关键词：高职院校；化学反应工程；课程改革；改革实践
引言
进入新世纪以来，我国高职院校教育工作相对于先前有了较大的变化，对人才的培养也有了更高的目标。在高职化学反应工程教学中，遵照课程要求，针对性的逐渐完善化学反应工程教学体系，提升化学反应工程课程的教学质量，对高职院校教育工作的提升是非常关键的。在对“化学反应工程”课程的改革与实践中应从如下四个方面入手：
1、确定建设目标，深化教学改革，构建国内一流课程
化学反应工程包含了化工热力学、物理化学、控制与优化及化工传递过程等知识点，总体的知识领域较为广泛，对于培养高职学生的化学基础知识素养，提升学生的化学分析能力是非常关键的，因此，在进行高职“化学反应工程”改革时，应当首先认识到化学反应工程为所有化工课程的核心，为化工专业的专业主干课程。
外国知名大学在化学反应工程方面的研究及教学工作现对于国内对化学反应工程的研究及教学是较为超前的，因此，在进行化学反应工程课程改革时，全面的剖析国外知名大学同类课程的发展趋势，对提升化学反应工程课程改革的创新性及有效性是非常必要的。在具体的实施过程中，高职院校化学反应工程的教师可以首先通过互联网搜索国外知名大学的校园网站，跟踪了解国外知名大学在化学反应工程方面发展趋势，例如：剑桥大学、ARIZONA大学等国外知名大学内化学反应工程的课程设置等情况。其次，在化学反应工程课程教学中，可以借鉴国外知名大学化学反应工程的教学计划、教学资料，从而更好的开阔高职学生的眼界，激发学生学习化学反应工程课程的学习兴趣。第三，如果经济等方面的条件允许，高职院校化学反应工程课程的教师可以赴国外进行化学反应工程课程的访问与学习，亲身体检国外知名大学在化学反应工程课程教学方面所做的工作，学习化学反应工程的教学模式，这对于更好的开展化学反应工程改革有着重要的推动作用。
2、阐明基本原理，联系开发实例，教学内容精益求精
2.1精选了化学反应工程课程教学中基本原理的内容
化学反应工程的重点为将化学反应的机理阐明，将反应工程的基本理论、概念及研究方法介绍给同学，因此，在进行高职化学反应工程的课程改革时，应将化学动力学、理想流动反应器、间歇反应器、化学反应过程中质量与热量的传递，反应器稳定性及反应选择性作为化学反应工程的课程的主要讲解内容，并按照浓度效应与稳定效应展开相关的化学反应工程讨论工作，力求确切阐述、清楚表达，为高职学生更好的学习化学反应工程和化学反应器相关的知识打下坚实的基础。
2.2更新了反应工程课程教学中过程开发的案例分析
工业反应器为化学反应工程的主要研究对象之一，同时化学反应工程中理论联系实际的情况较多。很多高职教师在化学反应工程课程教学的过程中往往承担有与化学反应工程课程相关的科研项目，因此，这就为化学反应工程课程改革提供了较好的平台，教师可以将科研成果作为化学反应工程课程的具体案例进行开发与分析，从而更好的提升整个化学反应工程课程教学的精彩性，使之做到言之有物，更好的丰富整个化学反应工程课程的内涵，也能够帮助学生更好的了解与学习到化学反应工程在具体的开发过程中的作用与进展。
2.3 增加了生化、材料、环境等反应工程方面的内容
现阶段很多高职院校的化学反应工程教学缺乏教学所需的学习氛围，因此，在高职院校进行化学反应工程的改革时，增加了与化学反应工程相关的材料、生化及环境等方面的能够有效的反应出化学反应工程前沿的内容是有其必要性的。在具体实施时高职院校可以借此拓展课程内容的内涵，请学有专长的专家学者介绍生化反应工程、聚合反应工程、电化学反应工程、精细化学品反应工程、环境反应工程等新方向、新进展，有效的实现学生在学习化学反应工程课程时思路与眼界的开阔。
3、讲授研讨结合，试行双语教学，教学方法不断改革
高职院校在进行化学反应工程课程改革时，应重视教学方法的转变，传统的教学方式在一定程度上仍有一定的借鉴意义，因此，在进行改革时还应当继续坚持传统的教师讲授的方式，在教师讲授的同时，加入一定量针对性的讨论式教学方法，组织学生针对性的对化学反应工程的某些重要的知识点进行讨论。在化学反应工程课程具体讲授的过程中，注意应用归纳法、对比法及演绎法等方法，针对不同的化学反应工程内容，应采用不同的教学方法，在提升化学反应工程课程教学质量方面应下功夫，例如：在讨论串联反应优化问题上，引导学生精心制作了电子课件，并鼓励学生上讲台讲解，学生的积极性很高，既活跃了课堂气氛，学生本身也觉得收获很大。
其次，在化学反应工程课程改革时加入一定量的双语教学方式，能够较好的提升化学反应工程课程教学的质量，担任化学反应工程双语教学的教师一般均为博士学历，具有较多的国内外学习的经历，上课课件、板书全部采用英语书写，考试试题与解答也全部采用英语表达。双语教学试点吸引了一批具有较高外语水平的优秀学生参与，而上课教师也将国外化学反应工程教学思想与教学理念融入到课堂教学过程中，这对于提升学生学习的积极性有着较大促进作用。
4、结束语
在化学反应工程的教学改革的过程中，教师还应当充分的利用现代化教学设备，将教学的内容通过现代化多媒体技术呈现出来，更好的提升化学反应工程课程教学的生动性、形象性，这对于提升高职学生学习的兴趣也是较为重要的。
[参考文献]
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化学反应过程是化工生产过程的核心，流程中反应器的投资不一定最大，但反应器的设计精度、操作控制精度均要高于其它设备，是决定最终产品产量和质量的关键部位。化学反应工程是一门研究工业反应过程的开发和反应器设计、优化、放大的工程学科。目标是通过学习培养学生分析、解决工业反应器设计、操作和控制中遇到的实际工程问题的能力。化学反应工程是人类从科学实验和生产实践中总结发展起来的，它离不开科学实验和生产实践。学生在学习时普遍感到理论抽象、数学推导繁琐、工程问题多，不少学生认为化学反应工程课程是大学中最难学习的课程之一。本科生的工程背景知识不足，仅靠理论教学难易将反应工程基本原理与工业反应过程有效结合，难易将知识内化为学生的能力。开好这样一门课程，改革实践教学是深化书本理论知http://识、强化工程应用能力的有效途径之一。为此，青海大学化工学院(以下简称“我院”)在加强实践性教学方面进行了一系列的探索，采取加大课程实验、开设课程设计、开展反应器操作仿真实训、鼓励学生参加科研活动等一系列改革措施，取得良好的教学效果，显著加深了学生对化学反应工程基本原理的理解，有效提高了学生在反应器设计、科学实验研究、反应器操作等方面的实践动手能力。
一、开设课程设计、培养学生应用知识和反应器优化设计的能力
我院开设了为期2周的化学反应工程课程设计，要求每个学生独立完成硫酸转化器设计，采用二转二吸中的“3+1”或“2+2”式工艺、四段间接换热绝热式固定床催化反应器。每个学生的设计规模、进一段的原料气组成、净化率、转化率、吸收率不相同，学生自己查阅文献资料、查找设计方法、搜集计算公式、选择工艺参数进行设计。完成后撰写设计说明书，内容包括设计任务书、目录、设计
