化氢。

1.1.2“未充分反应产物”能跟过量的氧化剂(或还原剂)继续反应而生成新的化合物。例如:

(1)硫化氢在空气不充足时燃烧析出硫;在空气充足的条件下燃烧生成二氧化硫和水。

(2)氧气不足时,烃类燃烧生成炭、一氧化碳和水;而氧气充足时,燃烧生成二氧化碳和水。特别是,某些元素具有可变化合价,随着反应物用量不同,可以生成价态不同的化合物。例如:

(3)炭在氧气或空气里不充分燃烧时生成一氧化碳;充分燃烧时生成二氧化碳。

(4)磷在不充足的氯气中燃烧生成三氯化磷;在过量的氯气中燃烧生成五氯化磷。

(5)铁与过量稀硝酸反应生成一氧化氮和硝酸铁;铁与不足量稀硝酸反应可能生成一氧化氮和硝酸亚铁。

1.1.3“未充分反应产物”能跟过量的反应物发生其他类型的反应

例如,硝酸银溶液与氨水反应,氨水不过量时生成氧化银沉淀;氨水过量时发生配合反应,生成银氨溶液。

1.2反应物浓度不同导致产物不同

一些物质的某种性质在浓度不同时表现出不同的强度,由此可导致生成不同的产物。例如,不同浓度的氧化性强酸的氧化性不同,它们在跟金属反应时可以生成不同的产物:

(1)浓硝酸跟铜反应,Hno3被还原为no2;稀硝酸跟铜反应,Hno3被还原为no。

(2)浓硫酸能跟铜反应,稀硫酸不跟铜反应;浓硫酸不跟铁、铝反应(常温下钝化),稀硫酸能跟铁、铝反应。

1.3反应物状态不同导致产物不同

对于相同的反应物,在不同的聚集状态下,反应可能发生,也可能不发生。

例如,硝酸钠与硫酸在溶液中不会发生反应,但是硝酸钠固体与浓硫酸微热下可以生成硝酸:

这跟平衡的移动有关。如果温度过高,则由于生成的硝酸分解,而得不到硝酸。

又如,在气相时,碘化氢和硫反应生成硫化氢和碘;在水溶液中反应反向进行:硫化氢和碘反应生成碘化氢和硫。这跟碘化氢有较高的水化热有关。

某些物质在分散状态时,由于具有较高的比表面化学活性大增,能够发生在通常状态下不能发生的反应。例如,纳米状态的铜、铝等超细金属粉末能在空气中自燃,甚至发生爆炸。

此外,一些物质的不同晶型,甚至制取时是否经过加热,都可能影响其反应活性。

1.4介质不同导致反应产物不同

(1)介质不同对反应产物的影响。例如:

卤代烃与氢氧化钠的水溶液共热发生取代反应(水解反应);与氢氧化钠的醇溶液共热发生消去反应。例如:溴乙烷在naoH水溶液中加热生成乙醇,发生取代反应;但在naoH醇溶液中加热生成乙烯,发生消去反应,其原因往往跟反应机理有关。

(2)介质的pH可以影响反应产物。例如:

高锰酸钾在不同酸碱性条件下的反应,其产物是不相同的:在碱性溶液中生成mno42-,在中性溶液中生成棕色的mno2固体,在酸性溶液中生成肉色(近乎无色)的mn2+,其原因跟溶液pH不同时,电极反应及电极电势不同有关。

1.5温度不同导致产物不同

在这类反应中,有些是由于产物在不同温度下的稳定性不同而引起。例如:

(1)炭跟足量氧气反应通常生成二氧化碳,但在高温下生成一氧化碳。

(2)铁在氧气中燃烧通常生成黑色的四氧化三铁,但在高温时(例如炼钢时在钢水中吹氧)生成氧化亚铁。

(3)氯气通入冷的氢氧化钠溶液中,生成次氯酸钠;通入热的氢氧化钠溶液中则生成氯酸钠。

(4)硝酸铵受热分解产生一氧化二氮;如果加热温度高于300℃,则一氧化二氮又分解为氮气和氧气。

有些是由于其他原因而引起。例如:

(5)五氧化二磷跟冷水反应生成偏磷酸;跟热水反应生成正磷酸。

(6)乙醇和浓硫酸加热到170℃左右,发生分子内脱水生成乙烯;如果在140℃左右共热,则发生分子间脱水生成乙醚。

1.6催化剂不同导致反应产物不同。

由于催化剂不同而导致反应产物不同,这种现象在有机化学中很常见。产生这种现象的原因跟催化机理有关,特定的催化剂往往能使平行反应中的某一个成为优势反应。例如:

(1)氨跟氧反应,可以分别生成氮气、一氧化二氮和一氧化氮。不使用催化剂时,以生成氮气为主;使用铂铑催化剂可以使生成一氧化氮的反应加快,一氧化氮成为主要产物。

(2)一氧化碳和氢气在三氧化二铬和氧化锌做催化剂的情况下,生成甲醇;在铁、钴或镍做催化剂的情况下,生成甲烷。

(3)乙烯的氧化反应:乙烯在空气里燃烧,生成二氧化碳和水;在一定温度和压强下,用氯化钯和氯化铜作催化剂,乙烯可被空气直接氧化成乙醛;乙烯在银做催化剂,加热到200~300℃的情况下,被空气中的氧直接氧化为环氧乙烷。

(4)乙醇的氧化反应:乙醇在空气里燃烧,生成二氧化碳和水;在加热和铜或银的催化作用下,乙醇被空气氧化生成乙醛。

1.7其他条件导致反应产物不同

光照、微波辐射等可以使反应物分子中的特定部位活性大增从而影响反应产物。例如:用FeCl3作催化剂时,苯跟氯气发生取代反应生成氯苯;在紫外光照射条件下,苯跟氯气起加成反应,生成六氯环己烷。

1.8滴加溶液等操作顺序不同导致反应产物不同

操作顺序不同有时也会影响反应产物。例如:

在鉴定i-离子存在时,若将氯水滴加到含i-离子和CCl4的混合液中,振荡后CCl4层显紫色,表明生成单质碘。若将数滴含i-离子和CCl4的混合液滴加到氯水中,则CCl4层不会显紫色而仍是无色。这是因为氯水过量,将碘单质氧化为碘酸。

至于操作顺序不同影响反应产物状态,这种情况就更多了。例如:

盐酸向na2Sio3溶液中滴加,产生白色胶状沉淀;na2Sio3溶液向盐酸中滴加,形成无色透明溶液(胶体)。

2如何对反应条件不同导致产物不同的现象进行梳理、总结

用机械记忆的方法来学习反应条件不同导致产物不同的现象,效果往往不好,并且会严重影响学生学习化学的兴趣。因此,对反应条件不同导致产物不同的现象进行梳理、总结时,必须讲究方法。下列措施可以供教师参考。

2.1多分散、少集中,分散与总结梳理相结合

在平时教学中,要引导学生注意并记忆有关反应的条件,使记忆任务分散;并在出现反应物相同但产物不同的反应时,注意启发、引导学生与已经学过的化学反应进行反应条件的对比,由学生自己得出结论。对于反应条件不同导致产物不同的不同类型,应尽量分散出现,切忌集中地同时介绍给学生。

在临近毕业的集中复习阶段,可以采用专题复习形式集中进行总结、梳理。但是,集中总结、梳理一定要有平时的分散总结、梳理做基础。同时,要抓住重点,着重对学生平时错误较多的类型进行总结、梳理。

2.2尽可能让学生了解反应条件是怎样影响反应产物的

对于原理不太复杂的类型(例如跟反应物浓度、“未充分反应产物”的性质、某些物质的热稳定性等有关的反应类型),可以引导学生了解为什么反应条件不同会使产物不同,由此加深学生对有关物质和反应的了解与认识。另一方面,对于原理很复杂、超出中学化学范围、学生又难以接受的情况(例如涉及复杂的反应机理、催化机理时),不必花费精力让学生弄清其中的具体原因。

2.3用比较、完成实践任务等方法强化学生记忆

比较的方法可以强化学生对反应条件和反应产物不同的印象,宜多采用。设计适当的实验或其他实践性任务、实践性问题等要求学生完成或解决,有利于学生强化记忆。

2.4使学生成为梳理、总结的主体,学会用梳理、总结的方法学习

对反应条件不同导致产物不同的现象进行梳理、总结时,要注意发动学生自己进行梳理、总结,并且在跟同学交流过程中加以完善,在梳理、总结中逐步学会这种学习方法;而不是简单地听老师讲、简单地抄笔记背笔记,因为这种方法效果很差。

有机化学反应条件总结篇2

K02孔(图1)长348cm,于2006年12月使用活塞取样器取得岩芯剖面,按1cm间距连续取样,取得样品348个。在流域东南附近采集花岗岩风化壳物质,除去最上面的枯枝落叶层(约5cm),钻取约8.6cm的风化壳物质,作为流域表层风化壳的背景值。并现场对岩芯进行拍照和岩性描述,划分其沉积层位。K02孔测年样本为12个,详细测年材料与方法参照已发表文献(欧阳军等,2010),年代序列图的建立参照Zhong等(2012)的研究成果(图2),测年结果显示K02孔底部年龄约为16.0calkaBp。岩芯样品在实验室研磨压粉后,每个样品一式两份,其中一份使用Vp-320X射线荧光光谱分析仪(XRF)分析样品主要元素和微量元素,发现主要元素分析精度为0.2%,微量元素含量为0.05ppm。另外一份样品在550℃高温下燃烧1个小时,测出烧失量(Loi),用来校正元素的分析值(Sunetal,2010)。对于采集的风化壳物质作相同的地化元素分析实验。

