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緒論:在尋找寫作靈感嗎?愛發表網為您精選了8篇如何提高化學轉化率,愿這些內容能夠啟迪您的思維,激發您的創作熱情,歡迎您的閱讀與分享!
化學平衡狀態是指在一定條件下的可逆反應里,正反應速率等于逆反應速率,反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態。化學平衡只有在一定的條件下才能保持,當一個可逆反應達到化學平衡狀態后,如果改變濃度、壓強、溫度等反應條件,達到平衡的反應混合物里各組分的濃度也會隨著改變,從而達到新的平衡狀態。
我們研究化學平衡的目的,并不是希望保持某一個平衡狀態不變,而是要研究如何利用外界條件的改變,使舊的化學平衡破壞,并建立新的較理想的化學平衡。例如,使轉化率不高的化學平衡破壞,而建立新的轉化率高的化學平衡,從而提高產量。在實際的學習中,我們常常會遇到一些"誤會",本文的一些經驗也許會給你一點幫助。
(1)(誤)化學平衡中正逆反應速率相等是指平衡時用反應物來表示的速率值等于用生成物來表示的速率的值。
(析)化學平衡中的正逆反應速率相等是指平衡時同一反應物或者是同一生成物而言,即對于同一反應物,正反應消耗該物質的速率等于逆反應生成該物質的速率。
(2)(誤)有可逆反應,在一定條件下達到平衡,要使B物質的量增加,而正反應速率減小,可采取的措施是增加A物質的量或升高體系的溫度.
(析)這類問題要從反應速率和化學平衡兩個方面來分析.若增加A物質的量,平衡正反應方向移動,B的量增加,但是正反應速率也增大.若升高體系的溫度結果一樣,因此只有采取減小生成物的量或者是減小壓強.
又如:在下列情況混合時,開始時的反應速率最小的是。
該題主要是討論濃度對反應速率的影響,這里的濃度是指反應時混合物中各物質的濃度,而不是所取試劑的濃度。只有當所取試劑的體積一樣時,才能根據原試劑的濃度來判斷反應速率的大小。
(3)(誤)在一密閉容器中,反應在一定條件下達到平衡.恒容下向該容器中充入惰性氣體,則壓強增大,化學反應速率增大,平衡向正反應方向移動.
(析)這種說法沒有弄清壓強對反應速率和化學平衡的影響實質.對于有氣體參與的反應,壓強的改變如果能導致濃度的變化,則會引起反應速率的改變.在該說法中,通入惰性氣體,雖然氣體的總壓強增加,但是各物質的濃度均未改變,所以反應速率不變,化學平衡也不移動.
(4)(誤)改變影響平衡的一個條件,使化學平衡正反應方向移動,達到新的平衡時,反應物的轉化率一定提高,,生成物在平衡混合物中的含量也一定增加.反應物的濃度也一定減小.
(析)對于化學平衡,在恒容、恒溫(830K)時,反應物濃度和反應物的轉化率、生成物百分含量如下表
CO起始濃度起始濃度轉化率轉化率平衡濃度
可見,增加水蒸氣的濃度,雖然會使平衡向正反應方向移動,反應物CO的轉化率是增大了,而反應物水蒸氣的轉化率卻降低了,生成物的百分含量降低了,從上例可知,對于A+B==C+D的平衡體系,當增大A的濃度時,平衡向正反應方向移動,當達到新的平衡時,一般說另一種反應物的轉化率提高,而A本身的量增加了,其轉化率降低了。,同理生成物C或D的百分含量也可能降低.
(5)(誤)在一定條件下達到平衡后,若增大壓強,平衡不移動,所以四種氣體的物質的量濃度不變。
(析)對于上述平衡,若壓強增大(通過縮小體積來實現),平衡不移動,平衡時各組分物質的量、百分含量保持不變,但是各組分的濃度均增大。因此"平衡不移動,并不等于遠平衡"
(析)增大壓強,平衡向右移動,但是,增大壓強會使體積減小,于是各物質的濃度都大于原平衡時的濃度。
[關鍵詞]化學助劑 有機氯
中圖分類號:TE622 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)06-0143-02
1 引言
目前化學助劑檢測的主要方法為Q/SHCG 39-2012《油田化學助劑有機氯含量測量方法》,此標準闡述了化學助劑檢測的原理和步驟,但在實際檢測過程中發現一些難點,直接影響檢測速度和檢測結果的準確度,本文通過有機氯檢測技術研究與攻關,闡述在檢測過程中的幾點認識。
2 化學助劑檢測原理
樣品經氧瓶燃燒分解后有機氯轉變為無機氯,通過NaOH溶液吸收后,用鹽含量測定儀測出總氯的含量,再減去無機氯,即為油田化學助劑中的有機氯含量。
鹽含量測定儀測試Cl-原理:將處理后的樣品注入含一定量銀離子的乙酸電解液中,試樣中的氯離子即與銀離子發生反應:
Cl-+Ag+=AgCl
反應消耗的銀離子由發生電極電生補充,通過測量電生銀離子消耗的電量,根據法拉第定律即可求得氯離子含量。
3 有機氯檢測的影響因素
在日常檢測過程中,要確保油田化學助劑有機氯含量測定數據的準確性,分析和判定出影響檢測結果的相關實驗環節是十分重要的。通過對標準長期實際操作和比對實驗發現,在樣品的稱量、樣品的清洗和轉移、固體類助劑燃燒、鹽含量測定儀轉化率以及人員等環節存在一些需要引起注意的地方,處理不好會大大影響檢測結果的準確性。
3.1樣品的稱量
化學助劑中大部分試樣都是易揮發的,稱量過程中極易損失,處理不好會大大影響檢測數據的準確性。
3.2樣品的清洗和轉移
標準Q/SHCG 39-2012規定:用蒸餾水分三次沖洗氧燃燒瓶壁和支持桿,移至100ml容量瓶中,最后定溶至100ml。
在實際清洗過程中,三次清洗的用水量不同會產生不同清洗效果,從而影響檢測結果,每次用多少量的水清洗能達到最佳效果成為難點。
3.3固體類助劑的燃燒
在標準Q/SHCG 39-2012中并未明確規定固體類助劑的檢測細節,常規固體類助劑檢測方法有如下兩種;
a.研磨成粉后直接燃燒;
b.配制溶液,然后稱取溶液進行燃燒。
兩種方法的如何選擇,兩種方法對檢測結果的影響有多大成為難點。
3.4鹽含量測定儀的轉化率
Q/SHCG 39-2012標準規定:氯離子標樣的平均轉化率應在80%-100%之間。
在實際檢測過程中,鹽含量測定儀的轉化率經常出現轉化率低于80%的情況,應該如何處理成為難點。
3.5人員
在標準Q/SHCG 39-2012并未對檢測人員有相應規定。
但在實際檢測過程中,同一實驗,總氯和無機氯檢測為不同的人員檢測,會產生較大誤差。
4 有機氯檢測技術的要點控制
4.1樣品的稱量
對于易揮發的化學助劑,要減少失重誤差。通過在檢測中的大量實驗證明:吸收樣品的脫脂棉不能松散,必須把脫脂棉捏成緊致的棉球,減少樣品的揮發量,樣品必須滴在棉球上,稱量過程讀數變化較快,所以稱量過程要快,且以第一次穩定讀數為準。
4.2樣品的清洗和轉移
勝利油田樣品的清洗方法:只清洗兩次,每次用水量40ml,然后定容至100ml。
根據調研,最常用的清洗方案還有:30-30-30ml和40-30-20ml兩種。
