化学热力学的研究方法

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化学热力学的研究方法范文第1篇

【关键词】化学热力学；物理化学；相变化；可逆

物理化学又称为理论化学，它主要利用数学、物理学等基础科学的理论和实验方法来研究化学变化的基本规律。化学热力学是物理化学的一个重要组成部分， 而热力学第一定律和热力学第二定律又是化学热力学的基础理论，它们分别赋予解决物理变化或化学反应过程中的能量转换以及过程方向、限度的问题。所以，学习好以两个定律为基本内容的化学热力学，掌握好热力学处理问题的方法，是学习好物理化学课的前提和保证。但由于这一部分理论性强，公式多，比较抽象，尤其是化学热力学在相变化过程中的应用，学生在学习过程中普遍感到比较费力。针对这种情况，作者根据自己多年的教学经验，对化学热力学在相变化过程中的应用进行分析总结，希望对学者和教者能有所帮助。

1.热力学的两大基本定律[1-2]

化学热力学是研究化学反应过程中能量相互转换所遵循的规律的科学，其主要内容是三个热力学定律。热力学基本定律主要有第一定律，第二定律及第三定律。

热力学第一定律主要是关于能量转化的定律，也叫能量守恒定律。对于封闭系统，热力学第一定律的数学表达式：

热力学第一定律涉及到热力学能、热和功相互转化的关系，即封闭系统热力学能的改变量等于过程中环境传给系统的热及功的总和。

热力学第二定律是关于热能与其他能量形式之间转化的特殊规律，即关于热力学过程进行方向和限度的判据的定律。它从介绍自发过程不可逆性的具体事例出发，给出了热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述。热力学第二定律的数学表达式：

式中对可逆过程采用等号，对不可逆过程采用不等号，与不等号相反的关系是违背热力学第二定律的。

热力学第三定律从有序和无序的角度对熵值进行了明确规定，这样就可以计算物质在一定状态下的规定熵。热力学第三定律的数学式表述：纯物质、完美晶体、0K时的熵为零，即

S*（完美晶体，0K）=0

热力学基本定律都是人类在长期的生产生活实践基础上总结出来的，它们的理论以及它的推论被一切实验和具体实践证明是正确的，在工业生产和新工艺的开发上具有重要的指导意义。

2.热力学基本定律在相变化过程的应用

相变化过程是指系统中发生的聚集态的变化过程。如液体的汽化，气体的液化，液体的凝固、固体的熔化、固体的升华、气体的凝华以及固体的不同晶型间的转化等。对于相变化过程来说，它又分为可逆相变和不可逆相变。

2.1可逆相变

平衡温度，压力下的相变称为可逆相变。

例：已知在100℃，101.325kPa时，1molH2O（1）全部蒸发成水蒸气吸热40.668kJ。求在100℃，101.325kPa下使1kg水蒸气全部凝结成液体水时的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、A及ΔG。设水蒸气为理想气体，液体水的体积可以忽略不计。

经分析题意可知该过程在100℃，101.325kPa下由水蒸气变为等温等压下的液态的水，为可逆相变过程。

解：

在解题过程中注意：（1）物理量字母符号的写法要与国标或教材相一致，勿乱用符号或自创符号。（2）在将数据代入式子时要始终注意其单位，一般均应用国际单位。（3）计算过程中还需特别留意正负号，不能随意添加或丢弃。

2.2不可逆相变

非平衡温度，压力下的相变是不可逆的相变过程。对不可逆相变过程来说，由于U，H，S，A和G为状态函数，其数值由仅系统的始、末态决定，故可在始、末态之间设计一条可逆途径来求算，并且在所设途径中，应包含有与已知的热数据相应的可逆相变过程。

设计可逆途径的原则：

（1）途径中的每一步必须可逆；

（2）途径中每步的H，S计算有相应的公式可利用；

（3）有相应于每步H，S计算式所需的数据。

例：已知水的正常沸点是100℃，摩尔蒸发焓

求下列过程的ΔU，ΔH，ΔS，ΔA及ΔG。

1molH2O（l，60℃，101325Pa）

1molH2O（g，60℃，101325Pa）

经分析题意可知欲求的60℃、101325Pa下水的蒸发过程是不可逆的相变过程，因而需在该物系的始、末态间设计一条由100℃、101325Pa的可逆相变和两个单纯变温过程组成的可逆途径求其ΔH、ΔS、ΔA及ΔG。

