時(shí)間：2023-05-29 17:46:06
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇金屬氧化物，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：稀土鉻氧化物，Y摻雜，負(fù)磁化現(xiàn)象
1 引 言
由于稀土鉻氧化物獨(dú)特的物理性質(zhì)，如傾角反鐵磁、相分離、自旋重取向、磁場(chǎng)記憶效應(yīng)及磁臺(tái)階效應(yīng)等，其磁性在過去的幾十年間得到廣泛的研究[1-6]。近年來，又有多個(gè)研究組對(duì)于多稀土鉻氧化物體系在較小外磁場(chǎng)(≤4KOe)下降溫測(cè)量直流磁化強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)在低溫下其出現(xiàn)零磁化強(qiáng)度現(xiàn)象。零磁化強(qiáng)度現(xiàn)象，即在一個(gè)外加恒定小磁場(chǎng)的作用下，由溫度誘導(dǎo)材料磁矩從沿著外磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)變?yōu)榕c外磁場(chǎng)相反方向畢業(yè)論文格式，隨溫度的降低其磁化強(qiáng)度逐漸反轉(zhuǎn)，并且在某個(gè)溫度點(diǎn)材料整體磁化強(qiáng)度顯示為零，隨后出現(xiàn)負(fù)的磁化強(qiáng)度，該溫度稱為補(bǔ)償溫度Tcomp。這種現(xiàn)象最早由奈爾（Neel）[7]預(yù)言，可能出現(xiàn)在包含兩種或多種反鐵磁有序離子的亞鐵磁材料中。幾十年前，負(fù)磁化現(xiàn)象首先在尖晶石結(jié)構(gòu)復(fù)合物中被發(fā)現(xiàn)[8]。零磁化現(xiàn)象非常罕見，并且往往將這種現(xiàn)象歸結(jié)為材料磁晶各向異性能遠(yuǎn)大于外磁場(chǎng)的作用而導(dǎo)致其自旋無法翻轉(zhuǎn)至與外場(chǎng)方向一致。這種由溫度導(dǎo)致的磁性反轉(zhuǎn)，僅在相當(dāng)有限的幾個(gè)體系中被觀察到，其包括(i)LaVO3[9]、(ii)Pd–Fe合金[10]、(iii)Nd1?xCaxMnO3錳氧化物[11]、(iv)La1?xPrxCrO3 [12]、GdCrO3[13]、La1-xNdxCrO3[14]、(v)Sm1?xGdxAl2[15]。對(duì)于V(III)氧化物L(fēng)aVO3而言，磁性離子在第一類磁滯伸縮導(dǎo)致的晶格畸變中伴隨著軌道和自旋有序的突變，因此導(dǎo)致了磁化強(qiáng)度的反轉(zhuǎn)[16]。稀土鉻氧化物中，其零磁化現(xiàn)象歸結(jié)為其稀土離子(Pr3+,Ga3+和Nd3+)順磁強(qiáng)度與Cr3+傾角反鐵磁方向相反所致。既A與B位磁性離子子晶格間存在反鐵磁相互作用[12-14]。母體中不均勻的磁性團(tuán)簇是導(dǎo)致Pd–Fe合金零磁化現(xiàn)象的原因[10]。最近，在Sm1 ?xGdxAl2薄膜中則發(fā)現(xiàn)樣品在其補(bǔ)償溫度處，Sm3+離子的軌道磁矩與Sm3+和Gd3+離子的自旋磁矩反相平行且恰好完全抵消[15]。
稀土鉻氧化物豐富的磁性源于A位稀土離子與B位Cr離子間的相互作用所導(dǎo)致的低溫區(qū)多個(gè)磁性轉(zhuǎn)變。其磁性不再是僅僅由過渡金屬間d-d相互作用所決定畢業(yè)論文格式，往往在低溫下源于稀土離子之間的f-f相互作用以及稀土離子和過渡金屬間的f-d相互作用也不容忽視[5,17]。在稀土鉻氧化物系列中，YbCrO3由于Yb3+與Cr3+之間存在非常強(qiáng)的各向異性相互作用，而導(dǎo)致其在低溫下顯示出豐富有趣的磁性。對(duì)于Yb3+離子而言，其4f軌道僅被一個(gè)空穴所占據(jù)導(dǎo)致在YbCrO3中存在較強(qiáng)的3d-4f相互作用[5,18]。本文首次詳細(xì)報(bào)道了鈣鈦礦鉻氧化物YbCrO3場(chǎng)冷模式直流磁化強(qiáng)度出現(xiàn)零磁化現(xiàn)象（Tcomp~20 K），并且當(dāng)外磁場(chǎng)大于閾值場(chǎng)(≥100 Oe)時(shí)，其零場(chǎng)冷磁化強(qiáng)度也具有明顯的負(fù)磁化現(xiàn)象。同時(shí)用4f軌道不被電子占據(jù)即無剩余自旋的非磁性稀土金屬Y離子[19]對(duì)于YbCrO3母體進(jìn)行不同程度A位摻雜。眾所周知，在鈣鈦礦氧化物中不同半徑的A位離子，通過過渡金屬離子間的氧離子影響過渡金屬間的相互作用以致對(duì)整個(gè)樣品磁性進(jìn)行調(diào)控。此外，非磁性離子Y對(duì)于YbCrO3的摻雜勢(shì)必能夠?qū)ζ渲写嬖诘妮^強(qiáng)的3d-4f相互作用實(shí)現(xiàn)調(diào)控。非磁性Y離子摻雜意在稀釋其A、B位離子間的強(qiáng)相互作用，以探究其低溫磁性異常的物理本質(zhì)。
2實(shí) 驗(yàn)
使用高純度Yb2O3 (99.99%), Y2O3(99.99%)和Cr2O3(99.9%)原始樣品通過傳統(tǒng)固相反應(yīng)法對(duì)YbCrO3母相進(jìn)行了非磁性離子Y的摻雜。制備了Yb1-xYxCrO3 (x=0.0~0.5)系列陶瓷多晶樣品。所有的原始材料都經(jīng)多次混合研磨以保證制備樣品的均一性。混合物首先在空氣中于900?C燒結(jié)24小時(shí)；經(jīng)再次研磨壓片后于1300?C保溫24小時(shí)；待降溫，再次研磨壓片后于1450?C保溫50小時(shí)；最后制得的樣品于800?C通氧退火5小時(shí)以保證樣品適當(dāng)含氧量。利用室溫X 射線衍射儀和用第三代同步輻射加速器上海光源的X射線衍射光束線對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，銅靶（λ=1.54056 ?）粉末XRD掃描步幅為0.02 °(Dmax-2550)，同步輻射（λ=1.2398 ?）XRD的掃描步幅為0.0025°。數(shù)據(jù)分析采用軟件jade5.0。使用美國Quantum Design 的PPMS 物性測(cè)量系統(tǒng)（測(cè)量溫度范圍是2-340 K，精度為0.01 K畢業(yè)論文格式，外加磁場(chǎng)范圍為0 到8 T，精度為0.2 T）對(duì)樣品在2-300 K內(nèi)的直流磁化率進(jìn)行了詳細(xì)系統(tǒng)的測(cè)試，以表針樣品各個(gè)溫區(qū)的自旋狀態(tài)。所有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果皆可重復(fù)。
3結(jié) 果
3.1 X射線衍射
圖1為Yb1-xYxCrO3(x=0.0~0.5)系列樣品室溫測(cè)試的XRD圖譜以及圖2 X=0.3, 0.4, 0.5三個(gè)樣品的高分辨同步輻射粉末XRD圖譜（角度已轉(zhuǎn)換為銅靶Kα），均可被指標(biāo)化為正交晶系，空間群為Pnma。其X射線衍射出現(xiàn)的峰值只與原始反應(yīng)物匹配并與母相峰值出現(xiàn)位置相同。X射線衍射結(jié)果表明Y離子與Yb離子隨機(jī)地分布在A位，形成YCrO3與YbCrO3的固融體。我們所制備的母相多晶樣品YbCrO3的晶格常數(shù)的測(cè)試計(jì)算結(jié)果為a=5.185 ?, b=5.488 ?, c=7.474 ? , 和晶包體積V=213.3 ?3，與之前文獻(xiàn)中報(bào)道的晶格常數(shù)a =5.195 ?, b =5.51 ?, and c =7.49 ?基本符合。Y離子摻雜樣品晶包參數(shù)列于表1中，隨Y離子含量的增加晶格常數(shù)呈單調(diào)上升趨勢(shì)，同步輻射結(jié)果也表明高Y含量的樣品其輻射峰值向小角度移動(dòng)。
圖1 Yb1?xYxCrO3 (0≤x≤0.5)室溫XRD圖樣
圖2 Yb1-xYxCrO3 (X=0.3-0.5)高分辨同步輻射粉末XRD圖譜(角度已轉(zhuǎn)換為銅靶Kα)
表1 晶格常數(shù)、傾角反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度與場(chǎng)冷模式測(cè)量補(bǔ)償溫度
x
a(?)
b(?)
c(?)
V(?3)
TNFC(K)
Tcomp(K)
5.185
5.49
7.474
212.7
119
19
0.1
5.199
5.503
7.492
214.3
131
15
0.2
5.207
5.508
7.5
215.13
132
13
0.3
5.221
5.52
7.519
216.68
141
9
0.4
5.211
5.507
7.503
215.38
139
-
0.5
5.216
5.511
7.509
215.85
【關(guān)鍵詞】金屬氧化物 酸 教學(xué)研究
【中圖分類號(hào)】G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2013）12-0176-01
初中課堂上通過稀鹽酸和生銹的鐵釘反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，由此推廣到其它金屬氧化物與鹽酸、硫酸的反應(yīng)學(xué)習(xí)，從而得出金屬氧化物與酸可以發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。對(duì)于化學(xué)教師，應(yīng)該需要更深入地了解其中的反應(yīng)情況。筆者通過查閱教材、教輔等資料，同時(shí)也多次在實(shí)驗(yàn)室做做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，測(cè)定了一些相關(guān)數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)單歸納了以下幾個(gè)因素對(duì)金屬氧化物與酸反應(yīng)的影響，以期引發(fā)同行探討或反思。
一、金屬氧化物的種類對(duì)反應(yīng)的影響
1.酸性金屬氧化物
酸性金屬氧化物的特性就是容易和水作用，生成對(duì)應(yīng)的酸。例如Mn2O7，它具有強(qiáng)氧化性，如果將它和鹽酸作用，則鹽酸的濃度哪怕比較低，也可以產(chǎn)生Cl2， 反應(yīng)方程式為：， 即將鹽酸氧化。
2.堿性金屬氧化物
CaO、CuO等大多數(shù)金屬氧化物是堿性氧化物。例如， 可以和稀鹽酸和稀硫酸發(fā)生反應(yīng)，方程式為：[1]對(duì)于上面兩個(gè)反應(yīng)，就初三學(xué)生而言，在歸納酸的化學(xué)性質(zhì)時(shí)，可以這樣表示：酸溶液+金屬氧化物鹽溶液+水。當(dāng)然，的同質(zhì)多象變種有兩種，即。前者在自然條件下穩(wěn)定，后者在自然條件下不如穩(wěn)定，處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，所以不是所有的氧化鐵都能順利的與酸反應(yīng)。
3.兩性金屬氧化物
既可以與酸反應(yīng)生成鹽和水，又可以與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物稱為兩性氧化物。常見的兩性氧化物有等。氧化鋁和稀鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)如下： 中學(xué)階段所說的金屬氧化物與酸的反應(yīng)一般是指堿性氧化物以及兩性氧化物與酸的反應(yīng)，屬復(fù)分解反應(yīng)。但過渡金屬高價(jià)態(tài)氧化物有部分為酸性氧化物（如：Mn2O7、CrO3），它們一般不能與酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，但有可能發(fā)生氧化還原反應(yīng)。本文中沒有涉及過氧化物、超氧化物（如Na2O2）等與酸的反應(yīng)，該類反應(yīng)生成鹽、水和氧氣，這類并不屬于金屬氧化物討論范疇。總之，金屬氧化物種類較多，與常見的酸反應(yīng)時(shí)情況較為復(fù)雜。
二、酸的濃度對(duì)反應(yīng)的影響
1.濃硫酸
實(shí)驗(yàn)證明，把生銹的鐵釘（氧化鐵）加入濃硫酸中，無明顯現(xiàn)象。因?yàn)閺姆磻?yīng)的原理上講，氧化鐵是和H+的作用，F(xiàn)e2O3+6H+=2Fe3++3H2O。而常見的濃硫酸溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%，其密度為1.84g?ml-。[2]濃硫酸中含有很少的水，所以只有小部分硫酸能在水中電離出氫離子，濃硫酸中主要是大量硫酸分子。根據(jù)上述反應(yīng)原理無法用濃硫酸除去氧化鐵，而要溶解氧化鐵，要用稀硫酸。在稀硫酸中無氧化性，只有酸性。
2.濃鹽酸
把氧化鐵加入濃鹽酸中，反應(yīng)現(xiàn)象與稀鹽酸反應(yīng)相同。反應(yīng)的原理也相同，化學(xué)反應(yīng)在上文已經(jīng)闡述。
金屬氧化物二氧化錳（MnO2）反應(yīng)情況就與氧化鐵大相徑庭。二氧化錳與稀鹽酸不反應(yīng)，但是和濃鹽酸在加熱條件下可以進(jìn)行如下反應(yīng)：MnO2+4HCl（濃）。當(dāng)鹽酸濃度較低時(shí)，稀鹽酸的還原性比較弱，氯氣的氧化性比二氧化錳要強(qiáng)。如果鹽酸濃度達(dá)到一定程度，二氧化錳的氧化性就比氯氣強(qiáng)了，反應(yīng)就可以進(jìn)行了，但仍然屬于氧化還原反應(yīng)，而不是復(fù)分解反應(yīng)。
由此可知不同濃度的酸不僅對(duì)反應(yīng)是否進(jìn)行有影響，對(duì)反應(yīng)按照復(fù)分解還是按照氧化還原反應(yīng)進(jìn)行也會(huì)有一定的影響。
三、酸的種類對(duì)反應(yīng)的影響
上文闡述了稀硫酸和稀鹽酸與氧化鐵反應(yīng)速率只和H+的濃度有關(guān)，所以是否只要H+濃度一樣，酸就可以溶解氧化鐵？但實(shí)實(shí)際并不是這樣。為此，筆者做了對(duì)比實(shí)驗(yàn)：把等質(zhì)量的氧化鐵分別加入①5ml稀硫酸、②5ml稀硫酸（加少量Na2SO4）、③5ml稀硫酸（加少量NaCl）、5ml稀鹽酸中。測(cè)定了三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并取平均耗時(shí)。相關(guān)數(shù)據(jù)如下：
實(shí)驗(yàn)證明，鹽酸溶解氧化鐵的速度較快，在硫酸中加入少量食鹽，結(jié)果氧化鐵的溶解速度加快了，而加入硫酸鈉的硫酸反應(yīng)速率沒有明顯改變。由此可知，Cl-對(duì)于改變反應(yīng)速率起到了一定的作用。這是由于一些陰離子和Fe3+有一種配合作用，Cl-可以替代氧化鐵晶體中的O2-離子，破壞氧化鐵的晶體結(jié)構(gòu)，使Fe3+可以順利進(jìn)入溶液，并和Cl-結(jié)合成比較穩(wěn)定的配離子，從而加快反應(yīng)速率。
在酸與金屬氧化物反應(yīng)時(shí)，不同種類的酸對(duì)反應(yīng)的速率是顯而易見的。
四、總結(jié)與反思
通過本文的研究，筆者認(rèn)為在分析物質(zhì)之間是否可以反應(yīng)，或者又是以何種反應(yīng)類型進(jìn)行，往往要考慮一定的因素。否則，就會(huì)使問題討論的面牽扯太廣泛而無法解決。
對(duì)于化學(xué)教師而言，在平常教學(xué)先不考慮具體的教學(xué)設(shè)計(jì)，而是以一個(gè)學(xué)習(xí)者的身份對(duì)教材進(jìn)行深度透視，首先研究教材上顯性可見的以及這部分內(nèi)容所隱含（或稱可拓展）的相關(guān)知識(shí)，如果一個(gè)教師缺乏對(duì)所教內(nèi)容在高度、深度、廣度上的認(rèn)識(shí)和理解，是無法完成一個(gè)優(yōu)秀的教學(xué)設(shè)計(jì)的。
參考文獻(xiàn)：
【關(guān)鍵詞】金屬氧化物避雷器;故障診斷;預(yù)防性試驗(yàn);在線監(jiān)測(cè);紅外熱成像
金屬氧化物避雷器（MOA）是限制過電壓、進(jìn)行發(fā)變電站和直流換流站絕緣配合的電力設(shè)備，特別是在由預(yù)防檢修方式向狀態(tài)檢修方式過渡的今天，其安全運(yùn)行或故障診斷的重要性毋需置疑。
本文重點(diǎn)介紹診斷MOA故障中目前使用較多的方法和手段，同時(shí)也分析了環(huán)境條件對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。為敘述方便，將本文的MOA限定為交流110、220變電站的無間隙MOA。
1.預(yù)防性試驗(yàn)
預(yù)防性試驗(yàn)是目前惟一“有法可依”的MOA故障診斷方法。在現(xiàn)場(chǎng)通常按表1進(jìn)行全部或部分項(xiàng)目試驗(yàn)。將試驗(yàn)結(jié)果與以前或出廠試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，實(shí)現(xiàn)對(duì)MOA的故障診斷。
表1
*試驗(yàn)合格的判據(jù)標(biāo)準(zhǔn)主要是根據(jù)20世紀(jì)80年代初期我國的MOA水平（一般產(chǎn)品的電阻片直徑度不太大）制定的。
注：√表示易進(jìn)行故障診斷;×表示不易進(jìn)行故障診斷。
預(yù)防性試驗(yàn)的突出特點(diǎn)是定期（半年或1年）和按時(shí)（不管設(shè)備狀態(tài)如何，到時(shí)必須做試驗(yàn)），因此不可避免地會(huì)存在下述缺點(diǎn)：
①需要停電或停運(yùn)，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，增加了不必要的拆裝次數(shù)和檢修費(fèi)用;
②試驗(yàn)條件往往不同于MOA的正常運(yùn)行條件，不易準(zhǔn)確判斷;
③無法防止在預(yù)防性試驗(yàn)的間隔期間內(nèi)因MOA質(zhì)量突然變化而導(dǎo)致的事故。
2.監(jiān)測(cè)或檢測(cè)
監(jiān)測(cè)系指對(duì)MOA進(jìn)行的連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)督測(cè)量，而檢測(cè)是指對(duì)MOA進(jìn)行間斷的定期檢查測(cè)量。二者都是在線或帶電完成的，技術(shù)原理也相同。在線監(jiān)測(cè)的基本原則是“無病不修，有病才修，修必修好”。相對(duì)于檢測(cè)而言，它比較容易實(shí)現(xiàn)，也是目前大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)所采用的測(cè)量方法。
2.1 在線監(jiān)測(cè)的基本原理
將MOA看作是線性電容和非線性電阻并聯(lián)的器件。在運(yùn)行電壓作用下，流過MOA的漏電流稱為全電流，它由容性分量和阻性分量構(gòu)成。將容性分量補(bǔ)償?shù)艉髣t可得阻性電流。將電壓與阻性電流相乘并積分則可得到MOA的功率損耗。這就是MOA在線監(jiān)測(cè)普遍采用的補(bǔ)償法的基本原理。
補(bǔ)償法的測(cè)量原理，一般都需要從變電站的電壓互感器取得電壓作為參考分量。根據(jù)此參考分量來確定MOA漏電流的容性分量和阻性分量，然后進(jìn)行處理。
2.2 在線監(jiān)測(cè)的優(yōu)缺點(diǎn)
與預(yù)防性試驗(yàn)相比，在線監(jiān)測(cè)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
①減少停電或停運(yùn)損失，節(jié)約MOA檢修費(fèi)用，降低MOA全壽命周期成本;
②監(jiān)測(cè)條件即是MOA的運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)報(bào)相對(duì)準(zhǔn)確;
③能夠預(yù)測(cè)已有故障隱患對(duì)MOA其他零部件的影響與作用，可以消除MOA已有故障誘發(fā)的二次性損壞。
但在開展在線監(jiān)測(cè)時(shí)也遇到一些困難，主要反映在：
①尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同裝置之間不具有可比性;
②對(duì)MOA故障特征量的研究不夠，各測(cè)量量與MOA剩余壽命沒有明確的關(guān)系;
③抑制干擾十分困難，直接影響結(jié)果的準(zhǔn)確性;
④目前被廣泛使用的由JS和電流表組合的漏電流監(jiān)測(cè)儀，所測(cè)全電流是MOA的阻性電流與容性電流的矢量之和，由于容性電流分量遠(yuǎn)大于阻性電流分量，無法辨別由MOA電阻片劣化引起的阻性電流的升高，因此不能有效預(yù)防由于MOA劣化而引發(fā)的事故，一般只能發(fā)現(xiàn)由于MOA密封不良而造成的受潮故障。
3.紅外熱成像
紅外診斷是一種以“基礎(chǔ)熱像”為根據(jù)，結(jié)合MOA結(jié)構(gòu)及傳導(dǎo)熱能的途徑，分析MOA缺陷及故障狀態(tài)下的熱場(chǎng)及溫升，并參考其他測(cè)量結(jié)果，診斷MOA有無內(nèi)部或外部故障的方法。
與其他診斷方法相比，紅外診斷具有明顯的優(yōu)勢(shì)：
①不接觸、不停運(yùn)、不取樣、不解體，省時(shí)、省力，降低MOA檢修費(fèi)用，大大提高M(jìn)OA的運(yùn)行有效度;
②采用被動(dòng)式監(jiān)測(cè)，診斷手段單一、操作簡(jiǎn)單方便;
③可實(shí)現(xiàn)大面積快速掃描成像，狀態(tài)顯示快捷、靈敏、形象、直觀，監(jiān)測(cè)效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低;
④適用面廣（幾乎適用所有設(shè)備），效益、投資比高;
⑤易于進(jìn)行計(jì)算機(jī)分析，有利于向智能化診斷發(fā)展;
⑥有利于實(shí)現(xiàn)MOA的狀態(tài)管理和向狀態(tài)檢修方式過渡。
紅外診斷的局限性：
①對(duì)MOA溫度狀態(tài)做絕對(duì)測(cè)量時(shí)標(biāo)定較困難;
②目前診斷使外部溫度變化小的內(nèi)部故障尚有困難，而MOA的此種故障又較多。
利用紅外熱成像診斷MOA故障時(shí)，通常是形成整只MOA的溫度分布圖，如果局部溫度變化有異常，則應(yīng)查找原因。
4.環(huán)境條件對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響
4.1 溫度和濕度的影響
溫度越高，MOA的漏電流越大;反之，溫度越低，漏電流就越小。MOA的這種特性可用溫度系數(shù)來表征，在低于40℃時(shí)，MOA的溫度系數(shù)通常為2%/℃～5%/℃。空氣的相對(duì)濕度越大，MOA瓷套外表面的漏電流也越大，特別在污穢程度較重時(shí)這種影響更加明顯。為了減少這種影響，測(cè)量宜在空氣相對(duì)濕度較低的條件下進(jìn)行，因此測(cè)量時(shí)間宜選在晴天的10：00～17：00。
4.2 污穢和諧波的影響
污穢程度越重，MOA瓷套外表面的漏電流越大，MOA總的漏電流也越大。若MOA各節(jié)之間污穢程度不均勻則會(huì)發(fā)生電流轉(zhuǎn)移：MOA各節(jié)的總電流是相同的，對(duì)污穢程度較重的節(jié)，瓷套外表面的漏電流較大，芯體的漏電流較小;對(duì)污穢程度較輕的節(jié)，瓷套外表面的漏電流較小，芯體的漏電流較大。在濕度較大且污穢較重時(shí)，有時(shí)也可以采用屏蔽法將瓷套的外部電流分流，使之不通過測(cè)量表計(jì)或測(cè)量元件。
MOA的運(yùn)行電壓中含有一定比例的諧波成分，諧波和污穢的共同作用將導(dǎo)致MOA的電壓、電流分布不均勻，使其發(fā)生局部過熱（主要指內(nèi)部某些電阻片）。
4.3 干擾的影響
MOA的漏電流較小，通常為幾十至幾百μA。如果不采取措施，電磁場(chǎng)的干擾將使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大的誤差。為了減小或消除干擾對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，測(cè)量時(shí)應(yīng)對(duì)使用的儀表及其引線進(jìn)行屏蔽。
5.結(jié)論
預(yù)防性試驗(yàn)、監(jiān)測(cè)或檢測(cè)、紅外熱成像3種診斷運(yùn)行中的MOA故障的方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，實(shí)際使用時(shí)宜綜合運(yùn)用，結(jié)合長(zhǎng)期測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，分析環(huán)境條件對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，并通過縱向和橫向比較分析做出正確的判斷，以提高M(jìn)OA運(yùn)行的可靠性。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：110kV；復(fù)合外套；金屬氧化物避雷器；故障；處理
引言
由于具有防爆能力強(qiáng)、耐污、輕便和密封好等優(yōu)勢(shì)，110kV復(fù)合外套金屬氧化物避雷器在電網(wǎng)建設(shè)中得到了廣泛的使用。而一旦避雷器出現(xiàn)了故障，就將引發(fā)母線、變壓器停電等事故，繼而給電網(wǎng)運(yùn)行造成較大的影響，但由于該類型的避雷器存在一定的泄漏電流增大缺陷，所以導(dǎo)致了避雷器故障的時(shí)常發(fā)生。因此，有必要對(duì)110kV復(fù)合外套金屬氧化物避雷器的故障原因進(jìn)行分析，并尋找相應(yīng)的對(duì)策進(jìn)行故障的處理，繼而為電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供更多的保障。
1 110kV復(fù)合外套金屬氧化物避雷器故障分析
1.1 避雷器常見故障
在現(xiàn)實(shí)生活中，110kV復(fù)合外套金屬氧化物避雷器具有良好的防爆性、耐污性、密封性和安裝便捷性，可以保護(hù)線路和設(shè)備免受瞬態(tài)過電壓的危害，所以在配電網(wǎng)中得到了廣泛的使用。在導(dǎo)線遭到雷擊后，避雷器將會(huì)將電荷帶入大地，繼而保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行，但在使用的過程中，避雷器也會(huì)出現(xiàn)閥片破碎、側(cè)閃故障、內(nèi)部放電、爆炸和老化損壞等故障。而此時(shí)，利用在線漏測(cè)電流檢測(cè)裝置進(jìn)行避雷器的檢測(cè)將發(fā)現(xiàn)，避雷器可能會(huì)出現(xiàn)不正常的發(fā)熱、溫度分布不均勻、局部溫度升高或降低等現(xiàn)象，并且?guī)щ姕y(cè)試后的阻性電流峰值也將變大。而這樣的避雷器的絕緣已然劣化，因此無法給配電網(wǎng)的運(yùn)行提供保障。
1.2 避雷器故障原因
110kV復(fù)合外套金屬氧化物避雷器由復(fù)合外套、閥片固定部件和閥片這三部分組成，而每個(gè)部分的工藝和質(zhì)量都將對(duì)避雷器的質(zhì)量造成影響。所以，一旦其中一個(gè)部件出現(xiàn)質(zhì)量問題，就容易引起避雷器故障。首先，避雷器的復(fù)合外套由高分子硅橡膠材料制成，而制作的過程采用了芯體與硅橡膠的粘結(jié)工藝。在加工的過程中，使用三元乙丙橡膠或加入硅粉等材料可以使加工成本得到有效降低，但卻會(huì)導(dǎo)致外套電性能和老化性能的降低。而設(shè)備一旦過早老化，就會(huì)出現(xiàn)電壓分布不均勻和局部發(fā)熱等問題。所以，如果復(fù)合外套的材料質(zhì)量不高，避雷器就容易出現(xiàn)故障。其次，避雷器的密封性能主要由芯體結(jié)構(gòu)決定。就目前來看，閥片固定部件的芯體結(jié)構(gòu)有熱縮管式、玻璃絲布外表涂稀釋環(huán)氧和玻璃布管防爆式等等。而一旦避雷器的密封性較差，就會(huì)導(dǎo)致避雷器受潮，繼而影響避雷器的絕緣性能。所以在避雷器出廠之前，需要利用合成材料將避雷器上的注膠排氣孔封死，繼而確保避雷器的封閉性。但是，為了降低加工成本，一些廠家在生產(chǎn)避雷器時(shí)會(huì)使用不合格的材料，繼而使避雷器的質(zhì)量受到影響。再者，避雷器的閥片制作對(duì)生產(chǎn)環(huán)境、工序管理、原料選用和工藝都有較高的要求，一旦中間出現(xiàn)了問題，則將影響閥片的質(zhì)量，繼而引發(fā)避雷器故障[1]。此外，受潮是導(dǎo)致避雷器性能下降的主要原因。除了加工制作工藝的問題，避雷器在安裝的過程中也有可能因冷脹內(nèi)縮而受潮。同時(shí)，如果安裝過程中密封性不嚴(yán)，也將導(dǎo)致避雷器受潮，而在避雷器輕微受潮時(shí)，閥片電容將變大，繼而導(dǎo)致元件的阻性電流增大。在嚴(yán)重受潮時(shí)，則將導(dǎo)致避雷器內(nèi)部結(jié)露，繼而引發(fā)放電、爆炸等事故。
2 避雷器故障的處理
2.1 制定避雷器檢驗(yàn)計(jì)劃
為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理導(dǎo)致110kV復(fù)合外套金屬氧化物避雷器故障的因素，相關(guān)單位應(yīng)該制定避雷器的檢驗(yàn)計(jì)劃。一方面，需要進(jìn)行避雷器型號(hào)和出廠時(shí)間的統(tǒng)計(jì)，以便完成對(duì)同批次的避雷器的制造隱患和產(chǎn)品缺陷的檢測(cè)。其次，針對(duì)運(yùn)行時(shí)間超過十年的避雷器，需要制定周期檢驗(yàn)計(jì)劃，而檢驗(yàn)的內(nèi)容包括帶電測(cè)試和紅外普查[2]。在必要的情況下，可以進(jìn)行停電試驗(yàn)。而在有條件的情況下，則需要盡量早的完成避雷器的更換。此外，運(yùn)行時(shí)間超過十年的避雷器已經(jīng)老舊，所以其缺陷發(fā)展相對(duì)較快，容易在一年內(nèi)從微小缺陷演變成避雷器故障。所以，按照泄漏電流測(cè)量周期為4.5年的規(guī)定，需要及時(shí)完成避雷器的停電試驗(yàn)計(jì)劃的安排。
2.2 加強(qiáng)避雷器的日常巡檢
除了制定相應(yīng)的檢查計(jì)劃，還需要加強(qiáng)避雷器的日常巡檢，以便及時(shí)排除避雷器故障。一方面，需要加強(qiáng)對(duì)避雷器泄漏電流測(cè)試裝置的監(jiān)視。具體來講，就是在檢修前每天觀察避雷器在線監(jiān)測(cè)表顯示的泄漏電流值，并做好每月的記錄。而一旦發(fā)現(xiàn)有異常增長(zhǎng)的現(xiàn)象，則需要測(cè)量避雷器的阻性電流值和功率損耗[3]。另一方面，在進(jìn)行半年一次的紅外測(cè)溫和帶電測(cè)試時(shí)，需要注重觀察泄漏電流的波形。一旦在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)或誤差變化，則需要完成各類數(shù)據(jù)的綜合分析。而在測(cè)試的各項(xiàng)數(shù)據(jù)都有一定的變化趨勢(shì)時(shí)，則需要進(jìn)行避雷器的停電檢查。
2.3 做好避雷器的故障預(yù)防
在進(jìn)行避雷器的周期測(cè)試時(shí)，需要做好避雷器故障預(yù)防。一方面，在紅外檢測(cè)時(shí)，不同類型避雷器具有不同的靈敏度。在避雷器產(chǎn)生過熱缺陷的情況下，會(huì)出現(xiàn)局部發(fā)熱現(xiàn)象。但是由于熱量有限，所以設(shè)備外部的溫度變化較小，繼而難以被檢測(cè)出來。因此，當(dāng)檢測(cè)到的相間溫度差別或同一避雷器的上下端溫差只要超過3℃，就需要結(jié)合其他測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。而這樣一來，就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)不夠靈敏的避雷器的過熱缺陷，并避免該種設(shè)備缺陷發(fā)展成故障。另一方面，在帶電測(cè)試的過程中，需要適當(dāng)引入局部放電檢測(cè)，以便及時(shí)了解避雷器的受潮情況，繼而進(jìn)行避雷器故障的預(yù)防。具體來講，就是使用能夠檢測(cè)出避雷器泄漏電流原始變形的測(cè)試儀器，以便顯示出現(xiàn)避雷器的局部放電情況，但如果避雷器處于放電初期，由于放電頻率小于儀器采樣頻率，所以將難以檢測(cè)到避雷器內(nèi)部是否存在放電信號(hào)。因此，除了密切關(guān)注測(cè)試時(shí)的泄漏電流原始波形變化，還要結(jié)合其他檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行避雷器局部放電情況的檢測(cè)[4]。此外，在測(cè)試結(jié)束后，需要進(jìn)行避雷器運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估。而一旦避雷器的運(yùn)行狀態(tài)不佳，則需要適當(dāng)縮短避雷器的試驗(yàn)周期，并完成避雷器的泄漏電流的進(jìn)一步檢測(cè)，以便及早發(fā)現(xiàn)避雷器是否劣化和受潮，繼而完成避雷器故障的及早處理。
3 結(jié)束語
總而言之，在配電網(wǎng)運(yùn)行的過程中，避雷器可以降低電網(wǎng)的雷擊災(zāi)害，所以對(duì)配網(wǎng)安全運(yùn)行起到了至關(guān)重要的作用，但在實(shí)際生活中，避雷器的質(zhì)量和性能不能得到統(tǒng)一，所以也會(huì)因受潮、雷擊而發(fā)生故障，繼而給電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來威脅。所以，相關(guān)單位需要進(jìn)行避雷器故障原因的分析，繼而制定有效的策略進(jìn)行故障的預(yù)防和處理。因此，文章對(duì)110kV復(fù)合外套金屬氧化物避雷器故障及處理問題展開的研究，可以為避雷器的檢修人員提供一定的指導(dǎo)。
參考文獻(xiàn)
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一、酸性氧化物
二、堿性氧化物
堿性氧化物的主要特征是能與酸作用生成鹽和水，它包括大多數(shù)的金屬氧化物.堿性氧化物中除了少數(shù)金屬性較強(qiáng)的鈉、鉀等的氧化物能直接與水化合生成相應(yīng)的堿外，大多數(shù)堿性氧化物都是難溶于水的.
二、不成鹽氧化物
在氧化物中有極少數(shù)氧化物像NO、N2O、CO、H2O等，它們?cè)谝话銞l件下既不與水作用，又不與酸類或堿類物質(zhì)作用（H2O除外），人們稱之為不成鹽氧化物.
這里需要說明的是：有些不成鹽氧化物在一定條件下是可以“成鹽”的.如CO，在工業(yè)上制備上甲酸，就是利用CO與NaOH在一定條件下反應(yīng)來制取的：CO + NaOH HCOONa
在中學(xué)階段，人們將CO劃分為不成鹽氧化物類，這是由于中學(xué)化學(xué)中還沒有涉及到上述的用CO制備甲酸這方面的知識(shí).
三、過氧化物
此類氧化物是由于分子中含有過氧基（―O―O―）或過氧離子（O2-2）而得其名.此外具有極弱酸性的過氧化氫（H2O2）與堿作用，也可生成過氧化物：
四、超氧化物
金屬性特別活潑的堿金屬和堿土金屬，在一定條件下，在過熱的氧氣中燃燒時(shí)，可生成比過氧化物含氧量更高的氧化物.例如KO2、NaO2等，人們稱之為超氧化物.此外，超氧化氫（HO2）也屬于超氧化物.
超氧化物中的超氧離子（O-2）是O2分子作為一個(gè)整體獲得一個(gè)電子后形成的，因此穩(wěn)定性很差，是很強(qiáng)的氧化劑.
關(guān)鍵詞：氧化物冶金 非金屬夾雜物 晶內(nèi)鐵素體
中圖分類號(hào)：TF 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2013）06-0258-01
進(jìn)入21 世紀(jì)后，鋼鐵材料因高的強(qiáng)度與良好的低溫沖擊韌性而在機(jī)械工程制造業(yè)中占據(jù)著重要地位。機(jī)械工程結(jié)構(gòu)向巨型化、高參量方向發(fā)展， 如超大型船舶與海洋平臺(tái)、大跨度橋梁、長(zhǎng)距離石油和天然氣輸送管線等。這些大型機(jī)械工程結(jié)構(gòu)對(duì)鋼鐵材料的性能提出了越來越高的要求， 要求在不增加或盡量減少合金元素含量的前提下， 使鋼鐵材料的強(qiáng)度與韌性成倍提高[1]。許多研究成果表明， 細(xì)化晶粒是實(shí)現(xiàn)鋼鐵材料強(qiáng)度與韌性成倍提高的最有效方法。氧化物冶金是近年來用于細(xì)化鋼鐵材料晶粒， 提高強(qiáng)度與韌性的新方法、新技術(shù)， 已成功地用于非調(diào)質(zhì)鋼、微合金低碳鋼、天然氣輸送管線鋼的開發(fā)， 日本的“ 新世紀(jì)結(jié)構(gòu)材料開發(fā)計(jì)劃”就包含氧化物冶金的內(nèi)容川。本文介紹了氧化物冶金技術(shù)及其應(yīng)用的新進(jìn)展。
1 氧化物冶金的基本思路
人們研究焊縫金屬的顯微組織與強(qiáng)度、韌性之間的關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)焊縫金屬奧氏體晶內(nèi)的非金屬夾雜物周圍有似針狀的鐵素體顯微組織時(shí)， 焊縫金屬不僅具有高的強(qiáng)度， 而且具有良好的低溫沖擊韌性。這些似針狀的鐵素體顯微組織被稱為針狀鐵素體（Acicular Ferrite ， 簡(jiǎn)稱A F ） 。針狀鐵素體是在奧氏體晶內(nèi)形成的， 又稱為晶內(nèi)鐵素體（Intragranular Ferrite ， 簡(jiǎn)稱IG F ）。簡(jiǎn)稱IG F ）。晶內(nèi)鐵素體總是在非金屬夾雜物上形核， 而這些非金屬夾雜物主要為Ti、AI 的氧化物與Mn 的硫化物形成的氧、硫復(fù)合物仁5 一1。根據(jù)非金屬夾雜物誘導(dǎo)內(nèi)鐵素體形核， 細(xì)化晶粒， 提高強(qiáng)度和韌性的客觀事實(shí)。日本新日鐵公司的高村等： 提出了控制鋼中氧化物的組成， 使之細(xì)小、彌散化， 誘導(dǎo)晶內(nèi)鐵素體形核， 提高鋼的強(qiáng)度與韌性， 并將這一新技術(shù)稱為氧化物冶金（Oxides Metallurgy）。基本思路可概括為： （1） 若能在原奧氏體晶內(nèi)形核， 產(chǎn)生大量的晶內(nèi)鐵素體， 即使奧氏體晶粒粗大，也可獲得晶粒細(xì)小的顯微組織。晶內(nèi)鐵素體具有自身細(xì)化的能力， 能抑制焊接熱影響區(qū)的晶粒粗化。（2） 無論多潔凈的鋼， 其均有許多非金屬夾雜物。在適當(dāng)?shù)臈l件下，一些非金屬夾雜物可誘導(dǎo)晶內(nèi)鐵素體形核， 細(xì)化鋼的晶粒。
2 氧化物冶金型鋼的顯微組織特征
氧化物冶金型鋼的顯微組織主要由非金屬夾雜物與晶內(nèi)鐵素體組成， 這時(shí)的非金屬夾雜物為有益非金屬夾雜物， 是鋼中相的重要組成部分。它們共同起到細(xì)化晶粒提高鋼強(qiáng)度與韌性的作用。
1 晶內(nèi)鐵素體的顯微組織特征晶內(nèi)鐵素體的相轉(zhuǎn)變溫度為680～480℃ ，屬于中溫轉(zhuǎn)變。晶內(nèi)鐵素體均在奧氏體晶內(nèi)的非金屬夾雜物上形核、長(zhǎng)大，每個(gè)非金屬夾雜物上往往有多個(gè)晶內(nèi)鐵素體板條， 呈放射性狀[2]。 國家自然科學(xué)基金（50334050） 和上海寶山集團(tuán)公司聯(lián)合資助重點(diǎn)項(xiàng)目氧化物冶金技術(shù)及其應(yīng)用晶內(nèi)鐵素體板條的平均尺寸為0.1μm～3.0μm。碳化物板條之間相互連鎖， 分布在原奧氏體晶內(nèi)。一方面晶內(nèi)鐵素體能使鋼的晶粒細(xì)小化，另一方面晶內(nèi)鐵素體板條之間為大角度晶界， 板條內(nèi)的微裂紋解理跨越晶內(nèi)鐵素體時(shí)要發(fā)生偏轉(zhuǎn)， 擴(kuò)展需消耗很高的能量。因此， 氧化物冶金型鋼表現(xiàn)出高的強(qiáng)度和韌性。晶內(nèi)鐵素體能自身細(xì)化。一定條件下， 由非金屬夾雜物誘導(dǎo)生成的晶內(nèi)鐵素體晶界上可以生長(zhǎng)出新的晶內(nèi)鐵素體， 這使得鋼的晶粒更加細(xì)化， 有很強(qiáng)的自身細(xì)化晶粒的能力。由非金屬夾雜物誘導(dǎo)形核形成的晶內(nèi)鐵素體稱為一次晶內(nèi)鐵素體， 在一次晶內(nèi)鐵素體晶界上形成的晶內(nèi)鐵素體稱為二次晶內(nèi)鐵素體。二次晶內(nèi)鐵素體的形核稱為感生形核，由此形成的晶內(nèi)鐵素體又稱為感生晶內(nèi)鐵素體。利用晶內(nèi)鐵素體感生形核具有自身細(xì)化晶粒的特點(diǎn)， 可有效地解決焊接熱影響區(qū)韌性下降的問題。盡管許多學(xué)者發(fā)現(xiàn)了晶內(nèi)鐵素體感生形核現(xiàn)象仁川， 但對(duì)有關(guān)晶內(nèi)鐵素體的感生形核規(guī)律、感生形核條件和影響晶內(nèi)鐵素體感生形核的因素了解較少， 積累的數(shù)據(jù)也不多。
2 氧化物冶金型鋼中非金屬夾雜物的作用與性質(zhì)
非金屬夾雜物是氧化物冶金型鋼顯微組織的重要組成部分， 這時(shí)的非金屬夾雜物是有益相， 它們有以下幾方面的作用。在鋼液中作為非自發(fā)形核核心，細(xì)化奧氏體晶粒，沉淀于奧氏體晶界， 阻止奧氏體晶粒的長(zhǎng)大； 固溶于奧氏體晶內(nèi)， 影響奧氏體向鐵素體的固相轉(zhuǎn)變， 誘導(dǎo)晶內(nèi)鐵素體形核、長(zhǎng)大； 在焊接過程中， 促進(jìn)焊接熱影響區(qū)粗晶區(qū)的晶內(nèi)鐵素體形核與感生形核。現(xiàn)對(duì)于誘導(dǎo)晶內(nèi)鐵素體形核非金屬夾雜物的性質(zhì)進(jìn)行了許多研究。研究了焊縫金屬中誘導(dǎo)晶內(nèi)鐵素體形核非金屬夾雜物的性質(zhì)。電子探針分析的結(jié)果表明， 誘導(dǎo)晶內(nèi)鐵素體形核的非金屬夾雜物為Al、Ti、Mn的氧、硫復(fù)合物， 如如TIO·A12O3·MnS。并認(rèn)為非金屬夾雜物表面的MnS在晶內(nèi)鐵素體形核過程中起主導(dǎo)作用。研究了微Ti 脫氧低碳鋼中非金屬夾雜物的性質(zhì)，認(rèn)為TiZO3、TIN和Ti：O3。· TIN復(fù)合物在晶內(nèi)鐵素體形核中起主導(dǎo)作用， 并認(rèn)為TiZO3、TIN與鐵素體的錯(cuò)配度較小， 有利于晶內(nèi)鐵素體在非金屬夾雜物上形核。A ndres等[3]燙二研究了微v合金氧化物冶金型中碳鋼的非金屬夾雜物， 認(rèn)為MnS、vN和MnS·VN復(fù)合物在晶內(nèi)鐵素體形核中起主導(dǎo)作用。由于誘導(dǎo)晶內(nèi)鐵素體形核、長(zhǎng)大的非金屬夾雜物往往是A12O3、TiZO3、MnS、TIN形成的氧、硫復(fù)合物或氧、氮復(fù)合物。這些復(fù)合物的中心為高熔點(diǎn)的TIO、TiZO3等，非金屬夾雜物的表層一般為低熔點(diǎn)的MnS、TIN等。在復(fù)合非金屬夾雜物中， 究竟是復(fù)合非金屬夾雜物整體共同作用誘導(dǎo)晶內(nèi)鐵素體的形核， 還是表層非金屬夾雜物MnS、TIN在誘導(dǎo)晶內(nèi)鐵素體的形核過程中起決定性作用， 在此方面爭(zhēng)議較大， 還有待進(jìn)一步研究。
3 結(jié)束語
通過對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)，我對(duì)這種技術(shù)的運(yùn)用簡(jiǎn)單的談了一下我的看法，希望能為今后教師的教學(xué)做一些貢獻(xiàn)。這也是對(duì)我學(xué)習(xí)這門課程的總結(jié)。
參考文獻(xiàn)：
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1、因?yàn)樗缓袃煞N元素且其中一種為氧元素；
2、廣義上的氧化物是指氧元素與另外一種化學(xué)元素組成的二元化合物，如二氧化碳、氧化鈣、一氧化碳等。但氧與電負(fù)性更大的氟結(jié)合形成的化合物則一般稱為氟化物而不是氧化物；
3、氧化物屬于化合物。其構(gòu)成中只含兩種元素，其中一種一定為氧元素，另一種若為金屬元素，則稱為金屬氧化物；若另一種不為金屬元素，則稱之為非金屬氧化物。
（來源：文章屋網(wǎng) ）
一、化合反應(yīng)（簡(jiǎn)記為“多變一”）
不同物質(zhì)之間能否發(fā)生化合？化合的難易程度如何？這與物質(zhì)的組成、性質(zhì)等因素密切相關(guān)。
義務(wù)教育階段所涉及的化合反應(yīng)，主要是氧氣和其他單質(zhì)以及水和某些氧化物的反應(yīng)。
眾所周知，氧氣是一種性質(zhì)比較活潑的非金屬單質(zhì)，具有較強(qiáng)的氧化性，而金屬單質(zhì)都有一定程度的還原性。因此，氧氣和絕大多數(shù)金屬都是可以化合在一起并生成對(duì)應(yīng)的金屬氧化物的。毫無疑問，金屬的活動(dòng)性越強(qiáng)，與一起的反應(yīng)就越易進(jìn)行，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)條件就越簡(jiǎn)單甚至不需要條件；反之，金屬越不活潑，與氧氣的反應(yīng)就越難發(fā)生，所需要的反應(yīng)條件就越高。
如：4Al + 3O22Al2O3
3Fe+2O2Fe3O4
2Cu + O22CuO
而對(duì)于金，即使將它置于高溫的環(huán)境中，也不會(huì)被氧氣所氧化，此乃“真金不怕火煉”的真正原因。
氧氣與其他非金屬單質(zhì)的反應(yīng)，大都需要在點(diǎn)燃的條件下才能發(fā)生，同時(shí)得到對(duì)應(yīng)的非金屬氧化物。如：
2H2 +O2 2H2O
S + O2SO2
水作為一種中性的液態(tài)氧化物，既能與大多數(shù)酸性氧化物反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的含氧酸，也能和部分堿性氧化物反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的可溶性堿。如：
CaO + H2OCa(OH)2
CO2 + H2OH2CO3
由于氫氧化銅、氫氧化鐵等均不溶于水，所以氧化銅、氧化鐵等也就難以直接與水相化合生成對(duì)應(yīng)的堿了。
二、分解反應(yīng)（簡(jiǎn)記為“一變多”）
能發(fā)生分解反應(yīng)的物質(zhì)，肯定是氧化物、酸、堿、鹽等化合物。不難理解，一種化合物的性質(zhì)越不穩(wěn)定，它就越易分解，反應(yīng)的條件就越簡(jiǎn)單甚至不需要條件；反之，化合物自身越穩(wěn)定，它就越難分解，欲使之分解，所需要的條件也就越復(fù)雜。
最典型的氧化物應(yīng)該是水了，它的性質(zhì)非常穩(wěn)定，即使將其加熱到1000℃，也只有少部分發(fā)生分解。通直流電是使水發(fā)生分解的常用條件，這也是義務(wù)教育階段接觸的惟一一個(gè)需要通電才能發(fā)生的反應(yīng)：
2H2O 2H2+ O2
過氧化氫和水不同，它實(shí)際上是一種過氧化物，性質(zhì)很不穩(wěn)定，容易發(fā)生分解：
2H2O22H2O + O2
此為實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的原理之一。
多數(shù)含氧酸都是不穩(wěn)定的，尤其是碳酸、亞硫酸，常溫下就會(huì)分解為對(duì)應(yīng)的酸性氧化物和水：
H2CO3 CO2+ H2O
H2SO3 SO2+ H2O
堿在發(fā)生分解時(shí)，生成對(duì)應(yīng)的堿性氧化物和水。但可溶性堿是難以分解的，即便是難溶性堿，也只有在加熱的條件下才能發(fā)生。如：
Cu(OH)2CuO + H2O
因此，有人曾總結(jié)了“可溶性堿易合成、難溶性堿易分解”的口訣，是有一定道理的。
鹽的穩(wěn)定性多數(shù)較強(qiáng)，分解時(shí)也沒有固定的規(guī)律：有些在加熱或高溫條件下生成相應(yīng)的酸性氧化物和堿性氧化物，如：
CaCO3 CaO +CO2
也有一些含氧酸鹽在分解時(shí)生成氧氣，但也需要加熱等條件，如實(shí)驗(yàn)室里制取氧氣的反應(yīng)：
2KClO3 2KCl+3O2
2KMnO4 K2MnO4+ MnO2+O2
三、置換反應(yīng)（簡(jiǎn)記為“一換一”）
我們都以為這類反應(yīng)能否發(fā)生只要依據(jù)金屬活動(dòng)性順序來判斷就可以了。其實(shí)這要看反應(yīng)是在水溶液里還是在非水溶液的環(huán)境中。
金屬單質(zhì)和酸或鹽溶液之間的反應(yīng)，是完全可以通過金屬活動(dòng)性順序來判斷的：只有排在金屬活動(dòng)性順序表“氫”之前的金屬才能和鹽酸、硫酸等發(fā)生置換反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽和氫氣，如：Zn + H2SO4ZnSO4 +H2，而排在“氫”之后的金屬就不能置換出酸中的氫，如銅、銀等均不能與鹽酸、稀硫酸發(fā)生反應(yīng)。
同樣，在金屬活動(dòng)性順序表里，排在前面的金屬能夠把它后面的金屬從其鹽溶液中置換出來，反之則不能。如：
Fe+CuCl2 FeCl2+CuCu+2AgNO3Cu(NO3)2 +2Ag
在非水溶液即干態(tài)環(huán)境中非金屬單質(zhì)與金屬氧化物的反應(yīng)，是不能依據(jù)金屬活動(dòng)性順序來判斷的，如果能反應(yīng)，則反應(yīng)后的生成物通常是金屬單質(zhì)和非金屬氧化物，反應(yīng)的發(fā)生往往需要加熱或高溫條件。如：
H2 + CuO Cu +H2O
Fe2O3+3H22Fe+3H2O
C + 2CuO2Cu + CO2
2Fe2O3+3C4Fe+3 CO2
四、復(fù)分解反應(yīng)（簡(jiǎn)記為“頭接尾尾接頭”）
復(fù)分解反應(yīng)是發(fā)生在酸、堿、鹽溶液間的一類反應(yīng)。這些溶液中的反應(yīng)如能發(fā)生，一般無需其他條件，但能否發(fā)生卻與相應(yīng)物質(zhì)的種類和溶解性有關(guān)。
酸和堿是性質(zhì)對(duì)立的兩類物質(zhì)，只要其中一種處于溶液狀態(tài)，它們之間就能快速反應(yīng)，并生成鹽和水，這類反應(yīng)也被稱為中和反應(yīng)。如：
NaOH+HCl NaCl+H2O
Cu(OH)2 + H2SO4 CuSO4 + 2H2O
酸和鹽、堿和鹽、鹽和鹽之間在溶液中能否發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，一要看經(jīng)過交換成分后是否產(chǎn)生沉淀、氣體或水，只要有其中的一種物質(zhì)生成，就表明該反應(yīng)已經(jīng)發(fā)生；相反，如果沒有這三類物質(zhì)中的任一種，反應(yīng)就沒有發(fā)生。二要看反應(yīng)物的溶解性，當(dāng)有酸參加時(shí)，另一種物質(zhì)（鹽）可以不溶；當(dāng)無酸參加（即堿和鹽、鹽和鹽之間的反應(yīng)）時(shí)，兩種物質(zhì)必須都溶于水且處在溶液中才可以。如：
HCl +AgNO3 AgCl+HNO3（AgCl既不溶于水，也不溶于酸）
2NaOH +CuSO4Cu(OH)2+ Na2SO4
Ca(OH)2+Na2CO3CaCO3+2NaOH（工業(yè)上制取NaOH）
NaCl + AgNO3AgCl+NaNO3
簡(jiǎn)而言之，復(fù)分解反應(yīng)的條件可概括為：有酸（參加）可不溶，無酸需都溶（指堿和鹽、鹽和鹽），產(chǎn)生沉淀、氣體、水都行。
上述反應(yīng)都是在水溶液中發(fā)生的，不難看出它們之間的反應(yīng)規(guī)律是這樣的：
酸＋鹽新酸＋新鹽
堿＋鹽 新堿＋新鹽
鹽＋鹽新鹽1＋新鹽2
目前，關(guān)于自然界固體物中重金屬的化學(xué)形態(tài)被人們廣泛接受的理論是Tessier提出的化學(xué)試劑分步提取法，它將固體顆粒物中重金屬的化學(xué)形態(tài)分為5種：
①可交換態(tài)
主要指吸附在顆粒物(主要成分是粘土顆粒及腐殖酸)上的重金屬，水相中重金屬離子的組成和濃度變化主要受這部分重金屬吸附和解吸過程的影響。
②碳酸鹽結(jié)合態(tài)
主要指與顆粒物中碳酸鹽結(jié)合在一起或本身就成為碳酸鹽沉淀的重金屬。這部分重金屬對(duì)pH值變化最為敏感，且在酸性條件下易溶解釋放。
③鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)
天然水中的鐵錳氧化物以鐵錳結(jié)核或凝結(jié)物形式存在于顆粒上，也有的呈膠膜狀覆蓋在顆粒上，其是微量重金屬極好的吸著劑。與鐵錳氧化物結(jié)合在一起的或本身就成為氫氧化物沉淀的這部分重金屬稱為鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)。這一部分重金屬在氧化還原電位降低時(shí)容易釋放出來。
④硫化物及有機(jī)結(jié)合態(tài)
指重金屬硫化物沉淀及與各種形態(tài)有機(jī)質(zhì)結(jié)合的重金屬，這部分重金屬被認(rèn)為較穩(wěn)定。
⑤殘?jiān)鼞B(tài)
指存在于石英、粘土礦物等晶格里的重金屬。其主要來源于天然礦物，通常不能被生物吸收，是生物無法利用的部分。
綜上所述，前三種形態(tài)穩(wěn)定性差，后兩種形態(tài)穩(wěn)定性強(qiáng)。也就是說，重金屬污染物的危害主要來自前三種不穩(wěn)定的重金屬形態(tài)。 2 分析方法 2.1 分離提取所用試劑及條件
①可交換態(tài)：MgCl2(1.0mol/L)，pH=7.0，水浴溫度為(22±3)℃。
②碳酸鹽結(jié)合態(tài)：NaAc(1mol/L)，pH=5.0，室溫。
③鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)：NH2OH·HCl(0.04mol/L)，水浴溫度為96℃。
④硫化物及有機(jī)結(jié)合態(tài)：HNO3(0.02mol/L)+H2O2(H2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%)，pH=2.0，水浴溫度為85℃，加熱4h。
⑤殘?jiān)鼞B(tài)：濃HNO3，電熱板加熱至近干。
⑥重金屬總量：濃HNO3，電熱板加熱至近干。
2.2 提取液中重金屬的測(cè)定
測(cè)定方法見表1。 表1 提取液中重金屬的測(cè)定方法 重金屬 鎘、鎳、鉛、鋅、銅 總鉻 砷、汞 檢測(cè)方法 CJ 26.15—91 GB 7466—87 原子熒光法 2.3 污泥樣品來源
污泥樣品取自青島市海泊河污水處理廠污泥處理車間。
3 結(jié)果與討論 3.1 測(cè)試結(jié)果
試驗(yàn)分別對(duì)生污泥、消化后污泥中的重金屬形態(tài)進(jìn)行了分析，測(cè)定結(jié)果見表2。 表2 8種重金屬在污泥消化前后的形態(tài)分布 重金屬 污泥種類 總濃度(mg/kg) 可交換態(tài)(%) 碳酸鹽結(jié)合態(tài)(%) 鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)(%) 硫化物及有機(jī)結(jié)合態(tài)(%) 殘?jiān)鼞B(tài)(%) 回收量(mg/kg) 回收率(%) 銅 生污泥 276 0 7.3 1.3 70.3 21.1 264 95.5 消化污泥 241 0 1.3 0 79.2 19.6 240 99.4 鋅 生污泥 2840 15.1 14.7 46.0 14.0 10.1 2780 97.9 消化污泥 2800 3.2 12.3 49.3 25.0 10.2 2789 99.6 鎳 生污泥 138 29.9 12.5 29.4 16.2 11.8 136 98.6 消化污泥 141 22.9 11.4 32.1 20.0 13.6 140 99.3 鉻 生污泥 49.2 18.0 13.1 5.1 0 63.8 48.9 99.4 消化污泥 48.6 14.0 10.8 7.0 1.7 67.0 48.3 99.4 鎘 生污泥 2.8 0 0 0 0 100 2.7 99.4 消化污泥 3.1 0 0 0 0 100 3.1 96.4 鉛 生污泥 134 0 0 0 0 100 131 100.0 消化污泥 144 0 0 0 0 100 138 97.8 汞 生污泥 0.501 0 0 0 0 100 0.477 95.8 消化污泥 0.639 0 0 0 0 100 0.586 95.2 砷 生污泥 4.20 0 0 0 0 100 4.08 91.7 消化污泥 4.19 0 0 0 0 100 4.07 97.0 3.2 討論
①在污泥所含的8種重金屬元素中，鋅不但含量高而且主要以不穩(wěn)定態(tài)(離子)形式存在(約占總含量的74%)；銅主要以穩(wěn)定的硫化物及有機(jī)結(jié)合態(tài)存在(約占70%)，不穩(wěn)定態(tài)含量約占10%；鎳的5種化學(xué)形態(tài)含量分布較為均勻；鉻主要以殘?jiān)鼞B(tài)存在(占60%以上)，不穩(wěn)定態(tài)的含量約占1/3，其硫化物及有機(jī)結(jié)合態(tài)的含量極少；汞、鎘、鉛、砷這幾種毒性較強(qiáng)的元素幾乎全部以穩(wěn)定態(tài)形式存在。
②消化污泥中硫化物及其有機(jī)結(jié)合態(tài)的含量高于生污泥，這說明污泥經(jīng)厭氧消化 后污泥中硫酸鹽等含硫化合物可被硫酸鹽還原菌轉(zhuǎn)化成硫離子，硫離子可促進(jìn)重金屬由不穩(wěn)定態(tài)向硫化物穩(wěn)定態(tài)的形式轉(zhuǎn)化，使污泥中重金屬的穩(wěn)定性提高。 4 結(jié)論
①活性污泥中的重金屬主要以可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、硫化物及有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)5種形態(tài)存在。其中，前3種為不穩(wěn)定態(tài)，后2種為穩(wěn)定態(tài)。污泥中鋅和鎳主要以不穩(wěn)定態(tài)的形式存在，銅主要以硫化物及有機(jī)結(jié)合態(tài)存在，鉻主要以殘?jiān)鼞B(tài)存在，汞、鎘、砷、鉛等毒性大的金屬元素幾乎全部以殘?jiān)鼞B(tài)存在。重金屬的這種分布特征對(duì)污泥農(nóng)用比較有利。
一、判斷型
試題題干給出典型元素 “位置和結(jié)構(gòu)”的特征信息，要求先依據(jù)信息確定出元素，進(jìn)而確定出在周期表中的位置或相對(duì)位置，在此基礎(chǔ)上判斷原子半徑、高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸或堿性大小、非金屬元素氫化物的穩(wěn)定性以及所形成的化合物的化學(xué)鍵、性質(zhì)等。
【例1】X、Y、Z、W、R是5種短周期元素，其原子序數(shù)依次增大。X是周期表中原子半徑最小的元素，Y原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍，Z、W、R處于同一周期，R與Y處于同一族，Z、W原子的核外電子數(shù)之和與Y、R原子的核外電子數(shù)之和相等。下列說法正確的是（ ）
A. 元素Y、Z、W具有相同電子層結(jié)構(gòu)的離子，其半徑依次增大
B. 元素X不能與元素Y形成化合物X2Y2
C. 元素Y、R分別與元素X形成的化合物的熱穩(wěn)定性：XmY>XmR
D. 元素W、R的最高價(jià)氧化物的水化物都是強(qiáng)酸
解析：從題目所給的條件可以看出X是H元素，Y是O元素，Z是Na元素，W是Al元素，R是S元素。所以，A項(xiàng)，Y、Z、W具有相同電子層結(jié)構(gòu)的離子（O2-、Na+、Mg2+），其半徑依次減小（判斷依據(jù)：核外電子排布相同的微粒，半徑隨著核電荷數(shù)的增加而減小）；B項(xiàng)，X和Y元素能形成2種化合物，X2Y（H2O）和X2Y2（H2O2）；C項(xiàng)，元素Y、R分別與元素X形成的化合物是氫化物，因?yàn)閅（O元素）和R（S元素）的非金屬性強(qiáng)弱：Y>R，所以對(duì)應(yīng)的氫化物的穩(wěn)定性：XmY>XmR；W元素最高價(jià)氧化物的水化物是Al（OH）3，是兩性氫氧化物，而R元素最高價(jià)氧化物的水化物是H2SO4，是強(qiáng)酸。
答案：C
[變式練習(xí)1]已知W、X、Y、Z為短周期元素，W、Z同主族，X、Y、Z同周期，W的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性大于Z的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性，X、Y為金屬元素，X的陽離子的氧化性小于Y的陽離子的氧化性。下列說法正確的是（ ）
A. X、Y、Z、W的原子半徑依次減小
B. W與X形成的化合物中只含離子鍵
C. W的氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn)一定高于Z的氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn)
D.若W與Y的原子序數(shù)相差5，則二者形成化合物的化學(xué)式一定為Y2W3
解析：本題考查元素周期表和元素周期律，意在考查學(xué)生對(duì)元素周期表的熟悉程度，能推導(dǎo)元素及對(duì)應(yīng)物質(zhì)。結(jié)合題目描述，W、X、Y、Z之間的位置關(guān)系為：[＼&＼&＼&＼&W＼&X＼&…＼&Y＼&…＼&Z＼&]，可知W位于第二周期，其余位于第三周期，結(jié)合位置關(guān)系：X、Y、Z 、W的半徑依次減小，A項(xiàng)正確；W與X形成的化合物如Na2O2分子中含有離子鍵和非極性共價(jià)鍵，B項(xiàng)錯(cuò)誤；N、O、F元素的氫化物分子間均存在氫鍵，其沸點(diǎn)均比各自同主族相鄰元素的氣態(tài)氫化物的高，但若W為C，其氫化物分子間不存在氫鍵，由于相對(duì)分子質(zhì)量較小，沸點(diǎn)較低，C項(xiàng)錯(cuò)誤；W與Y的原子序數(shù)相差5，二者形成的化合物可能是Mg3N2或者Al2O3，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案：A
二、表格型
試題題干以表格的形式給出元素的原子半徑和主要化合價(jià)，要求依據(jù)負(fù)化合價(jià)和原子半徑的大小確定出非金屬元素，進(jìn)而依據(jù)正化合價(jià)和原子半徑的遞變規(guī)律確定出其余元素以及在周期表中的相對(duì)位置，最后依據(jù)同周期和同主族的遞變規(guī)律判斷元素特征、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的正誤。在解答時(shí)，關(guān)鍵是抓住元素性質(zhì)和元素在周期表中的位置的關(guān)系，從原子半徑的變化和元素的最高正價(jià)和最低負(fù)價(jià)入手尋求突破。
【例2】幾種短周期元素的原子半徑及主要化合價(jià)如下表：
下列敘述正確的是
A. X、Y元素的金屬性 X
B. 一定條件下，Z單質(zhì)與W的常見單質(zhì)直接生成ZW2
C. Y的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物能溶于稀氨水
D. 一定條件下，W單質(zhì)可以將Z單質(zhì)從其氫化物中置換出來
解析：此題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)與元素周期律知識(shí)。根據(jù)題給數(shù)據(jù)，X、Y的化合價(jià)不同，但原子半徑相差較小，可知兩者位于同一周期相鄰主族，故金屬性X>Y，A錯(cuò)誤；根據(jù)Z、W的原子半徑相差不大，化合價(jià)不同，且W只有負(fù)價(jià)，則其可能是O，Z是N，兩者的單質(zhì)直接生成NO，B錯(cuò)誤；據(jù)此判斷可知X是Mg，Y是Al；Y的最高價(jià)氧化物的水化物是氫氧化鋁，其不溶于氨水，C錯(cuò)誤；一定條件下，氧氣可以和氨氣反應(yīng)生成水和氮?dú)猓珼正確。
答案：D
[變式練習(xí)2]根據(jù)下表信息，判斷以下敘述正確的是（ ）
A. 氫化物的沸點(diǎn)為H2T
B. 單質(zhì)與稀鹽酸反應(yīng)的速率為L(zhǎng)
C. M與T形成的化合物具有兩性
D. L2+與R2-的核外電子數(shù)相等
解析：由短周期元素T、R主要化合價(jià)均有-2價(jià)可知T、R均為ⅥA族，由于T沒有正化合價(jià)且原子半徑R>T，可推知R為S，T為O；依據(jù)L、M主要化合價(jià)為+2可知L、M均為IIA族，由于原子半徑L>Q，可推知L為Mg， Q為Be；由于M主要化合價(jià)為+3，且原子半徑大于Q，可推知為A。氫化物的沸點(diǎn)在同一主族中隨最外層電子層數(shù)增多而升高，但水分子間具有氫鍵，較為特殊，因此H2O的沸點(diǎn)高于H2S，A錯(cuò)誤；屬性越強(qiáng)，單質(zhì)與稀鹽酸反應(yīng)就越快，同主族元素金屬性從上至下依次增強(qiáng)，因此Mg>Be，B錯(cuò)誤；M、T形成的化合物為Al2O3，能與酸和堿反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的鹽，是兩性化合物，C正確；L2+與R2-的最外層電子數(shù)相等，均為8個(gè)；但核外電子數(shù)不相等，Mg2+為10個(gè)，S2-為18個(gè)，D錯(cuò)誤。
答案：C
三、位置型
試題以周期表截圖的形式給出元素在周期表中的相對(duì)位置，要求能夠結(jié)合同周期和同主族的遞變規(guī)律判斷元素特征、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的正誤。
【例3】短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相對(duì)位置如圖所示，其中T所處的周期序數(shù)與族序數(shù)相等。下列判斷不正確的是（ ）
A. 最簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性：R>Q
B. 最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性：Q
C. 原子半徑：T>Q>R
D. 含T的鹽溶液一定顯酸性
解析：根據(jù)元素所處的位置，可猜測(cè)T、Q、W為第三周期的元素，其中T所處的周期序數(shù)與族序數(shù)相等，則T為Al，Q為Si，W為S，R為N元素。用具體元素可判斷A，B，C三個(gè)選項(xiàng)都正確，D選項(xiàng)中含鋁離子的鹽溶液是顯酸性，但NaAlO2溶液就是顯堿性的，可用排除法得出答案。
答案：D
[變式練習(xí)3]短周期金屬元素甲～戊在元素周期表中的相對(duì)位置如右表所示，下面判斷正確的是（ ）
A. 原子半徑： 丙
B. 金屬性：甲>丙
C. 氫氧化物堿性：丙>丁>戊
D. 最外層電子數(shù)：甲>乙
解析：同周期元素原子半徑是減小的，A錯(cuò)誤；同主族元素金屬性自上而下是增強(qiáng)的，B錯(cuò)誤；同周期的元素的金屬性越來越弱，故對(duì)應(yīng)堿的堿性也是減弱的，C正確；同周期的最外層電子數(shù)越來越多，D錯(cuò)誤。
答案：C
四、圖示型
試題以坐標(biāo)圖的形式給出原子序數(shù)、化合價(jià)（或原子半徑）的關(guān)系，要求依據(jù)某種特征確定元素，考查考生的接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力，以及元素在周期表中的位置、元素及其化合物的主要性質(zhì)、原子結(jié)構(gòu)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)之間關(guān)系的綜合推斷能力。
【例4】如圖①所示是部分短周期元素化合價(jià)與原子序數(shù)的關(guān)系圖，下列說法正確的是（ ）
A. 原子半徑：Z>Y>X
B. 氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：R>W
C. WX3和水反應(yīng)形成的化合物是離子化合物
D. Y和Z兩者最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物能相互反應(yīng)
解析：本題綜合考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素周期律，短周期主族元素的最高正價(jià)=主族序數(shù)（F、O除外）、非金屬元素的最低負(fù)價(jià)=主族序數(shù)-8（H除外），由化合價(jià)隨原子序數(shù)變化關(guān)系推斷，圖中11種元素依次為第二周期第ⅣA～第ⅦA族的碳、氮、氧、氟，第三周期第ⅠA族～第ⅦA族的鈉、鎂、鋁、硅、磷、硫、氯，所以X、Y、Z、W和R分別為氧、鈉、鋁、硫和氯。隨著原子序數(shù)的遞增，同周期主族元素的原子半徑遞減，同主族元素的原子半徑遞增，則原子半徑：Na>Al>S>O，因此Y>Z>X，故A錯(cuò)；隨著原子序數(shù)的遞增，同周期主族元素的非金屬性遞增，則非金屬性：Cl>S，非金屬性越強(qiáng)，其氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng)，則穩(wěn)定性：HCl>H2S，故B正確；WX3是SO3，它和水發(fā)生如下反應(yīng)：“SO3+H2O=H2SO4”，生成的硫酸（H2SO4）是共價(jià)化合物，故C錯(cuò)；Y和Z是Na和Al，它們的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物分別是NaOH、Al（OH）3，前者是強(qiáng)堿，后者是兩性氫氧化物，二者發(fā)生如下反應(yīng)：“NaOH+Al（OH）3=NaAlO2+2H2O”，故D正確。
答案：BD
[變式練習(xí)4]如圖②是某短周期主族元素最高價(jià)氧化物水化物某相同濃度稀溶液與原子半徑的關(guān)系示意圖，則下列說法正確的是（ ）
A. 原子序數(shù)：W>Z>X
B. 氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：N>R
C. Y和W形成共價(jià)化合物
D. X和Z兩者最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物能相互反應(yīng)
關(guān)鍵詞 初高中化學(xué) 共同點(diǎn) 斷檔點(diǎn) 銜接
中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1 初高中化學(xué)知識(shí)共同點(diǎn)及銜接
1.1 初高中化學(xué)知識(shí)共同點(diǎn)
比較普高化學(xué)必修1、必修2和義教化學(xué)教材找到以下一些共同點(diǎn)。物理變化――凝固、融化、汽化、液化或凝結(jié)、升華、凝華、沸騰、溶解和潮解等。物理性質(zhì)――顏色、狀態(tài)、氣味、沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、密度、硬度、溶解性、揮發(fā)性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和延展性等。化學(xué)變化――實(shí)質(zhì)是構(gòu)成物質(zhì)分子的原子重新組合。化學(xué)性質(zhì)――可燃性、氧化性、還原性、腐蝕性、穩(wěn)定性、酸性和堿性等。化學(xué)反應(yīng)類型――燃燒、爆炸、緩慢氧化、自燃、分解反應(yīng)、化合反應(yīng)、氧化反應(yīng)、置換反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)和中和反應(yīng)（復(fù)分解反應(yīng)中的一種情況）。能量變化――放出熱量和吸收熱量等。物質(zhì)的構(gòu)成――分子、原子、質(zhì)子、中子、電子、離子和元素。物質(zhì)結(jié)構(gòu)――化學(xué)式、化合價(jià)、原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)和元素周期表等。物質(zhì)量――相對(duì)原子質(zhì)量、相對(duì)分子質(zhì)量、質(zhì)量比、元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、溶解度等。物質(zhì)分類――混合物、純凈物、金屬單質(zhì)、非金屬單質(zhì)、有機(jī)化合物和無機(jī)化合物（酸、堿、鹽和氧化物）。分散系――溶液（溶質(zhì)和溶劑）、濁液（懸濁液和乳濁液）、飽和和不飽和溶液。物質(zhì)的分離――蒸餾、蒸發(fā)、過濾和結(jié)晶。指示劑――酚酞試液、石蕊試液、紅色石蕊試紙和藍(lán)色石蕊試紙。簡(jiǎn)單有機(jī)物――甲烷、乙炔、尿素、醋酸、酒精和汽油。材料――金屬材料、合金材料、天然有機(jī)材料（羊毛和棉花）、有機(jī)合成材料（高分子化合物如合成塑料、合成纖維和合成橡膠）和納米材料。金屬的銹蝕和金屬的防腐。實(shí)驗(yàn)安全――濃硫酸、氫氧化鈉溶液濺到皮膚的處理、濃硫酸稀釋問題等。實(shí)驗(yàn)技能操作――用pH試紙測(cè)物質(zhì)的酸堿性和酸堿度、氫氣燃燒前驗(yàn)純和氫氣、一氧化碳、酒精和甲烷燃燒產(chǎn)物檢驗(yàn)。物質(zhì)的檢驗(yàn)――氧氣、氫氣、二氧化碳、甲烷、氯離子、硫酸根離子、碳酸根離子的檢驗(yàn)。其他――晶體、結(jié)晶水合物、結(jié)晶水、催化劑、觸媒、濕法煉銅、物質(zhì)轉(zhuǎn)化規(guī)律、質(zhì)量守恒、金屬活潑性順序。
1.2 初高中化學(xué)知識(shí)共同點(diǎn)的銜接
初高中涉及的知識(shí)面不僅有很多相同部分，而且有些知識(shí)的深度以及對(duì)學(xué)生的要求是不同的。所以初高中這些知識(shí)點(diǎn)的銜接教學(xué)不能是簡(jiǎn)單的重復(fù)。例如，初高中都要求了解金屬的腐蝕和防腐，但初中只要求學(xué)生了解金屬腐蝕需要的條件，如水和空氣等，并以此推出防腐的條件即為隔絕空氣或水，而高中對(duì)金屬腐蝕的認(rèn)識(shí)要求是從原電池角度深入的，要求學(xué)生清楚純凈的金屬并不容易腐蝕，不純凈的金屬內(nèi)由于形成原電池的正極與負(fù)極，因而使腐蝕的速率加快，并要求會(huì)書寫電極反應(yīng)式。顯然在要求上高了許多。
在教學(xué)過程中，特別是對(duì)于高中化學(xué)教師來說，一定要把握好初高中對(duì)于知識(shí)點(diǎn)具體要求的層次，把握好教學(xué)的深度，對(duì)于初高中教材的這些共同點(diǎn)，高中教學(xué)時(shí)不能在初中教學(xué)的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)單地重復(fù)，而應(yīng)有所提升。初中教學(xué)時(shí)應(yīng)在復(fù)習(xí)時(shí)不超初中《課程標(biāo)準(zhǔn)》的前提下適當(dāng)拔高。
2 初高中化學(xué)知識(shí)斷檔點(diǎn)及銜接
2.1 相似相溶原理
義教化學(xué)涉及相似相溶但未提及此概念，教學(xué)中只要求學(xué)生了解水和油（有機(jī)溶劑）是相對(duì)立的兩類溶劑，某物質(zhì)若易溶于水則將難溶于有機(jī)溶劑。普高化學(xué)對(duì)相似相溶的理解升高到分子結(jié)構(gòu)上，通過共價(jià)鍵極性及分子空間構(gòu)型的分析來理解溶質(zhì)分子的極性和溶劑分子的極性相統(tǒng)一而互溶的意義。義教化學(xué)的教學(xué)關(guān)于這一部分內(nèi)容只能讓學(xué)生通過對(duì)比的方法機(jī)械記憶。普高化學(xué)教學(xué)要讓學(xué)生在分析的基礎(chǔ)上認(rèn)識(shí)。
2.2 酸性氧化物及堿性氧化物
義教化學(xué)教材用“某些金屬氧化物”一詞來代替“酸性氧化物”及“堿性氧化物”概念。教學(xué)中涉及酸性氧化物與堿反應(yīng)，堿性氧化物與酸反應(yīng)，但因無酸性氧化物及堿性氧化物的概念，初中學(xué)生并沒有掌握酸性氧化物與堿反應(yīng)生成鹽和水，堿性氧化物與酸反應(yīng)生成鹽和水，及酸性氧化物與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽這些典型基本反應(yīng)類別。普高化學(xué)中對(duì)酸性氧化物、堿性氧化物、兩性氧化物和不成鹽氧化物這些概念的系統(tǒng)歸納學(xué)習(xí)，這些物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)將被肢解為一個(gè)個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)方程式，并得出一些規(guī)律的知識(shí)。極大地提高了學(xué)生的化學(xué)思維能力。普高化學(xué)中強(qiáng)調(diào)了酸性氧化物不完全等同于非金屬氧化物，堿性氧化物不完全等同于金屬氧化物，是值得學(xué)生研究的概念。
2.3 元素周期表
這一概念在義教化學(xué)和普高化學(xué)中都有，但內(nèi)容層次上斷檔。義教化學(xué)中有關(guān)于元素周期表相關(guān)概念的介紹，包括原子的微觀結(jié)構(gòu)、相對(duì)原子質(zhì)量的計(jì)算及應(yīng)用等。普高化學(xué)中有關(guān)的概念不再出現(xiàn)。但是學(xué)生對(duì)以上知識(shí)的掌握情況卻差異很大，往往對(duì)微觀結(jié)構(gòu)記憶深刻，高中教師不再需要重復(fù)，而對(duì)相對(duì)原子質(zhì)量的概念及計(jì)算本質(zhì)卻不能深入理解。然而在高中學(xué)習(xí)中，相對(duì)原子質(zhì)量的概念及計(jì)算，與摩爾質(zhì)量這個(gè)重要概念間有千絲萬縷的聯(lián)系，兩者間有相似處也有區(qū)別處，是學(xué)生需要著重理解的，如果沒有初中的相對(duì)原子質(zhì)量概念做基礎(chǔ)，這些比較區(qū)別將無從談起。因此高中教師必須做適當(dāng)?shù)膹?fù)習(xí)和補(bǔ)充講解。在高中學(xué)習(xí)中，更進(jìn)一步地涉及到元素的相對(duì)原子質(zhì)量計(jì)算，這不僅與原子的相對(duì)原子質(zhì)量概念有關(guān)，還需要同位素概念的配合，可以說缺一不可，高中教師千萬不能以為學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過，因而粗略帶過，那樣將給學(xué)生的學(xué)習(xí)造成很大困難。
2.4 電解質(zhì)
義教化學(xué)中關(guān)于溶液中電解質(zhì)電離的介紹沒有涉及電解質(zhì)的概念，只是要求學(xué)生知道哪些能物質(zhì)電離，哪些物質(zhì)不能電離，哪些物質(zhì)能電離成分子，哪些物質(zhì)能電離成離子。然而高中對(duì)電解質(zhì)的電離情況要求很高，除了區(qū)分電解質(zhì)在水中的電離和熔融狀態(tài)下的電離情況以外，還要區(qū)分在水溶液中，由電解質(zhì)是否完全電離來推出弱電解質(zhì)和強(qiáng)電解質(zhì)概念，并且涉及到弱電解質(zhì)弱酸的分步電離，以及強(qiáng)酸酸式鹽、弱酸酸式鹽的電離情況，這些復(fù)雜又精細(xì)的內(nèi)容學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)要掌握是比較困難的，因此，高中教師還是應(yīng)當(dāng)從零起點(diǎn)開始系統(tǒng)地為學(xué)生講解電解質(zhì)的概念及電解質(zhì)的電離為好。高中教師面對(duì)學(xué)生某些斷檔的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，需要放慢教學(xué)節(jié)奏，給學(xué)生更多鞏固和溫習(xí)的時(shí)間。
參考文獻(xiàn)
[1] 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn).北京：北京師范大學(xué)出版社，2011.
[2] 人民教育出版社.義務(wù)教育教科書化學(xué).北京：人民教育出版社，2012.
關(guān)鍵詞：燃煤添加劑；節(jié)能減排；作用；配方；應(yīng)用
中圖分類號(hào)：S232.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1674-0432（2014）-06-92-1
1 燃煤添加劑的節(jié)能減排作用
1.1 燃煤添加劑的作用
燃煤添加劑中含有提供氧源的氧化劑，可以在高溫燃燒中分解出氧氣促進(jìn)煤的充分燃燒，同時(shí)催化劑能有效降低氧的離解能和碳燃燒時(shí)所需的活化能，強(qiáng)化了煤的燃燒，起到助燃、增能、節(jié)煤的作用。
固硫、固氮、凈化煙氣的作用。添加劑中堿性氧化物與受熱面上的煙垢和煙氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使煙垢和煙塵中含硫氧化物生成硫酸鹽，隨煤渣一起排出爐外，減少了二氧化硫、二氧化氮等有害氣體排放。
降低燃煤成本，為使用者帶來經(jīng)濟(jì)效益。燃煤添加劑生產(chǎn)成本低，效果明顯。以吉林鑫興科技開發(fā)有限公司的專利產(chǎn)品試驗(yàn)成果為例（專利號(hào)ZL200610017001.2）：大型燃煤鍋爐可節(jié)煤5.5%，一般鍋爐可節(jié)煤11%，減少二氧化硫排放40%～50%，減少氮氧化物排放20%～30%，減少煙塵排放60%。
1.2 燃煤添加劑的助燃機(jī)理
煤在燃燒時(shí)，將添加劑中的金屬氧化物還原成金屬，同時(shí)放出氧氣，然后金屬與煤中氧氣反應(yīng)，使金屬氧化成氧化物，緊接著碳直接還原金屬氧化物。這樣金屬一直處于氧化-還原循環(huán)中，在金屬和氧化物兩種狀態(tài)中來回轉(zhuǎn)換，氧原子不斷從金屬向碳原子傳遞，加快氧氣的擴(kuò)散速度，使燃燒更易進(jìn)行。同時(shí)添加劑中的氧化劑燃燒分解，放出大量氧氣，人為制造一個(gè)富氧環(huán)境，提高了燃燒速度，起到強(qiáng)烈助燃作用。另外催化劑降低氧的離解能和碳燃燒時(shí)所需的活化能，強(qiáng)化了煤的燃燒。
2 燃煤添加劑的配方原理
燃煤添加劑主要成分包括氧化劑、催化劑、脫硫劑、膨松劑、消煙劑和其他有機(jī)助劑構(gòu)成。氧化劑提供了煤燃燒過程所需的活性氧，促使燃燒過程中釋放出可燃的揮發(fā)分和碳粒的燃燒。常用的氧化劑有高錳酸鉀、氯酸鉀、高氯酸鉀等。高錳酸鉀可以在200℃～240℃溫區(qū)分解放出氧氣；氯酸鉀可以在300℃～350℃溫區(qū)分解放出氧氣；高氯酸鉀可以在400℃以上分解放出氧氣。此外硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸鋇等也是強(qiáng)氧化劑在高溫燃燒中的分解產(chǎn)物依次是金屬氧化物、氧氣、氮?dú)狻?/p>
催化劑主要有二氧化錳、氧化鎂、三氧化二鋁、四氧化三鐵、三氧化二鐵、二氧化鈦、氯化鐵、碳酸鈉、稀土元素、鋁土等。其中三氧化二鋁能在高溫條件下，抑制硫酸鈣的分解，同時(shí)可以形成穩(wěn)定的硫酸鈣、氧化鈣和三氧化二鋁的復(fù)鹽。金屬氧化物則是在氧傳遞過程中起著至關(guān)重要的作用。含鐵化合物通過降低煤燃燒的著火溫度與反應(yīng)的活化能來改善煤的燃燒特性，提高低溫燃燒過程的燃燒速率，使煤的著火與燃燒更加容易。常用的主要是三氯化鐵和二氯化鐵，其效果三氯化鐵優(yōu)于二氯化鐵。三氧化二鐵對(duì)煤的燃燒過程影響不大，但550℃左右具有助燃作用。
膨松劑在爐膛高溫區(qū)產(chǎn)生微爆，攪動(dòng)煤層中的氣流，促使碳粒表面的灰燼或燃燒產(chǎn)物一氧化碳脫落，使之充分燃燒，目前所有膨松劑主要是工業(yè)食鹽氯化鈉。
固硫劑種類很多，常用的有鈣基、鎂基、鋇基固硫劑，納米材料固硫劑。使用最多還是價(jià)廉易得的鈣基固硫劑，主要有碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣，效果最好是氫氧化鈣，其次是碳酸鈣、氧化鈣。在碳酸鈣中添加三氧化二鐵在固硫反應(yīng)中起促進(jìn)作用，降低反應(yīng)活化能，使反應(yīng)更易進(jìn)行。此外有機(jī)鈣固硫效果更好，但實(shí)際使用不多。
3 燃煤添加劑分類及應(yīng)用現(xiàn)狀
從目前實(shí)際應(yīng)用情況來看，依據(jù)現(xiàn)有添加劑的原理及配方總體分類如下：一是工業(yè)鹽類，主要是氧化劑、金屬氧化物等，再輔以其他助劑。此類添加劑對(duì)降低燃燒的燃點(diǎn)，促進(jìn)燃燒，脫硫、脫氮等具有良好的效果，目前使用最多的添加劑大多都屬于這一類；二是金屬氧化物及礦物，一般作催化劑，主要用于工業(yè)，如高爐的催化助燃，純?nèi)济浩髽I(yè)很少使用；三是以有機(jī)分子為主，主要是有機(jī)醇類，如甲醇、乙醇等，其次是親油性礦物油、植物油、乳化劑及親水性表面活性劑為主添加劑；四是以金屬羥酸鹽類為主，包括醋酸鹽，脂肪酸鹽類有機(jī)鹽，其主要作用與第二類相似，實(shí)際使用較少。
4 未來發(fā)展構(gòu)想
燃煤添加劑具有良好的助燃作用和脫硫、脫氮作用，人們對(duì)燃煤添加劑長(zhǎng)期研究取得一定的成果。但還有很多東西有待于我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)，比如：煤灰分中的化學(xué)成分與添加劑的成分大部分相同，這說明煤中本來就含有催化助燃類物質(zhì)，能夠使煤完全燃燒。所謂不完全燃燒，是燃燒環(huán)境所致。因此在現(xiàn)有的研究成果的基礎(chǔ)上，有必要在燃煤添加劑的原料選擇、添加劑的配方和防止二次污染等方面開展深入的研究工作，不斷探索、不斷發(fā)現(xiàn)煤的燃燒特性，開發(fā)出一種既能外在助燃，又能激活煤中固有的催化燃燒作用，有效促進(jìn)煤的完全燃燒，清潔燃燒，以控制污染，節(jié)約能源。
參考文獻(xiàn)
[1] 肖健華，康華，王振陽.燃煤催化劑催化機(jī)理探討[J].煤炭技術(shù)，2002，（11）.
[2] 于海深，王風(fēng)彥.節(jié)煤添加劑的特性研究[J].節(jié)能，2007，（1）.