2结果与分析

2.1元素主成分分析结果使用SpSSStatistics20.0对沉积物32种地球化学元素进行主成分分析。根据主成分输出的初始特征值及累积解释总方差(表1),得到主成分元素组。第一主成分元素组(pC1)包括:al2o3、tio2、Sio2、nb、Rb、Ga、Ba、K2o、S等,占方差总贡献率的44.206%;第二主成分元素组(pC2)包括:Zr、Hf、Co、w、La、Ce,占方差总贡献率的18.200%;第三主成分元素组(pC3)包括:Sc、Cu、U、V,占方差总贡献率的13.256%;第四主成分元素组(pC4)主要为na2o,占方差总贡献率的5.927%;第五主成分元素组(pC5)主要为Fe2o3,占方差总贡献率的3.964%。前3个主成分因子占元素方差总贡献率的75.662%,基本反映大部分沉积环境信息。pC4和pC5可能反映了流域的盐分条件和沉积环境酸性条件,但分别所占的沉积信息并不多,因此本文着重讨论pC1、pC2、pC3元素组分的地球化学行为及其环境指示意义。

2.2各主成分元素组随岩芯的差异变化pC1、pC2、pC3主成分元素组在16000calaBp以来曲线变化有明显的不同(元素较多,且组内元素相关系数高(表2),各主成分内部元素曲线变化较为一致,限于篇幅未将全部元素列出)(图3),表明各元素组对气候环境变化响应存在显著差异。在16.0-15.1、14.2-13.7、12.1-11.7、6-4calkaBp期间(图3,阴影部分),pC1元素组分总体呈下降趋势,在14.2-13.7p和6-4calkaBp表现尤为明显,元素组分达到剖面的最低值;pC1与化学蚀变指数(Cia)曲线变化非常一致。pC2元素组分(Co、Zr、Hf等)则在这些时段内总体呈现高值,且曲线变化与中值粒径(md)较为一致;pC3元素组分在这些时段内也都呈现明显峰值分布,元素组分与总有机碳(toC)、有机碳同位素(δ13Corg)变化趋势相似。而在15.1-14.2、13.7-12.1、11.7-6.0calkaBp期间,pC1正载荷元素组分总体处于剖面高值状态,尤其在11.7-6calkaBp,元素组分达到剖面的最高值;pC2元素组分则在剖面呈低值分布;pC3元素组也呈相对低值状态。

3讨论

3.1各元素组响应不同气候环境条件的内部机制及其指示意义根据之前学者使用的相关气候代用指标(包括toC、δ13Corg、粒度、腐殖化度、磁化率、干密度等(薛积彬等,2007;Zhongetal,2010,2012;欧阳军等,2010)可知,大湖在16.0-15.1、14.2-13.7、12.1-11.7、6-4calkaBp(图3,阴影部分)分别对应最老仙女木(oldestDryas,oSD)、中仙女木(olderDryas,oRD)、新仙女木冷事件(YoungerDryas,YD)三次仙女木冷事件以及中全新世冷干事件,而15.1-14.2、13.7-12.1、11.7-6.0calkaBp则对应Bølling、allerød暧期和全新世适宜期。在不同气候条件下,定南大湖沉积物元素组呈现出不同的响应差异,结合区域气候环境变化,对各元素组响应气候变化的内部机制及其指示意义进行探讨。第一主成分元素组(pC1),主要包括在地球表生条件下,抗风化作用强,难以溶解的惰性元素(如al2o3、tio2、Sio2、nb等)(mackerethetal,1966)(图3),这些惰性化学组分通常赋存于陆源碎屑残余物中,颗粒以粉砂、细砂为主。定南大湖为封闭性小湖盆,四周为低山丘陵,在暧湿气候条件下,化学风化作用强,地表径流发育,大量陆源风化碎屑残余物被冲刷迁移至湖泊,直接以物理方式沉淀至湖底;而在干冷气候条件下,湖区物理搬运作用较弱,赋存于碎屑矿物的惰性组分难以通过机械搬运的形式迁移至湖泊(陈敬安等,1999)。而在暧干气候条件下,由于水动力条件较弱,流域化学风化碎屑物难以进入湖盆;在冷湿条件下,温度低,不利于化学风化的进行,流域陆源风化碎屑物较少。pC1元素曲线与化学蚀变指数(Cia)变化趋势也非常相似,Cia指数越高,化学风化作用越强,气候较为暧湿;反之,其值越低,则化学风化作用越弱,气候较为冷干(李徐生等,2007;Fengetal,2003)。值得注意的是,pC1负载荷组分S等元素与其余稳定性元素曲线变化明显相反,相关系数普遍<-0.78(表2),说明负载荷组分与稳定性元素化学性质不同。S元素化学性质活泼,在湿热条件下,湖泊水位升高,沉积物处于缺氧还原条件,S在还原条件下容易生成H2S而损失(杜晨等,2012),所以在B/a暧期及全新世适宜期,大湖沉积物S元素都含量甚微(图3)。但pC1元素组分主要以稳定性元素为主,因此,pC1元素组主要反映了流域内陆源化学风化残余物通过地表径流冲刷搬运至湖泊的物质,指示流域的化学风化作用强度,相对暧湿气候条件下,pC1含量高,冷干气候条件下,pC1含量低。第二主成分元素组(pC2),主要包含Co、Zr、Hf等元素。Zr在风化过程中极为稳定,主要赋存于锆石、土壤、风化产物中,以较粗颗粒碎屑状态形式出现(Kylanderetal,2013),Zr和Hf元素离子半径非常接近(分别为8.4和8.3nm)(Jochumetal,1986),具有非常相似的地球化学行为,且常伴随而生(Shan-non,1976)。本文中,Co、Zr与Hf两两之间相关系数都在0.49以上(表2),表明三者化学性质较为相似。大湖处于暧湿气候时(如11.7-6calkaBp),pC2处于低值;而在冷干时期(如14.2-13.7kaBp)则处于高值。pC2元素组曲线变化与沉积物中值粒径(md)变化比较相似,说明pC2元素组与粒度相关,粒度则可反应流域水动力条件(menkingetal,1997;wangetal,2001)。通常在气候较为暧湿条件下,流域水热条件好,有助于亚热带植被大量生长,可有效阻止地表径流对土壤表层尤其是粗颗粒物质的侵蚀,进入湖盆的粗颗粒物质则变少。大量研究也表明,在长时间尺度范围内,沉积物粒径增大反映采样点离湖岸距离减小、湖泊水位下降,粗颗粒物质易于到达,指示气候干旱;反之,沉积物粒径减小反映采样点离湖岸距离增大、湖泊水位上升,此时深水弱动力条件有利于细颗粒物质沉降,指示气候湿润(Finneyetal,1991;Shumanetal,2001)。因此,pC2元素组与地表侵蚀进入湖泊的碎屑物质颗粒大小有关,反映了湖泊流域的水动力条件。pC2含量较高,指示气候较为冷干;含量较低,指示暧湿气候。值得注意的是,YD事件以及8.2ka冷事件在md曲线上有明显反映,pC2元素组则无明显变化;在6-4calkaBp期间Zr均值为475.35ppm,虽有下降趋势,但仍比整个剖面均值(111.02ppm)高,不过Hf元素则在6-4calkaBp期间整体表现为低值。说明在指示湖泊流域水动力条件方面,仍需更多的代用指标结合使用。第三主成分元素组(pC3),主要包含Sc、U、Cu、V元素,这些元素易受湖泊有机质的影响。实验证明,有机物质的络合作用对铀的地球化学行为有着重大影响,如腐殖酸能强烈地络合铀及其他金属,形成铀酰有机络合物,而腐殖酸在沼泽泥炭发育中较为丰富。有机质的存在对Cu的搬运也起重要作用,如腐殖酸的高分子易于与Cu等金属形成有机络合物,搬运至湖盆沉淀。生物及有机质对Cu等金属的富集作用也不可忽略(张虎才,1997)。本文pC3元素组与toC和δ13Corg的变化趋势较为一致(图3)。Zhou等(2004)指出,定南大湖在气候冷干时期,湖泊水体收缩,泥沼地发育,草本植被向湖泊周边扩展,由于气候干冷,大量植物残体未能完全分解,toC含量较高;而暧湿气候条件下,湖泊水体扩展,草本植被相应收缩,而流域周边植物残体容易分解,导致toC含量较低。δ13Corg主要指示植被类型,在沼泽相沉积时值偏正,指示冷干气候,在湖相沉积时值偏负,指示暧湿气候(Zhongetal,2010)。因此,流域有机质含量可能对pC3元素组分的U、Cu等金属元素络合富集作用起重要影响,toC含量高时,pC3元素组含量高,反之,toC含量低时,pC3元素组含量低。值得指出的是,气候的组合并非单一、绝对的暧湿、冷干变化,元素组的波动幅度一定程度上反映了流域气候组合的差异。例如在oRD及6-4calkaBp期间(图3),pC1元素组呈现明显的谷值,pC2、pC3则呈明显的峰值,元素组变化幅度大,指示相对冷干气候。而在oSD及YD期间,pC1、pC2无明显变化,pC3略有上升,toC也有小幅度上升,此时气候可能相对凉干。全新世适宜期间,pC1值高且稳定,pC2、pC3值较低,指示相对暧(温)湿气候。受东亚季风影响的华南地区,气候组合通常以暧湿或者冷干状况出现(porteretal,1995;Herzschuh,2006;Xueetal,2014)。当然,暧湿、冷干、暧干、冷湿的气候组合是相对的,在不同地区有不同的衡量标准,也需要有更多的代用指标作辅助研究。

3.2沉积物源探讨曾有学者通过研究ti元素,指出在历史时期,当冬季风强盛时,湛江湖光岩玛珥湖曾受到来自黄土高原粉尘物质的影响(Yanchevaetal,2007a,2007b),这一观点虽然存有多种争议(Zhouetal,2007,2009),但也说明在现今沙尘暴天气频发的背景下,学者对历史时期中国北方粉尘物质迁移距离的重视程度。定南大湖纬度位置较湖光岩玛珥湖更靠北,那么,黄土高原粉尘物质在冬季风强盛时期有没有可能进一步影响至南岭地区?本文将在14.2-13.7、6-4calkaBp明显冷干时期的元素比值与相近时期黄土高原地化元素(Jahnetal,2001)进行对比(图4),以探讨定南大湖在冷干时期的物质来源。稀土元素地球化学行为稳定,在示踪粉尘物源中得到广泛应用(Kylanderetal,2007;marionetal,2012)。Zr/Hf值则通常对含Zr矿物起指示作用(汪海斌等,2008)。wei等(2012)使用tio2/nb-La元素的二维曲线与黄土高原相应元素对比,排除了云南宝秀盆地泥炭沉积物受黄土高原粉尘物质的影响,指出盆地周边风化碎屑物才是粉尘物质的主要来源。从图4可以看出,定南大湖与黄土高原相关元素比值明显地分离出来,如果有粉尘活动,可基本判定粉尘物质并不是黄土高原的物质经冬季风搬运而来。定南大湖数据较于黄土高原比较分散,其值都在流域母岩风化壳值附近变动,因此,如果有粉尘物质,也主要来源于流域附近的风化碎屑物质,且源地较为分散。

