前言:想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎?我們特意為您整理了5篇化學反應范文,相信會為您的寫作帶來幫助,發現更多的寫作思路和靈感。
搞定糖醋排骨的色香味
糖醋排骨是一道在餐桌上經常出現的菜。川菜、浙菜和滬菜三個菜系中,糖醋排骨的做法略有不同,但都少不了糖、醋和料酒這幾種配料。糖醋排骨棕紅的色澤、濃郁的肉香、酸甜的味道跟這幾種配料與排骨發生的化學反應有著密切關系。
焦糖化反應
糖醋排骨里的糖在油中發生了“焦糖化反應”。糖類尤其是單糖在沒有氨基化合物存在的情況下,加熱到熔點以上的高溫(一般是140~170℃)以上時,因糖發生脫水與降解,會發生褐變反應,這種反應稱為焦糖化反應,又稱卡拉密爾作用。
糖在強熱的情況下生成兩類物質:一類是糖的脫水產物,即醬色的焦糖;另一類是裂解產物,即一些揮發性的醛、酮類物質,它們進一步縮合、聚合,最終形成深色物質。焦糖化反應所產生的揮發味的醛、酮就是香味的來源之一,而產生的深色物質對糖醋排骨呈現出油亮的棕紅色起關鍵作用。
美拉德反應
另一種使糖醋排骨生色增香的反應叫作美拉德反應。糖醋排骨的制作正符合美拉德反應的條件:糖、氨基化合物和水的存在。美拉德反應又稱為“非酶棕色化反應”,是法國化學家美拉德在1912年提出的。美拉德反應是廣泛存在于食品工業的一種非酶褐變反應,是羰基化合物(還原糖類)和氨基化合物(氨基酸和蛋白質)間的反應,所以又稱羰氨反應,它們經過復雜的化學變化過程,最終生成棕色甚至是黑色的大分子物質類黑精,或稱擬黑素。糖醋排骨的褐色及濃郁的香味,以及面包外皮的金黃色、油炸食品的紅褐色等,很大程度上都是美拉德反應的結果。
酯化反應
那么糖醋排骨的誘人香味僅僅是這兩種反應的結果嗎?答案是:no!還有第三種重要的反應。它是料酒中的乙醇和食醋當中的醋酸之間發生的反應,也稱“生香反應”。醇跟羧酸或含氧無機酸生成酯和水,這種反應叫酯化反應。
酯化反應分兩種情況:羧酸跟醇反應、無機含氧酸跟醇反應。料酒和醋發生的反應就是第一種情況。羧酸跟醇的反應過程一般是:羧酸分子中的羧基與醇分子中羥基的氫原子結合成水,其余部分互相結合成酯。這又是糖醋排骨香味四溢的一個重要原因。酯化反應生成的各種酯都具有各自特殊的香氣,如白葡萄酒中的乙醇與檸檬汁中的檸檬酸發生酯化反應產生檸檬酸乙酯,具有新鮮水果的清香氣,此外還有乙酸丁酯、乙酸異戊酯、乙酸乙酯等,這些酯都具有各自特殊的香氣。
掌握糊化反應,
炒出爽脆土豆絲
炒相信土豆絲這道菜大家一定都很熟悉,不管是醋溜還是酸辣土豆絲,制作關鍵是要把土豆絲炒脆,而土豆含有大量淀粉,土豆絲能否炒得脆,跟淀粉的糊化反應有很大關系。糊化反應指的是淀粉在常溫下不溶于水,但當水溫升高到53℃以上時,物理性能發生明顯變化――在高溫下溶脹、分裂形成均勻糊狀溶液的狀態。炒土豆絲時既要避免土豆中淀粉的糊化,這樣土豆絲才能獲得清脆的口感;也不能完全不讓淀粉進行糊化,這樣土豆絲會過硬,不利于淀粉在體內的消化吸收。
讓學生知道在一定條件下可逆反應的進行有一定的限度,不能進行到底;
初步了解什么是化學平衡狀態,能從正逆反應速率的變化來理解化學平衡狀態的建立,認識化學平衡狀態的建立要有一定的條件,有一個過程。
在對影響化學反應速率的因素進行實驗探究和總結后,教材又設置新的實驗探究,讓學生發現化學反應限度問題,經過對該問題的再認識,逐步形成了化學反應限度的概念,并以上述觀點為指導去分析和解決實際問題。
【學習目標】
1、認識可逆反應、化學反應限度的涵義;
2、初步學會根據反應速率判斷化學反應所能達到的限度,初步了解影響化學反應限度的因素。
【重點】
化學反應限度的涵義和影響因素
【難點】
化學反應限度的本質原因及外部特征
【課時安排】
第2課時
【教學過程】
〖情景創設〗通過前面的學習,我們知道化學反應中,反應物之間是按照方程式中的系數比進行反應的,那么,在實際反應中,反應物能否按相應的計量關系完全轉化為生成物呢?
〖提出問題〗怎樣來認識化學反應的限度呢?
〖指導閱讀〗課本29-30頁
〖演示實驗〗課本30頁
〖板書〗一、化學反應限度
1、概念:化學反應限度就是研究可逆反應所能達到的最大程度。
2、可逆反應:在同一反應條件下,既能向正反應方向進行,又能向逆反應方向進行的化學反應。
3、說明:
(1)絕大多數反應都有一定的可逆性。一個反應是可逆反應的必需條件:在同一反應條件下進行。
(2)可逆反應不能進行到底,只能進行到一定程度后達到所謂的平衡狀態,平衡時各物質的物質的量都大于零。
〖板書〗二、化學平衡
1、化學平衡的研究對象:可逆反應的規律,如反應進行的程度以及外界條件對反應進行情況的影響等。
2、化學平衡狀態的建立:
(1)可借助速率-時間圖像來理解化學平衡狀態的建立與化學反應速率之間的關系。
〖指導閱讀〗課本31頁圖2-2
(2)可借助濃度-時間圖像來理解化學平衡狀態的建立與化學反應速率之間的關系。
3、化學平衡狀態:
(1)概念:化學平衡狀態是指在一定條件下的可逆反應里,正反應速率和逆反應速率相等,反應物不再減少,生成物不再增加,反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態。
(2)特征:逆、等、動、定、變、同
①逆:化學平衡研究的是可逆反應;
②等:平衡時v正=v逆〉0(本質);
③動:平衡時,反應仍在不斷進行是動態的平衡;
④定:平衡時,反應混合物各組分的濃度保持一定,百分含量保持一定(表象);⑤變:外界條件一旦改變,平衡就會被破壞,并在新的條件下建立新的化學平衡;⑥同:同一個可逆反應,化學平衡狀態既可以從正反應方向建立,又可以從逆反應方向建立。最后都可以建立同一個平衡狀態。平衡狀態只與條件有關與反應途徑無關。
〖總結〗可逆反應;化學平衡;化學平衡狀態。
〖作業〗課課練完成課時13
【教后感】
①化學反應速率和限度,都屬于化學反應原理范疇,是化學學科最重要的原理性知識之一,是深入認識和理解化學反應特點和進程的入門性知識,是進一步學習化學的基礎性知識。
羥汞化-脫汞是由烯烴合成醇的有效途徑之一[1]。羥汞化反應主要分為兩個階段:①烯烴在含水的四氫呋喃溶液中與乙酸汞發生羥汞化;②羥汞化產物不經分離,直接加入NaBH4進行還原脫汞。該反應具有條件溫和(一般在室溫進行)、速度快(一般第一階段只需要幾分鐘,第二階段需要1小時)、中間產物不需分離、區域選擇性好(Markovnikov取向)、無重排產物等優點。因此,盡管汞是公認最毒的金屬元素,但由于羥汞化反應的諸多優點,該反應仍被廣泛用于有機合成[2-3]。
以丙烯加乙酸汞為例,目前比較公認的羥汞化反應機理[4-5]見圖1。其中第二步和第三步最為關鍵,但是目前國內外多數有機化學教材都沒有明確指出反應的速控步是哪一步[6-10],部分教材甚至把羥汞化過程歸類為親電加成反應[8-10]。我們對此產生疑問,整個反應的速控步究竟是汞離子親電加成的第二步,還是水親核進攻的第三步?下面根據軟硬酸堿理論、元素電負性等有機化學基礎知識以及量子化學計算結果對各步反應分析如下:(1)第一步,乙酸汞發生電離產生乙酰氧基汞正離子。我們認為該帶有正電荷的汞離子的生成是必要的。最新的研究證明氯化汞能夠催化芳基烯基醚的羥汞化反應。加入氯化鈉等含有氯離子的無機鹽能夠抑制上述反應,而加入硝酸銀可以促進上述反應。因為氯離子是軟堿,額外增加的氯離子能夠和汞離子絡合生成[HgCl4]2-,抑制了+HgCl的生成,進而抑制了羥汞化。而加入硝酸銀,使銀離子和氯離子結合,則可以促進+HgCl的生成,進而促進羥汞化反應。對于不同的汞鹽,根據軟硬酸堿理論可以判斷其電離的難易。越容易電離的汞鹽,活性越高。不同汞化合物應該具有如下的活性順序:Hg(OOCCF3)2>Hg(OOCCH3)2>HgCl2>HgBr2>HgI2。因為Hg2+是軟酸,CF3COO-是最硬的堿,I-是最軟的堿。所以Hg(OOCCF3)2最容易電離,HgI2則是“軟親軟”,不易電離,活性最低。實驗結果表明Hg(OOCCF3)2對4-己烯-1-醇分子內氧汞化速度比Hg(OOCCH3)2快,而且產物不同[12]。(2)第二步,乙酰氧基汞正離子與烯烴的碳碳雙鍵發生親電加成生成汞鎓離子。從軟硬酸堿理論分析,烯鍵的π電子為軟堿,汞離子為軟酸,“軟親軟”,該基元反應應該屬于快反應。從電負性考慮,汞的電負性為1.9,略小于碳的2.55[13],這使正電荷主要集中在汞上而不是碳上。這一點與溴鎓離子截然不同,后者正電荷主要集中在碳原子上。所以,相比溴鎓離子,汞鎓離子不易受到水的親核進攻。我們用量子化學手段計算得出乙烯、丙烯、異丁烯與乙酰氧基汞正離子加成生成的汞鎓離子中間體以及乙烯的溴鎓離子的結構與APT電荷(atomicpolartensor-basedcharges)[14]分布(圖2)(本文量化計算均采用Gaussian03軟件包,分子構型在RB3LYP水平下進行優化,其中C、O使用6-31G*基組,H使用6-31G**基組,Hg和Br使用贗勢基組(Lanl2DZ,其中對Br加上極化函數(極化參數為0.389);
對所有優化的結構進行頻率計算,以確認所有結構均是穩定結構(駐點是極小值,沒有虛頻))。從以上計算結果可得出結論:①上述汞鎓離子中,乙酰氧基與汞原子是雙齒配位的,兩個O—Hg鍵長幾乎等長,都在2.30左右。②汞原子上總是帶有最多的正電荷。③在丙烯等不對稱烯烴的汞鎓離子中,由于甲基的供電誘導效應,C2上正電荷多于C1,在異丁烯的汞鎓離子中這一差異更加明顯。從乙烯到丙烯到異丁烯,Hg—C1鍵逐漸變短,從2.602變為2.478,再到2.419。而Hg—C2鍵逐漸變長,在異丁烯的汞鎓離子中,Hg—C2鍵最長,達到2.876。這都預示著第三步水親核進攻的位置在C2上,即Markovnikov取向。④在異丁烯的汞鎓離子中,C2上帶有最多的正電荷,可以預期其與水的親核加成速度要比丙烯或乙烯的汞鎓離子更快,這一結論與實驗結果一致[15]:2-甲基-2-丁烯的羥汞化在10s內完成,而環己烯需要55s。⑤與電負性分析結果一致,與乙烯的乙酸汞鎓離子不同,在乙烯的溴鎓離子中,正電荷主要集中在碳原子上,溴原子上正電荷很少,這表明汞鎓離子與溴鎓離子有著本質的不同。眾所周知,羥汞化反應通常不會發生重排,這正是由于汞鎓離子中間體的正電荷主要集中在汞上而不是碳上的具體體現。因為涉及鎓離子的碳上正電荷較少,臨近α位的烴基或氫原子不易發生遷移。
我們分別計算了叔丁基乙烯的汞鎓離子和溴鎓離子甲基重排前后的能量變化,結果如圖3所示。從量子化學計算的結果也可以看出,在叔丁基乙烯汞鎓離子中,C2上的正電荷僅為0.4858e,而且甲基重排后所得到的叔碳正離子中間體的吉布斯自由能比重排前升高了77.78kJ/mol;而叔丁基乙烯的溴鎓離子中C2上正電荷高達0.8574e,非常有利于甲基遷移,而且發生類似重排后產物的吉布斯自由能比重排前降低了45.19kJ/mol。因此叔丁基乙烯的汞鎓離子的重排在熱力學上是極其不利的,不易重排。而叔丁基乙烯與溴的親電加成生成的溴鎓離子容易重排。事實上,許多烯烴,如:莰烯[16]、降冰片烯[17]和苯并二環[2.2.2]-2,5-辛二烯[18]與溴的親電加成都發生了重排。(3)第三步,水作為親核試劑進攻汞鎓離子。在該步中,水分子中的氧原子是硬堿,而帶有部分正電荷的碳原子是軟酸。由于碳上的正電荷較少,水的親核性又弱,此類弱親核試劑的親核進攻就變得更加困難。由此推斷,該步基元反應才應該是整個反應的慢步驟,即整個羥汞化反應的速控步。通過查閱文獻[19],這一結論得到了有力支持。例如:2-甲基-1-己烯的羥汞化反應速度比1-己烯快10倍,比四甲基乙烯的羥汞化速度快833倍。上述實驗結果與相應汞鎓離子中C2上的正電荷多少有關(圖4)。2-甲基-1-己烯的汞鎓離子中C2上的正電荷最大(0.6632e),羥汞化最快;而四甲基乙烯的類似物相應碳原子上的正電荷最少,羥汞化最慢。如果汞鎓離子生成的一步是速控步,含有4個供電甲基的四甲基乙烯與乙酸汞離子形成汞鎓離子進而得到羥汞化中間體應該是上述3個烯烴中最快的,然而實驗 事實正好相反。這反過來證明汞鎓離子生成的一步不是整個羥汞化反應的速控步。另外,對于含多個雙鍵的烯烴,羥汞化優先發生在最不對稱的雙鍵上,即1,1-二取代優于1,1,2-三取代,單取代優于1,2-二取代[20],反應速度與汞鎓離子中取代最多的碳原子上的正電荷密度成正比,也進一步說明水親核進攻的一步是整個反應的速控步。(4)第四步是中間產物Ⅱ快速失去質子的過程,不再贅述。(5)關于烯烴和炔烴羥汞化產物的脫汞問題。在烯烴的羥汞化產物中,由于碳與汞的電負性差別太小,使得碳汞鍵的電荷分布比較均勻,碳汞鍵的極性較小。量子化學計算得出乙烯羥汞化產物中與汞原子相連的碳原子上負電荷密度均為-0.1300e,同樣說明碳汞鍵的極性很小,所以乙烯羥汞化產物HOCH2CH2HgOAc不像其他金屬有機試劑(例如Grignard試劑)那樣容易水解,而必須使用還原劑NaBH4進行還原。
相反,乙炔在汞催化下的水合產物是互變異構體(圖5):HOCHCHHg+和OHCCH2Hg+,前者與汞相連的碳原子是sp2雜化,比sp3雜化碳原子具有更大的電負性[21]和更強的吸引電子能力,會使碳汞鍵極性增大;后者甲?;菑娢娀?,而且在稀硫酸中,氧原子會發生質子化,使碳汞鍵極性進一步增大。因此,乙炔羥汞化產物中的碳汞鍵更像一般金屬-碳鍵,在稀硫酸中容易水解。所以在炔烴羥汞化反應中,汞離子是催化量的。為了便于比較,我們在乙炔羥汞化中間體的汞原子上螯合了一個乙酸根,量子化學計算結果見圖6。從圖6能夠明顯地看出,乙炔羥汞化產物中的碳汞鍵正負電荷差別明顯大于乙烯羥汞化產物中的碳汞鍵電荷差,鍵的極性也明顯比后者強,即乙炔羥汞化產物中碳汞鍵容易直接水解變為碳氫鍵。本文從有機化學基本概念、基本理論出發,結合量子化學計算結果,對烯烴的羥汞化機理進行了分析,得出該反應的速控步是水分子親核進攻汞鎓離子的一步,整個反應屬親核加成。同時指出,烯烴羥汞化產物中的碳汞鍵極性小,不能直接水解為碳氫鍵,故需要硼氫化鈉還原;而炔烴羥汞化產物中的碳汞鍵極性較大,在反應過程中可以直接水解轉化為碳氫鍵。
認識化學反應中能量變化并不等同于化學反應中熱量的釋放與吸收。化學反應中的能量變化,可以以不同的能量形式呈現,如熱、光的釋放和吸收,電能、電磁波的釋放和吸收等。許多化學反應伴隨有熱量的放出和吸收,在這些反應中,能量的變化也不一定全都以熱量的形式呈現。注意幫助學生區分吸熱反應與需要加熱引發的化學反應。認識可逆反應的正反應和逆反應在能量變化上的區別。不要求學習熱效應、燃燒熱、中和熱、焓變等概念。利用熱化學方程式進行有關化學反應中熱量的計算時,不涉及蓋斯定律的內容。教材通過“你知道嗎”欄目,讓學生交流和討論,利用日常生活中觀察到的現象認識物質能量轉化四處可見、形式多樣。在探討化學反應放熱、吸熱本質時,要使學生明確三點:1.熱量變化是化學反應中能量變化的主要表現形式;2.化學反應過程中的能量守恒;3.化學反應在發生過程中是吸熱還是放熱,決定于反應物的總能量與生成物的總能量的相對大小。引導學生從能量變化的高度來學習節內容。
【學習目標】
1、認識化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因;
2、了解化學反應中熱量變化的實質;
3、通過生產生活中的實例,了解化學能和熱能的相互轉化;
【重點】
化學能與熱能之間的內在聯系以及化學能與熱能的相互轉化。
【難點】
從本質上(微觀結構角度)理解化學反應中能量的變化,從而建立起科學的能量變化觀。
【教學方法】學生自學閱讀、教師歸納
【課時安排】
第1課時
【教學過程】
〖導入〗1、化學反應按反應物和生成物的種類分可分為:化合反應、分解反應、置換反應、復分解反應
2、化學反應按是否有電子轉移可分為:氧化還原反應、非氧化還原反應
3、化學反應按是否有離子參加可分為:離子反應、非離子反應
4、化學反應按是否有熱量的放出和吸收可分為:放熱反應、吸熱反應
〖引導閱讀〗課本32頁
〖提問〗“你知道嗎?”
〖板書并講解〗一、化學反應中的熱量變化
1、化學反應的基本特征
(1)都有新物質生成,常伴隨能量變化及發光、變色、放出氣體、生成沉淀等現象發生。
(2)能量的變化通常表現為熱量的變化。
2、化學反應的本質(實質)
舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成
〖指導閱讀〗課本33頁活動與探究
3、化學反應按熱量的變化分類
(1)概念
放熱反應:有熱量放出的化學反應;
吸熱反應:吸收熱量的化學反應;
(2)分類
放熱反應:放出熱量的反應〔∑E(反應物)>∑E(生成物)〕
化學反應
吸熱反應:吸收熱量的反應〔∑E(反應物)<∑E(生成物)〕
〖補充講解〗化學反應遵循著能量守恒定律:反應物的總能量+斷鍵時吸收的總能量=生成物的總能量+成鍵時放出的能量
〖練習一〗判斷下列反應是放熱反應還是吸熱反應
C(s)+CO2(g)2CO(g)
Ba(OH)28H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)+2NH3(g)+10H2O(l)
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
〖板書〗4、常見的放熱、吸熱反應
(1)放熱反應:a、所有燃燒反應;b、酸堿中和反應;c、金屬與酸生成氣體的反應;d、大多數的化合反應
(2)吸熱反應:
a、C(s)+CO2(g)2CO(g);
b、Ba(OH)28H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)+2NH3(g)+10H2O(l)
c、C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
d、大多數的分解反應
〖練習〗關于吸熱反應和放熱反應,下列說法中錯誤的是(A)
A、需要加熱才能進行的化學反應一定是吸熱反應
B、化學反應中能量變化,除了熱量外,還可以是光能、電能等
C、化學反應過程中的能量變化,也服從能量守恒定律
D、反應物的總能量高于生成物的總能量時,發生放熱反應
〖指導練習〗課本33頁“問題解決”
〖總結〗化學反應伴隨能量變化是化學反應的一大特征。我們可以利用化學能與熱能及其能量的相互轉變為人類的生產、生活及科學研究服務?;瘜W在能源的開發、利用及解決日益嚴重的全球能源危機中必將起帶越來越重要的作用,同學們平時可以通過各種渠道來關心、了解這方面的進展,從而深切體會化學的實用性和創造性。
〖作業〗預習熱化學方程式的書寫要求;完成鞏固練習
【教后感】
①教師如何引導學生學會利用圖表和設計實驗探究化學反應中的熱量變化;
一、根據熱化學方程式的加減乘除計算反應熱
例1 已知:①
②
③
(l)反應①屬于_____(填“吸熱”或“放熱”)反應。
(2)反應①消耗8gCH4(g)時,
(3)反應②生成2 mol H2(g)時,
(4)反應③的
解析:(I),說明反應①屬于吸熱反應。
(2)由可知,;由可知,
(3)由可知
(4)觀察可知,反應①+②=③,則反應③的H3=反應①的H1+②的 H2=
答案:(l)吸熱 (2)+103.2 (3) -82.0(4)+165.4
技巧點撥:(1)反應熱與各物質的物質的量成正比,各物質的系數減半,則焓變隨之減半,系數加倍時,焓變隨之加倍。
(2)兩個熱化學方程式相加減時,焓變也隨之相加減。
二、根據蓋斯定律推斷反應熱的計算表達式
例2 在298K、lOlkPa時,已知:
②
③
則H3與H1和H2間的關系正確的是
解析:為了約去2H2(g),觀察可知,反應①;由蓋斯定律可知,反應①的故選A。
答案:A
技巧點撥:2~4個熱化學方程式之間加減乘除時,可以約去某些反應物或產物,得到指定反應物和產物的熱化學方程式,它們的焓變也可以進行相應的加減乘除,這樣就可以推斷焓變的計算表達式。
三、根據已知焓變的熱化學方程式計算反應熱的結果
例3 用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷電路板金屬粉末中的銅。已知:
①
②
③
在H2SO4溶液中,Cu與H2O2反應生成和的反應熱H等于()。
解析:為了約去,觀察可知,由熱化學方程式①+1/2×②+③可知,的故選A。
答案:A
技巧點撥:利用蓋斯定律計算反應熱或書寫熱化學方程式的思路如下:
四、根據共價鍵的斷裂與形成計算反應熱
例4 根據下圖所示的N2(g)和O2(g)反應生成NO(g)過程中的能量變化情況,判斷下列說法正確的是()。
A.N2(g)和O2(g)反應生成NO(g)是放熱反應
B.2 molO原子結合生成02(g)時需要吸收498kJ能量
C.1 mol NO(g)分子中的化學鍵斷裂時需要吸收632kJ能量
D.N2(g)+02(g)――2NO(g)的反應熱
解析:946+498=1444>632×2=1264,即斷鍵吸收的總能量大于成鍵放出的總能量,因此N2(g)和O2(g)化合生成NO(g)的反應是吸熱反應,故/\錯。形成化學鍵時放出能量,斷開化學鍵時吸收能量,同種化學鍵形成時所放出的能量與斷開時所吸收的能量相等,故B錯,C正確。1444-1264=180,則N2(g)+02(g)=2NO(g)的反應熱H=,故D錯。