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方案简介、工艺计算、设计结果汇总、设计评述与讨论、参考文献，等等。设计过程中学生之间广泛讨论，商讨设计方法，学习氛围浓厚。虽然过程相似，但设计条件不同，每个学生都要单独完成自己的设计任务。通过该课程设计，学生对固定床催化反应器的形式和特点，固体催化剂的性能、内扩散有效因子的概念和计算方法，平衡温度、平衡温度曲线的概念和绘图方法，最佳温度、最佳温度曲线的概念和绘图方法，各段进出口温度、进出口转化率的最佳分配方法，利用本征动力学方程，通过数值积分计算反应时间的方法，催化剂用量的计算及校正方法，反应器直径、高度及其它附件尺寸的计算方法等知识点，有了深刻的理解和较好的掌握。
二、逐步加大实验、巩固所学知识、培养实验动手能力
对于化学反应工程这种实践性很强的工程学科来说，实验是学生参加实践获取知识所必需的学习途径。而化学反应工程的主要研究方法也是应用理论推演和实验研究工业反应过程的规律而建立的数学模型方法。所以教会学生如何建立各类实验反应器，如何进行实验设计、反应条件选择和数据处理非常有用。为此在课程建设中，我院通过专业实验课、综合设计型实验课，逐步加大与化学反应工程有关的实验。目前开设多釜串联流动特性的测定、管式反应器流动特性测定两个验证型实验；开设乙酸乙脂水解反应动力学的测定、乙醇催化裂解制乙烯反应动力学测定、乙苯脱氢制苯乙烯、反应精馏制乙酸乙酯等四个综合设计型实验。通过实验，学生对返混、脉冲法、阶跃法的概念以及停留时间分布的测定方法，多釜串联模型、轴向混合模型的流动特性，理想流动反应器与实际反应器停留时间分布的区别，连续均相流动反应器的非理想流动情况及产生返混原因，全混釜中连续操作条件下反应器内测定均相反应动力学的原理和方法，反应精馏与常规精馏的区别，连续流动反应体系中气——固相催化反应动力学的实验研究方法，温度、浓度、进料流量对不同反应结果的影响，转化率、选择性及收率的概念及计算方法等知识点，有了透彻的理解。课堂上学习的理论知识，不但在实验中得到验证和巩固，而且得到了应用，掌握了反应动力学的实验测定和相关设备的使用方法。
三、开展仿真实训、培养实践操作能力
我院以前有四周生产实习，实习中遇到企业为了安全和效益等因素不允许学生亲自动手操作时，学生得不到实际操作设备的锻炼机会；一般实习一个化工产品的生产过程，学生掌握了工艺流程、生产原理之后，实习后期学习兴趣、主动性降低，影响实习效果等问题。而且目前大部分化工企业采用dcs控制，技术员主要在控制室通过电脑操作控制生产过程。随着信息时代的到来，计算机仿真技术的应用越来越广泛，采用仿真技术将复杂的工业反应过程虚拟化，从而在计算机上以“慢速”再现反应过程及变化特征，将“抽象”化为“形象”，动态演示工业生产过程。并且，仿真实训具有无消耗、无污染、可重复操作等优点。为此我院购买了北京东方仿真软件技术有限公司的化工培训软件，在校内建立仿真实验室，开展仿真实训教学。将以前四周全在企业的生产实习改为前两周在企业生产现场实习，后两周在校仿真实验室开展仿真实训。目前我院开设的与化学反应工程有关的仿真实习项目有固定床反应器单元、流化床反应器单元、间歇反应釜单元，以及30万吨合成氨生产工艺中的反应部分、甲醇生产工艺中的反应部分，等等。学生要进行冷态开车操作、正常生产操作、停车操作、故障处理操作，以及单人单工段、多人单工段、多人多工段等操作环节的实训。通过仿真操作训练对于学生了解化工反应过程、以及工艺和控制系统的动态特性、提高对化工生产过程的运行和控制能力具有特殊效果。这种运行、调整和控制能力，集中反映了学生运用理论知识解决实际问题的水平。所以，仿真训练是运用高科技手段强化学生掌握知识和理论联系实际的新型教学方法。
四、参与科研活动、培养创新能力
【关键词】化学反应工程 应用 教学改革
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2013）16-0056-02
化学反应工程是一门涉及高等数学、化工原理、化工热力学、化工传递过程、化工分析与合成等多学科、多领域的科学，也是一门研究化学反应的工程问题的学科。化学反应工程是我校化学工程与工艺本专科的核心课程，目的是将实验室中发现的化学反应可靠地移植到工业生产中，并且就所确定的反应与预期的生产能力对反应器的形状、尺寸及操作方式进行设计，其应用遍及化学、石油化学、生物化学、医药、冶金及轻工业等许多工业部门。
一 化学反应工程在化工工程中的应用
1.化工工程是否具有可行性是一个最直接、最根本的问题，而解决这一问题的基础是先要了解各反应的速率
对于具有工程意义的系统来说，反应动力学无法用理论计算，而必须通过实验来确定。所谓的反应进行分析，即通过实验测定动力学数据并对之进行数学关联，从而获得反应速度方程。因为大多数重要的工业反应都不是在充分混合的均相中进行的，传热和传质过程对这些反应的进行也有相当大的影响。因此，传递过程动力学与化学动力学的共同作用在化学反应工程中具有非常重要的意义。
化学反应工程学中的动力学就是专门阐明化学反应速度与各个物理因素之间的定量关系。有些从热力学分析认为可行的，如常压、低温合成氨，由于速度太慢而实际上是不可行的，只有研究出好的催化剂才能在适当的温度和压力下以显著速度进行反应，这就是动力学的问题。还有一些过程，从热力学分析认为是不当的，如甲烷裂解制乙炔，在1500℃左右的高温下，乙炔极不稳定，最终似乎只可以得到碳和氢。但如果使它在极短时间（如0.001秒）内反应并立刻淬冷到低温，那就能获得乙炔，工业上也就是这样来实施的，所以在实际应用上起决定性作用的往往是动力学因素。为了实现某一反应，需要选定合适的条件、反应器结构型式以及确定反应器的尺寸和处理能力等，这些都紧紧依赖于对反应动力学特性的认识。动力学是反应工程的一个重要基础，更是化工工程的一个重要基础。
2.化工工程需要工业反应器，而反应器的设计与计算、开发与放大是化学反应工程的一个重要内容
尽管各种产品有不同的生产过程，但作为化工生产的核心——化学反应器是必不可少的。各种不同类型的化学反应器具有不同的反应工程性质，因为在这些反应器中的流体力学及热力学状况可能完全不同。这就要求在进行反应器设计时，要以质量、能量及动量的基本守恒方程式为基础。除了化学动力学以及质量和热量的交换外，反应器中的流体力学及温度变化类型对于反应器的生产能力也会产生影响。
工业装置上采用的反应条件，不一定与小试或中试的一致。如在实验室的小装置内，反应器的直径很小，床层也薄，一般又常以气体通过床层的空间速度作为反应条件的一种标志。但在放大后，床层的高径比往往就不一样了。如要保持相同的空间速度，线速度就需改变，而线速度的大小又影响到压降、流体的混合和传热等情况，从而导致反应的结果不再与小试相同。又如，在小装置中进行某些放热反应时，温度容易控制，但在大装置中，传热和控温往往成为头等难题，甚至根本不可能达到与小装置相同的温度条件，所有这些导致出现“放大效应”。因此，工业装置的反应条件必须结合工程上的考虑才能最合理地确定。在化学反应工程学科建立以前，工业界广泛采用的方法是逐级经验放大的方法，中间试验往往耗资大、历时久。化学反应工程学科建立以后，逐步形成一套新的数学模型方法。目前，逐级经验放大和数学模型两种方法同时并存，各有适用范围，但是，即使是逐级经验放大的方法，也常是以化学反应工程的理论为指导，而不再是纯经验性的了。