4结论

有机化学反应条件总结篇3

关键词:物质分类转化关系化学方程式

分类是研究问题的一种方法,能培养学生解决问题的能力。转化充分体现物质性质,是元素化合物的核心问题。化学方程式是元素的单质及其化合物直观具体的反映,是中学化学中重要的化学用语之一。学生能准确地写出化学方程式,可以客观地反映对化学反应原理的理解,对实验现象的认识,以及对物质性质的掌握程度,进而提高应用化学知识解决实际问题的能力。在教学实践中,我发现学生对化学方程式被动接受的较多,有的甚至把化学方程式当做“公式”死记硬背。使原本充满奥秘和乐趣的化学学科变得索然无味,给学生学习化学背上了沉重的负担,事倍功半,更谈不上学习能力的培养。面对这种情况,我在教学实践中不断思考总结,将中学常见的化学反应分为四种基本反应、氧化还原反应和有机反应三大类,帮助学生理清每类反应物质之间的转化关系,从而实现化学方程式的快速准确书写。

一、四种基本反应类型方程式的书写

任何一个化学方程式的书写都要弄清两个问题,一是弄清反应物和生成物是什么,即“质”的问题;二是配平方程式,即“量”问题。大多数高中学生写不起化学方程式,主要是没有弄清“质”的问题,而配平方程式一般问题不大。因此,本文所讲的化学方程式书写侧重于理清物质之间的分类转化规律,而不涉及方程式的配平。

四种基本反应指化合反应、分解反应、置换反应和复分解反应。四种基本反应主要涵盖了九年级化学绝大多数反应,主要是单质、氧化物、酸、碱、盐之间的相互转化关系(如下图所示)。

图中的每一个箭头代表一类转化规律。在此基础上,让学生学会运用金属活动顺序表判断金属能否与酸和盐发生置换反应(前置换后);学会用酸碱盐的溶解性表和复分解反应发生的条件判断复分解反应能否发生;注意置换反应是等化合价置换和复分解反应是等化合价交换价即可写出化学方程式。例如写出稀盐酸与锌的反应化学方程式。根据上图转化关系和置换反应的规律可知,锌属于金属单质,盐酸属于非氧化性酸,二者反应生成盐和氢气。根据盐和置换反应的概念很容易得出盐的阳离子是锌离子,阴离子是氯离子,生成的盐为ZnCl,学生就不难写出其化学方程式:Zn+2HCl=ZnCl+H。复分解反应方程式书写也可仿此分析,化合反应和分解反应的方程式书写比较简单,在此不再赘述。

二、氧化还原反应方程式的书写

氧化还原反应相对四种基本反应来说难度相对要大,生成物多,这是很多学生在写氧化还原反应方程式时感到困难的原因之一。但无论是何种氧化还原反应,都符合以下转化关系。

从上述转化关系可以看出:任何一个氧化还原反应都是氧化剂与还原剂反应生成还原产物和氧化产物。所以书写氧化还原反应方程式时,首先要弄清氧化剂与还原剂、还原产物和氧化产物,其次用化合价升降法配平这两对物质,然后结合反应介质和质量守恒定律确定其他物质。如果把氧化还原反应比做一栋房子,那么氧化剂与还原剂、还原产物和氧化产物就是支撑这栋房子的四根柱子,只要四根柱子立稳了,其他问题就好办了。当学生有了以上的定性认识,在书写过程中再结合氧化还原反应的守恒规律、价态规律、强弱规律、归中规律,以及重要的氧化剂、还原剂的转化规律,就可以写出常见的氧化还原反应方程式。另外,有些时候还要注意反应介质、条件对产物的影响,对于相同的反应物,当反应条件和反应所处的酸碱性不同时,其产物也会发生相应变化。例如写出用Kmno与浓HCl反应制取氯气的化学方程式。Kmno是常见的氧化剂,在酸性条件下还原产物为mn,浓HCl是常见的还原剂,氧化产物为Cl,根据电中性原理和质量守恒定律,溶液中阴离子为Cl,mn和K只能与Cl结合生成KCl和mnCl,氢与氧结合生成水。至此,根据化合价升降法即可写出其方程式为:2Kmno+16HCl=2KCl+2mnCl+5Cl+8Ho。

三、有机反应方程式的书写

中学常见的有机物之间的反应主要是官能团之间的转化,规律性更强,但要注意有机反应除主反应外还常伴有副反应,因此书写有机反应时生成物与反应物之间要用“”而一般不用“=”连接。但是典型的可逆反应用“?葑”连接,燃烧反应也可用“=”连接。因此,书写有机化学方程式时应注意从结构出发,结合反应条件来判断有机物能发生什么样的反应。有机反应常见类型有氧化反应、还原反应、加成反应、消去反应、取代反应、酯化反应和聚合反应等,弄清这些反应进行的条件和反应发生的部位,有助于我们快速而准确地写出有机反应的化学方程式。以下是高中重要有机物之间的相互转化关系。

除此之外,由于有机物普遍存在同分异构体,有机物分子式无法体现分子结构。又因为多数有机物结构式复杂书写繁琐,所以有机反应方程式中有机物一般不写分子式而采用结构简式。结构简式既简练又突出官能团,在化学方程式中能简洁准确地体现出反应原理。在书写有机物结构简式时要注意两点:一是碳只能形成四个共价键,不能少写或多写。二是一些基团的连接方式要既正确又合乎习惯,不产生歧义。例醛基-CHo,不能写成CHo-也不能写成-CoH。例如试写出丙烯酸跟下列物质反应的化学方程式:

①氢氧化钠溶液②溴水③乙醇

由丙烯酸的结构特点不难看出;丙烯酸分子中既含有碳碳双键又含有羧基,因此它既具有烯烃的性质(加成反应、氧化反应、聚合反应),又具有羧酸的性质(酸的通性和酯化反应)。所以反应的方程式应分别是:

①CH=CH-CooH+naoHCH=CH-Coona+Ho(中和反应)

②CH=CH-CooH+BrCHBr-CHBr-CooH(加成反应)

③CH=CH-CooH+CH-CH-oHCH=CH-CooCH

CH+Ho(酯化反应)

综上所述,中学化学所涉及的化学方程式虽然比较多,但类别不多,且每一类都有规律可循。只要我们在平时的教学中勤于思考,多加总结,就能让教学变得轻松又快乐,收到事半功倍的教学效果。

参考文献:

[1]林楚先等.初中课本化学全一册教学挂图二(8).上海教育出版.

[2]窦洪庚.知识分类学习理论在化学教学中的应用[J].中学化学教学参考,2003,(10).1.

有机化学反应条件总结篇4

关键词:同步硝化反硝化;Do;污水

收稿日期:20131213

作者简介:柴同志(1988―),男,山东枣庄人,助理工程师,主要从事市政给排水设计工作。中图分类号:X703.1文献标识码:a文章编号:16749944(2014)01014303

1引言

城市污水生物脱氮工艺中通常发生有机物的好氧氧化、硝化和反硝化3种不同的生物反应。根据传统的脱氮理论,硝化与反硝化反应不能同时发生,硝化反应在好氧条件下进行,而反硝化反应在缺氧条件下完成[1]。然而近年来国内外研究表明,硝化和反硝化可在同一反应器内进行,即同步硝化反硝化(Simultaneousnitrific-ationandDenitrification,简称SnD)[2~9]。由于在同一个反应器中同时完成硝化和反硝化两个过程,这不仅能够节省反应器体积,缩短反应时间,同时无需酸碱中和,为生物脱氮新工艺的开发提供了一种新的思路[10]。

硝化反应和有机物氧化需要氧,而反硝化则需要厌(兼)氧环境[11],因此,适宜的Do(溶解氧)浓度是实现同步硝化反硝化过程的重要因素[12]。本文将结合近年来国内外最新研究成果,就Do对几种常见水处理工艺中同步硝化反硝化的影响加以综述。

2各工艺中同步硝化反硝化脱氮

2.1SBR工艺

李飞等[13]在传统SBR反应器中加一隔板,在反应器内形成a+n次a/o-SBR系统(图1),为同步硝化反硝化作用提供良好的好氧和缺氧厌氧条件,研究结果表明:C/n为12,ρ(Do)为10~20mg/L、好氧区与缺氧厌氧区体积比为1∶1时,反应器内高效稳定地实现了同步硝化反硝化脱氮过程。经改良的SBR工艺具有反应器体积小、反应时间短、无需酸碱中和剂,还可减少污泥产量80%以上等优点。张可方等[14]以模拟的城市污水为处理对象,在序批式活性污泥反应器(SBR)内,研究Do、C/n等因素对同步硝化反硝化脱氮效率的影响。研究表明:采用连续曝气工艺,在进水CoD=200mg/L,nH+4-n=30mg/L条件下,控制Do在05~15mg/L范围内时,出水tn浓度为198~63mg/L,tn的平均去除率在80%以上,能较好的实现SnD,升高或降低Do浓度,都会使SnD效果下降,最佳Do浓度为05mg/L,此时tn去除率达到9374%,并可推断出在反应系统内存在好氧反硝化菌。周丹丹等[15]利用SBR反应器,探讨了溶解氧(Do)和有机碳源(CoD)对同步硝化好氧反硝化的影响,认为溶解氧和有机碳源是同步硝化好氧反硝化过程中的关键因素。当Do低于05mg/L时硝化作用受到抑制;本试验中,当Do浓度分别为05mg/L,06mg/L时,总氮的去除率分别为513%和4523%。05~06mg/L的Do浓度范围能够满足硝化作用的需要又不严重抑制好氧反硝化作用;在适合于同步脱氮的Do范围内,容易出现亚硝酸盐的积累,而硝酸盐氮的浓度较小。这是因为同步生物脱氮是经由短程硝化反硝化途径所致。张朝升等[11]研究了不同溶解氧下序批式活性污泥反应器(SBR)的短程同步硝化反硝化过程特征及处理效果。试验结果表明,溶解氧浓度是实现短程同步硝化反硝化的一个重要控制参数。在试验阶段,常温下控制溶解氧在05~10mg/L,可以实现短程同步硝化反硝化,可保证氨氮的去除率达到95%~97%,总氮的去除率达到82%~85%。张小玲等[16]研究了低溶解氧下序批式反应器(SBR)的同步硝化反硝化现象,碳源投加方式对总氮去除率影响显著。当进水nH+4-n为300mg/L、CoD为400~600mg/L时,采用半连续投加方式可保证总氮去除率达到80%。此外,彭喜花等[17]还报道了Do浓度对一体化SBR反应器中同步硝化反硝化脱氮效率的影响。