解：

1molH2O（l，60℃，101325Pa）

1molH2O（g，60℃，101325Pa

1molH2O（l，100℃，101325Pa）

1molH2O（g，100℃，101325Pa）

此外，当已知某物质在时的和，欲求其在另一温度下时的物理量，可直接用下式计算：

结语

本文通过阐述热力学中两大定律，弄清热力学中能量衡算问题和过程进行方向及限度问题，并通过例题的讲解及分析讨论，使学生对化学热力学及其在相变化过程中的应用有了比较明确的认识和理解，使学生在解决问题时能应用自如。

【参考文献】

化学热力学的研究方法范文第2篇

关键词：物理化学；标准状态法；方法

中图分类号：G642.0 文献标志码：A？摇 文章编号：1674-9324（2013）49-0089-02

一、引言

物理化学是物理学和化学交叉的一门重要的边缘学科，是化学学科的理论基础，也是化学的灵魂，它在科学研究和生产实践中有广泛的应用。因此，掌握并灵活运用物理化学知识和方法，对化学化工专业的学生来说具有重要意义。物理化学是自然科学的一个分支，对自然科学普遍适用的研究方法在物理化学领域中同样适用。除此之外，物理化学还有它自己的具有学科特征的理论研究方法，从物理学角度可划分为热力学方法、统计力学方法和量子力学方法；从方法论的角度有标准状态法、状态函数法、平衡状态法等。无论是一般的研究方法还是它特有的研究方法，对学好物理化学都至关重要。本文只针对其中的标准状态法进行介绍，主要是因为标准状态法在物理化学中的应用比较多，但都比较零碎，学生们理解困难。根据我们多年的教学经验，把它进行归纳总结，解释了它的含义，并对它在物理化学中的应用作了举例说明。

二、标准状态法在物理化学中的应用

1.标准状态法。标准状态是为了确定某些热力学函数的相对值而选定的特定状态。通常一些物理量的绝对值无法知道，可以人为的规定一个标准状态，以标准状态的物理量作为参考点或零点来确定其他状态下的这些物理量的值（相对的），这样可以比较不同状态下这些物理量的大小或可以计算某一变化过程这些物理量的变化值，这种方法叫标准状态法。标准态的选择原则上有任意性，但必须合理、接近实际、方便使用且易为公众所接受。下面举例说明在物理化学中标准状态的选择及其应用。

2.标准状态法在化学势中的应用。如在热力学中，化学势μB是一个非常重要的概念，它决定了所有传质过程的方向和限度。在非体积功为零的条件下，物质总是由化学势高的一方流向化学势低的一方，直到化学势相等达到平衡为止。所以能比较同一物质B在不同系统或状态时化学势的大小，显得至关重要。但是由于μB的绝对值不可求，就必需建立公共的标准态。那么，以标准态的化学势μ■为基准，可得到任意状态下的化学势的表达式，这样就可以轻松利用化学势的判据了。①化学势中标准态的选择。化学势中标准态的选择可分为三类：第一类为纯物质，对于纯气体，无论是理想气体还是真实气体，其标准态均为标准压力p？苓（100kPa），温度为任意指定的T，且具有理想气体行为的状态。对于真实气体来说，其标准态是并不存在的假想状态。对纯液体、纯固体，其标准态为标准压力p？苓，温度为任意指定的T的状态。第二类为混合物，组成混合物的任一物质都等同对待，选用同样的标准态。混合物中任一组分的标准态等同于它们各自处于纯态的标准态。如液体混合物中任一组分B的标准态为温度T，标准压力p？苓时纯液体B的状态。第三类为溶液，溶液有溶剂和溶质之分，对溶剂和溶质分别选用不同的标准态。溶液中溶剂的标准态与液态混合物的任一组分的标准态相同——为标准压力p？苓，温度为任意指定的T的纯溶剂的状态。而对于溶液中的溶质，当溶液的组成标度不同时，其标准态也不相同：溶质浓度用bB表示的标准态——温度T、压力p？苓，bB=b？苓=1molkg-1，并服从Henry定律（pB=Kb，BbB）的那个假想状态；溶质浓度用xB表示的标准态——同温度T、压力p？苓，xB=1，且服从Henry定律（pB=KxxB）时溶质B的假想状态；溶质浓度用cB表示的标准态——温度T，压力p？苓下，体积摩尔浓度cB=c？苓=1mol·L-1，且服从Henry定律（pB=KxcB）时溶质B的假想状态。综上所述，不管溶液选用何种组成表示方法，其共同特点是所选取的标准状态都是假想状态，这是数学积分的必然结果。②基于标准态的化学势表达式。根据选取的标准态，不同系统在任意状态（温度T，压力p）时的化学势都可以以标准态时的化学势（μ■）为基准表达出来：理想气体、真实气体及它们的混合物中组分B的化学势均可用下述表达式μB（g）=μ■（g）+RTln（pB/p？苓）+■{VB（g）-RT/p}dp理想液态混合物中任一组分的化学势：