3.工业反应过程的优化操作以及反应技术的开发是反应工程在工业方面的重要应用
化工产品只有在反应器中才能产生，想提高产品的产量必然要对反应器的操作条件进行优化。实际工业反应过程未必在最优的条件下操作，即使设计是优化的，在实施时往往有许多难以预料的因素，使原定的优化设计条件在实际操作中未必是优化的。运用化学反应工程理论对现行的工业反应过程进行分析，结合模拟研究，可找出薄弱环节和进一步调优的方向，通过调节和改造以获得最大的经济效益。由此可知，在化工工程中，老厂的增产挖潜、新厂的设计、新工艺、新产品以及新设备的付诸实践，化学反应工程都起着重要的指导作用。反应工程的理论为新反应器和新反应技术的开发指明了方向，研究者可据此寻找合理的设备结构和操作方法。近年来出现的新的石油化工裂解技术和各种新型技术，都得益于反应工程理论的指导。在工业应用中，在定性指导方面已发挥了很大的作用。但是，与理论研究相比，反应器内传递过程的实验研究和数据积累还很薄弱，特别是对于化工生产中经常遇到的多相流动体系的研究还不足。因此，反应工程的研究需要与多相流体力学和多相传递过程的研究相结合，以便相辅相成。同时，化学反应工程向生化、冶金等领域扩展时还会出现新问题，这就需要进一步的研究。
二 化学反应工程课程教学改革
针对目前的高校教学，我认为在此门课程教学与学习中应对以下几方面进行加强：
1.强化计算机的应用
气固相催化反应器是用数学模型法设计计算最成功的实
例之一，常用拟均相模型求解。对拟均相一维模型可以得到微分方程组，此微分方程组可以用数值法求解，常用的数值法有欧拉法、改进欧拉法、龙格—库塔法等。另外要求学生结合所学“化工计算机应用”的课程内容，采用VB计算机语言进行编程，对各种计算方法、边界条件、步长等进行比较，使计算结果稳定、准确。
2.加强实验教学
如返混是不同停留时间的物料混合，返混降低了反应器中反应物料浓度，影响反应速度、转化率及选择性，所以返混对化学反应结果影响特别大。通过开设相应实验，可以从中看到返混对反应物浓度的影响及停留时间分布的特征，反应器的空速等操作条件对返混程度的影响，对串联全混釜模型与轴向分散模型有了深刻的理解。根据流动模型参数，结合在其中进行反应的特征参数，计算或预测非理想流动状态下反应实际可达到的转化率。
3.与生产实践相结合
本课程以工业反应过程及反应器设备为研究对象，安排学生到工厂实习，这对本课程的学习非常重要。我们连续几年安排学生到中石化茂名分公司实习，在实习前，我们要求学生结合所学“石油炼制工艺学”课程内容，并针对自己实习的车间查阅相关资料，了解反应原料组成和来源；掌握装置的反应过程原理和工艺条件，熟悉装置的设备。在实习基地先组织听取技术人员的安全知识讲座。然后在实习中了解主要装置的工艺流程，熟悉现场的管线——泵——反应器——储罐等的走向，认清部分工艺的简易流程，了解化工生产中所用到的各类反应器、换热器、罐及辅助设备等，使学生对各类反应过程及所涉及的设备有感性认识。通过进厂实习也进一步证明理论与实践密不可分，有利于教学质量的提高。
三 结论
化学反应工程是一门工程类学科，与工程实际紧密联系，数学模型复杂，实践性和应用性很强。课程改革通过结合现代教学方法与手段，引入专业实验和生产实习等实践环节，加深了学生对理论知识的理解，培养了学生综合应用知识的能力及工程意识，提高了分析、解决工程问题的能力，适应了新世纪人才培养模式的需求。
参考文献
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摘要：本文主要讲述原位反应自生法制备复合材料的原理和制备工艺过程，并详细讲述原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用，以及原位反应自生法的研究发展趋势。原位反应自生法广泛应用在制备金属基复合材料、金属陶瓷复合材料等方面。本文作者认为原位反应自生法制备复合材料可以应用在材料科学与工程专业的教学实践中，应该增加一些原位反应自生法制备复合材料的实验课程，从而提高实践教学质量。
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关键词 ：原位反应自生法 复合材料 材料科学与工程专业
实验教学 研究 应用
一、前言
在材料科学与工程专业的本科教学工作中，本科学生在高年级就开始学习材料科学与工程专业的基础课程和专业课程。其中在材料科学与工程专业课程教学中，在讲述材料的制备工艺方法中讲述过原位反应自生法制备复合材料。原位反应自生法是制备金属基复合材料，金属陶瓷复合材料，以及金属间化合物/陶瓷基复合材料的主要方法。原位反应自生法是在一定条件下通过化学反应在基体内原位生成一种或几种增强相从而达到强化的目的。这种方法可得到增强体颗粒尺寸细小，热力学性能稳定，界面结合强度高的复合材料，是一种很有前途的颗粒增强复合材料制造工艺。原位反应自生法制备复合材料由于具有可以达到净近尺寸成形的优势，所以能够广泛应用于工程领域中。在材料科学与工程专业的本科课程教学中，在材料加工工程和材料制备方法中都讲述过原位反应合成技术。此外还可以将原位反应自生法制备复合材料作为一项实验教学内容安排学生进行实验，使学生认识和了解原位反应自生法制备复合材料的工艺过程。所以原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业教学实践中得到广泛的应用。本文首先讲述原位反应自生法制备复合材料的原理和制备工艺过程，并讲述原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业教学实践中的研究和讨论。并对原位反应自生法制备复合材料的未来发展趋势进行分析和预测。
二、原位反应自生法制备复合材料的原理和制备工艺过程
为了克服传统方法制备的复合材料存在增强体颗粒尺寸粗大，热力学不稳定以及界面结合强度低等缺点，出现了原位合成技术，即在一定条件下通过化学反应在基体内原位生成一种或几种增强相从而达到强化的目的。原位自生法是通过原料粉末中的某些化学反应生成所需要的反应产物并通过热压烧结工艺制备出复合材料试样。原位反应自生法可得到增强体颗粒尺寸细小，热力学性能稳定，界面结合强度高的复合材料，是一种很有前途的颗粒增强复合材料制造工艺。目前报道的原位合成技术主要有原位反应热压烧结技术，原位复合技术，定向氧化技术，熔体浸渍技术，反应结合技术及自蔓延高温合成技术等。定向氧化合成技术是利用放热反应在金属或金属间化合物基体中原位分散金属间化合物或陶瓷颗粒或晶须的原位复合技术。原位自生法是通过反应物之间的反应生成所需要的反应产物并通过热压烧结工艺实现致密化。原位合成法是利用化学反应在原位生成补强组元-晶须或长径比较大的晶粒来补强基体材料的制备工艺。原位合成法主要具有如下优点：简化工艺，降低材料成本，实现特殊显微结构设计和获得特殊材料性能，具有很好的热力学稳定性。金属间化合物/陶瓷基复合材料的制备方法主要有原位复合技术和定向氧化技术以及原位反应热压烧结工艺。可以采用原位反应热压烧结工艺制备金属间化合物/陶瓷基复合材料。原位复合技术是由于金属间化合物反应的形成热相对较低，因而采用自蔓延燃烧时系统不易达到较高的绝热温度，故一般采用原位复合技术制备和合成复合材料。原位复合技术是利用放热反应在金属或金属间化合物基体中原位分散金属间化合物或陶瓷颗粒或晶须的原位复合技术。传统的方法是将粉末压坯在恒定速率下加热到可使反应自发的产生并在整个混合物中处处发生反应。定向氧化技术是定向金属氧化工艺可用于制备金属基复合材料。原位反应热压烧结工艺是将原位反应和热压烧结工艺相结合制备致密的复合材料。