图1改良的SBR工艺原理

在SBR中培养驯化活性污泥,还可以通过厌氧-好氧运行方式同时实现有机物氧化、硝化、反硝化及除磷过程的统一,即单级生物同步脱氮除磷。运行结果表明,当Do为15~20mg/L时,tn及tp去除率均能达到90%以上[18]。该方法在同一个反应器内达到同步脱氮除磷的目的,不仅减少了脱氮除磷反应器的体积,而且实现了“一碳两用”,节约了碳源,减少了污泥产量,降低了氧气消耗量,经济效益不容忽视。

2.2SBBR工艺

荣宏伟等[19]报道了序批式生物膜反应器(SBBR)中同步硝化反硝化脱氮效率的影响,试验结果表明:Do是影响SBBR工艺实现同步硝化反硝化的一个重要因素,将Do控制在28~40mg/L的范围内,可以取得较好同步硝化反硝化效果,总氮去除率可达67%以上。通过好氧反应过程中溶解氧在生物膜内反应扩散模型以及扫描电镜对生物膜的形态结构观察探讨了同步硝化反硝化的机理,认为SBBR工艺同步硝化反硝化主要是由微环境引起的,生物膜在好氧条件下能创造缺氧微环境,Do浓度直接影响生物膜内部好氧区与缺氧区比例的大小,进而影响硝化和反硝化的效果。

2.3mBBR工艺

王学江等[20]发现当溶解氧(Do)质量浓度为2mg/L、水力停留时间为8h、悬浮填料填充率为50%时,mBBR工艺可通过同步硝化反硝化实现90%以上的脱氮效果。生物膜内Do质量浓度梯度造成好氧和缺氧区是实现同步硝化和反硝化的关键。该工艺能在同一个反应器中实现同时硝化和反硝化,并达到两个过程的动力学平衡,大大简化了生物法脱氮的工艺流程,提高了生物脱氮的效率,并节省投资。田淼等[21]也考察了mBBR反应器中不同曝气量对同步硝化反硝化反应速率的影响。

2.4mBR工艺

陈超等[22]考察了在膜生物反应器(mBR)中不同溶解氧(Do)对于同步硝化反硝化效果的影响。结果表明:将试验条件控制在tn容积负荷为035kgn/(m3d)、HRt为6h、SRt为30d、pH值为7~8、温度为25~28℃、C/n为9时:在反应器Do的质量浓度为06mg/L条件下,可获得625%的nH+4-n去除率、911%的反硝化率和583%的SnD率;在反应器Do的质量浓度为10mg/L条件下,可获得908%的nH+4-n去除率、904%的反硝化率和825%的SnD率;在反应器Do的质量浓度为14mg/L时,可获得933%的nH+4-n去除率、770%的反硝化率和721%的SnD率。从研究结果可以看出,随着Do的增大,硝化率逐渐上升,反硝化率逐渐下降,SnD率先上升后下降,这说明Do的升高有助于提高硝化能力,但由于无碳源或碳源不足,使得反硝化能力下降;在Do较低时SnD率受到硝化率的限制,而在Do较高时受到反硝化率的限制,造成SnD率发生波动。

李绍峰等[23]研究发现CoD在250mg/L左右,C/n为10:1,mLSS为3500mg/L,HRt为85h的相对稳定条件下,当Do为06~08mg/L时,总氮去除率达667%,取得了最好的tn去除效果,Do过高或过低都会影响同步硝化反硝化的进行。研究结果还表明由于好氧反应器中缺氧区的存在,控制操作条件可以实现SnD,同时也存在着短程SnD的现象,实现SnD可能是几种作用机制的共同结果。此外,邹联沛等[24]也报道了Do对mBR系统中同步硝化反硝化的影响。

2.5氧化沟工艺

闫骏等[25]在改良的orbal氧化沟中试系统中,考察了溶解氧浓度对同步硝化反硝化(SnD)的影响。结果表明,当外沟溶解氧浓度为03mg/L时,约有2997mg/L的总氮在氧化沟的外沟通过SnD去除,外沟对CoD的实际去除量为903mg/L,外沟的SnD主要是利用微生物内贮有机碳源或生物吸附碳源进行的。控制氧化沟的外、中、内沟溶解氧浓度分别为03、05和20mg/L时,系统的SnD率和总氮去除率最高。在优化的溶解氧条件下,系统对总氮的平均去除率和平均SnD率分别为660%和426%,分别比优化前提高了138%和243%。

2.6oGo工艺

范寅等[26]考察了Do浓度对oGo系统同步硝化反硝化脱氮的影响,研究发现当好氧区中段Do浓度为20mg/L左右时,系统对tn的去除效果最好,平均去除率达到7480%,此时外环中同步硝化反硝化的效果也较好,外环同步硝化反硝化对tn的平均去除量占系统对tn去除量的4889%(图2)。

图2工艺试验流程

此外,还有报道Do浓度对多孔生物粒子流化床系统[27]、螺旋升流式反应器(SUFR)[28]和生物接触氧化法[29]同步硝化反硝化的影响。

3各工艺中同步硝化反硝化除磷

罗思音[30]针对碳源偏低的城市污水,采用序批式活性污泥法研究Do对短程同步硝化反硝化除磷工艺的影响,试验表明:控制Do最佳浓度(05~10mg/L)可在同一个反应器内既实现短程同步硝化反硝化反应又达到反硝化除磷的效果,CoD的去除率达到93%~94%,nH+4-n的去除率为97%~98%,tn的去除率达到85%~96%,tp的去除率为91%~93%。tp的去除是好氧除磷和反硝化除磷双重作用的结果。

4结语

同步硝化反硝化可以使废水处理周期缩短、处理空间缩小、处理能耗降低;并且在处理过程中避免一部分no-2-n氧化成no-3-n,再还原成no-2-n这一多余的反应,可以节省Do和有机碳,从而使处理费用大为减少;另外,反硝化过程产生的碱度可以在一定程度上弥补硝化过程消耗的碱度,使脱氮操作中pH控制大大简化。同步硝化反硝化并不否认传统的生物脱氮理论,而是进一步丰富了生物脱氮理论[31]。除了Do这一主要影响因素外,C/n、pH值[32]、有机碳源[33]、氧化还原电位(oRp)[9,34]、活性污泥絮状体[35]、活性污泥浓度[36]等因素均可以对同步硝化反硝化效果产生影响。杨麒等[37]还从宏观环境理论、微环境理论和微生物学理论方面对同步硝化反硝化的产生机理进行了阐述。

尽管国内外已对该理论开展了一系列研究,今后在以下两个方面还值得作进一步深入的研究:①如何将脱氮除磷有机的结合起来,探索一种可持续城市污水生物处理技术。②阐明同步硝化反硝化反应的机理及微生物特性,为今后研究及工程化应用提供科学依据。

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有机化学反应条件总结篇5

一、弄清有机物部分的主要知识点

现人教版的化学教材中,有机物主要包括烃和烃的衍生物;糖类、油脂、蛋白质;有机材料。主要考点有:

1.烃和烃的衍生物结构及化学性质

2.烷烃的命名,同系物和同分异构体

3.重要的有机实验

4.有机计算(烃燃烧的规律、有机分子式结构式的确定等)

5.有机框图推断

二、做好各个阶段的复习工作

第一轮主要复习烃和烃的衍生物结构及化学性质;烷烃的命名,同系物和同分异构体;重要的有机实验;有机计算(烃燃烧的规律、有机分子式结构式的确定等)。烃和烃的衍生物结构及化学性质的复习:烷烃中主要掌握是甲烷的取代反应,包括现象、反应方程式、产物、相关计算都要弄清楚;烯烃、炔烃中碳碳双键、碳碳三键的加成、氧化反应,乙烯、乙炔的实验室制法及其性质检验的相关实验;苯和苯的同系物的联系与区别。烃的衍生物中卤代烃要区分卤代烃水解反应和消去反应的条件,掌握醇的取代、消去、氧化反应及产物的判断,醛类中醛基的检验方法,熟练掌握卤代烃、醇、醛、酸、酯之间的相互转化关系。烷烃的命名要注意选最长的碳链为主链;取代基的位置用阿拉伯数字表示,取代基的数目用汉字表示,阿拉伯数字和汉字之间用“-”隔开,阿拉伯数字之间用“,”隔开。弄清同位素、同素异形体、同系物、同分异构的区别。重要的有机实验要复习以下常考的实验:通过测定乙醇与钠反应产生H2的体积确定乙醇的结构;乙醇的催化氧化实验;银镜反应;红色沉淀反应;乙酸乙酯的制备;乙酸乙酯的水解等,复习时要注意原理、条件、装置、收集、注意事项等。

二轮复习主要是通过专题的形式来熟练掌握各种官能团之间的相互衍变关系,归纳一些常见的解题突破口,总结出常见的推断方法。

常见的解题突破口主要有:

(一)根据有机物的性质推断官能团

①能发生银镜反应或与新制的Cu(oH)2悬浊液反应生成红色沉淀的物质:

(含醛基)醛、甲酸、甲酸某酯

②能与naHCo3溶液反应产生Co2气体的物质:(含羧基)

③能与金属钠反应产生H2的物质:(含活泼H原子,醇羟基、酚羟基或羧基)

