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导语：在化学反应的方式的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
关键词：颜色变化；质量变化；观察沉淀；传感技术
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
[1] 华中师范大学等.分析化学（上册）[M].北京：高等教育出版社，2001：119-122
在化学方程式的配平教学中，总觉得教无定法、学无定法，但不同类别的反应仍有不同的规律可循。下面就氧化还原反应配平的教学中产生的点滴感悟予以记之，以备忘却。
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。
强调：在有氧气参加或生成的氧化还原反应中，若将有复杂组成的氧化剂或还原剂的计量数定为1，则根据原子守恒，即可将方程式配平。
2、氢气是一种极易燃的气体，在空气中的体积分数为4%至75%时都能燃烧。氢气燃烧的焓变为−286 kJ/mol：2 H2(g) + O2(g) 2 H2O(l); ΔH = -572 kJ/mol
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。
5、在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，观察火焰的颜色。然后在火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯，过一会儿，我们可以看到，纯净的氢气在空气里安静地燃烧，产生淡蓝色的火焰（氢气在玻璃导管口燃烧时，火焰常略带黄色）。用烧杯罩在火焰的上方时，烧杯壁上有水珠生成，接触烧杯的手能感到发烫。
关键词：石油化工 实验教学 虚拟仿真技术 教学模式
对于石油化工加工这样实践性很强的课程，实验教学是极其重要的。课堂教学+工厂实习的模式在理论上虽然可以达到教学预期目标，但实际应用起来存在一定的弊端，实际教学效果离预期目标存在一定差距。
一、石油化工加工实验教学模式与存在的问题
1.目前石油化工实验教学模式
目前石油化工实验教学课程一般采取课堂教学+工厂实习的模式进行。具体按照以下步骤进行：
1.1课堂教学
石油化工加工教学内容主要包括加工原理、加工工艺流程、工艺参数、主要设备、操作规程及故障处理。
多媒体技术兴起之前，教师通过口头讲述和粉笔书写传授石油化工加工知识。但如设备元素是如何构建成设备、操作规程和故障处理教师很难通过图画等方式来讲述，主要是因为一般操作规程和故障处理步骤繁多复杂非常耗费时间而且让学生感觉枯燥无趣，所以此类课程课堂教学一般只讲述加工工艺流程，而不具体讲解实际生产中操作规程和故障处理。
多媒体技术兴起后广泛应用于石油化工加工课堂教学。采用多媒体教学，教师可以节省书写的时间，拥有更多的时间来讲解。同时，课件变得丰富多彩，比如设备结构可以有具体的实物图，甚至可以采用动画的形式来演示设备各组成元素如何构建成为设备。但针对石油化工加工操作规程及故障处理，多媒体技术依然无能为力，教师虽然能将规程和故障处理呈现在课件上，但通常只能放映给学生粗略看看。
此外，部分高校课堂教学会配合一些按实物比例缩小的模型辅助教学。但模型只能针对实体物件，对于石油化工加工原理、流程、参数、操作的教学等无法应用。
1.2工厂实习
工厂实习内容主要包括加工原理、加工工艺流程、工艺参数（调试及范围、影响）、主要设备（结构及控制指标）、操作规程及故障处理。
实习时由工厂技术人员对加工原理进行口头讲述，引导着学生沿着加工流程路线讲解加工流程、工艺参数、设备；操作规程和故障处理一般只是简单讲解，学生自学为主。讲解完成后学生可以自主在允许范围内参观学习，在此过程中，学生若有不清楚的地方可向技术人员咨询。
2.目前石油化工实验教学模式存在的问题
2.1课堂教学的抽象性与枯燥性
在多媒体技术应用于石油化工教学之前传统的教学模式非常陈旧，没有调动起学生的学习积极性，教学效果比较差。虽然近年来运用多媒体教学手段，教学形式相对丰富，但是由于时间与空间的限制，学生也很难深入有效地学习。
2.2工厂实习的局限性
工厂实习是课堂教学的补充与完善，是学生综合能力培养与训练的重要教学环节。传统的工厂实习是将学生带入企业，请技术人员讲解理论和实践经验。由于学生人数不断增加，实习时间和经费有限，企业内部各项管理措施的限制，学生在实习中只能增加感性认识，很少有动手操作的机会。只能从表面上对企业的生产情况、工艺流程与设备性能形成感官认识，无法接触生产的工程实际问题，使生产实习的预期效果大打折扣，难以达到教学目标的要求[1]。又由于工厂现场存在机器噪音，而实习一般安排全班同学一起进行，因此，工厂实习时技术人员的讲解作用有所减弱。此外，石油化工加工有一定危险性，一般学生实习只能到相对安全的地方，看到工艺流程和设备的一部分，学生在生产实习后还是很难把课本理论知识和现场实际相结合。
2.3课堂教学与工厂实习的衔接性
实验课的真正目的就是让学生通过课程的学习能透彻清晰地理解理论知识，巩固其专业技能[2]。但传统教学模式是在理论课之后，根据学生的课程安排并结合实习企业的生产管理要求安排工厂实习。因此，工厂实习与课堂教学存在一个较长的时间间隔，此类课程课堂教学本身比较枯燥，学生可能对一些知识有所遗忘，课堂教学与工厂实习衔接性不好。
二、虚拟仿真技术在石油化工加工实验教学中的应用