三、原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用
原位反应自生法主要用于制备金属陶瓷，金属间化合物，金属间化合物/陶瓷复合材料等。在材料科学与工程专业的教学课程中，其中材料加工工程和材料制备与合成方法讲述过原位反应自生法。原位反应自生法同粉末冶金技术和液相烧结技术一样都是材料制备技术。原位反应自生法同样是热加工工艺，原位反应自生法涉及到反应物高温化学反应制备产物的过程。在材料科学与工程专业课程的课堂教学中，在有些专业课程中原位反应自生法只是作为了解，对于原位反应自生法制备复合材料的具体内容和制备工艺步骤的研究和应用了解很少。所以就需要在材料科学与工程专业的实践教学课程中增加一些关于原位反应自生法制备复合材料的实验课程。通过原位反应自生法制备复合材料的实践教学活动可以使学生认识和了解原位反应自生法制备复合材料的原理，制备工艺过程以及对经过原位反应自生工艺后得到的金属基复合材料烧结制品的物相组成，显微结构和性能进行研究，使学生通过对复合材料的制备与研究过程可以加深学生对材料科学与工程专业课程学习的认识和了解。对于本科学生的教学实践课程，可以在本科学生的本科专业课程设计和本科毕业设计过程中安排采用原位反应自生工艺制备金属基复合材料和金属陶瓷复合材料的教学内容。例如采用原位反应自生工艺可以制备金属陶瓷复合材料，先将金属陶瓷粉末通过压力成型工艺制成坯体，并通过原位反应自生工艺和高温烧结工艺制备金属陶瓷复合材料。高温烧结工艺可采用常压烧结工艺，热压烧结工艺和放电等离子烧结工艺以及热等静压烧结工艺。采用原位反应合成工艺可以制备金属间化合物/陶瓷基复合材料，通常先将金属间化合物粉末和陶瓷粉末通过压力成型过程在一定压力下压制成具有一定形状和致密度的预制件，通过原位反应自生法和高温烧结工艺形成金属间化合物/陶瓷基复合材料。高温烧结工艺可采用常压烧结工艺，热压烧结工艺和放电等离子烧结工艺以及热等静压烧结工艺。有时将原位反应自生法和热压烧结工艺相结合制备致密的复合材料烧结块材。通过实验教学过程使学生认识和了解到原位反应自生法制备金属陶瓷复合材料的制备工艺过程，提高学生对专业课程学习的认识和了解。使学生通过实验教学认识和了解了原位反应自生工艺制备复合材料的制备工艺原理，使用方法和制备过程，以及对得到产物的物相组成和显微结构进行分析和测试。原位自生法可以制备金属基复合材料，金属陶瓷复合材料等。采用原位反应自生法可以制备颗粒增强的金属基或陶瓷基复合材料。
原位反应自生工艺制备复合材料涉及到反应物在高温下发生化学反应生成反应产物的过程，原位反应合成技术操作过程比较简单，对设备要求较低，只需要高温烧结炉，可以进行现场操作，因此可以作为本科学生的实验课程教学内容，可作为材料科学与工程专业课程的辅助教学实验，也可以作为本科专业课程设计和本科毕业设计教学内容。使学生通过实践教学来加深对材料科学与工程专业课程的认识和掌握。使学生认识到金属基复合材料的制备过程以及金属陶瓷复合材料的制备过程等，并使得学生对原位反应自生法得到的烧结制品进行分析和测试，使学生对材料的分析和检测水平有较大的提高。对于拓展学生的知识面有很大的帮助。为本科学生以后的本科专业课程设计和本科毕业设计打下坚实的实验基础。
四、原位反应自生法制备复合材料的未来发展趋势和应用
原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程领域有着广泛的研究和应用。原位反应自生技术由于制备工艺简单，成本较低，对设备要求较低，只需要高温烧结炉，所以被广泛的应用到金属基复合材料，金属陶瓷复合材料，金属间化合物/陶瓷基复合材料等的合成与制备中。利用原位反应自生法可以开发新型的金属基复合材料和金属陶瓷复合材料以及金属间化合物/陶瓷基复合材料。采用原位反应自生技术可以开发出很多种类型的金属基复合材料和金属陶瓷复合材料。所研究和开发的材料种类也逐渐增多，应用范围也越来越广泛。原位反应自生技术在材料科学与工程专业教学与实践中也得到广泛的推广和应用，原位合成技术已经成为材料科学与工程专业实践教学课程进行的实验内容。所以本文作者认为应该在材料科学与工程专业的教学实践中增加一些采用原位反应自生技术制备复合材料的实验课程。
五、结论
本文主要讲述原位反应自生法制备复合材料的原理和制备工艺过程，并详细讲述原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用。原位反应自生法广泛应用在制备金属基复合材料，金属陶瓷复合材料等领域中。本文作者认为原位反应自生法制备复合材料可以应用在材料科学与工程专业的教学实践中，应该增加一些原位反应自生法制备复合材料的实验课程，扩大学生学习的知识面，提高学生的认识了解能力，从而提高实践教学质量。通过原位自生法制备复合材料的实验教学过程提高学生的知识水平和认识能力。
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参考文献
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一、绿色化学工程与工艺的开发
在传统化学的生产过程中,在有毒、有害物质的处理上存在较为严重的滞后性,因此导致化学工艺一直处于被动生产。应用这样的化学工艺对污染物进行处理无法取得理想的效果,资源优化也无法得到有效实现。化学工艺的应用不但导致化学生产污染物成本提高,还导致污染物处理效率严重下降。绿色化学工程的应用可有效弥补传统化学工程中存在的缺陷,其通过对相关科学技术及先进方法的利用,对化工生产相关污染物进行除尘、脱硫等处理。绿色化学工程与工艺具体实施方法主要有以下几种。
(一)采用绿色化学原料
在化工生产工艺及具体流程中,化学生产原料是起着决定性作用的主要因素,在传统化学工程中,所用原料大部分为不可再生能源。采用这些原料不但大大提高国家不可再生能源的消耗,同时还导致污染物的排放量大大增加,加重生态环境污染程度。将绿色化学原料作为化工生产材料是绿色化学工程重要研发内容之一。在化工生产过程中,可使用绿色化学物质、自然物质等无染/，！/污、可再生的化学原料。典型的绿色化学原料主要有芦苇、苞米杆、纤维植物等。将这些作为原料投入到化工生产过程中,可使其转化为酮、醇、酸类等多种化学品。在整个转化反应过程中,这些原料仅会产生一定量的氢气,而不会有任何一种有害、有毒的物质产生。