④能使Br2的四氯化碳溶液褪色的物质:(碳碳双键或碳碳三键)

⑤能与naoH溶液反应的物质:(卤代烃、酚、羧酸、酯)

⑥能与FeCl3溶液反应生成紫色溶液的物质:(酚类或酚羟基)

(二)根据反应条件推断有机物质的类别和反应类型

①naoH/乙醇卤代烃的消去反应

②naoH/水卤代烃的水解反应或酯的水解反应

③浓H2So4170℃(或)醇的消去反应

④浓H2So4醇与羧酸的酯化反应

⑤浓溴水酚的取代反应

⑥o2/Cu醇的催化氧化反应(生成醛或酮)

⑦Fe苯环的卤代

(三)以特定的量变为“突破口”

①1mol—CHo完全反应时生成2molag或1molCu2o;

②2mol—oH或2mol—CooH与活泼金属反应放出1molH2;

③1mol—CooH与碳酸钠或碳酸氢钠溶液反应放出1molCo2

(四)根据有机物的知识网络推断

R-CH2oHR-CHoR-CooH

羟基在链端

RCooR''''RCooH+R''''oH

-R''''表示脂肪烃基,也可以表示芳香烃基

(五)根据新信息、新情景推断

解题的步骤、方法:

1.解题步骤:

(1)迅速浏览题干、框图、问题,再由问题返回框图,先思考较容易的问题。

(2)分析找准解题突破口。

(3)解答看清要求,认真解答,结构简式、分子式、方程式等书写要规范,防止回答不完整。

2.推断方法:

(1)正推法

(2)逆推法(有机推断的常用方法)

(3)正推、逆推相结合的方法

(4)猜测验证法

三轮复习通过模拟练习,处理好速度与正确率的关系处理好速度与规范书写的关系。做好考后分析,检查试题是否会做,思路是否最佳,是否失分,为什么失分。有些试题不会做,查找不会做的原因,力争将非智力因素造成的丢分降到最低。

三、注意解题方法、技巧的积累

有机大题多以框图的形式出现,答题的步骤应是先迅速浏览题目、框图、问题,再由问题返回框图,由易到难答题。答题要注意规范:(1)写官能团名称、反应类型时不能出现错别字(2)写有机物的分子式、结构简式、官能团的结构时要规范,不能有多氢或少氢的现象(3)写有机反应方程式时,要注明反应条件,要配平;特别注意小分子不要漏写(如H2o、HX等)。

有机化学反应条件总结篇6

通过研究相关研究文献,本人总结出农业经济增长与农业生产自然制约条件、农业人力资本投入、农业生产资本投入、农业生产技术、农业经济的市场作用、农业生产条件制约因素等密切相关。本文选取了与农业总产值(tVao)相关性较强且能反映农业经济增长的10个指标,所选指标包括农业机械总动力(tpam)、农作物总播种面积(tSa)、受灾面积(Da)、农业就业人数(ae)、国家财政农业支出(nFae)、化肥施用量(aQCF)、有效灌溉面积(eia)种植业占农林牧渔业的比重(piR)、农产品生产价格指数(appi)以及农村中学师生比(SFR)。

在上述所选指标中,农作物播种面积、受灾面积反映了农业生产的自然制约条件;国家财政农业支出反映了农业生产的资本投入;农业从业人数属于农业人力资本范畴;因为农村中学师生比的变动可间接反映农业科技进步与生产效率的变化,我们将其划为农业生产技术;农产品生产价格指数、农业生产结构调整是农业经济的市场作用;而机械总动力、化肥施用量、灌溉面积属于农业生产条件制约因素。

数据源自1985至2012年的《中国统计年鉴》与《中国农村统计年鉴》。在本文的研究中涉及大量的变量,为避免变量间可能具有的多重共线性对参数估计与分析结果的影响,通过主成分分析方法选取适当的相互独立的能够较好的反映原变量指标的综合信息的主成分,并在此基础上进行主成分回归,解决多元回归分析中的多重共线性问题。然而,主成分回归方法不能够解决异常值的问题,并且也不能及时、准确地反映时间序列的数据的变化特征与趋势。为弥补这个弊端与增加模型的估计精度,本文将主成分回归这一长期静态模型的误差项作为均衡误差,建立主成分回归的短期动态的误差修正模型,以此来修正主成分回归模型,据此来研究影响我国农业长期经济增长与短期经济增长的因素。。

2实证分析

本文对变量进行了自然对数化处理以降低序列短期波动,更准确把握其长期变化趋势,并在此基础上对数据标准化以消除量纲对数据结构的影响。本文所采用的计量方法均使用软件R进行分析。对因变量进行主成分分析并设置贡献度阈值为0.8,得到第一主成分F1、第二主成分F2的特征值分别为6.803、2.131,方差的贡献度分别为0.680、0.213,二者贡献度之和为0.893,由此前两个主成分适用于主成分分析,制约因素弹性对值和为0.376。综合长、短期影响农业经济增长因素分析的结果,影响农业总产值的第一综合因素为农业生产条件,且其弹性贡献度明显大幅高于其他因素,农业生产条件中农业机械总动力、农村用电量、有效灌溉面积效用均低于化肥施用量及农药使用量的效用,说明在现有自然制约条件下我国农业增产长期过度依赖于化肥施用量与农药使用量。数据显示1980-2012年33年间我国化肥使用量由1269.4万吨上升至5838.8万吨,年均增长13.9%,此造成的生态环境的污染与破坏,不利于我国农业的健康可持续发展;农业机械总动力由14745.7千万w增长至102559千万w,年均增长21.1%,但现今农机、农业用能投入与发达国家比仍相对不足,具有较大上升空间。

第二综合因素为市场的作用,33年间农业占农林牧渔业的比重由0.756%减至0.524%,其每减少1%将促使农业经济长短期分别增长0.135%、0.123%,农产品生产价格指数每增加1%,仅仅刺激农业经济长短期分别增长0.14%、0.126%,这与农业生产价格指数上升造成农业部门成本增加的压力过重,利润预期的减少降低了农业从业人员进行农业生产的积极性有关。第三综合因素为自然制约条件,其中农作物总播种面积每减少1个百分点,从长期来看,我国农业经济将萎缩0.136%,短期减产0.12%;我们发现,受灾面积对农业总产值的增加起到微弱正向作用,与我们的认知相矛盾,这可能是由于随着国家的发展,我国应对自然灾害的能力得到较大提升,灾害的负面影响被预防灾害与抗灾的日趋完善的工作体系和能力消除所造成的。第四综合因素为农业生产资本投入,33年间国家财政农业支出由150亿元增加至12387.6亿元,年均增长250.3%,其增加1个百分点将促进我国农业经济长期上增长0.133%和短期上增长0.114%。第五综合因素为农业生产技术,33年间反映农业生产技术的农村中学师生比由0.053591增加到0.0999人,其每增长1%,长、短期上推动农业经济增长0.075%、0.057%。第六综合因素为人力资源,我国农业从业人员一个百分点的增长,仅仅使农业总产值长、短期上分别增长0.01%、0.022%,其贡献微弱与我国农业劳动力过剩及农业部门生产效率低下有关。

3政策启示

农业生产条件是影响我国农业经济发展的最主要因素,必须通过改善我国农业生产条件、加大先进农机设备研发投入、保障能源供给、合理化农业用能结构和布局、建立农业机械化公共服务体系及发展机械与水利配套基础设施、提升农机作业服务的组织化程度来实现我国农业生产现代化,并缩小与发达国家的差距。化肥与农药的使用虽然对农业生产有着显著的短期作用和较长的持续效应,却也严重影响了我国农业持续健康发展。据此,我国农业发展必须谨慎合理的使用化肥农药,要在增加土壤肥力、提升土壤有机质的同时,最大程度的减轻对环境的污染,并通对农业环境的治理保障我国粮食生产的安全性与可持续性,加大宣传力度,使绿色生产、绿色消费观念的深入人心。在社会主义市场经济大背景下,农业经济部门逐渐并入市场经济体系,此对农业经济增长既是挑战亦是机遇,建立健全农业生产信息的传播机制以及完善农产品市场信息系统成为必要,以此确保市场信息的及时性与易得性,充分发挥市场的作用来稳定农产品市场价格以及优化农业产业结构。

有机化学反应条件总结篇7

一、立足必修本,构建章节内部知识结构,培养分析和解决问题的能力

第一轮复习,必须紧依大纲,建立牢固的章节内部知识体系,同时填补知识漏洞,将该补充的知识有针对性地补足。另一方面,以各种生活、生产等方面出现的相关问题为背景,培养学生分析和解决问题的能力,以适应高考中基于能力立意的解题思路与方法。

在复习中可从以下几个方面着手:

1复习思路及方法

对于光合作用生理,主要涉及光合作用过程、条件、反应式、细胞学基础、意义等内容;而呼吸作用生理主要涉及呼吸作用的类型、过程、条件、细胞学基础、动植物的呼吸作用方式、意义等内容。二者既有区别,又相互关联,尤其是绿色植物,既能进行光合作用又能进行呼吸作用,更显复杂。所以,可以采取“先分后合”教学思路,即先分别复习两个生理过程的相关知识,分析相关问题,再探讨二者的联系与区别,分析综合问题,这样便于学生理解和接受。

复习教学过程中可采用讲解法、观察法、直观教学法、讨论法等多种教学方法相结合。

教学模式:多媒体直观教学与问题――探究式的教学模式。

2教学过程的组织和展示过程

教学过程的组织和展示,是教学过程的关键,是学生从中获得“效益”的关键。应当符合学生心理顺应过程,即让学生学得自然,学得轻松,学得有趣。换句话说,教学过程应当具有逻辑性。怎样做到这一点呢?可如下组织和展示:

(1)复习光合作用生理过程

首先,演示光合作用的过程图像(或动画),可以提取出学生原来建立的光合作用过程的表象,巩固所学知识,并总结出光合作用的总反应式;

接着,从图中分析光合作用两个阶段的物质变化与能量变化,以及限制和影响光反应、暗反应两个过程的各种条件;

然后,分析并总结出光反应与暗反应的区别和联系;