實驗室為確定最佳清洗用水量,用標樣(10mg/L NaCl)進行燃燒后清洗,結果如下:
表格分析:因為在初次清洗氧燃燒瓶時,瓶內無機氯含量最多,應盡可能的多用水來溶解瓶內無機氯,避免在此過程產生無機氯的損失;第二次可采用30ml來清洗,因為在此次清洗過程中,絕大部分無機氯已被轉移,故可清洗用水可不需太多,最后用20ml蒸餾水進行掃底清洗。所以方案3應為最佳清洗方法。
4.3固體類助劑的燃燒
在實際檢測過程中,實驗室以粘土穩定劑JS-7進行了兩種方法的對比實驗,結果如下:
表格分析:固體類助劑研磨后直接燃燒,只有在清洗過程中產生部分損失,嚴格控制清洗程序,可使損失減至最少;而配制成溶液后,再用溶液進行燃燒,屬于間接測量,造成的損失量會明顯增強。因此,應優先選擇直接燃燒法。
4.4鹽含量測定儀的轉化率
勝利油田對轉化率低的處理方法是只要滿足下列三個條件時,則認定此轉化率為可行,條件如下:
①轉化率不低于50%;
②轉化率測定時,幾次轉化率的平穩性好、重復性好;
③轉化率測定結束后,用標樣做樣品反注,所測值不超過真值的±5%。
我實驗室與勝利油田實驗室的差別:勝利油田的鹽含量測定儀有轉化率自動補償程序,而我實驗室的鹽含量測定儀無此程序。
因此,我實驗室鹽含量測定儀的轉化率必須達到標準要求的80%以上,否則損失量過大,對檢測結果準確性影響較大。經實驗室的分析研究,對策臺下:
①與廠家聯系,升級鹽含量測定儀的程序,增加自動補償程序;
②在未升級前,通過實驗前對電解池進行光照來提高轉化率,光照的時間確定如下:
表格分析:當電解池見光時,電解池內的銀棒電極會遇光分解,使Ag+離子增強,從而使轉化率升高。但光照會使電極壽命減少,不宜進行長時間的光照,從表格可看出,最佳光照時間可確定為:5-7min。
4、5檢測人員的要求
為確定同一實驗,總氯和無機氯檢測分別為不同的人員檢測,會產生多大的誤差,實驗室對樣品殺菌劑進行了不同人員的測試,檢測結果如下:
表格分析:從表格可看出,每個檢測人員所檢測出的有機氯均在300ppm左右;但如果總氯和無機氯檢測分別為兩個不同的人,則所檢測出的結果將會產生較大誤差。因此,在檢測過程中,總氯檢測和無機氯檢測必須為同一人。
5 結論
1.稱樣過程要快,時間不能超過30s;
2.氧燃燒瓶清洗最佳用水量為:40ml-30ml-20ml;
3.固體類助劑燃燒,應優先選用直接燃燒法,只有當固體類助劑不能直接燃燒時,才選用配溶液燃燒法;
4.當轉化率達到95%時的光照時間約為5-7min;
5.總氯檢測和無機氯檢測必須為同一人員。
關鍵詞:等效平衡;化學平衡常數;轉化率
中圖分類號:G633 文獻標識碼:A文章編號:1003-2851(2011)08-0-01
等效平衡這一知識點的理解和應用因其抽象、難懂一直是中學化學教學中的難點。新人教版教材選修4中,這一知識點在教材原文中仍沒有出現,但在課后習題中出現了這么一道題:
2.0mol PCl3和1.0mol Cl2充入體積不變的密閉容器中,在一定條件下發生下述反應:PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g)達平衡時,PCl5為0.4mol,如果此時移走1.0mol PCl3和0.5mol Cl2,在相同溫度下再達平衡時PCl5的物質的量是()
A.0.4molB.0.2 mol
C.小于0.2 molD.大于0.2 mol,小于0.4 mol
該題可用平衡常數計算求得,解題過程相當繁瑣。首先,新人教版教材對等效平衡知識點的展開設置了很好的知識鋪墊―引入化學平衡常數。在以往的教學中,我覺得最大的困難是讓學生在定性的層面去理解等效平衡。化學平衡常數很好地解決了這個問題,學生在正式學習等效平衡前會先掌握化學平衡常數,明確認識化學平衡常數為溫度函數,對某一特性的可逆反應而言它只隨溫度變化而變化。同時,對平衡常數在平衡計算中的應用能力也有要求。因此,在進入等效平衡的具體授課之前,我先以作業的形式給同學們布置了兩道這樣的計算題。
作業一:恒溫恒容條件下,對可逆反應2SO2+O2 2SO3達平衡后,依據實驗結果填寫下表(設容器體積為1升):
改起始量分別為0、0、2和1、0.5、1,用平衡常數計算出表格中其余各項。
作業二:恒溫恒壓條件下,對可逆反應2SO2+O2 2SO3達平衡后,依據實驗結果填寫下表:
(注:*為補充要求,可依據學生實際情況選擇)
同樣,改起始量分別為0、0、2和4、2、0,用平衡常數計算出表格中其余各項。
完成作業后的學生準確理解化學平衡常數并會計算化學平衡常數值,熟悉平衡常數在平衡計算中的應用,為等效平衡概念的提出埋好伏筆。接下來,在課堂上展開教學第二層目標:分析作業中同學們算出的數據,由學生討論其規律、特點,并思考原因。很快學生就發現了各平衡在一定的客觀條件下可以建立起起始條件不同,但最終結果完全相同的平衡狀態,或者當起始量成倍數變化,平衡量也成倍數變化的不同平衡。順水推舟,我給出了等效平衡的概念―可逆反應無論從正反應開始還是逆反應開始,只要反應物起始濃度與生成物起始濃度相當,在相同條件下就可達到同一平衡狀態。引導學生理解“相當”的含義,總結出了兩類等效平衡(等比等效平衡、等同等效平衡)的建立所要遵循的條件。
例1: 1和 2分別是A在兩個恒容容器中,平衡體系A(g) 2B(g)和2A(g) B(g)的轉化率,在溫度不變的情況下,均增加A的物質的量,下列判斷正確的是()
A. 1、 2均減少 B. 1、 2均增大
C. 1減少, 2增大D. 1增大, 2減少
(解析):恒容條件下,對于反應2A(g) B(g)達到平衡后增加A,從濃度或壓強角度平衡均向正反應方向移動,A的轉化率增大,即 2增大。對于反應A(g) 2B(g)達平衡后,增加A,從濃度角度看平衡應正向移動,從壓強角度看平衡逆向移動,那么轉化率 1究竟如何變化?巧妙建立等效平衡模型,問題迎刃而解。分析時可先假設恒壓,再將體積還原,如下圖:
由等效平衡可知,平衡I與平衡II等效,故平衡I、IIA的轉化率不變,平衡III相當于在平衡II的基礎上增大壓強,平衡向逆反應方向移動,A的轉化率減小,即 '< 1, 1減小,正確答案:C
至此,等效平衡的三維目標:掌握等效平衡的基本原理和計算方法(知識與技能),通過對不同條件下的等效平衡分析,探究其本質規律,深入理解等效平衡(過程和方法),通過對不同條件下等效平衡的分析,抓住其本質和規律,拓寬思路,巧解妙算,提高解題能力和開闊視野,最終達到提升思維品質目的(情感、態度與價值觀),通過這三個層次的教學逐一體現。這時再看書上那道題,答案顯然選C。
參考文獻:
[1]宋心琦,何少華.普通高中化學課程標準實驗教科書(選修4)[M].北京:人民教育出版社,2007,(2).