(二)提高化学反应的选择性
在化学工程的物质反应中,化学反应作为必不可少的重要组成部分存在。所有化学原料的转化均是需要化学反应才能得以实现。在化工生产过程中,合理选择有效的化学反应形式可有效促进化学工程生产效率及质量得到提高[2]。对化学反应产生影响的因素有很多种,反应原料、环境、时间、特点等均会对化学反应产生不同程度的影响。在化学生产过程中应用最为普遍的反应形式为氧化反应。在氧化反应过程中会有大量的热产生,所有化学原料均会在热的催化作用下发生变质,因此会大大降低化学品的生产质量。在绿色化学工程中,应用新型的反应形式,这种新型反应形式为烃类氧化反应。这种反应形式的应用不仅可促进催化物反应催化能力得到提高,同时还可有效促进生产物同分异构反应时间增加。
(三)使用无毒无害催化原料
随着化学工业发展速度的不断加快,将化学反应合理的应用于化工生产过程中已经成为促进工业可持续发展的重要前提之一。在化学反应过程中均离不开催化剂的使用。将催化剂应用于化学反应过程中,可有效加快反应速度,缩短法宁时间。所以,在化工生产过程中使用无毒无害的催化原料成为推动绿色化学工程与工艺不断深入发展的重要前提条件之一。目前,我国相关部门已经高度重视对催化原料的选择及应用进行深入研究。越来越多的催化剂得到开发和研制,化学反应过程中使用的催化原料不断得到改善,分子筛除催化剂等优良催化原料在化工生产过程中的应用越来越广泛。无毒无害催化原料的应用可有效提高化学反应效率,降低能源消耗量,同时也可减少环境污染。
二、绿色化学工程与工艺对化学工业节能产生的促进作用
目前,在各工业产业的生产过程中均已广泛应用到绿色化学工程与工艺。该工程中具有的应用性能不仅可有效改善化工产业发展过程中存在的资源浪费和环境污染问题,同时还可有效促进化工生产的结构不断得到优化。绿色化学工程与工艺在化工产业中的应用主要表现在如下几点。
(一)清洁生产技术的应用
清洁生产技术是一种具有较高价值的绿色技术,该种技术主要是通过对化工原料进行无害、无毒、无废处理,实现原料利用率得到提高,进而促进化学工程的生产质量得到提高。在清洁技术中,应用最为普遍的技术分别为脱硝和脱硫两种技术。应用该两种技术对存在较为严重的污染的化学废物、生活垃圾等进行绿色处理,经过相关技术的处理后,生活垃圾可有效转化为沼气。应用自然发电技术来代替传统发电技术。太阳能、风能的开发和应用是清洁生产技术飞速发展的重要标志。在生物工程中合理应用清洁生产技术,可有效促进细胞及基因工程的发展效果得到显着提高。在辐射加工中应用清洁生产技术,可促进催化剂的作用得到显着提高。
(二)与生物技术相互结合的应用
在生物技术领域中,其技术范畴具体包含细胞、微生物、基因、酶等多种技术。其在各化工生产中的应用主要包含有生物化工合化学仿生学两个方面的内容。在生物体内,生物酶作为催化剂存在,其具有显着的专一性和高效性,在生物合成的每个过程中均无法脱离酶的作用。在绿色化学工程与工艺中对生物技术进行合理应用,通过相关技术处理,可使再生资源转化为相应的化学品。早期所应用的有机化合物原料大部分是直接源自动物和植物,后来才逐渐发展为将煤炭、石油作为原材料使用。在绿色化学工程与工艺中,通常情况下均是应用工业酶或存在于自然界中的酶作为催化剂。将酶与通常应用的化学催化剂进行比较,酶在应用过程中的优点主要表现为无污染、产物性质好、反应条件温和等。例如通常情况下均是应用丙烯腈进行丙烯酰胺制备,当使用酶作为催化剂后,能耗消耗量大大降低,反应具有彻底性,并且在反应过程中无任何副产物产生。
(三)生产环境友好型产品
绿色化学工程与工艺的主要发展目的之一即为为社会生产处环境友好型产品,如清洁汽油、磷洗衣粉等无毒无害产品。通过绿色化学工程可以生产出与社会、自然环境发展相符合的友好型产品。绿色化学工程生产的出现在很大程度上起到了保护环境的作用。在社会生产、生活中,人们的购买的产品均为绿色产品,不仅有效保证了人们身体健康,同时也可促进社会健康、和谐发展。因此,在化工生产过程中,如能够促进绿色化学工程与工艺对的优势得到充分发挥,可有效降低生态环境的染污,促进国家自然环境和社会经济得到可持续发展,对国家的长远发展及社会的进步具有重要意义。
关键词：氧化还原反应；生产与生活；复习教学；守恒规律；信息
文章编号：1008-0546（2015）06-0053-04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
一、有关背景及相关理论
《普通高中化学课程标准》（实验）在第三部分“内容标准”中提到“正确认识科学、技术与社会的相互关系，能运用所学知识解释生产、生活中的化学现象，解决与化学有关的一些实际问题，初步树立社会可持续发展的思想”。[1]《2015年江苏省普通高中学业水平测试（选修科目）说明》在“考试内容及要求”中也提到“能综合运用所学化学知识及化学科学方法，对生产、生活和科学研究中与化学相关的简单问题进行分析解释，作出合理的判断或得出正确的结论”。在第一部分“必考内容”中又提出“理解氧化还原反应的本质，了解氧化还原反应在生产、生活中的应用”。[2]
“氧化还原反应”是中学化学教学中的核心理论之一，它几乎贯穿在整个中学化学教学过程中，是中学化学教学中一条极其重要的线索。其中蕴含的守恒思想也是中学化学学习中须形成的重要学科思想之一；对相关问题中信息的分析、理解和应用是提升学生信息素养的极好素材。随着高考命题思想由知识立意向能力立意特别是应用能力立意方向的转变，高考中实际应用型试题所占比例也越来越大。这就要求学生在学习中要能更好地将化学知识与实际问题相联系，站在理论的高度，来观察、思考、分析并解决我们在生产、生活、科技等方面所遇到的一些实际问题。在上节课学生掌握了氧化还原反应的重要基本概念和基本规律的基础上，本节课进一步运用它们讨论、分析氧化还原反应中的一些实际问题，以重点强化和培养学生根据有关条件或信息，来书写氧化还原反应方程式的的应用意识及相关能力，不断提升学生的信息素养，培养他们热爱化学的情感。教学设计中，尽量选取与生产、生活实际等密切联系的问题或内容，以充分体现和践行化学知识源于生产、生活实际，又应用和服务于科技生产、实际生活的基本理念。
二、教学主要内容及教学方法分析
本专题所涉及的内容较多。可选取高考经常涉及的“已知条件的氧化还原反应方程式”书写、电化学中“电极反应及电池总反应式”的书写、“工业流程图中氧化还原反应方程式”的书写等三个板块内容进行重点突破，同时结合一些典型问题进行教学。教学中可将相关教学内容进行适当的整合，使它们既具有一定的独立性，又存在内在的联系。针对本专题内容综合性较强的特点，通过恰当而有效的问题（或引导学生提出适当的问题），是使学生介入学习的有效方式和重要手段。同时，应重视学生的探究学习活动，精心组织学生进行探究性学习，使他们初步理解溶液的酸碱性是影响氧化还原反应发生的重要条件；学会通过图示（电化学装置图、工业流程图等）信息等去分析氧化还原反应中的反应物、生成物、反应条件等基本要素；掌握利用各种守恒原理书写各类氧化还原反应方程式的方法；了解此类问题中各类信息呈现的方式和特点，并通过分析解决典型问题，逐步提升学生的信息素养和分析解决实际问题的能力，不断提高学生的化学学科素养。由以上分析，确定该课题的三维教学目标如下：
三、教学目标
知识与技能：
（1）了解氧化还原反应在生产、生活中的重要应用。
（2）能书写常见的电极反应和电池反应方程式，能根据工业流程图及相关信息写出有关氧化还原反应。
过程与方法：
（1）体验以化学的视角观察生产、生活、社会中的化学现象和化学问题，并启发学生进一步运用氧化―还原反应的基本概念和规律来思考和解决相关问题。
（2）学会利用各种守恒原理进行氧化还原反应方程式的书写方法。
（3）通过对一些材料、图片的阅读分析和调用，学习搜集、处理信息的方法。
情感态度与价值观：
（1）辩证理解氧化还原反应在新能源开发及解决能源危机等中的重要作用。
（2）培养理论联系实际的应用意识、解决实际问题的探究意识及创新思维能力。
四、主要教学过程及意图
[板块一]
[引入]回顾氧化还原反应的重要基本概念和基本规律（内容略）
1. 已知条件的氧化还原反应方程式书写
[点题]氧化还原反应非常重要，它与生产、生活实际及社会关系非常密切。本节课主要讨论①用已学的氧化还原反应的基本概念及规律来分析、思考、解释一些实际问题②学会书写有关氧化还原反应方程式。
例1.试写出下列反应的离子方程式：
（1）纺织工业上Na2S2O3可作为Cl2漂白布匹的“脱氯剂”，该反应产物之一为H2SO4
（2）在强碱性条件下向Fe（OH）3中通入Cl2，生成具有消毒杀菌及净水作用的FeO42-
（3）向淀粉碘化钾试纸上滴加H2O2溶液，试纸显蓝色
（4）向酸性高锰酸钾溶液中加入H2O2溶液，产生Mn2+
（5）向硫化钾溶液中滴入次氯酸钠溶液，溶液变浑浊
（6）将SO2 通入FeCl3溶液中，溶液变为浅绿色
（7）用酸性KMnO4溶液滴定草酸溶液时，产生CO2气体
（8）用电解法可由CuCl2溶液制备Cu2O。电解时阴极生成Cu2O的离子方程式
[说明]教师分析讲解（1）～（4）题，学生板演（5）～（8）题。
[设计意图]通过第（1）（2）小题，教师分析讲解氧化还原反应方程式书写和配平的原理，进而引导学生学会配平中利用电子守恒、原子（元素）守恒、电荷守恒的方法，并学习分析判断反应中溶液酸碱性的方法。通过第（3）（4）小题，重点引导学生根据现象判断反应中产物的方法，理解H2O2在不同反应中既能作氧化剂，又能作还原剂的特点。通过第（5）（6）小题，重点让学生学会根据相关物质来判断反应时溶液的酸碱性及依据相关现象分析反应产物的方法。通过第（7）小题，重点让学生学会分析有机氧化还原反应中元素（特别是碳元素）化合价的变化。通过第（8）小题，引出电化学中的氧化还原反应。同时在学生板演过程中，及时发现书写中出现的问题，并加以纠正。
[小结]（1） 氧化还原离子方程式的书写原理、方法和步骤；
（2）反应时溶液酸碱性的判断方法。
[板块二]
[引入]当今人类社会面临能源危机的困境，而氧化还原反应在解决这一问题时将发挥重要作用。如各类电池的应用已与我们的日常生活密不可分。
2. 电极反应式及电池总反应式的书写
（1）原电池
例2.请写出下列电池的相关反应式
[设计意图]选择常见的电池，让学生充分认识到电池在日常生活中的重要作用，使学生对相关问题的学习产生亲切感和浓厚的学习兴趣。通过前两种电池，教师要特别注意引导学生认识电极反应（即半反应）与总反应的关系，重点分析原电池中电极反应式的书写方法（其中，尤其要关注溶液的酸碱性对产物所造成的影响）等。而对于后两种电池，让学生板演有关反应式，并及时订正有关错误。
[练习1]据报道，以硼氢化合物NaBH4（B元素的化合价为+3价）和H2O2作原料的燃料电池，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，可用作空军通信卫星电源，其工作原理如图1所示。下列说法正确的是（ ）
A.电池放电时Na+从b极区移向a极区
B.每消耗3 mol H2O2，转移的电子为6 mol
C.电极a采用MnO2，MnO2既作电极材料又有催化作用
D.该电池的负极反应为BH4-+8OH--8e-[=]BO2-+6H2O
[设计意图]通过此题，主要让学生学习如何从题目及装置图中获取反应物、生成物及溶液酸碱性等相关反应信息，并利用前述书写电池反应的方法，得出相关反应式，并由此进行分析判断。
[练习2]Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li+2SOCl2[=]4LiCl +S +SO2。请回答下列问题：
（1）电池的负极材料为
，发生的电极反应为 ；
（2）电池正极发生的电极反应为 。
[设计意图]通过此题，让学生学习非水环境下电极反应式的书写（特别要注意帮助学生分析题中反应式及电解液中所蕴含的反应物、生成物的重要信息）。
（2）电解池
例3.（1）碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防止碘缺乏病。以碘为原料，通过电解制备碘酸钾的实验装置如图2所示。电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：3I2+6KOH[=]5KI+KIO3+3H2O，将该溶液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。电解时，阳极上发生反应的电极反应式为 ；阴极上观察到的实验现象是 ，电极反应式为 。
[设计意图]通过此题的分析讲解，让学生熟悉和掌握电解池中有关反应式的书写。尤其要注意引导学生学习如何从题目及电解装置图中获取有用信息（如从反应方程式中获得电解液中离子种类及酸碱性的信息、从装置图中获得电极材料的信息等），并将有关信息进行整合来回答相关问题。
[探索性思考题]全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如图3所示。
①当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为
，右槽电极反应式为 。
②充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由 色变为 色，其电极反应式为 。
[设计意图]这是本节课的核心探究和核心内容之一。此题中涉及诸多信息，而信息的呈现方式有文字、化学符号、装置图、数字、提示语信息等多种。本题通过一系列问题来引导学生学习搜集、处理信息的方法，旨在培养学生的信息素养，并在探究和解决问题的实践中逐步提高学生相应的能力。要求学生能从颜色的变化来分析判断离子的转变，并联系有关离子中钒元素的价态，来分析所发生的不同反应。同时本题也将原电池与电解池的原理融为一体，着力提高学生综合处理和分析电化学问题的能力。
[小结]电极反应的书写要点。
[板块三]
[引入]氧化还原反应与工业生产也有紧密的联系。
3. 工业流程图中氧化还原反应方程式的书写
例4.工业生产无铁硫酸铝，以硫酸浸取铝土矿得含铁（Fe2+和Fe3+）的硫酸铝溶液，加热到一定温度，搅拌，加入一定量高锰酸钾溶液和硫酸锰溶液，在溶液中生成活性二氧化锰，调节溶液的pH，反应一段时间，Fe（OH）3和二氧化锰发生吸附共沉作用，最终得到无铁硫酸铝产品（流程如下）。
（1）KMnO4首先将Fe2+氧化为Fe3+，其本身被还原为MnO2，反应的离子方程式为 。
（2）写出高锰酸钾溶液和硫酸锰溶液反应的化学方程式 。
[练习3]（2010江苏高考题，节选）（2）废旧锂离子电池的正极材料试样（主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等）可通过下列实验方法回收钴、锂。
① 在上述溶解过程中，S2O32-，LiCoO2在溶解过程中反应的化学方程式为 。
[设计意图]例4主要由老师分析讲解，[练习3]主要引导学生分析探究和解答。通过此两题，让学生学习工业流程图类试题中氧化还原反应方程式的书写方法。引导学生深入思考和把握相关内容（如流程中的操作、进出的物质、特别是所发生的反应等），关注流程图前后之间的相互关联。尤其要注意让学生学习如何从题干及流程图中获取并分析相关反应的信息（如反应物、生成物是什么？溶液的酸碱性如何？等等），整合相关信息并运用[板块一]中书写氧化还原反应的相关原理和思想方法（守恒观、元素观）来写出有关反应方程式。
《普通高中新课程方案导读》中提到“（2）教师在以各种表征的方式呈现重要的内容时，应该尽量以强而有力的观念为核心，将其组织成为相互关联的资讯网络，以便学生能以统整的方式来汲取这些内容；（3）教师在讲解与诠释内容时，应该以这些重要的观念及其间的关联为焦点；”[3]以上[板块一]和[板块二]是[板块三]的基础和铺垫；[板块三]内容是[板块一]和[板块二]内容的继续、延伸和拓展。同时三个板块是相互联系和融合的有机整体。通过[板块三]的设计，也使得学生在前两板块中学到的书写氧化还原反应方程式的原理和思想方法等得到进一步的理解和运用。所有问题都非常贴近实际，教学中始终注意将有关理论知识与实际问题紧密联系，促使学生对氧化还原反应的相关认识得到进一步升华。
五、反思
复习课旨在通过“温故”，帮助学生强化已学过的知识，并达到知新、悟出新意、加深理解、融会贯通、系统地掌握所学知识的目的。[4]学生在学习了“氧化还原反应”后，往往不能将有关原理与实际生产及日常生活中的问题等联系，不能熟练利用有关原理顺利书写氧化还原反应方程式（其中，特别是不能根据有关信息判断反应物、生成物及不能正确分析反应溶液的酸碱性等）。本节课提供了丰富的材料，让学生学习从材料中如何搜集、获取并融合、加工、利用有关信息，来书写有关氧化还原反应方程式，以提高学生的应用能力，同时也进一步促进了学生信息素养的提升。
当然，如何从纷繁复杂的题目信息中发现和寻找与书写氧化还原反应方程式相关的物质及反应环境的信息，并顺利完成有关反应方程式的书写，绝不是一两节课就能解决的问题。既然是学习的重点和难点，在后续教学过程中仍是值得我们关注的重要内容。
参考文献
[1] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003：9
[2] 江苏省教育考试院.2015年江苏省普通高中学业水平测试（选修科目）说明[M].南京：江苏教育出版社，2015：32-34
关键词：初中；化学；方程式；教学
化学方程式构成了整个化学学习过程的知识链，是化学学习的重要内容。学生接触学习化学方程式的过程中需要大量的记忆。在教学中我们常会采用分类教学的方法，帮助学生归类学习。除了分类教学之外，我们还可以通过哪些方式帮助学生提高化学方程式的学习效率呢？
一、初中化学方程式教学特点
在初中化学的课堂教学中，我们可以把方程式的教学分为以下三个阶段：第一，实验展示阶段；第二，总结归纳阶段；第三，巩固学习阶段。在这三个阶段有着不同的教学特点。
第一阶段主要为直观教学。这一阶段多采用示范性实验或者实验动画过程展示的方式向学生具体地介绍整个方程式的化学反应过程，帮助学生通过直观的内容对复杂的化学反应过程进行理解。
第二阶段主要为方程式书写的教学。通过对化学反应的观察学习之后，老师引导学生总结归纳出化学反应中涉及的化学物质以及它们之间的作用关系，书写出标准的化学方程式。
第三阶段主要为测试教学。通过给出反应物质和反应条件，让学生写出正确标准的方程式。即能完成对上一学习阶段的回顾复习，也能进一步检测学生的学习成果，加深学生的记忆。
二、提升初中化学方程式教学效率的探索
提升学生对化学方程式的学习效率，在课堂教学中除了前文中提到的教学方法之外，我们还可以组织一些课堂活动来增加学习的趣味性，从而提升学生的学习兴趣和主动性。
第一，我是化学方程式。让学生分角色扮演不同的化学反应物质、反应条件
反应器皿，分组进行化学反应竞赛。由老师宣布实验条件，学生一一作出反应，最先完成化学反应的小组获胜。通过这样的课堂活动，加深学生对化学反应的印象，从而更好地记忆化学方程式。
简单说明了化学生产中遇到的一些基本问题，最后简单介绍了化学生产过程中一定量的催化剂、适宜的温度、适宜的浓度以及适宜的压强能够使得生
产效率有所提升。
【关键词】化学生产 效率 提升
化学是一门古老的学科，自从人类开始学会使用火，便已经开始了最早的一些化学实践活动，而人类的始祖钻木取火并且利用或烤熟食物、取暖等等就是充分利用了燃烧时候的发光发热现象。而化学知识的整体形成以及发展是一段漫长而且曲折的道路，它的不断发展推动了人类社会的不断进步与发展，化学的发展不仅促进了生产力的发展，而且在一定程度上推动了人类社会的不断前进。
1 化学生产的重要性
1.1 提高了人类的生活质量
化学生产的一个重要作用便是保证了人类生活质量的不断提升。人们可以利用通过化学生产所合成的药物来抑制细菌以及病毒的滋生，从而保证人类的身体健康；可以利用通过化学生产而制得的化肥以及农药从而增加粮食的产量；可以利用化学生产从而研发出来新的材料以及能源等等，从而使得人类的生存条件得到不断的改善；最重要的便是利用化学从而综合应用自然资源以及保护环境，从而使得人类的生活变得更加美好。1.2 化学可以与数学物理等学科共同成为自然学科
化学实际上是一门实用性较强的学科，它与数学、物理等学科可以共同组成自然学科，它是科学技术飞速发展的基础。化学的各种核心知识已经广泛应用于自然学科的各个领域，化学也是对自然进行改造的强大力量的重要支柱之一。化学家们可以利用化学知识从化学的角度来对社会中的各种问题来进行观察以及思考，充分利用化学知识来分析从而解决例如粮食问题、能源问题等等社会问题。
1.3 化学能与其它学科进行交叉与渗透