最后,通过提问设疑,建立与其他章节之间的横向知识联系和提醒必须注意的细节。

(2)复习呼吸作用生理过程

首先,分析教材中的有氧呼吸过程图解,并通过设问理解有氧呼吸过程中所涉及的物质变化与能量变化、H2o的利用和产生阶段、o2的消耗阶段、atp的产生阶段、各阶段所进行的场所等内容;

接着,投影有氧呼吸过程的三个阶段,并总结出有氧呼吸的总反应式;

然后,投影无氧呼吸过程的反应式及过程,并与有氧呼吸加以比较;

最后,分析生产、生活中的相关生物现象,达到将知识转化为能力的目的;

(3)比较光合作用与呼吸作用的区别与联系

针对代谢类型、进行部分和场所、条件、物质变化与能量变化等区别及联系以表格的形式投影在大屏幕上,让学生建立知识之间的联系。

另一方面,提醒学生针对绿色植物既能进行光合作用,又能进行呼吸作用,分析Co2和o2的变化、有机物的变化,外界条件和原料发生不同改变时的相应变化等比较复杂的问题。

3教学主要手段:计算机多媒体教学

建议利用多媒体教学,可以有多方面的优点:

第一,直观形象,如果设计动画,效果会更好,更容易引起学生的注意和兴趣;

第二,节省时间,这里的“时间”是指教学时间,不是备课时间(备课时间可能多得多),可以在有限的时间内容纳更多的信息量;

第三,缩短差距,因为多媒体直观性较强,可以将深奥的知识浅显化,便于差生理解和掌握。

第四,很容易建立“超级链接”,可以将不同内容进行多维联系,这是其他手段很难实现的。等等。

最大的不足:备课艰苦,所花时间很长,这是一般人难以接受的。但有一个办法――就是网上“下载”。

4典型例题分析与解答

【例一】将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器中,在一定条件下不给光照,Co2的含量每小时增加8mg;如给予充足的光照后,容器内Co2的含量每小时减少36mg。据实验测定上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖30mg。请回答:

(1)上述条件下,比较光照时呼吸作用的强度与黑暗时呼吸作用的强度是的。

(2)在光照时植物每小时葡萄糖的净生产量是mg。

(3)若一昼夜中先光照4h,接着放置在黑暗的条件下20h,该植物体内有机物含量的变化是。

【分析】

光合作用强度大小的指标一般用光合速率表示。由于绿色植物每时每刻(不管有无光照)都在进行呼吸作用,分解有机物,消耗氧气,产生二氧化碳;而光合作用合成有机物,吸收二氧化碳,释放氧气,只在有光条件下才能进行。也就是植物在进行光合作用吸收二氧化碳的同时,还进行呼吸作用释放二氧化碳,而呼吸作用释放的部分或全部二氧化碳未出植物体又被光合作用利用,所以人们把在光照下测定的二氧化碳的吸收量称为表观光合速率或净光合速率。如果我们在测光合作用速率时,同时测其呼吸速率,把它加到表观光合速率上去,则可得到真正光合速率。即:

真正光合速率(总光合)=表观光合速率+呼吸速率

具体可表达为:

真正光合作用Co2的吸收量=表观光合作用Co2的吸收量+呼吸作用Co2释放量

同样也可将上述公式推广到氧气和葡萄糖,则得相应的计算公式,这里不再一一列出。

【求解】

根据上面的分析和题意可知,光照时葡萄糖净(表观)生产量是光合作用每小时产生的真正的(总的)葡萄糖量减去呼吸作用每小时消耗的葡萄糖量。而葡萄糖量与Co2量求解有直接关系,可通过Co2量的变化推测有机物(葡萄糖)含量的变化。

(1)先利用化学方程式计算出光照条件下,光合作用每小时真正产生30mg葡萄糖需要消耗的Co2量。

从上面计算结果可知,植物真正产生30mg的葡萄糖,需要44mg的Co2,而实际上容器内Co2的含量每小时只减少36mg,还有8(44-36)mg的Co2来自光照条件下呼吸作用释放出来的。与题目交待的不给光照时(只能进行呼吸作用)产生的Co2量相等。所以在该条件下,光照时呼吸作用的强度与黑暗时呼吸作用的强度是相等的。

(2)由呼吸作用每小时产生的Co2的量是8mg,计算出消耗的有机物葡萄糖量。

根据题意,植物每小时真正

(总的)能产生葡萄糖30mg,呼吸作用消耗5.5mg,则净生产量为24.5(30-5.5)mg。

此问题,还可以根据Co2的实际减少量来计算,题目交待在光照条件下容器内的Co2的含量每小时减少36mg,这是与植物的呼吸作用无关的,减少的Co2已作为光

合作用的原料合成了葡萄糖,也就是净产生的葡萄糖,具体计算如(1)。

(3)根据上述(1)(2)的计算结果,可知一昼夜(24h)中,4h制造的葡萄糖总量为4×30=120mg,消耗总量为24×5.5=132mg,两数说明该植物体内有机物含量减少。或者先计算4h产生的葡萄糖量为4×24.5=98mg,再计算20h黑暗(只有呼吸作用)消耗的葡萄糖量为20×5.5=110mg,然后再比较这两个数据,可得出同样结论。

二、围绕必修本,讲解选修本光合作用的相关内容,构建背景知识,开拓学生视野,拓展学生知识面

选修教材中所涉及的内容包括光能在叶绿体中的转换、C3植物和C4植物、提高农作物的光合作用效率、生物固氮四个方面的内容。这些都是在必修本的基础上加以扩展和加深的,在讲解时注意以下几点:

1依据大纲,注意讲解的层次与深度,不要讲得过宽、过多、过深;

2注意与必修本的相关内容加以比较学习,建立知识联系;

3尽量用多媒体以图表等形式概括相关内容,简化记忆内容与形式;

4多联系生活、生产实际问题,用所学知识加以分析,训练学生分析和解决问题的能力,训练表达的简洁性、逻辑性与严密性;通过图表识别与判断,训练抽象概括能力、提取有效知识的能力。

三、注重教育,以学生为本;注意情感与反应,提高学习兴趣;根据学生需求,调整教学方法,建立和谐的师生关系

当然,这不是仅在此章节才需注意的。应当说,所有的教学过程中都应贯穿教育的问题。兴趣是最好的老师,如果学生没了兴趣,教师只能唱单簧戏,等于没上课,就不可能建立所谓的知识体系和培养能力啦。在教育与教学之间,我有以下观点:

1不一定要有专门时间才能进行教育,教育可以在课堂的讲解过程中,也可以是在课堂的提问、设问、解答、辅导中,甚至是在不经意的一两句话语中。

2教师本身应有热情、激情。教师走进教室的心情是非常重要的,决定着一节课的整体效果,决定着一节课的成败。教师的情感是风向标,可让学生感受着上课的阴晴雨雪,学习的轻松与凝重。那么,教师的激情从何而来?可能来自责任感、事业成就感和外界环境氛围的感染,但有一点还得来自对课的精心准备。

3教育与教学并重。教育可以解决学生学不学的问题,教学是解决学生怎样学的问题和学什么、学多少的问题。

有机化学反应条件总结篇8

一、明确常考知识点,高度重视课本复习

这一模块常考知识点有:①有机反应类型(取代反应、加成反应、消去反应、氧化反应、还原反应、聚合反应)②官能团的名称③有机物的性质判断④有机物的结构简式⑤重点有机方程式的书写(如醇的催化氧化、醇的消去反应、酯化反应等)⑥同分异构体的书写和种类的判断⑦简单有机物绿色合成路线的设计和评价。

基础决定能力,基础决定成败。近几年高考命题特点是回归基础,回归课本。课本是高考命题的依据,许多试题都能在课本中找到原型或“影子”。无论高考题怎么出,大部分都会落到基础知识的考查上,那些在高考中创造奇迹的的学生,无一例外的都是基础知识牢固、熟练、全面、扎实的学生。所以,在复习中要把主要精力投放到基础知识、基本题型的夯实,熟练上,决不能好高骛远,喜欢偏难怪新,浪费时间、精力、体力。“九层之台,起于垒土”,基础知识既是解决问题的本源,又是能力提高的根基。

二、学会归纳,使有机化学知识系统化和条理化,形成立体的网状知识结构

有机化学知识的脉络非常清楚,在复习中要注意学会自己归纳,形成属于自己的知识系统,使有机化学知识系统化和条理化。

1.以结构为主线,突出知识的内在联系,将零散知识系统化

《有机化学基础》涉及的有机物多,知识点多,记忆的内容多,但有机化学又有很好的内在联系和规律,如贯穿《有机化学基础》的一条主线是“具有相同官能团的一类有机物的性质相似”,只要我们掌握了这一规律就能“以一知十”。这就要求在复习中注意自己总结,做到事半功倍。所以第一轮复习,以官能团为主线,把有机化学知识按“脂肪烃(烷、烯、炔)芳香烃卤代烃醇(酚)醛羧酸酯油脂糖类蛋白质高分子化合物”的顺序,将各类物质的物理性质、代表物的分子式和结构简式、主要化学性质、制取方法、来源和用途进行一次全面彻底的梳理;第二轮复习则要根据有机化学知识重点和考试热点可以设置“物理性质与用途”、“同分异构体”、“有机反应及类型”、“有机物推断”、“有机实验”、“有机物计算”等大专题,再下设“燃烧规律及其应用”、“能与氢气、氢氧化钠溶液、溴水、酸性高锰酸钾溶液、银氨溶液、新制氢氧化铜悬浊液反应的物质小结”“有机反应类型”、“高分子与单体”、“脱水方式归纳”等小专题。

打破章节之间、无机与有机之间的限制,进行学科内综合复习,将知识系统化、条理化。有机化学知识点较多,在复习中通过分析对比、前后联系、综合归纳,把分散的知识系统化、条理化、网络化。

2.归纳零星知识,将分散的知识条理化

一些有机物的物理性质,一些有机实验知识在讲评练习时组织讨论,总结出易理解易记忆的一些经验规律,可帮助学生记忆。利用有机反应类型为专题将知识系统化,归纳出何种有机物能发生相关反应,并且写出典型的化学反应方程式等。