虚拟仿真技术是一门多学科的综合性技术，将先进的仿真技术与网络技术相结合。石油化工加工虚拟仿真就是以化工生产过程基本规律为依据，利用数学建立模型方法，在计算机上再现该生产过程的一种应用技术。各种单元操作以及生产工艺过程都可以通过仿真软件真实地再现其生产过程，使学生在一个逼真的环境中获得对工艺知识的彻底理解、对实际操作技能的熟练掌握[3]。
石油化工加工课程是一门实践性很强的学科，但受客观条件的限制，目前石油化工加工的实验教学难以达到预期教学目标。模拟仿真教学提出了真实现场实物演示的教学模式，可以弥补客观条件的不足，有利于提高石油化工加工教学的教学水平[4]。
1.仿真技术在石油化工实践教学中的功能
石油化工加工课程与工程实际联系紧密，在实践条件有限的情况下，通过虚拟仿真软件进行仿真教学，使学生亲自体验整个过程，培养其综合运用知识的能力及化强其工程意识。
1.1仿真课堂教学
仿真课堂教学与传统的课堂教学不同之处在于，仿真课堂教学在仿真实验室内进行，教师一方面通过多媒体技术进行传统意义上的讲授；另一方面可以结合仿真现场各种设备模型和参数调试来讲解；在这种课堂教学模式下，学生对设备装置、工艺指标的控制都有了深刻的认识和理解。
1.2虚拟仿真实训
学生根据所学的内容在相应仿真环境中进行仿真实训操作，可以自由调试各个工艺的参数，自由控制各个节点实训内容，对工艺流程动态参数及注意事项作详细分析和设定。虚拟仿真技术和实际情境实验结合的模式可合理有效配置教学资源，解决实践课时少的问题，形成多元化的教学环境。
2.仿真技术在石油化工实验教学中的价值
仿真教学提高了教学效率，调动了学生的学习积极性。其次，仿真教学中的演示和实验，可以让学生更生动形象地观察，让其能够快速地掌握操作步骤和工艺原理。最后，仿真实训只是一种模拟，学生进行实验时不会因错误操作而引起不良效果；反复操作时，也不会造成原料的浪费；仿真实训在故障分析中具有独到作用，没有实际生产可能存在的潜在危险，保证了学生的安全。
三、小结
采用“仿真课堂教学+仿真实训+工厂实习”模式，学生可以结合所学的理论知识，分析判断模拟操作中出现的问题，并根据帮助提示加以解决处理，仿真训练完成后，学生再进行工厂实习。通过前期仿真课堂教学和仿真实训阶段，学生已经熟悉企业生产所采用的DCS控制系统，并且对操作室的DCS系统的使用能够很快地理解[3]。因此，采用“仿真课堂教学+仿真实训+工厂实习”模式可以显著提高石油化工加工实验教学效果。
参考文献
[1]袁晓丽，万新，杜长坤等.仿真技术在冶金工程专业实践教学中的应用[M].重庆科技学院学报，2013（3）：191.
[2]李艳云.仿真技术在电子技术教学中的应用[M].2013（2）：82.
[3] 李廷真 赖庆轲 黄美英.浅议化工仿真技术在化工专业实践教学中的作用[M].中国西部科技，2013（7）：92-93.
作者：王新平 王旭珍 王新葵 程茜 杜艺 王晓晨 单位：大连理工大学化工与环境生命学部化学学院
光能可以连续地转变为电能。例如，人造地球卫星和宇宙飞船可持续地从太阳接受光能并转化为电能，反之，电能也可以持续地通过电灯转变为光能。也有很多实践证明，化学能和电能之间可以完全地相互转化。公式－ΔrGm(T，p)=－W'给出了定温、定压下系统自发的化学反应以可逆的方式进行时，将化学能转变为电能(－W'传给环境)的能量转换关系。公式ΔrGm(T，p)=W'则给出了环境向系统输入电能(W')时，使非自发的化学反应以可逆的方式进行的能量关系。按照光化学第二定律［2］，光能可完全转化为化学能。这些实践结果和认识表明，电能、光能是高品位的能量形式，而系统无论接受电能，还是接受光能，都是接受非体积功。
光化学反应的平衡常数在定温、定压下，当非体积功为0时(即热化学反应)，化学反应的标准平衡常数K(T)与反应的标准摩尔吉布斯函数变ΔrGm(T)之间的关系为:（式略）对于光化学反应，该关系式并不成立［3］。这是因为反应系统从环境接受光能，即接受非体积功。例如，反应6CO2(g)+6H2O(l)C6H12O6(葡萄糖)+6O2的ΔrGm(T，p)远远大于0，反应非自发(即其反向过程自发)。但是，在日光下，该反应(即光合作用)在常温常压绿色植物细胞内实际发生。对于该光化学反应，反应实际发生的方向与用ΔrGm(T，p)判断的方向刚好相反的结果，并不是由于绿色植物细胞所导致的。这是因为，在无光照射的条件下，同一植物便转向“呼吸作用”，即实际发生与上述反应相反的过程。可想而知，在某特定的光强下，上述反应将呈现动态平衡。这就是说，上述反应实际向哪一方向进行，完全取决于系统是否从环境得到足够的光能。对于指定的光化学反应，现假设可被反应吸收的光量子为hν，则在定温定压下，由ΔrGm(T，p)≤W'有:（式略）这就是在定温、定压下，光化学反应的平衡常数与被反应吸收的光量子数之间的关系式。显然，由该关系式可知，光化学反应的平衡常数只在一定光强下为一常数。当光强度改变时，它将随之而变［1］。因为光化学反应要吸收定量的光量子才能进行，而光子具有物质的属性，因此将被反应消耗的光子视为“反应物”，在理论上也是成立的。极为有趣的是，从这一观点出发，便有:（式略）这就是前面推导得到的式(4)。通常，把光合作用描述为一种将光能转变为化学能的反应。在光合反应后，光子这一物质并没有被放出得到复原，而是被反应吸收掉了(即转变成化学能被储存于产物中)。因此，不能把光化学反应理解为“光催化反应”。也就是说，不应将光子视为催化剂，而只能将其归结为反应吸收的高品位的能量［4］，即非体积功。根据爱因斯坦狭义相对论(E=mc2)，能量也是广义的物质。因此，也可将能量理解为广义上的“反应物”。在激光照射、等离子体等环境输入非体积功的条件下，关于“反应物的实际转化率超出了相应温度下的平衡转化率”之类的研究报导已屡见不鲜。其实，这样的结果并没有违反化学平衡规律。这是因为，公式ΔrGm(T)=－RTlnK(T)并未考虑环境对系统做非体积功的情况，所以它只适合热化学反应。从这个意义上说，式(4)表述的光化学反应平衡与式(1)表述的热化学反应平衡共同构成了整体的化学平衡规律。从上述每种认识角度来理解光化学反应，都能得出同一结论:对于同一化学反应，在有光参与和无光参与的反应条件下，反应的平衡常数是完全不同的。在光照下达到平衡的光化学反应，只要可被反应吸收的光强度发生变化，原来建立的光化学反应平衡就被破坏。例如，在可自动调节光通量的墨镜中，当光线较强时（式略）反应平衡向正向移动，墨镜颜色变深;而当光线较弱时，反应平衡向相反的方向移动，墨镜颜色变浅。
依靠非体积功进行的非自发反应在定温、定压下，对于一个非自发反应，当环境向系统输入非体积功W'时，沿式(4)的推导过程，也可得到:（式略）式(5)表述环境向系统输入任何形式非体积功W'的情况下的平衡规律。环境对系统所作非体积功越多，反应的平衡常数就越大。光化学反应平衡有不同于热化学反应平衡的特殊性。光化学反应的标准平衡常数为（式略）与此类似，依靠输入其他非体积功而进行的反应，其标准平衡常数与非体积功的关系为ΔrGm(T)－W'=－RTlnK'。这样，有非体积功(光、等离子体，电能等)存在时，反应转化率就必然超过相应热化学反应的平衡转化率。将光化学反应平衡的特殊性纳入物理化学的教学内容是十分必要的，这样不仅有利于使学生关于化学反应平衡的知识模块完整化，还有利于学生对化学热力学知识结构的融会贯通。
关键词：化学反应的方向；教学设计；中学化学教学
文章编号：1005－6629(2012)2－0030－02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1、设计思想
以“从具体的知识传授到核心观念建构，从知识解析为本到基於学生认识发展”为指导思想，依据《课程标准》中“能用焓变和熵变说明化学反应的方向”要求，从本节涉及的“化学反应的方向、焓变与反应方向有关的概念、熵变与反应方向有关的概念”等具体知识的教学，上升到帮助学生形成“化学反应的方向问题；化学反应的方向可以用反应体系的某些物理量的变化作判据；和自然现象一样，化学反应一般由‘高能’趋向‘低能’、由‘有序’趋向‘无序’等”；从对“焓判据”和“熵判据”的知识解析，上升到通过举证的方法进行证实或证伪，从而促进学生认识的发展。
2、教材分析与比较
本课题内容属原理性知识，在现行3种版本的高中教材《化学反应原理(选修)》中“化学反应速率和化学平衡”一章中都有体现，但有关内容的编排顺序有所不同(见表1)，人教版是按“速率化学平衡(限度)方向”的顺序，意在化学反应进行的方向要用到焓变和熵变知识，需要对化学反应的实质有更多的领悟，所以把它放最后，以知识的方式呈现出来，即从内容的难度考虑；鲁科版是按“方向限度速率”的顺序，旨在反映化学反应研究的一般思路，即对一个任意设计的化学反应，首先需要判断的是，它在指定条件下有无可能发生，以及在什么条件下有可能发生；对於有可能发生的反应它的限度如何?最后是反应实际进行的情况还涉及反应的速率问题，即从化学反应的一般研究过程考虑。苏教版是按“速率方向限度”的顺序，考虑在此之前学生通过在必修教材《化学2》的学习，已经能定性地认识化学反应有陕有慢，知道许多化学反应中反应物不能完全转化为生成物等相关知识，引导学生回顾已有知识的基础上进行新知识的学习，实现新知识与原有知识的融合，即从学生的学习经验出发。
3种版本的教材，虽然在编排和呈现方式表现不同特点，但在内容上都紧紧围绕课程标准，在知识的深度上没有过高要求。从化学反应的自发性、焓变和熵变与化学反应方向的关系等具体内容出发，突出学生已有的生活经验和认知基础，以帮助学生形成基本的化学观念、促进学生对化学反应原理更全面的认识为根本目的。同时，教材为教师的教学和学有余力的学生进一步学习留下空间，教师在教学中不必拘泥於某一版本的教材，可结合学生的认知基础和学习需求，选择适当的教学方法。
3、教学目标
[基础性目标]
(1)通过经验和直观体验，认识自然界中的自发过程及特征，并迁移到化学反应的自发过程，形成“化学反应存在方向”的认识。
(3)通过归纳的方法，知道H＜0有利於化学反应的自发进行，并通过“证实和证伪”的方法，认识焓变不是判断反应自发的惟一因素。
(3)通过简单的实验活动和体验，知道“熵”可用来描述体系的混乱程度，认识S＞O有利於化学反应的自发进行，但不是判断反应自发的惟一因素。
[提高性目标]
(4)学会从现象分析到理论探究的科学方法，形成“―定条件下化学反应自发进行的趋势，并不意味该条件下反应能实际发生”的观念。
(5)通过分析和概括焓变与熵变对反应方向的共同影响，初步认识这两个因素不是孤立而不相互关联的，形成对事物发展或变化整体认识的观念和全面分析的方法。
(6)通过基於“熵增原理”上的类比体验，强化环境保护与低碳生活的重要性和迫切性。
4、教学重、难点
焓变、熵变对化学反应自发过程的影响
关键词 化学反应热效应；设问；图像；思维导图
“化学反应中的热效应”是《化学反应原理》模块中非常重要的内容，它主要是从能量变化角度来认识化学反应。先引入焓变ΔH，利用物质总能量的变化、化学键的变化、盖斯定律、化学实验等方面来学习化学反应的热效应。这些知识对高中生来说是全新的知识，学习起来有一定的难度，而且又派生出了焓变、放热反应、吸热反应、热化学反应方程式等陌生概念，增加了学生学习的难度。因此，在化学反应热效应的教学中，如何在较短时间内让学生理清学习的思路，掌握好教学内容就成为教师值得研究的重要课题。笔者根据教学实践经验，从以下几个方面谈谈化学反应热效应教学的策略问题。
一、巧妙设问，化解知识疑点
心理学研究表明，思维永远是从问题开始的，而创造潜能往往能在排除疑难的过程中得到激发。随着教育教学的不断改革，随之而来的教学方式必须由“教教材”向“用教材”转变。这就需要高中化学教师转变传统化学课堂的教学模式，利用“问题”思考，教会学生学习。俗话说：“学起于思，思源于疑。”可以说问题是推动学生学习的原动力，也是学生进行一系列探究活动的前提。西方学者德加默曾经说过：“提问得好就是教得好”。在高中化学教学中，有效提问是建立在师生之间的双向交流，教师教得如何，学生们掌握的程度怎样，都能在课堂中学生的提问过程中加以了解。因此，在高中化学的课堂教学中，利用巧妙设疑来进行化学反应热效应的教学，不仅可以活跃课堂教学氛围，调动学生化学学习的积极性，还可以对教学过程实施进行实时监控，提高教学质量和效率。
1.在概念教学中设置疑问
在化学反应热效应的教学过程中，笔者有意识地设置疑问，引导学生参与教学，加强师生互动。如在化学反应热教学的开始，笔者设置以下的问题对学生进行引导，并让学生对化学反应中的能量变化有一个总体的 认识。
问题1：化学反应的实质和特征是什么？
问题2：凡是有能量变化的过程一定发生了化学反应吗？举例说明。
问题3：化学反应的ΔH与反应物的总能量、生成物的总能量的关系？
问题4：化学反应的ΔH与反应物、生成物的键能有什么关系？
通过上述设问，学生们从两个方面来理解放热反应与吸热反应概念，一个是宏观方面物质的总能量，另一个是微观方面键能的变化。这样设置问题有助于学生对抽象问题的理解，也有助于后面知识的学习，接着师生共同解决疑难点：为什么规定放热反应ΔH0？这主要是化学反应以体系为中心，放出热量，环境温度升高，体系本身能量降低，就认为ΔH0。这样建立起体系与环境的基本概念，有利于学生理解学习。
2.在实验教学中设置疑问
中和热的测定实验是从实验角度描述化学反应热效应，中和热的测定实验是一个定量实验，在仪器的选择，方案的设计，数据的记录方面等要加强对学生的引导，并关注控制变量的方法。师生围绕误差产生的原因及减少误差的措施展开讨论，笔者设置以下疑问引导学生一起对实验进行探究。
问题1：在中和热的测定实验中，为什么要将氢氧化钠溶液迅速、一次性倒入盛有盐酸的烧杯中？此实验中氢氧化钠溶液的加入不能分步进行吗？
问题2：烧杯上的纸板为什么要及时盖上，怎样改进能使误差更小？
问题3：环形玻璃搅拌棒需要不断地进行搅拌吗？环形玻璃搅拌棒能否换成金属材质的呢？
问题4：在实验过程中，小烧杯和大烧杯之间为什么要填充满纸片或者塑料呢？
这些问题都是有关中和热实验操作的关键所在。这些关键操作也是减少实验误差的必要操作，师生一起解决完这些问题之后，教师安排学生自己动手进行实验操作，这样的教学可起到事半功倍的教学效果。
二、利用图像，突破知识难点
图像是一种较为直观、形象的教学工具。图像在高中化学反应热效应的教学中具有广泛的应用价值，不但能有效促进知识间的联系，而且能加强学生对知识的理解，同时能在很大程度上指导与帮助学生搭建知识的整体框架，从而提高学生的学习效率。
1.利用图像判断放热反应与吸热反应
在利用图像判断热化学反应方程式的吸、放热时，我们只需要看图像上纵坐标所对应的起点和终点对应的热量大小情况，即反应物的总能量和生成物的总能量的大小情况。利用图像可以直观地分析和比较反应物的总能量和生成物的总能量的大小关系，从而判断反应是吸热反应还是放热反应。如果从图像上能分析出生成物的总能量高于反应物的总能量，则该反应一定为吸热反应即H>0，如果从图像能分析出反应物的总能量高于生成物的总能量，则该反应一定为放热反应，即H
2.利用图像书写热化学方程式
在化学反应热效应的学习过程中，其热化学反应方程式的书写既是高考的重点同时也是学生学习的难点。在热化学反应方程式的书写过程中，以焓变的计算难度最大。焓变的计算主要有两种途径：第一，用生成物的总能量与反应物的总能量的差值直接进行计算；第二，如果有出现过渡状态的计算，从图像上可以反映出反应热与活化能大小无关。
3.利用图像进行知识应用
我们可以利用图像判断反应的ΔH的大小。比如： S（g）+O2（g）=SO2（g） H1；S（s）+O2（g）=SO2（g） H2，同种物质，它的状态不同，所含能量也不同，一般来说气态>液态>固态。所以我们可以画出图1。
由此我们可以得出结论，H1>H2。同理我们可以从这类图像中判断物质的稳定性。已知金刚石、石墨与氧气反应能量变化如图2所示。
从图2中我们可以知道金刚石与氧气反应放出的热量比石墨与氧气反应放出的热量高，也就是说金刚石的能量比石墨的高，依据“能量越低越稳定”，可得出石墨要比金刚石更稳定，也可以得出石墨转化成金刚石的化学反应肯定是吸热反应。
三、借助思维导图，掌握知识重点
结合近年高考有关“化学反应中的热效应”的相关考题，笔者总结出在高考中，有关化学反应热效应的核心知识主要有：能量、焓变、热化学方程式、标准燃烧热、盖斯定律、键能等。而其中最重要的核心内容是热化学反应方程式的书写。要掌握热化学反应方程式的书写以及判断需要具备以下的知识，见表1。
为了让学生更好地掌握热化学反应方程式的书写这一核心知识，笔者在课堂教学中构建了如图3所示的思维导图，这样学生就能更好地抓住热化学反应方程式的书写各项要点。
化学知识点比较零散、多而杂，思维导图可以有效地帮助学生建立知识体系，尤其是适合化学知识点的整理，学生通过画上述思维导图大大提高了热化学反应方程式书写的正确率，同时也加深理解了化学反应的能量变化。
关键词：化学反应工程 教学改革 工程概念 创新能力
化学反应工程是关于工业化学反应过程的科学，是化学工程学科的一个主要分支，属于工程科学，其研究内容主要是反应动力学和反应器的设计与分析。化学反应工程课程与数学、物理和化学等基础课密切相关，也与热力学、动力学和传递过程等存在着交叉关系，加之独立学院学生的基础本身较弱，使得该课程的教学难度更大，普通的授课方式很难达到预期的教学效果，必须采用科学、适当的教学方法，因材施教，以提高教学质量。本文围绕独立学院对化工类人才培养的要求，提出了化学反应工程课程教学方法的选择与应用原则，探讨了“互动式、启发式”教学方式，并与实践相结合的教学模式，以促进化学反应工程课程改革和教学方法创新。
一、坚持“方法论”的教育理念与工程意识相结合的教学思想
化学反应工程是一门综合性非常强的课程，并且与工程实践紧密相联。根据化学反应工程课程教学大纲，要求学生在掌握基本原理的基础上，重点和难点则应放在分析与解决实际问题的方法论上。在理论教学中，应向学生介绍化学反应工程中的基本原理和化学反应器的设计与分析的基本方法，同时也注重让学生了解这些知识如何指导工程实际。在教学过程中强调“方法论”教学[1]，提倡采用“工程分析方法”，融入化学反应工程的基本观点和工程思维方法，培养学生分析工程问题的实际能力，运用以“物质的传递与转化”、“能量的传递与转化”和 “信息的传递与转化”所组成的“三传三转”[2]的新模式进行反应器的优化和放大，解决工程实践问题。在教学过后中坚持“方法论”的教育理念与工程意识相结合的教学思想。
二、教学方法的改革
教学是一门艺术，属于双向行为。教学的主体对象是学生，学生应积极参与、发挥主体能动性并将知识内化为自身能力。作为引导者的教师应以科学的方法论为指导，贯彻“少而精、重基础”和“适用、够用和会用”的教学原则，通过“预习一听课一提问一讨论”的教学模式[3]，采用启发式、提问式、互动式、讨论式等教学方法，最大限度地激发学生自主学习兴趣和学习的积极性。同时，课堂上随时观察学生表情，注重彰显学生的主体地位和个性发展。课后主动了解学生听课效果和学习难点，及时调整教学进度。对于学生普遍反映“课堂能听懂，听后难做题”等现象，适当安排习题课。对学生作业中存在问题进行重点讲解，归纳解题思路和方法，巩固学生所学理论知识。师生通过教学过程的双向互动，达到“教”与“学”的最佳结合。
三、教学手段的改革
由于化学反应工程学的研究对象内在规律较复杂，一般使用数学模型方法或简化反应过程，若采用传统的板书教学手段，学生很难想象，不好学。从而形成了“灌输式”教学方式，让学生感觉这门课程枯燥无味，产生厌学情绪。为了适应现代教育技术发展的需要，满足教学手段改革的需求，通过多年的教学实践总结，在化学反应工程的教学过程中，既要积极开发和应用现代化教学媒体，又要继承传统教学媒体中的合理成分。在教学过程中，采用集文字、实物照片、动画于一体的多媒体课件，利用动画效果把抽象概念形象化，动态地展示设备结构、操作原理、物料流动情况，使教学内容更直观、生动，提高学生兴趣，降低教学难度。与传统的板书教学手段相比，多媒体教学手段的优势在于能够实现“动态的问题形象化”，“微观的问题宏观化”，“抽象的问题具体化”，“表达方式的多样化”，提高教学效果[4]。
四、考试制度的改革
考试不仅具有检测教师教学水平和学生学习效果的作用，更具有引导学生积极学习的“无形指挥棒”作用[5]。考试制度的改革应促进教学内容、方法和手段的改革。通过几年的教学实践，针对传统考试中所出现的种种问题，采用课内考试和课外设计相结合等多种考核方式相结合的考试方案，不仅有效引导学生掌握课程的基本内容，而且在课程教学中加强了实践能力和创新能力的培养。本课程主要采用撰写课程小论文、 开展小型反应器的设计型或操作型问题的训练与考核，充分发挥学生的想象力、提高学生的创新意识。
五、课堂教学与实践相结合
化学反应工程是实践性非常强的课程，首先，课堂教学与专业实验相结合。注重从理论到实践，再到理论的过程，锻炼学生的实践能力与创新能力[6]。在教学过程中我们充分认识到化学反应工程与化工专业实验的统一性，掌握好理论知识能指导实践，而科学实践能帮助我们更好地认识、理解、掌握理论知识，将感性认识上升为理性认识后，再运用到实践中去。其次，在教学过程中与化工实习、生产实践相结合。该课程主要以工业反应过程及反应器设备为研究对象，以达到反应器的开发、设计和放大以及优化操作的目的。因此，安排学生到相应企业实习是非常有必要的。近几年，我们已建立了多家化工生产实习基地，安排学生进厂实习，了解化工生产中所用到的各类反应器及辅助设备等，了解主要装置的工艺流程及操作，使学生对各类反应过程及所涉及的设备有了感性认识，更容易接受理论教学，有利于教学质量的提高。
六、课堂教学与仿真教学相结合
仿真教学是理论和实践间的桥梁，实现了理论知识与创造能力的有机结合，既是实践教学手段，也是实践教学内容[7]。仿真技术在工程实践教学中的广泛应用，改变了传统课堂教学与实验教学的内容和手段，对于学生实现理论与实践的结合起到了重要作用。我们通过化工生产中具有代表性的大型合成氨装置的过程模拟，将化工单元操作、化学反应、过程控制、能源综合利用等现代化工过程进行整合模拟训练，为拓展学生的思维空间，培养创新能力，提供了良好的教学环境。
七、结语
化学反应工程是化学工程与工艺专业的核心课程，理论抽象，数学模型复杂，实践性和应用性很强。采用多种教学方法相结合，传统教学手段和多媒体教学手段相结合的方式，充分提高学生学习的主观能动性与学习效率。将理论教学与仿真教学、专业实验和生产实习等实践环节相结合，加深了学生对理论知识的理解，提高了分析、解决工程问题的能力。结合时展需求，积极更新教育观念，培养满足化学工业发展所需的应用型人才。
参考文献
[1]周继亮.化学反应工程课程教学改革与思考[J].科教创新，2008，（1）：103—104.
[2]王矗，金涌， 程易等.化学反应工程教学新理念和实践探索[J].化工高等教育，2009，（2）：1—4.
[3] 王平，程丽华，谢颖.化学反应工程的教学经验总结[J].广州化工，2012，（11）：191—192.
[4] 赵启文，张兴儒，董新艳等.化学反应工程教学改革与实践[J].内蒙古石油化工，2008，（13）：76—77.
[5] 聂伟安，龙立平，熊文高等.“实践一认识一再实践"教学方法在 化学反应工程教学中的应用[J].化工高等教育，2007，（5）：86—88.
一、中学生化学反应三重表征的困难
1不能从微观水平上理解化学反应
相关文献综述表明，很多研究者对学生是否在分子水平上理解了化学反应进行了探查。研究发现，学生即使能正确配平化学方程式，也不能在微观上理解化学反应，这可能与用数学化的方式配平化学方程式有很大关系。国外对这个问题的探查多是结合画微粒图和访谈等方法进行的。例如，盖贝尔（Gabel等设计了14个题目来考查大学生对事物微观本质的理解情况。题目用不同大小和形状的圆圈来描述分子、原子，要求学生在物质发生物理或化学变化后再画一幅新的图画。分析结果令人吃惊：第一，有50%的学生忽视了微粒守恒和微粒的排列次序；第二，尽管学过化学的学生比没学过化学的学生回答得要好，但这种差别并不显著。这表明，尽管化学课程在一定程度上涉及物质的微观本质，但通过微观本质的学习并没有使学生较好地理解化学。另外，学生的回答中普遍出现的错误有：（1当液体变成气体时，原子被画大，而不是原子间的距离变大；（2用线条表示液体的水平面，而不是用顶层的微粒来暗示表面；（3气体分子排列有序；（4在分子分解之后，仍用完整的单位来描述微粒，而不是用更小的原子等单元表示。这表明，尽管化学课程在一定程度上涉及物质的微观本质，但通过微观本质的学习学生并没有较好地理解化学。再如，亚洛克Yarroch要求成绩中等以上的高二学生配平给出的化学方程式，并根据方程式画出微观图像，以探查学生对化学方程式的理解。结果显示，60%的学生能够配平化学方程式却不能解释方程式的意义。这说明学生没有从微观水平上理解化学反应。
可以看出，学生不能像化学家那样进行微观表征，对学生而言，微观表征复杂而抽象，这可以从学生对原子结构、化学反应、溶液等特定内容存有_定的相异构想中窥见_二。在过去的三十年里，文献中关于化学相异构想的研究可谓数不胜数，其中相当部分的内容就集中在微观表征上，这就反映出学生在微观表征方面的困难。对于化学反应，学生也存在这样的困难。
(二不理解化学方程式的符号含义
化学方程式既可以表征宏观水平的物质变化，也可以表征微观水平上的粒子行为，符号表征指向的这种模糊性提供了_种思维转换的流动性，即借助于符号表征，思维可以很方便地在宏观表征和微观表征间转换，这为交流和传播解释提供了强有力的工具。符号表征在任何时刻都具有特定的含义，这在专家看来是非常明确的，但对于学生而言，怡怡是符号表征指向的模糊性增加了学生的认知负担，学生必须能利用上下文和背景知识来明确符号表征的指向。
化学方程式隐含着丰富的信息，对化学方程式的理解也包含着多重含义：明确化学式和各个数字及箭头的含义、理解化学反应过程中键的断裂和形成、考察化学变化的定量关系等。研究发现，学生对化学方程式的理解存在困难。如，桑格MJ.Sanger)让学生根据微粒图书写化学方程式，他发现44%的学生对下标和系数的理解有不同程度的混淆，有的学生将C3书写成3C,学生只知道下标表示某分子中的原子个数，却不知道下标可以表示组成物质的元素比例；约翰斯顿Johnstone等人研究发现，离子方程式中没有参与反应的离子、氧化数和离子电荷给学生造成了最大的障碍；巴克（Bark〗探查德国学生对镁条燃烧的理解，他对八、九、十年级的272名学生进行了测验，结果显示，30%的学生能正确写出反应方程式，并能正确进行微观表征，70%的学生只能记住方程式而不能正确理解其微观含义，巴克由此得出结论，单纯使用化学符号不能帮助学生理解化学反应。
三难以在不同表征水平间进行转换
化学概念在本质上是多重表征的，成功的化学学习应该建构三重表征的整体模型，在三重表征之间实现思维的自由转换。现已公认化学教学经常包含宏观表征和微观表征间的转换，用微观表征解释可观察的宏观现象，然而对学生而言，这种不同表征间的转换是困难的，这不仅因为微观世界的抽象本质，还因为对学生来说转换本身可能就是挑战。教师与学生在知识和经验背景方面存在鸿沟，教师已经能很流畅、很容易地实现不同表征间的思维转换，而学生对物质不是很熟悉，当这种转换发生时，学生可能会经历激烈的认知冲突才能实现。作为宏观水平和微观水平中介的符号水平不仅增加了学生学习的复杂性，而且由于它指向的模糊性，增加了初学者在宏观表征和微观表征间讨论的困惑。
已有大量研究发现，很多学生能正确回答谈话性的测试题目，然而进一步测试表明，他们不是真的理解了概念，很多学生能够解决计算问题，而不能解决概念性问题。例如，研究发现，学生成功配平化学方程式并不能保证他们能用图表的形式准确表征相应的化学反应。[8]我们对这一发现的解释是，能够配平化学方程式是符号水平的理解，然而画微粒图的能力是微观水平的理解，学生在联系两种表征水平方面存在困难，难以实现不同表征水平间的思维转换，因此不能成功地解决问题。再如，对于化学平衡，即使是高等化学专业的学生也存在三重表征转换的困难。研究发现，食盐溶于水，达到平衡状态即饱和时，很多学生会认为反应结束了，即将“平衡”等同于“结束”。这说明学生对平衡的动态性缺乏理解，无法建立宏观表征与微观表征的联系。还有很多学生认为，当溶液达到平衡时，化学方程式左边的物质数目就等于右边的物质数目，换句话说，学生经常将化学反应中的理解为“等于”，即如果达到化学平衡就意味着反应物浓度等于生成物浓度。这种相异构想可能缘于等号的应用，也说明学生没有将符号表征和宏观表征、微观表征建立起联系。
专家可以在三重表征之间随意转换，而且可能是自发进行的，而学生的三重表征转换就困难得多。尽管如此，由于三重表征提供了科学概念不同水平上的信息，对概念理解是极其重要的，学生应努力建构起三重表征的内在联系，增进对科学概念的理解。
二、中学生化学反应三重表征困难产生的原因
从学生自身角度来看，三重表征困难的一个原因是，学生的思维受到他们已有的宏观经验的强烈影响，从而无法理解微观表征，如，_滴水里含有大量的水分子，这些分子竟然在不断运动着，这对于初学者来说很难接受；第二个原因是，他们有限的概念性知识和贫乏的空间想象能力，导致学生经常不能将_种表征转化为另_种表征。
本文主要讨论化学反应三重表征困难产生的外部因素，这是因为外部因素可以在教学实践中进行可行性设计，对教学实践更有启发意义。
1微观世界的抽象性
微观表征关注的世界是一个不可视的世界，只能通过想象来触及。由于学生已有的知识经验有限，缺乏空间想象能力，对微观粒子的表征就很困难，很容易将宏观性质直接迁移过去，如，认为微观粒子有颜色、是连续的、有生命、不同状态下质量不同大小可变等。由于缺乏宏观经验的支持，学生的微观表征就显得异常困难。尽管存在各种模型和动画模拟等可视化教学的帮助，但大量研究显示，学生对微观世界的理解还是存有大量的相异构想，过去二十年间化学教育文献的研究热点就是对学生相异构想的探查，其中相当部分的内容集中在微观表征上，由此可见，学生微观表征的困难程度。
现代化学的重要特征之_，就是将微观粒子间的相互作用模型作为解释理论的基础，这些粒子带有科学猜想的性质。对学生来说，粒子这个词有_定的误导性，学生可能把糖和盐的细粒当作教师提到的粒子，而不是相当小空间水平内的假定粒子。这些微观水平上的粒子是分子、原子和电子等等，这些粒子存在空间如此之小以致量子效应（对可以直接观察的粒子来说是微不足道的变得非常显著，这些“量子物质”拥有属性的方式和我们熟悉的宏观粒子拥有属性的方式有很大不同，它是解释化学的微粒模型的一个有力证据。量子物质不是坚硬的难以穿透的有锋利边缘的实体，而是带有量子规则模型化了的属性的很多模糊区域。对化学反应宏观表征的解释都是借助于这些微观粒子的行为来解释的，在科学上，微粒模型具有真实的和重大的解释价值。
众所周知，这种微观表征模型的使用对许多学生来说具有很大的挑战性，他们不能完全理解量子物质显著不同于熟悉的宏观粒子属性，学生通常采用一种虚假的解释，这可能与中学生理解科学模型和科学本质的水平有限有关系，即使是大学生也可能没有形成有效思考微观世界所需的心智模型?。
(二教材编制的局限性
教材的编制和内容呈现具有1定的局限性，这严重影响了学生化学反应三重表征的建构。
首先，教材对有些知识的论述不是很明确，如，对原子的论述就是典型的例子。没有人能说明原子是什么或者原子像什么，虽然通过原子级显微镜我们看到了金色的原子1个挨着_个一但是原子级显微镜的输出结果是它自己的模型应用的结果。很多教科书回避了原子是或像什么这个尴尬问题，只给出了关于原子性质的论述，那么，学生很容易认同教材中画出的原子图像就是原子本来的样子。对化学反应过程的描述也存在类似的局限性。
其次，文本、图表或图形的使用存在问题。如，教材中有的图是这样画的：在一烧杯水中仅画了几个液态水分子，这会使得学生认为_烧杯水中只含有那么多个水分子，而这种理解在学生看来是很自然的，因为他们看到的就是这样，和宏观经验是吻合的。在印刷的纸张上不能描绘一烧杯水中大量的水分子，这是文本编制与生俱来的问题。如果文本不对此作出说明或解释，那么，学生就很容易产生相异构想。
再次，教材内容不能很好地体现微粒的立体性和化学反应的动态性。化学微粒是立体的，化学反应是动态的，但是落实到教材文本中，只能以二维的和静态的方式呈现，这是教材文本印刷难以克服的局限性。
三化学符号的复杂性
符号表征包含着大量的信息，初学者对其理解起来非常困难，对于化学反应更是如此。我们通常用化学方程式来表征_个化学反应，这个方程式里内含着大量的信息，包括_些抽象的概念，如元素、化合价、电负性、化学反应、能量等，还包括_些普适性的书写规则，如分子式的书写规则、方程式的配平规则、离子式的书写规则等。化学符号本身就是人为表征的，因此，对学生而言，它更像是_些无意义的音节，要熟记这些复杂的符号系统，的确是非常困难的。更何况，化学符号表征的还是-些学生本身就觉得学习困难的知识。
为了使符号表征有意义，教师必须花费大量时间让学生熟知符号的含义，熟练掌握化学方程式的书写规则，从一开始就注重从三重表征的角度建构符号表征的意义。符号表征的意义在于，它是一种非常有利的交流工具，_旦建构起正确的符号表征，就会便利我们快速地、有效地交流，并有助于我们在三重表征间的思维转换。
因此，在教授符号表征的时候，教师应清晰地认识到：（1和专家相比，学生的符号表征能力不如专家有效；（2使用符号表征的方式可能增加感知的复杂性和任务认知需求的复杂性；（3考虑化学符号指向对象是否是模糊的，如果真是这样，要明确符号在任1点元素、物质、分子、原子等上的含义，注意方程式中符号使用的贯性。
四化学三重表征教学的困难性
化学教育的一个难题是，宏观表征模型本质上是连续性的，而微观表征模型本质上是分离的，如，气体的流动宏观来看是连续的，而从微观本质上看气体分子的行为是分离的。建立宏观表征和微观表征的联系需要理解微观世界的粒子是极小的。对于“粒子”微粒”这样的主题词，学生早就接触过，因此，学生会借助已有的理解解释微观世界中的粒子行为。教师如果不注意联系学生的已有经验，借助于宏观表征和微观表征的联系进行教学，很容易造成学生理解上的困惑。
如，对于化学反应的判断标准是有新物质的产生，对于什么是新物质是从微观水平上进行判断的，是我们应用了微观模型的结果。而从可观测的宏观表征上来看，新物质就是明显不同于原来的物质，对于学生来讲，冰融化为水也是_种新物质，尽管在化学上它们具有相同的结构，但宏观来看，物理变化产生的新物质就像1些化学反应产生的新物质那样引人注目。很多化学方程式对于学生判断是化学变化还是物理变化是有帮助的，因为它们可以揭示物质的微观粒子的行为，但文献显示，也有很多化学方程式对于学生的判断帮助不大。如，对于碳酸钙加热生成氧化钙和二氧化碳的反应而言，很多学生不认为这是1个化学反应，因为碳酸钙没有和任何物质反应。另外，一些学生将加热看作是1种物质，认为碳酸钙和热发生了反应。这可能是曰常生活中“反应”的意思对理解化学术语的不利影响。
有研究者总结了化学教学导致三重表征的困难表现为三方面：（1化学教学中教师简单强调符号表征和问题解决而不重视宏观现象和微观表征的联系；（2化学教学中教师不能很好地结合宏观、微观和符号表征，使学生长时记忆中的信息分散零乱，不能系统全面地对化学知识进行理解；（3片面、机械地强调宏观、微观和符号三种表征，而不能够将其与学生的曰常生活联系在_起，学生无法达到深刻的理解。
五化学方程式配平的数学化
对于中学阶段化学反应的学习而言，熟练配平化学方程式是学生要达到的一个重要学习目标。为了实现这_目标，教育工作者研究了很多方法帮助学生熟练配平方程式，其中很多方法就是借助于数学或计算机程序。如，布拉克利Blakley证明了几乎每-个化学方程式都能用线性代数的Fotoan程序配平。尽管用数学的方法能正确地配平化学方程式，但正如科尔布Kib所说，反应物和产物在化学上真的是不同的物质，化学方程式不像一个数学表达式，因此，它们不能在数学的感觉上等同起来，忽略数学上和化学方程式之间的细微差别增加了概念性错误的可能性。?已有研究表明，学生即使正确地配平了化学方程式，他们也不一定理解已配平的化学方程式的含义。用数学方式配平化学方程式导致了学生对化学反应本质的忽略，从而导致了学生的很多相异构想的产生。出于对这种状况的反思，很多研究者认为，教师要帮助学生理解化学方程式的意义，让学生学会用化学的方式正确配平化学方程式。目前，国外在这方面的研究大都集中在探查学生配平化学方程式过程中出现的错误及其相关教学建议上。
国内有关配平化学方程式的教学研究主要是总结化学方程式配平的方法，或针对某类特定的化学反应方程式的配平进行具体研究，[14]目前，我国化学教学中仍然随处可见各种各样配平的口诀。可以说，我国在配平化学方程式的教学上，许多教师并不以理解化学反应为基础，而是以数学的方式配平，训练学生配平技巧的成分很大。如此导致的结果是，学生可能会用数学化的方法配平化学方程式，但不理解化学方程式所代表的含义，从而出现对化学方程式本质的理解困难。
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