化学能够与其它学科进行交叉与渗透，从而产生很多的边缘学科，例如地球化学、生物化学、宇宙化学以及大气化学等等，使得电子、航天、生物、地质、等等科学迅猛的发展，在化学生产不断发展的过程中，很好的促进了其它领域的发展，使得人们生活质量提高，丰富了人们的精神世界。
2 化学生产过程中的基本问题
2.1 依据化学反应原理确定化学生产过程
化学生产应该是已化学反应的原理为依据的，其中，应该注重实验室的研究，确保所有的化学生产都应该符合一定的化学反应规律。
在这里就以工业制硫酸过程举例说明。而工业制硫酸是以硫为原料的，而工业制硫酸的基本原理可以由如下的化学方程式来进行表示：
（1）以硫为原料，并且制备二氧化硫：S+O2=SO2
（2）通过催化氧化反应将SO2通过氧化从而形成SO3：2SO2+O2=2SO3
（3）SO3通过转化从而 形成H2SO4：
SO3+H2O=H2SO4
由以上原理可以得知，工业制硫酸可以分为三个阶段，分别为造气阶段、催化氧化阶段以及吸收阶段，而且还得注意沸腾炉、接触室以及吸收塔的搭建。
由上可以确定出工业制硫酸的基本流程，首先应该在SO2中通入空气从而形成SO3，然后经过净化和干燥，然后经过催化反应室，在400到500摄氏度、常压，并且有催化剂作用的情况下，将其通入吸收塔，然后发烟硫酸进入稀释室可以值得98%的硫酸，然后将其放入贮存室。
2.2 化学生产过程中对原料的选择
对于化学生产中对原料的选择过程中应该考虑什么元素，在这里仍然以工业制硫酸为例来说明。首先我们应该思考在工业制硫酸过程中为什么实用硫磺而不实用黄铁矿来作为原料。在这里我们就应该将硫磺以及黄铁矿制硫酸作一对比，然后我们得出硫磺制硫酸的流程要比黄铁矿制硫酸的流程要短一些，而且设备也较之较少，占地相对来说也少，就投资方面来说，硫磺制硫酸相对来说要省一些，建设周期也较短，而且其生产简单而且稳定，比较容易操作，最重要的便是其能够较为容易的实现自动控制，原料的运输量也比较小，因此三废的治理量也比较少，劳动生产率明显较高，容易实现装置的大型化。但是，硫磺制硫酸的成本比黄铁矿制硫酸的成本要高一些，是由于硫磺需要进口，假如装置实现了大型化，充分将规模经济效应的优势进行发挥，则一定可以做到硫磺制酸与黄铁矿制酸的生产成本相当甚至会低一点。
2.3 化学生产过程中对条件的控制
在化工生产中要尤其注意对生产条件的控制，因为适宜的生产条件能够使得化学生产效率大大提升。例如在工业制硫酸的过程中就应该考虑适宜的温度以及压强，这不难得出工业制硫酸的三个适宜的生产条件，即：常压、低温（400～500℃）以及适当过量的空气。
2.4 化学生产过程中三废的处理问题
化学生产中尤其要注意对三废的处理，因为其对环境的污染及其严重，化学生产过程中的三废则指的是对尾气的处理、对污水的处理以及对废渣的利用。例如在工业制硫酸过程中就应该考虑如何处理尾气中的SO2，如何对废水中的酸性物质进行处理，而且在生产过程中的废渣也应该寻求妥当的办法进行处理。
2.5 对能量的充分利用
将化学生产中的废热进行充分利用，可以使得化学生产成本大大降低。在这一原则的基础上，则可以考虑在沸腾炉旁边设置废热锅炉，从而产生蒸汽发电；也可以在催化反应室中设置热交换设备等等措施。
3 化学生产中效率的提升
3.1 催化剂能够提升化学生产效率
催化剂可以再一定程度上提升化学生产效率，这是毋庸置疑的。催化剂可以加快化学反应速率的实质便是其使得反应生成中间物的能量降低，从而使得更多的反应物分子成为活化分子，从而使得化学反应速率能够得到成千上万倍的增加，而要生成中间物则必须要将催化剂结合进去，然后中间生成物经过分解从而得到我们反应的最后产物，这时催化剂将会被释放出来，这也同样是催化剂的量与化学性质反应前后不变的一个主要原因，其实，催化剂是参加了化学反应的，由于催化剂是有催化作用的，而催化作用的充分实现则需要其与反应物进行充分的接触，因此，在反应物充分的条件下，催化剂的用量越多，浓度越高，与反应物所接触的量越多，则单位时间内所产生的中间物就越多，所得到的的最后产物也就越多，而在反应中应该保证催化剂能够与反应物进行充分接触，这样才能在很大程度上增大化学反应速率，从而提升化学生产速率。在这里值得说明的便是催化剂只能够在一定程度上改变化学反应速率，但是其并不能改变化学反应平衡。
3.2 适宜的温度能够提升化学生产效率
够使得化学反应速率有所提升，从而提高化学生产效率。关于温度与化学反应速率的关系，人们早年已经做过很多相关的试验，也得出了一定的结论，那便是提高温度，能够使得活化分子的百分数增加，从而使得分子的有效碰撞的次数也有所增加，进而使得分子的碰撞频率增加，这便使得化学反应速率有所提升，在化学反应中，无论是放热反应还是吸热反应，在升高温度的同时，化学反应速率都是有所提高的。只要在化学反应中提高温度，反应物分子就可获得能量，进而使得一部分原来能量较低的分子变成活化分子，使得活化分子的百分数有多增加，使得有效碰撞次数增加，这是温度提升可以提高化学反应速率的主要原因，另一个次要原因指的便是温度的提升能够使得分子的运动速率有多提高，这便使得化学反应物中分子碰撞的次数增多，这也同样能够使得化学反应的速率加快，从而提升了化学生产效率。3.3 适宜的浓度能够提高化学生产效率
在化学反应中催化剂浓度、温度以及压强等条件均一致的情况下，在一定的程度上使得化学反应物的浓度增大就能够使得单位体积中的活化分子的数目有多增加，从而使的化学反应中的有效碰撞次数增加，进而使得化学反应速率也有一定程度的提升，在这里值得说明的是，活化分子的百分数是保持不变的。
3.4 适宜的压强能够提高化学生产效率
在有气体参与的化学反应当中，当除了体积的其他条件保持不变的情况下，在一定程度上增大压强，也就是使得体积减少，反应物的浓度增大，使得单位体积内的活化分子的数目增多，从而使得单位时间内的有效碰撞次数也有所增加，这便使得化学反应的速率加快，进而使得化学生产效率有多提高，反之则减少。当体积不变的情况下，加压，即加入并不参加化学反应的气体，则化学反应速率就不会发生变化，这是因为浓度没有发生变化，则使得单位体积内的活化分子书目就不会发生变化。但是在体积不发生变化的情况下，加入反应物，同样是加压，使得反应物浓度增大，化学反应速率也会增加。假如体积可变，恒压即加入不参加化学反应的气体，化学反应速率就会减少，由于体积怎打，使得反应物的物质的量并没有发生变化，而反应物的浓度有所减少，使得单位体积内的活化分子数目就有所减少。
3.5 其它因素
使得一定量固体的表面积有所增大，也可以使得化学反应速率增大，光照也可以使得某些反应的速率增大，除此之外，超声波、溶剂、以及电磁波等等也能够对化学反应速率有所影响。
4 结束语
化学生产能够有效的提高人们的生活质量，随着当代科学技术的不断发展，人们已经越来越关注与如何使得化学生产效率有所提升，而要使得化学生产效率有所提升，则首先应该考虑的便是如何使得化学反应速率提高，综上所述可以得出，在一定程度上增加催化剂浓度、提高温度、增大压强等能够提高化学反应速率，从而提升化学生产效率。
参考文献
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