三、突破信息,加强推断题训练

在有机化学复习中,特别要重视对高考有机化学信息题进行专题研究,学会对题给信息进行吸收处理的能力。通过典型例题,理解和掌握信息加工的要点,能自如地进行吸收处理,去伪求真、去繁求简、去辅求主,使问题得到解决,达到训练和发展思维的目的。要重视对有机化学推断题进行研究,在“如何选准突破口”、“如何推理,找出头绪”、“如何顺藤摸瓜”等方面进行训练,学会把握题给“四类信息”(反应信息、结构信息、数据信息和隐含信息),去伪求真、去繁求简,做到整理信息、逻辑论证、得出结论、正确表达。加强思维能力的训练,强化信息的整理,提高逻辑推理能力,最后达到快速准确地解题。

推断题的解题思路为:认真读题,审清题意,采集信息,积极思考。抓住特征条件,从中找出突破口,再从突破口向外发散,通过顺推法、逆推法、顺逆综合法、假设法、知识迁移法得出结论,最后作全面检查,验证结论是否符合题意,概括起来就是“审、破、推、答”四个字。同时在复习过程中要适度关注新科技成果及日常生活实际中化学问题,将最新的科研成果作为命题素材,考查课本基础知识和基本技能,是高考命题常见的形式。

四、培养规范使用化学用语的习惯

有机化学反应条件总结篇9

最后得到的最佳实验方案为:呋喃甲醛与间苯二酚的物料比为1:1,溶剂中乙醇、水、盐酸按10:9:1的比例配比,反应温度设定为70℃,最佳的反应时间为4h,滴加速度为2秒/滴。

关键词:杯芳烃呋喃甲基杯[4]间苯二酚芳烃合成

杯芳烃是一类具有独特空穴结构的大环化合物,是继冠醚和环糊精之后的第三代超分子主体化合物。以其易修饰、空腔大小可调、对离子或分子客体均能识别等特性,日益受到人们的重视。功能化杯芳烃在生命科学、分离技术等领域有广阔的应用前景。近年来,国内外化学界对此研究异常活跃。

一、题目研究的目的

杯芳烃自从被发现,在长时间的研究与探索后,实现了工业上的实际应用,具体有如下情况:

1.金属离子的回收

最早的应用是izatt等利用杯芳烃的液膜传输性能从核废料中回收金属铯[1,2]。回收装置包括三个液相:第一个液相为含大量均裂变的降解产物的强碱性水溶液,用作源相,其中有铯;第二相为一定比例的二氯甲烷和四氯化碳组成有机液膜相,1mm的杯[8]芳烃溶于其中;第三相为二次蒸馏水,用作吸收相。Cs+通过第二相从第一相进入第三相,达到回收的目的[3]。

2.相转移催化

和冠醚、环糊精一样,许多杯芳烃及其衍生物具有萃取和转移金属离子的能力,因此,其在相转移催化研究方面有潜在的应用价值。早在1977年,BurkiS等就发现,下缘连有乙氧基链的对叔丁基杯芳烃在非极性介质中具有相转移催化能力,可以解决油一水乳化问题。与常用的相转移催化剂比较,杯芳烃催化剂的用量更小,反应时间更短,活性更高,像苄溴和苯酚在碱的作用下生成苯甲基苯醚的反应[4]。

3.模拟酶

杯芳烃及其衍生物还可以作为人工酶模型模拟生物酶的催化功能。Ungaro等将冠醚杯芳烃成功的用作水解酶模型。他们发现,冠醚杯芳烃对乙酸酷的甲醇解在没有金属离子存在时反应极慢,但在加入少量的Ba2+后可以使反应加速一百万倍以上,效率己与转酰化酶相当[5]。

我国的陈淑华研究组设计并合成了一系列杯[n]芳烃――单、双卟啉多部位识别受体(n=4,6)。它们对金属离子有优良的识别配位能力[6]。

4.有机材料稳定剂

由于杯芳烃的热稳定性及非挥发性使它的衍生物可用于塑料,橡胶等的抗氧化剂以及光稳定剂。例如杯芳烃的亚磷酸酷已用作聚合物的热稳定剂,对叔丁基杯[4]芳烃也可用作聚烯烃的光稳定剂和热稳定剂[7]。

5.污染控制

未修饰的杯芳烃可用来除去一些有机化学物,特别是极性碳氢化合物如卤化烃。

从1908年以来,普遍采用氯气处理来改善饮用水及工业用水的微生物质量。然而在1974年,人们发现这种水处理法带来了氯与腐殖和灰黄霉酸的副反应。结果产生了三卤甲烷,如有溴离子存在,还可形成二氯溴甲烷,氯二溴甲烷及溴仿。它们具有致癌作用,并经常致人染毒。

wainwright等发现对叔丁基杯[4]芳烃对三餐甲烷有显著的螯合作用,并且反应很快。产生的包结化合物有相对高的稳定性。为了获得在固相条件下更好的反应活性,必须把杯芳烃很好地运载在固体载体上。

二、实验部分

1.实验原理

间苯二酚杯环状缩合物,是由四个苯环通过一个碳桥彼此相连而成的杯环状结构,分子中存在八个游离的羟基。Resorcinarenes的合成无需放样或高稀释技术,常采用间苯二酚与醛在无机酸如盐酸或Lewis酸催化下一步法直接合成,且能得到较好的收率。

一步法催化反应机理都是以酸作媒介采用端基亲电取代法的缩合反应,本文中采用的是较为简易的一步法,合成路线如下(图2-1):

图2-1一步法合成路线

2.实验仪器及实验药品

2.1实验仪器

2.2实验药品

3.实验方法

根据相关文献,可以得知当反应物物料比,溶液比例,反应条件与时间改变都可能导致产率的不同。而本文的重点就在于根据文献设计实验方案,再根据实验结果对条件的改进,通过实验对比进行研究,诸如反应物的比例,溶剂比例,反应条件的改变,分析结果,得到最好的实验方案。

而之前查过的文献中,在催化剂方面,据邓旭忠与杨世柱做过的论文资料,他们采用的是浓盐酸,收率高。而用其它酸作催化剂时,收率较低甚至影响产品的质量。因为相关内容已有人研究,而实验室中浓盐酸最为普遍与常用,故在本文不对催化剂的影响作讨论研究,本文中的催化剂都为浓盐酸。

3.1物料比对比实验

将11.01g间苯二酚(0.1mol)和呋喃甲醛分别按1.3、1.2、1.1、1.0的比例称量出来。先将间苯二酚加入到150mL锥形瓶中,加入乙醇、水(按乙醇、水、盐酸10:9:1配方要求,总体积为100mL),磁力搅拌溶解。在冷水浴冷却下滴加呋喃甲醛,慢慢升温至所需温度(70℃),反应一定时间后(约4小时)冷却抽滤,水洗。将滤饼经稀醇洗涤,充分搅拌过滤(重复两次),80℃干燥得黑色粉末晶体。

3.2反应溶剂比对比实验

反应溶剂比对比实验时进行五组实验对比。将11.01g间苯二酚(0.1mol)和呋喃甲醛按1:1的比例称量出来,乙醇、水、盐酸按15:0:5、16:0:4、16:2:2、7:10:3和10:9:1的比例加入,总体积为100mL,磁力搅拌溶解。在冷水浴冷却下滴加呋喃甲醛,慢慢升温至温度(70℃),反应一定时间后(约4小时)冷却抽滤,水洗。将滤饼经稀醇洗涤,充分搅拌过滤(重复两次),80℃干燥得黑色粉末晶体,计算产率。

3.3反应温度对比实验

反应温度对比实验时进行四组实验对比。将11.01g间苯二酚(0.1mol)和呋喃甲醛按1:1的比例称量出来,先将间苯二酚加入到150mL锥形瓶中,加入乙醇、水(按乙醇、水、盐酸10:9:1配方要求,总体积为100mL),磁力搅拌溶解。在冷水浴冷却下滴加呋喃甲醛,四组实验在升温时改变温度,分别设定为60℃、65℃、70℃和75℃,反应一定时间后(约4小时)冷却抽滤,水洗。将滤饼经稀醇洗涤,充分搅拌过滤(重复两次),80℃干燥得黑色粉末晶体,计算产率。

3.4反应时间对比实验

反应时间对比实验需四组实验。将11.01g间苯二酚(0.1mol)和呋喃甲醛按1:1的比例称量出来,先将间苯二酚加入到150mL锥形瓶中,加入乙醇、水(按乙醇、水、盐酸10:9:1配方要求,总体积为100mL),磁力搅拌溶解。在冷水浴冷却下滴加呋喃甲醛,四组实验的反应时间分别为2小时、3小时、4小时、5小时,反应后冷却抽滤,水洗。将滤饼经稀醇洗涤,充分搅拌过滤(重复两次),80℃干燥得黑色粉末晶体,计算产率。

3.5滴加速度对比实验

将11.01g间苯二酚(0.1mol)和呋喃甲醛分别按1:1的比例称量出来,准备三组实验。实验步骤如上,只是在冷水浴冷却下滴加呋喃甲醛时分别以3秒/滴、2秒/滴和0.5秒/滴,观察现象。第一组和第二组实验都可以得到产品,且产率相差不大,只是第三组实验在反应过程中反应物颜色会急剧变黑,并最终产生高聚物,使反应失败。

三、结果与讨论

本文对反应时间及其它反应条件进行了讨论,根据实验部分得到的结果进行讨论总结,主要讨论了物料比、反应溶剂比、反应温度、反应时间、滴加速度对合成杯芳烃母体收率的影响。

1.物料比

应条件:催化剂为浓HCl,反应时间4h,温度70℃。

由上表可以看出,当酚醛的物料比为1:1时,收率最佳,达到了53.6%;当物料比超过1:1时,产率会逐渐降低,甚至形成高聚物,与相关的文献资料报导一致。(见表1)

2.反应溶剂比

经过多次实验结果发现,反应溶剂配比对缩合反应影响甚大,在无水乙醇中加浓盐酸作为反应液易聚合成高聚物,而且酸浓度越高越容易聚合。酸浓度太低或乙醇含量过小则产率会减小,当乙醇、水和浓盐酸的比例为10:9:1时的产率最高,达到了53.6%。