μ■=μ■+RTlnxB+■V■■dp溶液中溶剂A的化学势：μA（1）=μ■+RTlnxA+■V■■dp溶液中溶质B的化学势表达式为：μ■=■+RTln（bB/b？苓）+■V*■dp μ■=■+RTlnxB+■V*B（溶质）dp μ■=■+RTln（cB/c？苓）+■V*B（溶质）dp，当压力p与p？苓相差不大时，可忽略积分项。化学势是化学热力学的核心内容，正确理解化学势的定义及其物理意义，并能正确写出不同系统中各组分化学势的表达式，对掌握化学势的判据及深刻理解化学热力学有重要意义，甚至对一个化学工作者也是至关重要的。

3.标准状态法在热力学函数中的应用。化学反应中常用的热力学函数（如物质的焓、吉布斯函数、熵）不仅是温度、压力的函数，还与其组成有关，但是这些热力学函数的绝对值不可求，这使得在化学反应中ΔrHm、ΔrGm、ΔrSm的计算出现了困难。所以，要解决这个问题，重要的问题就是为这些热力学函数选择一个基准，标准态就相当于这样的基准。①热力学函数标准态的选择。热力学函数标准态的选择可分为三类：对于气体，其标准态均为标准压力p？苓（100kPa），温度为任意指定的T，且具有理想气体行为的状态。对于液体，其标准态为标准压力p？苓，温度为任意指定的T的纯液体状态。对于固体，其标准态为标准压力p？苓，温度为任意指定的T的纯固体状态。规定物质的标准态后，热力学函数变如ΔrHm、ΔrGm、ΔrSm的计算变得简单，先计算标准态时热力学函数变如ΔrH■、ΔrG■、ΔrS■，再进一步进行修正即可。②基于标准态的热力学函数变的计算。对于任一化学反应：0=■V■B在一定温度下各自处在纯态及标准压力下的反应物，反应生成同样温度下各自处在纯态及标准压力下的产物，反应进度为1mol时的焓变，为标准摩尔反应焓ΔrH■；这一反应过程吉布斯函数的变化，为标准摩尔反应吉布斯函数ΔrG■；这一反应过程的熵变，为标准摩尔反应熵ΔrS■。由于反应物和产物各自处于纯态，并没有混合，所以在标准态下发生的化学反应是一个想象的过程（可以通过van’t Hoff平衡箱完成）。由于焓、吉布斯函数、熵这些热力学函数的绝对值不可求，因此要计算这些标准状态时热力学函数变化（ΔrH■、ΔrG■、ΔrS■，）还需找出合适的参考点，下面分别对其进行讨论。①计算标准摩尔反应焓ΔrH■，在物理化学中采用了两个相对值：一是标准摩尔生成焓ΔfH■（B，β，T），其参考点是任一稳定单质的标准摩尔生成焓等于零，即

ΔfH■（稳定单质，T）=0。特别指出，若有离子参加的化学反应，规定H+的标准摩尔生成焓为零，即ΔfH■（H+，aq）=0。另一是标准摩尔燃烧焓，其参考点是规定的燃烧产物{C—CO2（g），H—H2O（l），N—N2（g），S—SO2（g），Cl—HCl（水溶液）}的标准摩尔燃烧焓等于零，即ΔCH■（规定燃烧产物）=0。标准摩尔反应焓可由标准摩尔生成焓或标准摩尔燃烧焓计算而得：ΔrH■=■V■ΔfH■（B，β，T）=-■V■ΔCH■（B，β，T）。②计算标准摩尔反应吉布斯函数ΔrG■，采用的相对值是标准摩尔生成吉布斯函数ΔfG■（B，β，T）。以任一稳定单质的标准摩尔生成吉布斯函数等于零为参考点，即以ΔfG■（稳定单质）=0为参考点，可得到各物质的ΔfG■（B，β，T），则可通过式ΔrG■=■V■ΔfG■（B，β，T）计算化学反应的ΔrG■。特别指出，若有离子参加的化学反应，规定H+的标准摩尔生成吉布斯函数为零，即ΔfG■（H+，aq）=0。ΔrG■在物理化学中的作用也是非常重要的，我们可以利用它指示化学反应的限度。通过等温方程ΔrGm=ΔrG■+RTlnJP，计算出ΔrGm来判断化学反应的方向。③计算标准摩尔反应熵ΔrS■，采用了相对值即标准熵S■。即在热力学第三定律的基础上，即相对于S■m（完美晶体，0k）=0，求得纯物质B在在标准状态下温度T时的熵值。则标准摩尔反应熵可通过下式计算ΔrS■=■V■S■（B）。

4.标准状态法在电池中的应用。在电化学中一个很重要的内容就是关于原电池电动势的计算，假如知道单个电极的电势问题就会变得简单，但是到目前为止，我们还不能通过实验测定或从理论上计算单个电极的电势的绝对值，同样采用标准状态法使问题迎刃而解。以标准氢电极作为基准，对于任意给定的电极，使其作为正极，以标准氢电极为负极，组合为原电池，即标准氢电极||给定电极（设已消除液体接界电势），则此原电池的电动势为该给定电极的电极电势（是相对值，即以E■{H+|{H2（g）}=0作为参考点）。每一个电极都采用相同的标准，相对值也具有绝对值的含义了。这样就可利用公式E（电池）=E（正极）-E（负极）很轻松的计算电池的电动势了。当给定电极中各组分均处在各自的标准态时相应的电极电势为标准电极电势。此时所采用的标准态规定压力为标准压力，相应离子的活度为1的状态。按标准电极电势数值大小排成序列表，简称标准电动序，利用标准电动序可以估计在电解过程中，溶液里的各种金属离子在电极上发生还原反应的先后次序，还可以判断氧化还原反应自发进行的方向，以及可以求出反应的焓变、熵变、吉布斯函数变及平衡常数。

三、结语

通过上面的讨论，我们可以把标准状态法的应用分为两种情况。第一种情况是只为比较物理量大小时，只需定义一个标准状态就可以了。如化学势的标准态。第二种情况是不单要比较物理量的大小，并且要计算该物理量的具体数值，这时只定义一个标准态就不够了，还需再定义一个零点值。综上所述，标准状态法在物理化学是不可缺少的方法，利用标准状态法可方便的求得热力学函数（反应焓、反应的熵变、吉布斯函数）的变化及方便的比较化学势的大小，从而为判断化学变化的方向与限度提供依据。同时利用标准状态法也可方便的计算电极电势及电池电动势，为比较物质的氧化还原能力的大小及判断氧化还原反应的方向提供理论支持。俗话说得好，“授人以鱼，不如授人以渔”。也就是说，我们不仅要注重知识，更重要的是要注重得到知识的方法。掌握了方法，才不会人云亦云，才会有自己开创性的成就，社会才会快速发展。

参考文献：

化学热力学的研究方法范文第3篇

对于复合材料与工程专业而言，物理化学是一门非常重要的基础化学课程，与专业理论知识紧密联系，学好物理化学是学好复合材料专业知识的前提，但在实际教学中物理化学这门课程在本专业学习中存在一些问题，以下分别阐明现有问题及课改意见。

一、合理安排教学内容及课时

物理化学是一门概念性、理论性、系统性和逻辑性很强的学科，涉及的公式多，应用条件严格，比较抽象，是学生学习过程中普遍感到难度较大的一门课。在本专业的培养计划中只安排了一学期的课程学习，因此选用高等教育出版社的《物理化学简明教程》作为学习教材。这本教材简明扼要地阐述了物理化学学科的主要内容及材料类学生所需的基础知识，是一本符合本专业实际教学目标的好教材。但由于本专业物理化学的课时较少，最终只能摘取部分章节学习。例如在2010级的教学方案中，只教学了化学反应热力学部分内容（热力学第一定律、热力学第二定律、化学势、多相平衡等章节）及表面现象与分散系统章节，电化学及化学反应动力学两个重要章节都未学习，这无疑会对物理化学课程学习的系统性产生不小的损害。面对这一实际情况，我们完全可以从整个专业的培养计划出发，筛选出多门课程的重叠内容，选排重叠知识在哪门课需要重点学习，在哪门课可以了解。如在物理化学这门课程中多相平衡章节就和材料科学基础课程里相关相图的章节有所重复，对于复合材料与工程专业而言，材料科学基础里的相图知识更重要，因此在物理化学教学中完全可以减少多相平衡的教学任务，简要介绍一些基本概念和原理即可，主要学习可在材料科学基础课程中完成。同时，物理化学中的表面化学章节也与学习材料表界面课程知识重复，在材料表界面课程中更系统丰富地阐述了表面化学，因此在物理化学课程也可以酌情减少教学任务。此外，像胶体化学此类比较简单的内容也可以安排学生自学，如果担心学生的自觉性，就可以一些代表性问题作为作业，让学生完成。

此外，如果有可能就应尽量合理制订培养计划，空出一些课时，把物理化学这门分为两学期学习，因为只有系统、透彻地学习才能让学生真正走进物理化学的世界。

二、改进教学方法

物理化学这门比较让学生学起来吃力的课程，应该积极采取有效的教学方法，改变这一现状。

首先要提高学生的学习兴趣，比如在学习热力学的过程中可以从历史背景及名人轶事出发引出热力学定律，又如在电化学中可以介绍锂电的研究前景、新能源汽车的发展现状等。兴趣始终是学习的最好动力，培养学生的学习兴趣是最大挑战也是最有效的教学方法。

其次采取案例法[3]、类比法[4]等总结所学知识与生活的联系及知识之间的关联对比，加深学生印象，帮助学生更好地理解所学知识。对于案例法，我们可以从工业生产的角度选取一种产品总结其中涉及的化学反应热力学、化学反应动力学等知识，这样可以使学生产生直观的学习感受，应用更好的学习方式。物理化学中有很多知识是可以用类比法学习的，如可逆电池与不可逆电池、理想气体与非理想气体等。这些类比不应由老师直接给出，而应让学生先独自完成这些类比，最后再对学生的类比结果进行查缺补漏，这样不但可以加深学生的学习印象，更可以锻炼学生的自主学习能力。

传统的“满堂灌”教学方法培养出来的学生，最明显的弱点是思维呆板，缺乏创新能力和发散思维[5]。因此，我们可以设置专门的讨论课，在相互交流中使学生的思维活跃起来，对于一些重要概念如热力学部分的焓、熵等，让学生通过独立思考提出见解，得到教师和其他同学的帮助和启发。讨论课不仅能激发学生的学习兴趣，而且能形成良好的相互探讨和交流的学习风气，有利于发散思维及创新能力的发展。

化学热力学的研究方法范文第4篇

关键词：大学化学 案例教学 氢氧化合反应

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）01（a）-0084-01

大学化学是一门涵盖无机化学、分析化学、物理化学、有机化学等丰富知识的基础课程，知识点多、面广。作为我校的一门全校性公共基础课，除少数文科专业的学生外，绝大部分专业的学生都要学习这门课程。因此，学生构成比较复杂，既有高中学理科甚至参加过中学生化学奥林匹克竞赛的学生，也有高中阶段几乎没有学过化学的学生。授课中学生反映，部分学生习惯于高中学习阶段化学少而精的知识学习模式，对大学化学信息量大、知识点多的授课特点不适应，学习上面临着困难。

针对大学化学课程的这一特点，以及目前学时数的限制，在化学教学中引入“案例教学法”，引导学生利用已有知识对案例进行分析，将课本上很多的知识点通过一个典型例子有机地联系起来，从而取得更好的教学效果。案例教学法起源于1918年，由美国哈佛大学工商管理研究院首创，是在教学过程中，运用事例激发学生学习兴趣，启发学生学习的一种教学方法。[1～3]下面以氢氧化合反应为案例，来联系大学化学中的多方面内容，从而对该案例进行全面的综合分析。氢气和氧气反应生成水是学生在刚开始接触化学就学习过的简单的化学反应，以之为例可以联系大学化学课程中多个知识点，使同学们更好地联系和掌握大学化学中的内容，提高教学效果。

氢氧化合反应方程式：

1 与化学反应热力学的联系

（1）氢气的标准摩尔燃烧焓。

1 mol标准状态的某物质B完全燃烧（或完全氧化）生成标准状态的生成物的反应热效应称为该物质B的标准摩尔燃烧焓，用符号表示。所以此化学反应的热效应就等于氢气的标准摩尔燃烧焓。

（2）水的标准摩尔生成焓。

标准压力下，在进行反应的温度时，由最稳定的单质合成标准状态下1 mol物质时的反应热，称为该物质的标准摩尔生成焓，用符号表示。所以此化学反应的热效应就等于氢气的标准摩尔燃烧焓。

（3）该化学反应的热效应如何？

化学反应的热效应可以有以下两种计算方法：用标准摩尔燃烧焓计算，

则=；

用标准摩尔生成焓计算，则：

。

（4）该反应室温下（298 K）标准状态下能否自发进行？

等温等压条件下，封闭系统不做非体积功时，化学反应能否自发进行判断的标准是其吉布斯（Gibbs）自由能变是否小于零。即

2 与化学反应动力学的联系

（1）这是一个自发进行的反应，为什么两者混合的气体在室温下长时间也观察不到水生成？

尽管氢氧化合反应在常温下是一个自发进行的反应，但是由于两者的反应的活化能非常高，因此，室温下的反应速率极其小，几乎不反应，以至于在长时间后也观察不到水的生成。

（2）为什么点燃后能迅速反应，甚至发生爆炸？

通过点燃，使氢氧混合物获得初始反应的能量，氢气解离成两个自由基，这种自由基具有非常强的化学反应活性，成为反应连续进行的活化中心，从而进行快速的热-链式反应（也叫链锁反应）。如果氢气和氧气混合物的比例在氢气爆炸界限范围内（4%～74%），则可能发生爆炸。

3 与氧化还原反应和电化学的联系

（1）这是一个氧化还原反应，氢气是还原剂，被氧化，氧气是氧化剂被还原。

（2）可做氢燃料电池，半电池反应如何？电池符号如何表达？标准电动势是多少？

任何的氧化还原反应都可以设计成原电池，现在利用氢燃料制备氢燃料电池是清洁能源发展的一个重要方向。该电池的电池反应如下：

负极

正极

电池总反应，

与氢氧化合反应方程相同。

电池符号可用下式表示：（―）C|H2（p）|KOH（aq）|O2（p）|C（+），该电池的标准电动势Ecell=φ（+）-φ（-）=0.401-（-0.827）=1.228V，也可以根据吉布斯自由能变计算Ecell =1.229 V。

（3）在电池中不能点燃，如何解决氢氧化合反应速率慢的问题？

可以通过催化法，提高反应的速率。催化剂是一种能改变化学反应速率，其本身在反应前后质量和化学组成均不改变的物质。所以在燃料电池中，为了便于进行电极反应，要求电极材料兼具有催化剂的特性，可用多孔碳、多孔镍和铂、银等贵金属作电极材料。

（4）燃料电池中能量转换效率如何？

燃料电池是直接将化学能转化为电能的装置，与传统内燃机的工作原理不同，燃料电池能量转化效率不受卡诺（Carnot）循环的限制，而是取决于化学反应的吉布斯（Gibbs）自由能和反应热。燃料电池的理论极限效率。由于电极极化损失、内阻和燃料利用率等因素影响，燃料电池的实际发电效率可以达到60%～80%，远高于传统的发电方式（发电效率不超过50%）。则标准状态下，298 K时氢燃料电池的理论极限效率为。

4 与军事应用的联系

火箭发动机是运载火箭等航天飞行器和各种战术战略导弹系统的动力装置，而推进剂则是火箭发动机中的能源。双组份液体火箭推进剂由于氧化剂和燃料分别装在两个独立储箱中，使用比较安全，是目前火箭、导弹动力系统中使用最多的液体推进剂组合。其中氧化剂使用的较多的是液氧，而液氢是其最常用的燃料之一。氢气和氧气在火箭发动机燃烧室中进行燃烧，把化学能转化为热能，产生高温高压气体。这些气体在喷管中进行绝热膨胀，把释放出的热能转变为动能，通过以上分析可以看到，该案例很好地将化学反应的基本规律（化学热力学、化学动力学以及氧化还原反应）及其应用（燃料电池、火箭动力）等知识联系起来，进一步深化该案例还可以引入物质结构等方面的相关内容。

本科教学中一个很重要的任务就是教师在课堂教学中要自觉引导、启发学生发现问题、分析问题、解决问题，在课堂中引入简单的例子，而从不同的角度对其进行分析，联系多个知识点，对于学生掌握书本知识，增强综合运用知识解决问题的能力具有重要意义。

参考文献

[1] 郭俊辉，曹旭华，王富忠.案例教学效果的最优模型探索[J].高等工程教育研究，2010（3）：36-37.

化学热力学的研究方法范文第5篇

无机及分析化学不是无机化学、分析化学两门课程的叠加，教学内容丰富，概念和理论知识较多，各章节之间的独立性较强。因此合理安排教学内容，帮助学生转变学习方法及思维方式无疑是大一第一学期开设这门课的关键。在内容的安排上，前两章首先回顾高中的一些化学基础知识，并介绍了误差及数据处理，稀溶液的依数性和胶体溶液。然后，第三和四章主要介绍化学热力学、化学动力学及化学平衡，让学生掌握反应三要素:反应方向即吉布斯函数变，反应快慢即反应速率常数，反应限度即反应平衡常数。第五章主要介绍物质的结构，离子键及共价键理论和晶体结构。第六、七、八和九章分别介绍酸碱平衡、溶解沉淀平衡、氧化还原平衡和配位平衡及其对应滴定分析法，让学生掌握测试固体或溶液中某种元素含量的分析测定方法。最后，第十、十一和十二章主要介绍一些简单仪器分析法及原理，例如:第十章吸光光度法，不仅要介绍该方法的原理朗伯－比尔定律，还要介绍目视比色法、示差法和标准曲线法三种常用的吸光光度法分析法。内容上总体上是先讲理论原理，再介绍知识点，将理论原理融入生产实践中，使学生较快地掌握化学理论，再通过课堂上的一些练习题，使学生加深教学内容的记忆，知识更加系统。这样不仅可以将无机和分析化学知识点有机的融合，还可以将理论应用到生活实践中。在一学年的学习中，总共80学时，第一学期学习前六章共计48课时，第二学期学习后六章共计32课时。在教学过程中，应该精选教学内容，使学生掌握化学基础理论知识并具备较宽的知识面，为后续课程学习打下了扎实的基础。与此同时，教师要熟悉该课程的教材，根据学生的专业，合理制定教学大纲和教学培养方案，精炼教材的内容，对于中学已经学过的化学知识或者与专业联系较少的理论知识可以简略讲解。比如:第四章的化学反应速率和反应平衡，化学反应速率的定义，影响化学反应速率的因素以及化学平衡的移动;第八章氧化还原反应的定义，配平，得失电子，氧化剂和还原剂等概念知识。这些知识点中学都已经涉及过，教师在授课时只要简单介绍即可。对于能源化学工程专业而言，水煤浆的开发和利用是近年来的一个热点，也是煤炭清洁利用的重点。因此，对于第二章分散系的内容应该详细讲授，再介绍水煤浆分散系。

2激发学生兴趣

兴趣是最好的老师，要学好无机及分析化学，首先要激发学生的兴趣。第一，在无机及分析化学这门课的绪论课上，主要介绍化学的作用及学习方法。第二，阐明化学与人类生活之间密切联系，激发学生的学习。第三，无机及分析化学是化学、化工类相关专业的基础课，其作用无论是对以后的专业课学习还是将来从事工作都具有重要的意义。第四，在平时的课堂教学中，可以多讲一些贴近生活的例子，激发学生学习的兴趣。例如，在介绍影响化学反应速率的因素时，举例说明，夏天食物容易变质，我们可以将食物放进冰箱中保存，以防止变质。这是通过降低温度，达到降低食物变质的速率。汽车尾气CO和NO是严重的环境污染物，从热力学的角度讲，CO+NON2+CO2可以发生，但是遗憾的是，在通常状况下，该反应进行的非常之慢，以致不能有效地去除车道内的CO和NO。因此，有必要对化学反应的速率问题进行研究，必须考虑外界因素对反应速率的影响，由此可引出本节课要学习的内容。第五，在教学过程中，穿插介绍一些与知识点相关的科技发展新动态及前沿知识，以此调动学生学习的积极性。

3综合利用各种教学方法

现阶段的教学方法多种多样，而在实际教学中，各种教学方式应该相互结合、取长补短。根据我校无机及分析化学教学团队多年来教学中的经验，可以概括为以下几点:第一，增加课堂讨论。针对一些在学习过程中遇到的问题，教师应该指导学生搜集资料，进行课堂讨论。在讨论的过程中培养学生分析和解决问题的能力;第二，让学生走上讲台。让学生走上讲台不仅可以体验教师备课的准备过程，还可以锻炼学生的能力;第三，运用多媒体教学，可以使微观概念及理论形象化。例如，在物质结构基础这一章，学生一般较难理解，如果用多媒体课件和化学软件以动画的形式去展现，课程内容会更加形象、生动。这样的教学不仅有利于学生理解、记忆，还可以活跃课堂气氛。第四，对于公式推导，应该板书推理过程引导学生理解。在教学中应避免盲目使用多媒体教学，要将多媒体与其他教学手段结合起来，才会使学生理解公式的推导过程，并能较好的应用公式。

4培养学生能力

为了调动能源化学工程专业学生对无机及分析化学基础课程的兴趣，可以积极组织各类化学竞赛活动。我省有各类化学竞赛，例如:化学视频大赛，化学实验竞赛和趣味化学竞赛等。近年来，教育部门坚持开展国家级、省部级大学生创新实验项目，有望培养大学生的创新能力，推动全民创新。此外，为了鼓励和培养大学生创新激情及能力，我们学校也开展了大学生创新实验项目。该项目均是由学生亲自撰写项目申请书，申请答辩ppt，中期考核表，结题报告和结题答辩ppt等资料。这不仅培养了学生创新能力，还为学生日后工作和学习培养科学合理的方法和实践能力提供了基础。

5适应专业要求

能源化学工程专业的技术性和实践性较强，在无机及分析化学的教学中，要把握专业的特殊要求，认真学习我校能源化学工程专业人才培养方案，深入研究教学大纲，充分了解无机及分析化学在整个专业课程体系中的作用，明确教学过程中的内容和重难点。例如，化学热力学和化学动力学章节的内容应该详细讲解。这部分内容对于能源化学工程专业的学生而言，可以更好地理解能源转化及利用过程中的一般规律，为高效、低碳环保使用能源奠定基础。

6结论