[2]普通高中化學課程標準[M].北京,人民教育出版社,2003,(4).
[關鍵詞]校本教研 必修 選修 課程標準 重點難點 教法學法
《化學反應速率和限度》在高中必修模塊和選修模塊中均有安排,既有學習的階段性,又有必修、選修的層次性,在具體內容上前后還有交叉和重疊,源于必修又高于必修,學生概念的形成和發展應該呈現螺旋式上升的形態。如何把握必修和選修內容的銜接教學,提高教學有效性,課題組成員共同探討如下。
一、教材對必修、選修內容編排不同,把握好從定性到定量的銜接
必修內容從日常生活中學生熟悉的大量化學現象和化學實驗入手,引出反應速率的概念,在此基礎上又通過實驗探究總結影響化學反應速率的因素,僅涉及對反應速率進行簡單的計算或同一反應中不同物質間反應速率的簡單相互換算。學生只需在可逆反應的基礎上建立“化學平衡”的概念,并通過溫度對平衡移動影響的實驗,初步建立“化學平衡移動”的概念。這里對濃度、壓強等因素對平衡移動的影響一筆帶過,且不涉及化學平衡的計算。而在選修中,不僅從定量的角度引入化學平衡常數的概念,而且系統地研究了反應條件對化學平衡移動的影響,還要求根據平衡常數計算平衡轉化率,根據濃度熵和平衡常數判斷化學平衡移動的方向,完成了從定性到定量的過渡。在教學過程中應注意嚴格把握教學內容的深度、廣度和教學要求,不能隨意提高知識難度。
二、必修、選修課程標準不同,把握不同階段目標的銜接
必修對《化學反應速率和限度》內容確定教學三維目標如下:了解化學反應速率的概念,知道濃度、溫度和催化劑等條件對化學反應速率的影響;了解化學平衡的特征;學生初步學會觀察化學反應速率的問題。選修教學的三維目標為:在必修知識的基礎上熟練化學反應速率的表示方法;掌握比較化學反應快慢的方法;學生運用有效碰撞、碰撞的取向和活化分子等來解釋濃度、壓強、溫度和催化劑等條件對化學反應速率的影響。
三、教學重點、難點不同,把握好難點、重點的銜接
必修教學重點:化學反應速率的概念;影響化學反應速率的因素;化學平衡的建立。必修教學難點:化學反應速率的概念和化學平衡的建立。
選修教學重點:活化分子理論解釋外界條件對化學反應速率的影響;化學平衡常數的表達式及其表示的意義,知道轉化率的表達式,并能進行簡單的計算。選修教學難點:化學平衡狀態的判斷,化學平衡常數的計算。我們在教學中要熟知必修、選修中的重難點,才能很好地銜接。
四、教學課時不同和學生的認知水平不同,把握好不同年級學生認識水平的銜接
高一開設課程多、課時少,知識的拓展對教學的進度會很難把握。比如, 在高一課堂上 想拓展“同一化學反應中各反應物和生成物的化學反應速率之比與化學計量數的關系”這一知識點,但學生接受起來很難。又如,“影響化學平衡移動的因素”計劃在必修來完成,但對于程度較好的學生接受起來很容易,而對于程度弱的學生,若增加這部分內容卻是負擔。其實有一定的知識積累后再在選修中學習則效果會更好。
高二開設選修模塊專題研究“化學反應速率的定量表達”,運用相關理論對影響化學反應速率的各種因素進行理論解釋;對化學反應速率的測定提出了明確要求;讓學生探究外界條件對化學平衡的影響并能加以應用;對于化學平衡狀態的定量描述,則限制在化學平衡中反應物轉化率、平衡常數的計算方面。
在進行必修模塊的教學時一定要注意對教學內容深廣度的把握,切忌:超標、超前、超量,這樣會導致課時緊張,學生壓力過大。必修模塊教學的順利實施,為選修內容打下堅實的基礎。
五、教法與學法不同,把握好教法學法的銜接
必修以新課標精神為指導,廣泛聯系學生的生活經驗和生產實際,激發學生學習興趣,通過探究實驗來提升學生對影響化學反應速率因素的認識,以學生發展為指導思想進行教學設計。
[關鍵詞]煤液化 供氫溶劑 供氫性
中圖分類號:TQ529.1 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)42-0168-02
1 前言
煤炭的綜合利用技術現在倍受重視,煤化工行業的前景尤為可觀。煤直接液化工藝可簡述為:先將煤磨成煤粉,與溶劑配比成煤漿,在高溫和高壓下對其直接加氫,將固態煤轉化成液態產品[1]。溶劑在煤直接液化中起著不可或缺的重要作用,近年來相關技術人員一直在研究如何更高效的發揮溶劑的作用,從而進一步提高煤炭轉化率。
2 溶劑(供氫溶劑)的闡述
2.1 溶劑簡介
在煤炭液化反應過程中,溶劑的作用非常關鍵,它不僅與煤粉混合制成煤漿,使得氣、液、固三相反應介質可處在一個相對穩定、均勻的狀態,便于液化反應的進行,重要的是溶劑還能釋放大量的活性氫,可穩定煤粉受熱裂解產生的自由基碎片,抑制了縮聚反應的發生,從而使反應順利進行。如何提高溶劑的供氫性來促進煤的轉化,是能源工作者多年探索的課題,本文介紹了世界上幾種典型的煤直接液化工藝中溶劑的發展及制備過程。
對煤炭直接液化溶劑的要求較高,不僅要具備普通溶劑的基本功能,重要的是還要兼有供氫和傳遞氫的性能。為保證煤炭直接液化溶劑性能良好,溶劑必須具備一定的條件,其分子結構和分子量都要符合指標要求。在液化反應裝置正常運轉中,可將自身產物中的中質和重質餾分油的混合油作循環溶劑(溶劑),但在裝置首次試車時則需要填加外部油品作為起始溶劑,可以將與試驗煤種不同的衍生油作起始溶劑來使用,例如選擇使用產自高溫煤焦油的脫晶蒽油、洗油等,由于含芳環節構,有很好的供氫性;也可以采用產自普通石油常減壓裝置的渣油,石油催化裂化裝置生產的重質油處理后也可用來作起始溶劑使用[2]。上述起始溶劑還需經加氫處理才能達到煤直接液化溶劑所要求的指標,如控制環烷基芳烴的含量、芳碳率fa值、溶劑的密度、H/C原子比等。溶劑的性質的好壞對提高煤炭轉化率和煤液化油收率有重大影響。通常煤液化反應裝置經過十次以上的循環可使外購填加的起始溶劑油完全置換成為煤液化自身產生的溶劑。之后,煤液化裝置運轉時就可使用自身生產的循環溶劑。
2.2 溶劑的供氫性
通常用供氫指數PDQI(mg/g)評價溶劑供氫性能的好壞,即每克溶劑中環烷基芳烴上環烷基β位含有活性氫的毫克數。研究發現供氫指數與溶劑的化學組成有直接關系,部分被氫化的多環芳烴的供氫指數隨著芳族碳數的降低而增加。根據芳香度fa值判斷芳香族碳數的多少,而被氫化飽和的碳原子上的氫才有活性。大量試驗數據表明,溶劑的芳碳率fa值控制在0.4~0.5時,溶劑的供氫性能較強。
2.3 溶劑的選擇
根據近代煤科學研究,認為煤是由基本結構單元組合而成的,每個結構單元之間通過多種橋鍵相連接,基本結構單元含有脂肪族結構、脂環族結構及芳香族結構。溶劑的選擇依據相似相溶的原理,溶劑的分子結構與煤分子結構單元相近的多環芳烴,對煤熱解時產生的自由基碎片有較強的穩定作用,在比較鏈烷烴、環烷烴與飽和芳烴的供氫性中發現,飽和芳烴的供氫性能最好,部分被氫化的多環芳香烴具有較強的供氫性,并具有與煤相似的化學結構,是煤液化的首選供氫溶劑[3]。Orchin等所做的研究發現,使用被氫化的芳香族化合物作溶劑,供氫效果要比含脂肪族合物的溶劑的效果好很多,因為含有氫化芳香結構和酚羥基結構的物質在煤液化過程中能提供大量活性氫,能快速穩定自由基,這些溶劑常常被稱作供氫溶劑[4]。供氫溶劑提供的活性氫,使自由基碎片在很短的時間里達到穩定,生成小分子的液態類產品。研究發現部分被氫化的多環芳烴(如四氫萘、二氫菲、二氫蒽、四氫蒽等)具有非常強的供氫性[5,6]。鄒綱明等所做的研究中發現,煤焦油作液化溶劑使用,效果很好,因煤焦油中含一定量的蒽、萘等芳香族化合物,經過中壓催化可生成四氫蒽、四氫萘等,這些化合物可很好的傳遞活性氫,適合作供氫溶劑[7]。此外,石油渣油、重芳烴由于含有芳環結構,經過加氫處理后同樣也可作為煤液化溶劑油,重質餾分油經加氫處理也可有效地實現煤轉化率的提高。比較幾種溶劑的供氫性能發現:煤焦油>混合油>石油渣油,原因是煤焦油是煤經過干餾而來的,含有大量的芳香族結構的物質,分子結構與煤非常相近,所以更有利于煤的溶解與轉化,因此煤焦油也是常常被選用作煤液化溶劑[8]。
3 溶劑的發展過程
3.1 溶劑的改進
二戰期間(最早的煤直接液化工藝)采用加壓過濾或離心分離的方法制備溶劑,溶劑含有固體和瀝青,性質較差,煤漿濃度較低,加熱爐容易結焦、反應器利用率低,油收率低等,稱為第一代煤直接液化工藝。
上世紀70年代末開發出新的工藝,采用減壓蒸餾的方法來制備溶劑,溶劑去除瀝青和固體,溶劑性質得到了改善。稱為第二代煤直接液化工藝。
第三代煤直接液化工藝采用部分芳香環飽和的供氫性溶劑,溶劑性能進一步提高,使反應條件緩和、油收率提高。
3.2 幾種典型工藝溶劑的制備
(1)EDS工藝。EDS工藝的基本原理是采用溶劑加氫催化技術使固體煤轉化為液體產品,即使用產自工藝本身的餾分作為循環溶劑,采用普通催化加氫的方法在特別控制的條件下先對循環溶劑進行加氫,提高其供氫性。經過加氫后的循環溶劑具有很強的供氫性能,在反應過程中便可釋放出活性氫,提供給煤熱解產生的自由基碎片使之穩定,失去了活性氫的循環溶劑則需通過再次加氫來恢復供氫能力。循環溶劑在固定床催化反應器中被加氫,使用傳統的鈷-鉬或鎳-鉬氧化鋁載體性催化劑,反應器操作溫度控制為370℃,操作壓力為11MPa,通過調整反應條件來控制溶劑的加氫質量和深度。普通的石油加氫裝置就可進行溶劑加氫,經加氫后的循環溶劑可用來制備煤漿。循環溶劑的催化加氫是EDS工藝過程最主要的特點,循環溶劑經加氫后增強了其供氫性能,可相應地提高了煤炭的液化油產率。
(2)德國IGOR+工藝。IGOR+工藝基本原理是將煤粉、循環溶劑及“赤泥”鐵系催化劑混合配成煤漿,再經過與氫氣混合以后,預熱后進入液化反應器,在反應器內反應生成的反應流出物進入高溫分離器,高溫分離器底部的產品為液化粗油,液化粗油被送入減壓閃蒸塔。減壓閃蒸塔底部的產物為液化殘渣,閃蒸塔頂產出閃蒸油與從高溫分離器分離出來的氣相產物一同進入加氫反應器。此反應器所得產物被送入中溫分離器,中溫分離器底部所得到的重質油用于煤漿制備,作為循環溶劑。固定床加氫反應器內填有Mo-Ni型載體催化劑,反應器溫度350~420℃,壓力為30.0MPa。由于制備煤漿采用本工藝生產的加氫循環油作循環溶劑,溶劑供氫性能較高,這樣有利于提高煤炭轉化率和液化油的產率。
(3)日本NEDOL工藝。NEDOL煤炭液化工藝原理是先將煤、催化劑與循環溶劑配制成煤漿,配好的煤漿與氫氣混合預熱后進入到煤液化反應器內;反應器內的反應產物經過冷卻、減壓后被送至常壓蒸餾塔,蒸出輕質產品。常壓蒸餾塔底部產物再被送至減壓蒸餾塔,經減壓蒸餾塔所產出的中質和重質組分混合后,一起被送進溶劑加氫反應器內,反應器類型為固定床反應器,操作溫度在320~400℃之間,反應壓力10.0MPa。中質油和重質油經加氫處理后可作為供氫溶劑被使用。
(4)神華工藝。神華工藝是具有國內自主知識產權的新型煤直接液化工藝。反應技術采用了二級串聯全返混懸浮床,反應器底部使用了循環泵,這樣不但可以提高反應器內液相的流速,同時還可提高氣、液、固三相的傳熱傳質速率,避免了反應器內部固體顆粒物沉降與局部過熱等問題。對反應產物的分離采取減壓蒸餾的方式,固體產物從減壓塔底抽出,加氫處理后作為供氫溶劑。煤液化裝置需要的供氫溶劑是由T-star加氫穩定裝置提供,同時T-star加氫穩定裝置還將液化裝置生產出來的液化油進行全餾分預加氫。T-star采用了AXENS公司有專利權的沸騰床技術和催化劑,可使來自液化裝置的原煤液體升級并使循環溶劑得到氫化。T-star反應器系統采用的沸騰床技術有兩大顯著的優點,一是能在裝置保持正常操作的同時,可在線添加或取出催化劑,使反應器內催化劑的活性維持在一個恒定的水平,并能使反應器處在恒定的溫度下操作。另一個優點就是能夠處理含有高含量瀝青質甚至固體的原料,這些非理想原料通常會堵塞固定床反應器系統。T-star單元使用的催化劑為HTS-358,是一種以氧化鋁為載體的鎳-鉬壓出式催化劑,可對溶劑進行相對緩和的加氫精制,目的在于將循環溶劑中芳香族碳數的比例達到指標。
4 結束語
當代的煤液化工藝降低了煤液化反應的苛刻程度,使操作相對緩和便于控制,與此同時也提高了煤炭的轉化率和油收率,充分體現了煤液化技術的發展。供氫溶劑的使用能有效地提高煤炭轉化率。如何選擇和處理供氫溶劑,使其供氫性增強仍是值得煤液化工作者探索的課題,對溶劑加氫時理想組分的含量控制仍存在一定問題。建議優化工藝參數,調整反應停留時間,增強催化劑的反應活性,使溶劑的供氫性不斷增強,才能有望進一步提高煤的轉化率。
參考文獻
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辯證唯物主義是一種認識事物的科學方法, 引導學生用辯證的方法學習化學,這也是實施素質教育,提高公民素質,培養創新型人才的一種教育策略。
1教給學生用聯系的觀點看問題,避免思維的孤立性
聯系,是指一切事物、現象之間及其內部諸要素之間的相互影響,相互作用和相互制約。化學是研究物質世界的結構、運動、變化及其規律的自然科學,而其物質運動變化是有聯系的。在化學學習中只要學會了用聯系的觀點看問題,就能找出事物變化的原因,認清事物變化的本質,把握事物發展的規律,從而避免孤立、片面地看待變化著的問題。
如氨水中存在著相互聯系的六個概念,即氨水的溶解度(S)、密度(ρ)、質量分數[W(B)]、物質的量濃度[c(B)]、電離度(α)和pH。它們彼此之間均有聯系,當S增大時,則氨水的ρ減小,W(B)、c(B)增大,α減小,pH升高;若加水稀釋時,ρ增大,W(B)、c(B)減小,α增大,pH降低。對這些彼此相互聯系的問題,總難免有些學生會孤立、片面地看待問題,認為α增大,c(OH-)一定會增大,pH升高。忽視了在上述變化中α增大是由濃度變小為前提的,根據弱電解質的稀釋規律:當其溶液稀釋1/n倍時,α增大 倍。如25℃時0.10mol?L-1的氨水的α=1.34%,pH約為11。當加水使之稀釋100倍時,α增大 倍,即α為13.4%,此時pH約為10。只有掌握了弱電解質溶液中各有關概念的內在聯系,才能正確地判斷某種變化引出的相應結果,如果只孤立地從某一個方面看問題,就會得出荒謬的結論。
用惰性電極電解CuSO4溶液屬于放氧生酸型的電解反應(2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4)。電解后若要使電解質溶液濃度復原,只能加入CuO(與析出Cu的物質的量相同)。若用惰性電極電解AgNO3溶液,也屬于放氧生酸型的電解反應 (4AgNO3+2H2O 4Ag+O2+4HNO3)。電解后若要使電解質溶液濃度復原,是否也可套用上面的方法即加入Ag2O呢?不可。前者之所以要加入CuO,是因電解后還生成了H2SO4,由于是稀溶液,不能將析出的銅氧化,此時要使H2SO4全轉化為CuSO4,只有加入CuO才能補充析出的銅和產生的氧氣,同時也恰好反應掉生成的硫酸。而電解AgNO3溶液之后,生成的Ag可被溶液中產生的HNO3氧化:3Ag+4HNO3(稀)3AgNO3+NO+2H2O。由于電解時生成的Ag和HNO3的物質的量相同,反應中將有1/4的Ag未被溶解,若要使之復原,只能加入AgNO3,其量與未溶解的銀的量相同。由此,聯系要依據具體情況作具體分析,不問具體情況的機械聯系也會出錯。
2 引導用發展的觀點看問題,避免思維的靜止性
不同物質之間或其內部發生的化學反應是一個既相互聯系,又不斷發展的動態過程。有很多化學反應當反應物物質的量濃度、或物質的量、或反應條件變化時,化學反應也發生了相應的變化。因此在教學過程中引導學生用發展的觀點看問題,就可避免犯靜止看問題的錯誤。
如將足量的Zn投入到含有2mol H2SO4的濃硫酸中,問可生成ZnSO4多少摩爾?好多學生在回答此問題時,把化學方程式一寫: Zn+2H2SO4(濃)
ZnSO4+SO2+2H2O,理直氣壯地回答:生成1mol ZnSO4!這就是典型的靜止看問題。事實上隨著反應的進行,硫酸在不斷消耗,水在不斷生成,其溶液的濃度在逐漸變小,反應一段時間后即變成了稀硫酸,此時反應便發生了質的變化,即Zn與稀H2SO4發生的是置換反應:Zn+H2SO4 ZnSO4+H2,由此,產生ZnSO4的物質的量應是大于1mol,小于2mol。
再如,溫度、體積、pH均相同的稀H2SO4與HAc(醋酸)溶液各取等體積置于燒杯中,分別加入表面積相同、質量相等的Zn片(酸均過量), 判斷下列產生H2的速率曲線正確的是(縱坐標表示速率,橫坐標表示時間):
此題的正確選項是C。回答此問題時首先要明確反應過程中在不斷變化著的三個問題:一是H+與Zn發生的置換反應是一個放熱過程,隨反應的進行,溶液溫度在逐漸升高,可使初始階段的化學反應速率加快(由此淘汰了A、B兩個選項)。二是開始時由于兩溶液中的 c(H+)相同,故產生H2的速率相等(進一步否定了B項);隨著反應的進行,溶液中H+不斷消耗和溫度的不斷升高,促使了HAc的電離平衡向電離的方向移動,從而不斷補充溶液中的H+,此時,HAc溶液中c(H+)減少幅度不大;而硫酸溶液中沒有H+補充,其c(H+)在迅速減少,即反應開始后醋酸溶液中產生H2的速率相對快些。三是隨著反應的進行,Zn的表面積在不斷減小,直至全部反應完,由于醋酸溶液中c(H+)相對大一些,因此醋酸溶液中的鋅片先反應完(由二、三淘汰了D選項)。學生答題時,三個錯項均有人選擇了,其主要原因就是靜止地看待變化著的化學問題。
3 教給學生用對立統一的觀點看問題,避免思維的局限性
事物都是相對應而存在的,即矛盾著的對立面存在于一個統一體中,觀察者只有站在統一體這個“高處”才能看清矛盾的對立面是在怎樣運動和發展變化的,從而避免看問題的局限性。
原子是一個典型的矛盾著的對立統一體。在原子核里,質子之間存在著斥力,在原子核外,電子之間也存在著斥力;在原子核和核外電子之間存在著吸引力。在諸對矛盾中起主導作用的是原子核對核外電子的吸引,而核內質子和核外電子之間的排斥則是次要的,不起主導作用。由此產生了原子這個客觀存在之物。值得注意的是,統一體中的矛盾解決是不以人的意志為轉移的,而恰恰相反,人們認識原子這個存在之物的結構、相互作用等內在奧秘經歷了相當長的時間,并且還在繼續探索之中。
化學平衡也是矛盾著的對立統一體。其矛盾表現在同一條件下化學反應既可向正反應方向進行,又可向逆反應方向進行。其統一表現在正、逆反應處在同一過程中(或同一反應容器中)。人們要使平衡向所需的方向移動,且提高原料的利用率(轉化率),就要全面考慮影響矛盾運動、發展的各種因素,避免生搬硬套地扣原理,把自己的思維局限在一個狹小的空間里。
如①2NO2(g) N2O4(g) ②C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ③2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)它們在一定條件下均達到平衡狀態,當溫度、容積(相同)不變,分別在這三個容器中按其平衡時NO2、H2O(g)、SO2的物質的量壓入等量的這三種物質,達到新平衡時這三種反應物的轉化率將如何變化?依據勒夏特列原理,加入反應物平衡均向正向移動,這三種反應物的轉化率理論上均減小,這是因反應物(氣體)總量增大所至。但對上述三個可逆反應則不能一概而論,要具體情況作具體分析:反應①是一個反應物、生成物均只有一種氣體且體積縮小的可逆反應,因而壓入NO2時體系壓強增大,更有利于平衡向正反應方向移動,NO2的轉化率比原平衡時相對增大。反應③雖也是一個氣體體積縮小的可逆反應,當壓入SO2時體系壓強也在增大,也有利于平衡向正反應方向移動,但SO2的轉化率則降低了。這是因為SO2的的轉化必須要有O2的參與,由于沒有按比例增加O2,制約了SO2的轉化,故其轉化率降低(O2的轉化率提高)。反應②是一個氣體體積增大的可逆反應,當壓入H2O(g)時體系壓強增大,不利于平衡向正向移動,因而H2O(g)的轉化率降低是顯而易見的。對于統一體中矛盾的轉化要具體情況作具體分析,不能把思維限于原理的字里行間里,要善于抓影響反應進程的主要矛盾,只有這樣才會撥開云霧,找到科學的答案。
高中化學中涉及的辯證唯物主義內容很多,而這些內容恰是學生難以理解和掌握的。在教學過程中,結合中學政治課程中所學過的辯證唯物主義常識,教會學生用辯證的思想看待這些化學問題,就會使學生的思維跳出矛盾重重的小圈子,站在一個全新的高度上,用新的視角、新的思維方法去統覽復雜多變的問題,就能抓住問題的本質,找到解決問題的正確方法,少犯或不犯孤立地、靜止地、片面地看問題的錯誤,使化學知識學習得活,掌握得牢,運用得靈。從而提高學習的質量和效率。
參考文獻:
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關鍵詞: 青年化學教師 職業倦怠 內驅力 專業發展
當今社會,對教師的職業要求越來越高,教師承擔的社會責任越來越重,面對的壓力越來越大,導致教師的職業倦怠感不斷增強,給教師的專業發展和教書育人工作帶來不利的影響。
1.教師專業發展的關鍵在內驅力
1918年伍德沃思提出“內驅力”的概念,內驅力是在需要的基礎上產生的一種內部喚醒狀態或緊張狀態,是指驅使有機體產生一定行為的內部力量,是激起行為機制的原動力。
在化學動力學中,化學反應的內驅力是反應物本身的性質,即內因。外界條件不能決定反應速率,一個反應本身無法進行,無論如何改變外界條件,都不能得到應得的產物,只有在反應可以進行的情況下,才能通過改變外界條件即外因促進反應的進行。
教師的專業發展取決于內驅力。美國著名作家弗格森說:“每個人心中都有一扇由內向外開啟的門,無論別人如何動之以情或曉之以理,都無法打開,這扇門,只有自己才能開啟。”
所以,要真正促使青年教師自我發展,必須調動其根本動力因素――內驅力,內驅力是教師提升的真動力,是真正能促進青年教師專業成長并為未來教育發展服務的根本。
2.如何激活教師專業發展的內驅力
2.1樹立目標
教學生活的特性是重復而又繁忙,在這樣的生活中很容易滋生出惰性,使教師形成職業倦怠。一方面職業倦怠使教學失去應有的新意和情趣,另一方面消磨教師的生命感受和生命活力。
因此,要激活教師專業發展的內驅力,教師就必須為自己的人生不斷設立一個目標,一個成功的教師必定是有目標的教師,必定會用自己的目標引領自身不斷成長。
在化學史上,從空氣中獲取含氮化合物的研究經歷了上百年,德國化學家哈伯第一次投入生產時,合成氨的轉化率才6%,無數科學家耗盡畢生精力,他們堅信,只要沿著既定的目標,自己的工作無論多么細小,對人類的發展必將作出巨大的貢獻。
所以,對于個體教師而言,在教學生涯,應樹立人生目標,做好人生規劃,從入門、勝任、成教學骨干、成學科帶頭人,一步一個腳印地前進,朝著目標發展,自我期望、自我暗示,最終升華為自我進取,教師的發展內驅力就會不斷增強。
2.2學習培訓
在化學平衡中,如果轉化率過低,在其他條件不變的情況下適當增加反應物的濃度,可以使化學平衡向著正反應方向移動,提高反應物的轉化率。
同理,也要激活教師專業發展的內驅力,必須對教師進行充電,即學習培訓。教師最重要的任務是學習,因為精神的貧瘠比物質的貧瘠更可怕,每位教師不但有物質的需要,更要有精神的追求。
第一類學習是讀書,一位優秀的教師,既需要擁有豐富的教學實踐經驗,又需要具備深刻的教育理論觀點。“腹有詩書氣自華”,著名教育家蘇霍姆林斯基說:“真正的老師必須是讀書的愛好者。”讀過的每一本書,都好比在自己的教育車間里增添一件新的精致的工具。
第二類學習是日常實踐,“紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行”,IBM公司在員工培訓時提出:“一個人的學習80%是在工作中完成的。”教師課前認真備好課,了解每一位學生的特點,上好每一節課,認真聽課,參與課題研究,當我們浸潤在日常教學實踐中時,就會真正提高。
2.3任務驅動
可是,應該怎樣逐步實現目標呢?很多時候,往往是教師自身的惰性,造成事先規劃的目標不能實現,現在很多學校都實行教師三年規劃,老師們往往是交上來,但不能及時完成者卻居多。雖然幾乎所有人都知道堅持是成功的必由之路,但真正經由此路走向成功者并不多見。因為人的意志很容易松弛,一旦松弛就很難再做到專心苦練。
這就需要使用“任務驅動”給自身加壓,在實現目標的不同階段,給自己設置一個任務,將三年規劃落實到實處,每年要求自己讀多少本書?聽多少課?參加多少次繼續教育?開多少節公開課?撰寫幾篇論文?參與幾項教研課題?等等,列出每月、每周的任務,一項一項進行完成,在完成的過程中,逐步實現目標。
人類在探索世界的過程中,材料是一個很重要的因素,從最初的石頭(天然材料),到陶瓷(無機非金屬材料),再發展到金屬和有機合成材料,一直到現在的復合材料,一項一項任務的完成,成就了人類探索世界的夢想。
美國行為科學家赫茨伯格認為,使人們感到滿意的能帶來積極態度、滿意和激勵作用的都是屬于工作本身或工作內容方面的。當我們完成了每一項任務時,就實現工作任務以內的滿足――“直接滿足”,既調動自身的積極性,培養自信心和能力,又增強自身專業發展的內驅力。
2.4積極反思
在化學反應中,同樣一個可逆反應,反應物和其他條件均相同,但是第一種情況使用催化劑,第二種情況沒有,則產率相差巨大。在教師的教學過程中,無法改變個人原有素質的情況下,積極反思則是教師成長的催化劑。
很多老師認為,只要自己投入教學實踐,就會有收獲,只要工夫深,鐵杵磨成針。可是實踐并不一定產生智慧,只是一味地實踐,不去思考,最終會變成“磨道效應”的驢,看起來路走了很多,卻是一直在圍著原地打轉,只是變熟練一些,自身的素質沒有得到長足的提高。
所以如果缺少積極的反思,實踐僅僅是一種行動。葉瀾教授對教學反思與名師成長的那段著名的話,其實在成長過程中,每個人都會有閃光的地方和遺憾的不足,及時進行教學反思,揚長避短,教師的教育教學能力只有在積極反思的引導下才能真正取得進步。
在從事教學行為時,如果沒有達到預期的效果,最好的態度和方法是不在外面找原因,而是反躬自省,檢查自己哪些地方做得不足。哪怕是參與過程中產生的負面經驗,對教師進行反思性實踐,也有很大的幫助。
3.結語
教育是一項長期的藝術,經過8至12年的教學生涯后,很容易產生職業倦怠感,對教育的熱情逐漸衰退。很多老師尋求外力的幫助,如學校的物質激勵、制度激勵等。外力固然重要,內驅力才是根本,當別的老師寄希望于社會、學校對自己的關心、幫助時,你扎扎實實地學習、充實自己,激發自己的教育內驅力,擁有積極的思維、積極的情感、積極的態度和積極的措施,成功的道路也就不遠了。
參考文獻:
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新課標高考理科綜合化學試題總分100分,其中選擇題42分,主觀題58分。主觀題26、27、28三題為必考題,涉及實驗、元素化合物、化學反應原理模塊知識。主觀題36、37、38三題是選考題,三題選一作答,分別是選修2《化學與技術》、選修3《物質結構與性質》、選修5《有機化學基礎》。本文對2010年至2014年高考新課標理科綜合化學必考試題及選考有機化學試題做粗略分析,探究命題規律,提高復習效率。
1必考題
1.1化學實驗
2010~2014年高考化學實驗考核具體內容,見表1。
2010年用SO2知識為載體,要求寫出蒸餾燒瓶名稱,解釋SO2通入酸性高錳酸鉀溶液褪色原因并寫出離子反應式,解釋SO2通入H2S溶液產生沉淀的原因,推斷SO2具有氧化性和還原性,探究SO2 與品紅反應的可逆性,環境保護,尾氣處理。
2011年以登山運動中的供氫劑CaH2為載體,要求連接實驗儀器組裝實驗裝置,寫出實驗具體操作過程,寫CaH2與水反應方程式,實驗設計區別鈣與氫化鈣,評價用氫化鈣作為登山能源的優點。
2012年實驗室合成溴苯,考查儀器裝置用途,溴苯的分離提純方式,寫出反應原理。
2013年Ⅰ卷環己醇制備環己烯,要求寫出冷凝管名稱,說明碎瓷片作用,寫出實驗副產物結構簡式,考查分液漏斗的使用方法,分離提純方法,計算環己烯產率。
2013年Ⅱ卷用正丁醇制取正丁醛,考查濃硫酸稀釋問題,沸石作用,未加沸石補救措施,寫出冷凝管和分液漏斗名稱,分液漏斗使用,分液操作,液體分層分析,計算正丁醛產率。
2014年Ⅰ卷環己醇制備乙酸異戊酯,要求寫出冷凝管名稱,洗滌作用,萃取分離物質方法,化學平衡,儀器連接(識圖)正誤判斷,計算產率,誤差分析。
2014年Ⅱ卷以CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、濃氨水,合成晶體X,主要考查安全瓶作用,中和滴定原理,指示劑選擇,選取滴定管,裝置氣密性差對測定的影響,多步反應的化學計算,化合價,化學方程式書寫,實驗評價。
新課標高考化學實驗試題,總體上注重對實驗基本操作、實驗基本技能、實驗設計能力的考查,達到了《考試大綱》的相關要求。考查了常見儀器的結構、性能、用途,實驗儀器名稱,如2013年兩套課標卷試題都要求考生寫出實驗儀器名稱;考查了化學實驗基本操作,如2013年Ⅱ卷濃硫酸的稀釋問題、分液操作;考查實驗設計能力,如2011年設計一個實驗,區分鈣和氫化鈣;實驗中考查化學計算,如2013年兩套課標卷試題都要計算產物的產率;考查對實驗的評價能力,如2012年評價登山中用氫化鈣比用氫氣做能源的優點;考查實驗中的情感、態度、價值觀,如2010年的尾氣處理問題。
在高考實驗備考中,要注意實驗基礎的復習,注意化學實驗常見儀器結構用途,記住常見儀器的名稱,規范常見實驗操作,考前重溫教材實驗操作過程,加強實驗設計能力培養,加強實驗方案進行評價訓練,加強運用數學知識處理實驗數據訓練,多關注分離提純物質各種方式,關注老教材實驗。
1.2元素及化合物
2010~2014年高考化學對元素及化合物的考核內容,見表2。
2010年第26題,以硫及其化合物、銅及其化合物知識為背景,以元素框圖題形式出現,推斷物質化學式;利用銅的電解精煉原理判斷電極材料,計算平衡常數,書寫濃硫酸與銅的化學反應方程式,計算平衡濃度,計算轉化率。
2011年第26題,以硫及其化合物知識為載體,題目給出硫酸銅晶體受熱分解曲線,推斷不同溫度下固體產物分別是什么,書寫濃硫酸與銅的化學反應方程式,利用溶度積常數計算c(Cu2+) 、c(H+)。
2012年第26題,以金屬鐵及其化合物知識為載體,利用酸堿中和滴定原理計算FeClx中的X值,計算FeCl2和FeCl3混合物中FeCl3的質量分數,FeCl3與氫碘酸反應的離子方程式, FeCl3與KClO在強堿性條件下反應制取K2FeO4的離子方程式,K2FeO4-Zn電池正極反應式和電池總反應的離子方程式。
2013年Ⅰ卷第27題,廢舊電池回收,鋁及其化合物知識。題目設計好回收提純反應流程,要求標出LiCoO2中Co元素的化合價;寫出“正極堿浸”中發生反應的離子方程式;寫出“酸浸”中發生的所有氧化還原反應的化學方程式;評價鹽酸代替H2SO4和H2O2混合液的缺點;寫出“沉鈷”過程中發生反應的化學方程式;寫出放電時電池反應方程式;“放電處理”有利于鋰在正極回收的原因;寫出整個回收工藝中回收到的金屬化合物。
2013年Ⅱ卷第27題,題目設計好回收提純反應流程,要求判斷出流程②中除掉的雜質離子并寫出反應的離子方程式;酸堿性對除雜的影響;判斷流程③的反應類型;設計實驗“檢驗沉淀是否洗滌干凈”;計算產物ZnCO3·xZn(OH)2的x值。
2014年Ⅰ卷第27題,以次磷酸及其化合物為載體,要求寫次磷酸電離方程式,判斷次磷酸中磷元素化合價,寫利用次磷酸化學鍍銀的氧化還原反應判斷氧化產物,判斷鹽次磷酸二氫鈉的類別,判斷次磷酸二氫鈉溶液的酸堿性,寫次磷酸二氫鋇與硫酸的化學反應式。用電解法制備次磷酸,分析電解池,寫陽極反應式,產生次磷酸原理分析等。
2014年Ⅱ卷第27題,以金屬鉛及其化合物為背景,要求判斷鉛元素在元素周期表中的位置,氧化物PbO2和CO2的酸性強弱,寫PbO2和濃鹽酸反應的化學反應方程式,寫由次氯酸鈉與PbO反應制PbO2的離子反應式,以及電解法制PbO2的有關問題。
縱觀上述分析,元素及化合物考題綜合程度高,對考生的能力要求較高。注重考查考生的邏輯推理能力和綜合運用所學知識靈活解答的能力。穿插考查電化學知識,氧化還原反應,離子反應,化學計算等。
元素及化合物是中學化學基礎和核心,貫穿整個化學教學過程,高考對此部分的測查也很多,實驗題、選擇題等試題的解答都要用到元素及化合物知識。通過抓元素及化合物的物質分類、反應原理、物質特征3條主線,可以落實本知識點的高考復習。高考中要求掌握Na、Mg、Al、Fe、Cu、Cl、Si、S、N、C、O、H等元素及其化合物的性質,根據分類原理,可分為單質、化合物,非金屬單質、金屬單質,氧化物、酸、堿、鹽、氫化物,兩性氧化物,兩性氫氧化物,等等。通過分類把相似的物質歸類,同類物質具有相似的性質,由此推彼,舉一反三,提高復習效率。通過復分解反應和氧化還原反應原理實現元素及化合物的復習,要掌握常見物質的溶解性、常見的強電解質及弱電解質、幾種弱酸的相對強弱、常見的揮發性及非揮發性物質、常見元素化合價、常見氧化劑及還原產物、常見還原劑及氧化產物、既有氧化性又有還原性的物質、氧化還原反應的配平技巧。通過記憶物質特征實現復習元素及化合物,熟記特殊物質顏色、空間結構、密度等。
1.3化學反應原理
2010~2014年高考化學對化學反應原理的考核內容,見表3。
2010年第28題,試題情景用稀硫酸與鋅制取氫氣的實驗呈現,寫硫酸銅溶液與鋅反應的化學方程式;分析硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因;通過實驗尋找與硫酸銅溶液起相似作用的物質;加快實驗中氣體產生的速率其他措施;實驗探究。
2011年第27題,根據H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃燒熱,求分解10 mol水消耗的能量;甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式;利用圖像回答化學平衡問題;考查化學平衡,轉化率,起始時與平衡時氣體壓強之比;甲醇燃料電池負極、正極的反應式書寫;計算能量轉換效率。
2012年第27題,以光氣(COCl2)、甲烷等為知識載體,寫實驗室制備氯氣的化學方程式;根據CH4、H2、和CO的燃燒熱,計算生成1 m3(標準狀況)CO所需熱量;寫實驗室用氯仿(CHCl3)與雙氧水反應制備光氣的化學方程式;利用平衡圖像,計算反應速率、平衡常數、判斷反應溫度大小、計算達到平衡時c(COCl2)、比較反應速率大小、影響速率的因素。
2013年Ⅰ卷第28題,以新能源二甲醚(CH3OCH3)等為知識背景,給出相關物質燃燒熱化學方程式,寫制備Al2O3化學方程式;分析影響CO轉化率的因素;寫H2和CO制二甲醚的熱化學方程式;分析增加壓強對制二甲醚的影響;分析CO轉化率隨溫度升高而降低的原因;寫二甲醚燃料電池的負極反應;計算產生的電量。
2013年Ⅱ卷第28題,題設情景A(g)B(g)+C(g),ΔH=85 kJ·mol-1,結合表格數據,回答提高A的轉化率應采取的措施;推導A的轉化率α(A)的表達式;計算平衡時A的轉化率;計算平衡常數K;推導反應體系中總物質的量n和反應物A的物質的量n(A)表達式;計算第4 h時A的濃度;推導反應中c(A)變化與時間間隔(Δt)的規律。
2014年Ⅰ卷第28題,由乙烯和水合成乙醇為背景,給出相關物質燃燒熱化學方程式,寫合成乙醇熱化學反應方程式,合成方法優劣評價;圖像分析,計算平衡常數,比較壓強大小,平衡正向移動提高乙醇產率方式等。
2014年Ⅱ卷第26題,題設情景化學平衡N2O4(g) 2NO2(g),結合平衡圖像,判斷反應吸熱還是放熱,計算N2O4的反應速率,計算平衡常數;根據圖像及N2O4速率變化,推斷外界溫度變化關系,計算新平衡時的平衡常數;改變容器體積,判斷化學平衡移動方向,并說明理由。
本部分考點主要考查學生對化學平衡圖像的讀圖識圖能力,熱化學方程式書寫,蓋斯定律應用,焓變值計算,化學反應速率計算,計算平衡常數,溶度積常數應用,電化學原理,電池電極反應式書寫,化學平衡時組分濃度計算,影響反應速率因素,影響化學平衡因素。
化學反應原理在高考備考復習中,應抓好熱化學反應方程式、電池反應方程式、電解反應方程式的書寫練習;重視電池、電解原理的應用;掌握溶度積常數、化學平衡常數的內涵;反應速率、焓變、轉化率、平衡組分含量的計算;注意蓋斯定律的應用問題;影響速率及平衡的因素。
2選考題
選考模塊由《化學與技術》、《物質結構與性質》、《有機化學基礎》三部分組成,每個模塊一個考題,由考生任意選一題作答。這里僅分析《有機化學基礎》模塊試題。
2010年,PC可降解聚碳酸酯類高分子材料合成,考查有機物之間的相互轉化關系、有機合成、同分異構體的書寫。具體要求寫出有機物A的名稱,寫出B的結構簡式,有機反應方程式,限定有機結構的同分異構體結構簡式。
2011年,以甲苯為原料合成香豆素,根據合成路線流程圖,要求用香豆素結構簡式寫出分子式甲苯與氯氣(FeCl3)反應生成A,A(C7H7Cl)的名稱,A水解生成B(C7H8O),寫出B在光照條件下與氯氣反應生成C(C7H6OCl2)的反應方程式,推斷B的同分異構體數目,寫D(C7H6O2)的同分異構體結構簡式。
2012年,用甲苯合成對羥基苯甲酸丁酯,要求寫出A(C7H8)的名稱;分析甲苯與氯氣反應生成B(C7H7Cl),寫出B與氯氣光照下生成C(C7H5Cl3)反應方程式,判斷反應類型; C水解得到D(C7H5OCl),寫D的結構簡式。
2013年Ⅰ卷,合成酮類化合物G流程,利用相對分子質量、燃燒量、產物水的量確定芳香烴A的分子式及命名,A為苯乙烯;苯乙烯與水反應生成醇B,要求寫出醇B物質催化氧化生成C的化學反應式;D(C7H6O2)能發生銀鏡反應,能和Na2CO3反應,要求寫出D與氫氧化鈉反應生成產物E的結構式,判斷反應類型;推導F(C9H10O2)同分異構體數目,寫出符合條件的F(C9H10O2)同分異構體。
2013年Ⅱ卷,由A(C7H7Cl)及F(C7H8O)制備I(C11H12O3),結合其他條件命名A;寫出2-甲基丙醛的結構簡式;寫出對甲基苯酚與氯氣在光照條件下的化學反應方程式,判斷該反應類型;寫出I的結構簡式;推斷相對分子質量比I小14的物質J的同分異構數目。
2014年Ⅰ卷,合成席夫堿類化合物G流程,利用流程圖、合成路線反應條件、題目另外5點信息,寫A(C6H13Cl)在NaOH乙醇條件下B的化學反應方程式,判斷反應類型。寫出D的名稱,結合信息③“D為單取代芳烴,相對分子質量為106”,推知D是乙苯;寫D在濃硫酸和濃硝酸及加熱條件下發生的化學反應的方程式;根據④“F苯環上有兩種化學環境的氫”及F分子式,D與濃硝酸發生反應時對位取代,寫C與F反應產物,G的結構簡式。
2014年Ⅱ卷,立方烷及合成路線為背景,推結構簡式,判斷反應類型,寫化學反應方程式,選擇化學試劑,判斷立方烷同分異構體,判斷立方烷氫種類,推六硝基立方烷同分異構體數目。
有機化學基礎模塊試題分值都是15分,題號均是38,試題設置都是合成流程圖,試題中的有機物質基本上有苯環結構,考查有機結構與性質,推斷同分異構體數目,寫同分異構體結構式,寫反應方程式。
復習中要構建好有機物知識網絡體系,理清烴、鹵代烴、醇、醛、酸、酯之間相互轉化關系,一定要注意它們之間相互轉化時的反應條件;加強同分異構體的推斷書寫練習,掌握同分異構體的推導方式;注意苯環上有側鏈烴基時,條件不同鹵素單質與其發生取代位置不同;注意苯環上連接有酚羥基、醇羥基、羧基時,與Na、NaOH、NaHCO3、Br2等反應的量關系。5年來高考有機試題,試題間的相似度很高,認真分析歷年高考題,改編好高考試題,做好高考試題變式訓練練習。
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