3.反应温度

经过合成实验,发现以70℃时析出的产品产率最高,见表2。

反应条件:催化剂为浓HCl,反应时间4h。

上述实验结果表明:实验从60℃开始进行反应,直至75℃,随着反应时间的延长,产率会有所增加,在70℃时产率最好,为53.6%。此后产率不再随温度增加,反而有所减少。

4.反应时间

从表中可以看出,反应的时间从2小时到4小时,得到的产率是各不相同的。刚开始随着反应时间的增长,反应收率会有收增大,但在反应4h后,收率趋向于稳定。

5.滴加速度

查了相关文献,滴加速度控制在2秒/滴为好,均匀滴入半小时,实验中没有出现异常情况。

四、总结

本文主要应用了间苯二酚与呋喃甲醛采用一步合成法,合成杯[4]芳烃化合物,分析结果如下:

虽然合成实验较为简单,不过实验中物料比、反应溶剂比、反应温度、反应时间、滴加速度对实验结果的影响甚大,因此要对实验进行较为仔细的对比,才可得出最佳的实验方案。

1.物料比对产物收率影响很大,当物料比为1:1时,反应的产率最高。

2.反应温度要控制好,如果温度过高,容易形成高聚物而使实验失败,如果温度过低,则会影响产率和延长反应时间,实验最好的条件为70℃。

3.反应时间要重复实验,得出最好的反应时间,最佳的反应时间为4h,少于4h或超过4h都会影响反应的进度或结果。

4.溶剂的配比也是一个问题,参考以前的文献与资料,溶剂的配比不一,没有一个统一的数字,因此,在这个实验中,要进行反复的实验与操作,最后得到的结果是按乙醇、水、盐酸10:9:1配方要求,得到的结果最好。

5.滴加速度对实验的影响不是很大,不过还是要注意,如果搅拌不均匀而滴加的速度过快,则会影响反应,形成高聚物,控制在2秒/滴。

参考文献:

[1]邓旭忠,杨世荣.Resorcinarenes的合成及其化学边缘修饰(Ⅱ)[J].合成化学,2000,8(5):457-459;465.

[2]邓旭忠,杨世荣.Resorcinarenes的合成及其化学边缘修饰(Ⅰ)[J].合成化学,2000,8(5):457-465.

[3]张利,傅成武.杯芳烃超分子化学的研究进展[J].大同职业技术学院学报,2000,14(2):81-83;86.

[4]张来新等.杯芳烃的产生发展及应用[J].宝鸡文理学院学报(自然科学版),1998,18(3):32-36.

[5]何花.杯芳烃―第三代超分子[J].西昌师范高等专科学校学报,2009(3):57-61.

[6]赵芳,梁斌,刘道杰.杯芳烃催化的研究进展[J].信阳师范学院学报(自然科学版),2006,19(3),364-367.

有机化学反应条件总结篇10

关键词:有机化合物;高中教学;醇类性质

随着这些年新课改的不断深入,化学教学中存在着很大的挑战,由于在新教材中出现了很多大学化学里面的内容,如熵、焓、吉布斯自由能等理论,在选修三《物质结构与性质》中出现了核外电子排布的知识,杂化轨道理论,mo理论等,我在教学过程中,发现有很多学生有一种打破砂锅问到底的精神,对此,我在充分鼓励学生的同时也在思考一个问题,究竟哪些知识点应该给学生补充,以下是我对有机化学教学过程中的一点点思考,想与各位同仁前辈们共同探讨,不当之处请多多斧正。

一、在有机化学教学中引入量变和质变的辩证关系

量变到质变,又由质变到新的量变是自然界普遍存在的规律。有机化学中的每一个同系列都是由量变到质变的证明。“每增加一个CH2便形成一个和以前的物体在质上不同的物体”。随着CH2的增加,碳原子彼此间形成长链,碳链的形成、增长和分支过程,造成了有机化合物无限复杂和发展的条件。

物质的组成是包括质与量两个方面的。很明显,质不同,当然不是同一化合物,质相同而量不同也不是同一化合物。烷烃的同系物,虽然都是由碳和氢构成,但由于碳和氢的个数不一样,所以是不同的化合物,这是量变引起质变的证明。组成相同的有机物也不一定是性质相同的化合物,因为还存在同分异构现象。

同分异构体的存在是由于量变引起质变的具体体现,相同碳原子数的烯烃和环烷烃、醇和醚、醛和酮等等,它们的组成相同,究其组成来说是统一的,从构造来说,则是矛盾的。有机物分子中原子间连接的方式和次序不同导致物质的结合能不同,致使其性质上的迥然不同。

自然科学领域的内容贯穿着由量变到质变的规律。在讲授如乙烷、乙烯、乙炔分子时,应适当引入键的极性的知识。这是因为碳与氢成键时,碳采取的杂化轨道不同,杂化轨道中所含的s电子云成分从四分之一增加到二分之一(量变),致使碳氢键的σ电子云更靠近碳原子核而远离氢原子核,造成了性质的变化。同样甲醇、乙醇、丙三醇、葡萄糖等物质虽然含有羟基,但结构不一样,因此它们的性质也不一样。这些事实都可以揭示量变到质变的规律。

二、芳香化合物基团间的相互影响

有机化合物分子中各原子之间(或基团之间),都是互相影响的,并且表现的十分明显。在讲述芳香族化合物时,应当适当给学生拓展一些知识。我在上课的过程中,有学生这样提问:为什么酚羟基上的氢原子比醇羟基上的氢原子更活泼?这是因为羟基所连接的基团不同,所以互相影响的结果也不相同。在苯酚中,和苯环相连的羟基氧原子上未共享电子对的p轨道能与苯环上的大Π键的Π电子轨道重叠而形成p-Π共轭体系,产生离域现象使得氧原子上参加共轭的p电子云密度降低,从而增加了羟基上氢氧键的极性,氢成为质子的趋势增加而显弱酸性。一元醇虽然也有羟基,由于烷基对羟基的影响较弱,恰恰相反,随着烷基的增多,醇的相对酸性反而减弱。

当苯酚的苯环上有硝基时,由于硝基是一个吸电子基,通过共轭效应和诱导效应,使苯环的电子云密度降低,尤其是邻位和对位电子云密度降低得更多,导致氢氧原子之间成键的电子更偏向于氧,更有利于氢原子电离成质子,故酸性增强。

苯环能影响羟基,羟基同样也可以对苯环产生影响,如:苯一般不跟溴水反应,只有当铁或三溴化铁作催化剂的条件下,苯才能和液溴发生取代反应,生成溴苯。而苯酚却不同,能很活泼地跟溴水发生苯环上的亲电取代反应,反应过程既不需要液溴,也不需要铁催化。不仅如此,而且使用过量的溴水还会生成三溴苯酚的沉淀。

无疑,这是苯酚分子中的苯环上氢原子比苯分子中氢原子具有较大活泼性的缘故,而这种较大的活泼型是受羟基影响所导致的。

在讲述这部分知识时,难度不以拓展过大,如果过多的引入位阻效应和电子效应的话,本堂课就显得有些画蛇添足了。

三、醇类物质的性质

结构决定着物质的性质,由于有机物结构的不同,导致各物质在性质上有很大的不同,即使是组成和结构相同的有机物在不同的外界条件下支配下,往往表现出不同的性质。众所周知,许多醇在浓硫酸的作用下,能发生脱水及酯化反应。醇之所以可以发生这些反应,是其分子中含有羟基的缘故,碳原子数相同的醚类物质,是没有醇脱水及酯化反应的性质的。显然,醚中没有羟基的存在,是不可能发生脱水及酯化反应的。

那么,反应的具体产物是什么呢?这取决于温度等外部条件(外因通过内因起作用),下面以乙醇为例,谈谈反应历程。

第一步,质子化醇的形成:

CH3CH2-o-H+H2So4CH3CH2-o+-H2+HSo-4

第二步,在

CH3CH2-o+-H2+HSo-4CH3CH2-oSo3H+H2o

在140°C左右,另一分子醇的带部分负电荷的氧进行亲核取代,最后脱去质子得到醚:

CH3CH2-o+-H2+CH3CH2-o-HCH3CH2-o+H-CH2CH3+H2o

CH3CH2-o+H-CH2CH3+HSo-4CH3CH2-o-CH2CH3+H2So4

在>160°C时,质子化的醇易脱去水形成碳正离子,最后从β-碳原子上很快地消除氢离子而形成烯烃:

CH3CH2-o+-H2CH3CH+2CH2=CH2+H+

醇的分子内及分子间的反应,不仅是同时进行,而且也是相互竞争的,其结果则要看分子的构造和反应条件。一般低温有利于醚的生成,高温有利于烯的生成。尽管温度对产物有很大影响,但醇的结构对产物的影响更大―叔醇不会生成醚,它总是生成烯。这是由于叔醇中C―o键很容易很容易断裂的缘故。醇的C―H键活性是叔醇>仲醇>伯醇,所以脱水反应的速率是叔醇>仲醇>伯醇。

现行人教版化学教科书选修五《有机化学基础》中,只是以乙醇为例说明了醇的消去和脱水反应,并没有拓展到其他的醇,使得有些学生误认为醇在170℃就会生成烯,140℃就会生成醚,如果在教学中引入上述知识,学生应该非常清楚了。教师在教学时,应该强调有时只要把某一反应的条件稍加改变,就会得到完全不同的产物。所以在我们进行有机方程式的书写教学中,一定要注意反应特定的条件。

在有机化学教学中,如果学生感兴趣的知识,教师可以适当的增加,但一定要因人而异,不能操之过急,拔苗助长,类似于甾族化合物教师可以不去添加,否则会人为地增加难度,教师在教学过程中,也可以适当的引入一些学生感兴趣的知识,使化学课堂充满乐趣,如学习完芳香族化合物后,可以提出疑问,芳香族化合物一定是香的吗?然后教师画出粪臭素的结构,学生会心一笑,课堂气氛活跃起来了。

总之,有机化学的教学充满了乐趣,也充满了挑战,在我们的教学中,在通过不断发现问题,解决问题的过程中,将我们的教学生涯不断地充实下去,快乐下去。(作者单位:金昌市一中)

参考文献: