時間：2022-04-19 06:59:25
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篇化學(xué)反應(yīng)論文，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。
1復(fù)習(xí)的內(nèi)容及其教學(xué)價值
從知識的概括抽象程度來看，孤立的某一、兩個化學(xué)反應(yīng)的實(shí)例及其應(yīng)用往往價值有限。要使它們變得真正富有教育意義，就必須把它們納入到學(xué)科知識的結(jié)構(gòu)中，需要把事實(shí)(實(shí)例)、概念和規(guī)律與化學(xué)觀念、學(xué)科中普適性更高的重要概念和方法，如物質(zhì)的性質(zhì)、物質(zhì)的檢驗、物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、化學(xué)反應(yīng)的驗證等組合起來，讓學(xué)生能夠基于這些不同層次知識間的內(nèi)在聯(lián)系實(shí)現(xiàn)知識的拓展和知識結(jié)構(gòu)的改造(見圖1)，讓學(xué)生能夠從中領(lǐng)悟更有普遍意義、具有持久遷移價值的學(xué)科思想觀點(diǎn)與解決問題的思路和方法，以提升學(xué)生的化學(xué)思維水平。以“二氧化碳與堿的反應(yīng)”為載體來感悟?qū)W科中普適性更高的化學(xué)觀念、重要概念與方法，需要學(xué)生“穿越”事實(shí)，需要讓學(xué)生經(jīng)歷以事實(shí)、現(xiàn)象、規(guī)律為基礎(chǔ)的比較與分析、歸納與概括、觀點(diǎn)表達(dá)與質(zhì)疑等思維活動。這是實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識改造、完善學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的重要保障。例如，以二氧化碳使澄清的石灰水變渾濁、二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)無明顯現(xiàn)象等內(nèi)容為認(rèn)識對象，圍繞“探究化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的證據(jù)”這一核心任務(wù)，需要引導(dǎo)學(xué)生利用聯(lián)系和變化的觀點(diǎn)，整合之前所學(xué)的相關(guān)知識，通過比較、分析、概括等思維過程，逐步完善相應(yīng)的分析思路與方法(見表1)。
2學(xué)生的認(rèn)識發(fā)展與障礙分析
物質(zhì)的性質(zhì)、反應(yīng)與檢驗，化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的驗證與物質(zhì)的變質(zhì)等內(nèi)容涉及的知識點(diǎn)多，其綜合性較強(qiáng)，學(xué)生學(xué)習(xí)存在一定困難。表現(xiàn):少數(shù)學(xué)生對實(shí)驗現(xiàn)象的描述不準(zhǔn)確，對實(shí)驗原理的分析及化學(xué)方程式的書寫有錯誤;在有關(guān)實(shí)驗探究及方案設(shè)計方面，大多數(shù)學(xué)生沒有思路或思路混亂，對實(shí)驗過程的描述和分析不清楚等。多數(shù)學(xué)生能夠依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)對單一物質(zhì)進(jìn)行檢驗、解釋相關(guān)現(xiàn)象等，但對于相對復(fù)雜的問題，如兩種物質(zhì)同時存在如何檢驗?zāi)骋环N物質(zhì)時，想不到或不會分析排除干擾，不能將知識綜合運(yùn)用。基于上述分析，學(xué)生在復(fù)習(xí)過程中需要發(fā)展的方面主要如下:①知識的鞏固與提升。以“二氧化碳與堿的反應(yīng)”為載體，將常見物質(zhì)(二氧化碳、氫氧化鈉、氫氧化鈣、碳酸鈉、碳酸鈣)與上述反應(yīng)建立關(guān)聯(lián)，建立這幾種物質(zhì)的性質(zhì)、反應(yīng)、檢驗與轉(zhuǎn)化的認(rèn)識，幫助學(xué)生建立有聯(lián)系的知識，促進(jìn)知識的鞏固、整合與系統(tǒng)化。②分析思路與方法的完善。以二氧化碳與氫氧化鈉是否反應(yīng)為探究點(diǎn)，從驗證反應(yīng)物減少、驗證有新物質(zhì)生成兩個角度來探究反應(yīng)是否發(fā)生，在問題解決的過程中促進(jìn)學(xué)生完善分析思路與方法。③認(rèn)識角度的拓展，將知識應(yīng)用于解決較為復(fù)雜的問題。如，換個角度看“二氧化碳與堿的反應(yīng)”，引出氫氧化鈉溶液的變質(zhì)問題，按照是否變質(zhì)、是部分變質(zhì)還是完全變質(zhì)等問題的探究，將常見的堿(氫氧化鈉)與鹽(碳酸鈉)的性質(zhì)、反應(yīng)與檢驗融入其中。物質(zhì)的檢驗需利用物質(zhì)的性質(zhì)差異來進(jìn)行。利用氫氧化鈉與碳酸鈉的化學(xué)性質(zhì)差異來分析和解決氫氧化鈉溶液的變質(zhì)問題(見表2)，可以幫助學(xué)生形成較為清晰的思考問題的路徑，有利于幫助學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題。
3復(fù)習(xí)教學(xué)活動設(shè)計
(1)復(fù)習(xí)教學(xué)的整體思路基于上述分析，在“二氧化碳與堿的反應(yīng)”復(fù)習(xí)教學(xué)中，基于學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)與發(fā)展需要，從物質(zhì)的性質(zhì)、檢驗、轉(zhuǎn)化(變質(zhì))以及化學(xué)反應(yīng)的驗證等多角度來深入認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)便成為復(fù)習(xí)的核心所在。為此，將“二氧化碳與堿的反應(yīng)”專題進(jìn)行整體復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計:第1課時，定性分析二氧化碳與堿的反應(yīng)，側(cè)重物質(zhì)檢驗、反應(yīng)發(fā)生的驗證以及堿的變質(zhì)問題;第2課時，定量分析二氧化碳與堿的反應(yīng)，解決實(shí)驗裝置的分析及實(shí)驗中某物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算等問題。(2)主要復(fù)習(xí)活動舉例以第1課時的教學(xué)為例。教學(xué)思路如下:(課的引入)二氧化碳與堿反應(yīng)的再認(rèn)識(任務(wù)1)探究二氧化碳與氫氧化鈉溶液是否發(fā)生了反應(yīng)(任務(wù)2)分析堿的變質(zhì)問題(任務(wù)3)提升思路與方法，解決新的問題。任務(wù)1和任務(wù)2的設(shè)計，體現(xiàn)了同一問題的不同認(rèn)識角度，即通過檢驗生成物不僅能判斷氫氧化鈉溶液與二氧化碳是否發(fā)生了反應(yīng)，還能分析堿液是否變質(zhì)的問題。任務(wù)3的設(shè)計，注重在解決新的問題過程中，增進(jìn)學(xué)生的理解力，并形成應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)分析問題的思路和方法。現(xiàn)就其中的主要活動設(shè)計簡要說明如下。任務(wù)1探究二氧化碳與氫氧化鈉是否發(fā)生了反應(yīng)［問題1］如何用實(shí)驗證明二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生了反應(yīng)?［素材1］2013年北京化學(xué)中考32題實(shí)驗裝置(見圖2)。［學(xué)生活動1］分析此裝置的特點(diǎn)及小氣球的作用。思考并討論:證明二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)需進(jìn)行的操作、相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象及發(fā)生的相關(guān)反應(yīng)是什么。［設(shè)計意圖］利用圖2所示的實(shí)驗裝置，證明二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)的實(shí)驗操作依次為:第一步，將針管1中的氫氧化鈉溶液推入瓶中，氣球鼓起，發(fā)生的反應(yīng)是CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O反應(yīng);第二步，將針管2中的稀鹽酸推入瓶中，溶液中有氣泡產(chǎn)生，氣球變癟，發(fā)生的反應(yīng)為Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2;第三步，向外拉注射器3，澄清石灰水變渾濁，發(fā)生的反應(yīng)是CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O。以此作為教學(xué)素材，將反應(yīng)原理與實(shí)驗裝置、操作有機(jī)整合，指導(dǎo)學(xué)生如何看實(shí)驗裝置圖，如何在新的實(shí)驗情境中分析化學(xué)反應(yīng)，從而體會到如何利用化學(xué)反應(yīng)解釋現(xiàn)象、檢驗物質(zhì)、說明反應(yīng)的發(fā)生。［素材2］學(xué)生探究二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)的實(shí)驗微視頻。［問題2］想一想實(shí)驗還有需要完善的地方嗎?有哪些干擾因素?如何排除干擾?［學(xué)生活動2.1］觀看學(xué)生實(shí)驗視頻，思考和交流實(shí)驗探究二氧化碳與氫氧化鈉的反應(yīng)的思路:通過驗證生成物碳酸鈉的存在，即加酸有氣泡，生成的氣體使澄清的石灰水變渾濁，說明二氧化碳與氫氧化鈉溶液反生了反應(yīng)。討論和分析實(shí)驗的干擾物質(zhì)及排除方法:瓶中有可能存在沒有反應(yīng)完的二氧化碳。而要排除瓶中二氧化碳的干擾，需在推入鹽酸前，先向外拉注射器3。若無明顯現(xiàn)象，說明瓶中二氧化碳已完全反應(yīng)。［追問］設(shè)計實(shí)驗通過氣壓差能否驗證二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生了反應(yīng)?［學(xué)生活動2.2］思考并交流需排除氫氧化鈉溶液中水的干擾，學(xué)生能想到做對比和控制變量的實(shí)驗。觀看用氫氧化鈉固體與二氧化碳反應(yīng)的視頻，說明通過證明二氧化碳減少，產(chǎn)生氣壓差也能證明二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)發(fā)生。［方法提升］在互動交流中師生共同總結(jié)檢驗無明顯現(xiàn)象反應(yīng)發(fā)生的方法。［設(shè)計意圖］播放學(xué)生實(shí)驗的微視頻，將實(shí)驗原理、裝置的理論分析與學(xué)生探究實(shí)驗的實(shí)踐相結(jié)合，能有效地激發(fā)學(xué)生新的學(xué)習(xí)。利用連續(xù)性的問題引導(dǎo)學(xué)生思考、討論和交流，讓學(xué)生參與實(shí)驗探究的全過程。一方面幫助學(xué)生理清檢驗無明顯現(xiàn)象反應(yīng)發(fā)生的思路，即可以從驗證反應(yīng)物的減少、驗證有新物質(zhì)生成兩個角度來考慮;另一方面引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)驗證實(shí)驗中的干擾因素并考慮如何排除干擾，在問題分析與解決的過程中提升化學(xué)思維，培養(yǎng)思維的嚴(yán)謹(jǐn)和發(fā)散性。任務(wù)2對氫氧化鈉溶液是否變質(zhì)及變質(zhì)程度的探究［素材3］一瓶久置的氫氧化鈉溶液。［學(xué)生活動3.1］思考久置的氫氧化鈉溶液有可能發(fā)生的變化:氫氧化鈉溶液與空氣中的二氧化碳可能發(fā)生了反應(yīng)。［問題3］如何檢驗這瓶氫氧化鈉溶液是否變質(zhì)及變質(zhì)的程度呢?［學(xué)生活動3.2］思考如何來分析氫氧化鈉溶液的變質(zhì)問題，設(shè)計相應(yīng)的實(shí)驗方案并完成學(xué)案中的相關(guān)內(nèi)容。［追問］若證明氫氧化鈉溶液部分變質(zhì)，如何排除碳酸鈉對氫氧化鈉檢驗的干擾?［學(xué)生活動3.3］交流完成的學(xué)案(見表3)及設(shè)計的實(shí)驗方案(見表4)。小資料:①碳酸鈉俗稱純堿，其水溶液呈堿性。②CaCl2溶液呈中性，CaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaCl［方法提升］在互動交流中師生共同總結(jié)判斷堿液是否變質(zhì)及變質(zhì)程度的方法。［設(shè)計意圖］提出氫氧化鈉溶液的變質(zhì)問題，給學(xué)生一個新的視角，通過分析與討論，讓學(xué)生體會到通過檢驗生成物不僅能判斷氫氧化鈉溶液能與二氧化碳發(fā)生了反應(yīng)，還能幫助分析堿液是否變質(zhì)，這樣給學(xué)生之前已完成的復(fù)習(xí)增添了新的意義。分析氫氧化鈉溶液是否變質(zhì)的關(guān)鍵要看是否有碳酸鈉存在，因此可以利用碳酸鈉的性質(zhì)進(jìn)行檢驗。分析氫氧化鈉的變質(zhì)程度關(guān)鍵在于分析生成物的成分:如果是全部變質(zhì)，生成物只有碳酸鈉;如果是部分變質(zhì)，生成物中既有碳酸鈉，又有氫氧化鈉。要說明變質(zhì)程度關(guān)鍵是要證明氫氧化鈉是否存在。要檢驗氫氧化鈉的存在，還需要考慮如何排除碳酸鈉的干擾。基于上述的分析思路的討論，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會從哪些角度分析、如何通過實(shí)驗來證明氫氧化鈉堿液的變質(zhì)問題，促進(jìn)學(xué)生將知識轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問題的能力。在實(shí)驗方案的書寫與交流方面，要求學(xué)生從“取、加、若、則”四個方面做答，以規(guī)范和提升學(xué)生實(shí)驗方案的書寫與表達(dá)水平。任務(wù)3提升思路與方法，解決新的問題［問題］利用二氧化碳與堿液反應(yīng)能解決哪些問題?如何解決呢?［學(xué)生活動］總結(jié)所復(fù)習(xí)的內(nèi)容，在教師引導(dǎo)下學(xué)生完善板書內(nèi)容(見圖3)［拓展應(yīng)用］有一包久置的生石灰干燥劑，你能探究哪些問題?請說出你的思路與方法。［設(shè)計意圖］通過“二氧化碳與堿的反應(yīng)”特點(diǎn)及其應(yīng)用的分析，整理所復(fù)習(xí)的知識內(nèi)容，讓學(xué)生進(jìn)一步體會多角度地認(rèn)識化學(xué)反應(yīng);通過板書(見圖3)結(jié)構(gòu)化地呈現(xiàn)的內(nèi)容與分析要點(diǎn)，將分析問題的角度與思維可視化，讓學(xué)生清晰地知道證明化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的思路、分析堿液是否變質(zhì)及變質(zhì)程度的方法。設(shè)計的拓展應(yīng)用，重在促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決相關(guān)的不同問題，既是給學(xué)生提供更多的練習(xí)與應(yīng)用的機(jī)會，也可以用此來說明或檢測學(xué)生是否掌握了所復(fù)習(xí)的內(nèi)容。
4結(jié)束語
總之，物質(zhì)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的具體體現(xiàn)，是實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的基本途徑，是進(jìn)行物質(zhì)檢驗、分離、提純的基本依據(jù)與重要方法，是研究物質(zhì)、探究化學(xué)反應(yīng)的重要載體。某些典型物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)(如二氧化碳與堿的反應(yīng))，是引領(lǐng)學(xué)生深入研究物質(zhì)、多角度地認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)的重要素材。在教學(xué)中，需要充分挖掘這些具體素材所承載的學(xué)科重要概念、學(xué)科思想觀點(diǎn)與方法，以此為導(dǎo)向展開教學(xué)，將學(xué)習(xí)重心從記憶事實(shí)轉(zhuǎn)移到理解可遷移的化學(xué)觀念和對更為根本的學(xué)科知識結(jié)構(gòu)的深層理解，使學(xué)生的認(rèn)識能夠基于具體知識但又超越具體的知識，以實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識的結(jié)構(gòu)改造、觀察與認(rèn)識事物的方式發(fā)生變化。這是提升學(xué)生的化學(xué)思維水平與解決問題能力的重要教學(xué)策略。本文系北京教育學(xué)院“學(xué)科教育學(xué)”重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)研究成果、2014年北京市“初中生學(xué)科知識建構(gòu)的研究與實(shí)踐”項目成果。
作者：何彩霞 余麗蓉 單位：北京教育學(xué)院 北京市和平街一中
化學(xué)反應(yīng)微分截面的實(shí)驗測量能夠最細(xì)致地反映一個化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)特征，而通過求解在勢能面上運(yùn)動的原子核的薛定諤方程來得到基元化學(xué)反應(yīng)的微分截面則是量子動力學(xué)理論計算的終極目標(biāo)。 在過去的幾十年間，經(jīng)過包括中科院大連化學(xué)物理研究所楊學(xué)明、張東輝等研究組在內(nèi)的科學(xué)家們的不懈努力，人們已經(jīng)基本解決了三原子化學(xué)體系的量子動力學(xué)難題，能夠定量地計算三原子體系的微分散射截面。然而，從三原子體系發(fā)展到更多更復(fù)雜的反應(yīng)體系，則是一個巨大的挑戰(zhàn)。作為向前發(fā)展第一步的四原子體系相對于三原子體系，體系的自由度從3增加到6，這意味著無論是勢能面的構(gòu)造還是散射動力學(xué)的計算，從難度到計算量都有巨大的增加。譬如，對于勢能面的計算，如果每個維度計算100個位點(diǎn)，那么四原子體系的6個自由度相對于三原子體系的3個自由度，所需計算的位點(diǎn)數(shù)量就增加了一百萬倍！而每個位點(diǎn)的能量計算、勢能面的擬合等的難度和計算量都因為原子核和電子數(shù)量增加而急劇增大，由此可知量子動力學(xué)理論計算從3原子體系發(fā)展到4原子體系，困難之大超乎想像。 H2 + OH → H2O + H反應(yīng)體系是四原子反應(yīng)體系的基本范例，是燃燒化學(xué)和星際化學(xué)中的重要反應(yīng)，其逆反應(yīng)則是選模化學(xué)的研究樣板。在過去的幾年間，大連化物所楊學(xué)明、張東輝研究組對該反應(yīng)的同位素替代反應(yīng)HD + OH → H2O + D進(jìn)行了反應(yīng)動力學(xué)研究。理論上，他們發(fā)展出一套非常有效的含時波包方法，能夠?qū)α鶄€自由度的四原子反應(yīng)進(jìn)行精確的計算，同時用更精確的方法構(gòu)造了該反應(yīng)體系的勢能面，從而完成了該體系的第一個全維量子態(tài)分辨的動力學(xué)計算。實(shí)驗上，他們采用高分辨的交叉分子束—里德堡氘原子飛行時間譜方法測量了HD + OH → H2O + D在不同反應(yīng)能下的微分截面及其隨碰撞能的變化關(guān)系。實(shí)驗結(jié)果和理論計算結(jié)果高度吻合。 這是首次對一個四原子反應(yīng)體系的態(tài)-態(tài)微分截面取得理論和實(shí)驗高度吻合的研究結(jié)果，是分子反應(yīng)動力學(xué)研究的一個重要突破，也意味著大連化物所在分子反應(yīng)動力學(xué)領(lǐng)域繼續(xù)牢固占據(jù)著國際領(lǐng)先地位。 該項研究得到了科技部和國家自然科學(xué)基金委的資助，研究成果發(fā)表在7月22日出版的美國《科學(xué)》雜志上（Science 333，440(2011)）。（來源：中科院大連化學(xué)物理研究）
碩士論文、職稱論文、醫(yī)學(xué)職稱畢業(yè)論文、、、，更多詳細(xì)信息請關(guān)注。 原文鏈接：《科學(xué)》摘要（英文） 英文摘要： Quantum dynamical theories have progressed to the stage in which state-to-state differential cross sections can now be routinely computed with high accuracy for three-atom systems since the first such calculation was carried out more than 30 years ago for the H + H2 system. For reactions beyond three atoms, however, highly accurate quantum dynamical calculations of differential cross sections have not been feasible. We have recently developed a quantum wave packet method to compute full-dimensional differential cross sections for four-atom reactions. Here, we report benchmark calculations carried out for the prototypical HD + OH → H2O + D reaction on an accurate potential energy surface that yield differential cross sections in excellent agreement with those from a high-resolution, crossed–molecular beam experiment.
[關(guān)鍵詞]化學(xué)反應(yīng)；工程教學(xué)；知識框架；方法銜接
[中圖分類號] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）08-0121-03
化學(xué)反應(yīng)工程是化學(xué)工程的一個重要分支和組成部分，以化學(xué)反應(yīng)過程和反應(yīng)器為研究對象，旨在進(jìn)行化工反應(yīng)技術(shù)的開發(fā)、反應(yīng)過程的優(yōu)化和反應(yīng)器的設(shè)計與優(yōu)化，屬于化學(xué)工程與工藝專業(yè)的核心課程。[1]本課程涉及物理化學(xué)、化工熱力學(xué)、化工傳遞過程、優(yōu)化與控制以及數(shù)學(xué)、物理等多領(lǐng)域的知識，是集綜合性、工程性和理論性于一體的交叉性很強(qiáng)的一門學(xué)科。學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程時，普遍感到理論抽象、數(shù)學(xué)推導(dǎo)繁瑣、工程問題多，不少學(xué)生認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)工程是大學(xué)中最難學(xué)習(xí)的課程之一。[2]甚至，很多學(xué)生在學(xué)完本課程之后，其思維仍停留在繁瑣的計算公式中，不甚清楚所學(xué)知識的內(nèi)在聯(lián)系和具體應(yīng)用。盡管已有很多關(guān)于化學(xué)反應(yīng)工程的教學(xué)、教改論文，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方法等方面提出很多有益的建議和措施，但是仍有必要進(jìn)一步的對化學(xué)反應(yīng)工程的內(nèi)容進(jìn)行一個系統(tǒng)的梳理，構(gòu)建一個明確、系統(tǒng)的知識體系框架，對一些容易混淆的概念、知識點(diǎn)予以廓清，并針對部分知識難點(diǎn)的教學(xué)提出一些建設(shè)性處理方法。鑒于上述原因，筆者經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐，結(jié)合學(xué)生的反饋，獲得一些體會，希望能與同仁們進(jìn)行交流，提升本門課程的教學(xué)效果。
一、構(gòu)建課程知識體系框架
由于化學(xué)反應(yīng)工程具有內(nèi)容多、公式多、計算繁瑣的特點(diǎn)，很多大學(xué)生在學(xué)完本門課程后，留下的印象大多是大量、復(fù)雜的公式推導(dǎo)和計算，他們?nèi)允置曰髲倪@門課程中究竟學(xué)到了什么知識，所學(xué)知識有什么用？因此，在課堂教學(xué)時要力求避免純粹的繁瑣數(shù)學(xué)描述，著重進(jìn)行基本概念、基本理論和工程觀點(diǎn)的闡述。這就有必要構(gòu)建一個清晰、明確的化學(xué)反應(yīng)工程的知識體系，讓學(xué)生清楚課程的核心目標(biāo)以及不同章節(jié)知識點(diǎn)間的內(nèi)在聯(lián)系，并不過多的糾結(jié)于復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算，方能化繁為簡，更好的掌握本課程的知識。
圖1畫出了化學(xué)反應(yīng)工程課程的知識體系框圖，涵蓋了課程的核心目標(biāo)、研究對象及其間相互關(guān)系和主要章節(jié)內(nèi)容。學(xué)習(xí)本課程的核心目標(biāo)是能對化學(xué)反應(yīng)過程進(jìn)行正確分析，設(shè)計和優(yōu)化反應(yīng)器。基于此，還可開發(fā)新技術(shù)和設(shè)備，指導(dǎo)和解決反應(yīng)過程開發(fā)中的放大問題，發(fā)展和完善反應(yīng)工程學(xué)的理論和方法。工業(yè)化學(xué)反應(yīng)總是在一定的反應(yīng)器中進(jìn)行，化學(xué)反應(yīng)的特性（化學(xué)過程）和反應(yīng)器的傳遞特性（物理過程）共同作用，影響到最終的反應(yīng)結(jié)果。為了便于學(xué)習(xí)和研究，將反應(yīng)特性和反應(yīng)器傳遞特性分開來進(jìn)行研究和闡述，在分別研究清楚之后，再進(jìn)行綜合。這就需要研究清楚兩方面的內(nèi)容：（1）化學(xué)反應(yīng)特性，主要研究不考慮傳遞過程的本征動力學(xué)，屬于每一個化學(xué)反應(yīng)的個性，是影響反應(yīng)結(jié)果的內(nèi)因，不同的化學(xué)反應(yīng)體系具有不同的動力學(xué)表達(dá)式。按照參加反應(yīng)的物相劃分，化學(xué)反應(yīng)可分為均相反應(yīng)和非均相反應(yīng)。其中，均相反應(yīng)的反應(yīng)速率主要受催化劑、溫度、濃度（壓力）和溶劑特性的影響，在反應(yīng)體系確定的情況下，其反應(yīng)速率則可表示為溫度（T）和濃度（C）的函數(shù)關(guān)系，即：-ri=f（T，C）。而非均相反應(yīng)總是發(fā)生在相界面上，其本征化學(xué)反應(yīng)過程涉及多個界面過程（如：氣-固相催化反應(yīng)包含表面吸附、表面反應(yīng)和表面脫附三個串聯(lián)過程），其反應(yīng)速率除受上述因素影響外，還受到反應(yīng)界面大小的影響，在催化劑確定的情況下，仍可表示為-ri=f（T，C）。本部分內(nèi)容主要涉及均相反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)和非均相反應(yīng)（多相催化催化）動力學(xué)基礎(chǔ)兩個章節(jié)。（2）反應(yīng)器傳遞特性，主要是指反應(yīng)器的熱量、質(zhì)量傳遞（在壓力變化不大的情況下，一般不考慮動量傳遞）和返混特性，屬于反應(yīng)器的共性問題，是影響反應(yīng)結(jié)果的工程因素――通過影響反應(yīng)器內(nèi)溫度與濃度分布而改變反應(yīng)結(jié)果。反應(yīng)器按操作方式可以分為間歇式操作、連續(xù)操作和半連續(xù)操作。其中間隙式操作的所有流體質(zhì)點(diǎn)具有同樣的停留時間，而不存在返混問題；而連續(xù)操作的反應(yīng)器根據(jù)返混的大小程度則可以分為完全不返混的平推流反應(yīng)器（PFR）、完全返混的全混流反應(yīng)器（CSTR）以及介于二者之間的實(shí)際反應(yīng)器。PFR和CSTR中的流體流動狀態(tài)是兩種理想的極端情況，稱為理想流動；而偏離上述兩種理想情況的流體流動（不管是否由返混造成）則為非理想流動，對于非理想流動通常通過停留時間分布函數(shù)和停留時間分布密度函數(shù)，并借助于一定的流動模型來描述其流動特征。本部分內(nèi)容主要分為理想流動（部分書也稱之為均相反應(yīng)過程）和非理想流動兩個章節(jié)。
反應(yīng)器的傳遞特性與其中發(fā)生何種反應(yīng)無關(guān)，故可以通過冷模實(shí)驗來研究大型反應(yīng)器中的傳遞特征；而化學(xué)反應(yīng)的本征反應(yīng)動力學(xué)特性與反應(yīng)器的尺寸、形式無關(guān)，則可以構(gòu)建小型熱態(tài)實(shí)驗研究反應(yīng)特性。這樣就可以比較容易的分別研究清楚反應(yīng)器的傳遞特性和化學(xué)反應(yīng)特性。鑒于反應(yīng)器的傳遞特性會改變反應(yīng)器的溫度場、濃度場，從而影響反應(yīng)器內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)的反應(yīng)速率，進(jìn)而又改變反應(yīng)器內(nèi)的溫度、濃度分布，二者相互作用、相互影響，影響最終的反應(yīng)結(jié)果。因此，需要綜合考慮化學(xué)反應(yīng)特性和反應(yīng)器傳遞特性，通過數(shù)學(xué)模型法，聯(lián)立物料衡算式、熱量衡算式、動力學(xué)方程、動量衡算式和參數(shù)計算式，進(jìn)行反應(yīng)過程的分析（包括反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性），從而設(shè)計新的反應(yīng)器或?qū)ΜF(xiàn)有反應(yīng)器進(jìn)行優(yōu)化。本部分內(nèi)容主要涉及均相反應(yīng)器（含反應(yīng)器熱穩(wěn)定性分析）和非均相反應(yīng)器（主要包括固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器及多相流反應(yīng)器）各章節(jié)。考慮到我校的化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)課時為48學(xué)時，關(guān)于多流體相反應(yīng)過程、聚合反應(yīng)過程以及生化反應(yīng)過程等章節(jié)的內(nèi)容則不做課堂教學(xué)要求，感興趣的同學(xué)可以自學(xué)。
二、注重方法
關(guān)于教學(xué)方法在很多教學(xué)論文[3] [4] [5]中已有較好的闡述，在這里主要針對本門課程一些難點(diǎn)拋磚引玉的介紹幾個處理方法，希望有助于大學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)內(nèi)容，學(xué)會將所學(xué)知識進(jìn)行移植、融會貫通。
（三）在化學(xué)反應(yīng)工程中常常會涉及很多優(yōu)化問題的求解問題
化學(xué)反應(yīng)工程常常涉及串聯(lián)反應(yīng)中間產(chǎn)物為目標(biāo)產(chǎn)物時的優(yōu)化操作時間，循環(huán)反應(yīng)器的最優(yōu)循環(huán)比，CSTR串聯(lián)反應(yīng)器的優(yōu)化組合，以及CSTR反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性等問題。優(yōu)化問題求解實(shí)際上就是求解極值，慣用的手段就是推導(dǎo)出關(guān)鍵函數(shù)與關(guān)聯(lián)操作變量的函數(shù)關(guān)系式，通過求導(dǎo)并令導(dǎo)數(shù)等于零即可求出最優(yōu)操作條件。這是純粹的數(shù)學(xué)問題，學(xué)生往往覺得抽象、難以理解，并容易因抽象的數(shù)學(xué)公式而產(chǎn)生厭學(xué)情緒。這時，將關(guān)鍵函數(shù)與關(guān)聯(lián)操作變量在圖上示意出其變化趨勢，再結(jié)合關(guān)鍵函數(shù)的數(shù)學(xué)求導(dǎo)進(jìn)行講解就很容易被學(xué)生理解、接受了。
三、知識的銜接與應(yīng)用
化學(xué)反應(yīng)工程是一門集理論知識和工程應(yīng)用于一身的課程，貫穿化學(xué)工程專業(yè)的大學(xué)三年級及其以后的整個大學(xué)生涯。在化工專業(yè)的課程設(shè)置和能力培養(yǎng)上必須注重知識的銜接和應(yīng)用。我校的化學(xué)反應(yīng)工程課程安排在大學(xué)第六學(xué)期，同步開設(shè)了化工專業(yè)實(shí)驗，其中與本課程緊密相關(guān)的實(shí)驗主要涉及反應(yīng)器停留時間分布的測定（包括管式反應(yīng)器流動特性測定、多釜串聯(lián)返混性能測定）、多孔物質(zhì)（催化劑）孔徑分布及比表面積的測定、甲基丙烯酸甲酯的本體聚合及其聚合反應(yīng)速度的測定、活性炭吸附法脫除氣體中的有機(jī)溶劑蒸汽、煤炭反應(yīng)性的測定、固體流態(tài)化實(shí)驗（含流化床干燥實(shí)驗）、超細(xì)粉體（碳酸鈣）的制備等（上述部分實(shí)驗屬于設(shè)計性的選做實(shí)驗）。通過實(shí)驗強(qiáng)化學(xué)生對非理想流動特征、反應(yīng)器停留時間分布特征及其測定方法、反應(yīng)速率測定方法、多孔介質(zhì)上氣體吸附特征及其應(yīng)用、實(shí)際反應(yīng)器等的認(rèn)識和理解，并能初步創(chuàng)造性的運(yùn)用所學(xué)理論知識進(jìn)行反應(yīng)器的操控和數(shù)據(jù)的處理。第六學(xué)期期末即進(jìn)行為期3周的化工生產(chǎn)實(shí)習(xí)，其中2周主要在燕山石化的煉油廠和化工廠進(jìn)行，現(xiàn)場重溫各類實(shí)際化工反應(yīng)器及其操控；1周在校內(nèi)進(jìn)行，可在新建的化工仿真實(shí)驗室進(jìn)行石油常減壓蒸餾和催化裂化工段的仿真實(shí)習(xí)，熟悉各裝置的操控、調(diào)節(jié)和事故分析、處理，增強(qiáng)工程分析和解決工程問題的能力。每年舉辦的全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽（自2007年開始舉辦，時間為每年的5月-8月）為化工類大學(xué)生提供了一個很好的培養(yǎng)和鍛煉創(chuàng)新思維、工程設(shè)計與實(shí)踐等多方面技能的實(shí)戰(zhàn)平臺。近五年來，我校化工專業(yè)學(xué)生均組隊參賽，參賽人數(shù)比例逐年遞增，今年的參賽人數(shù)達(dá)整個化工專業(yè)學(xué)生總?cè)藬?shù)（指化工專業(yè)三年級大學(xué)生，個別二年級優(yōu)秀學(xué)生參與體驗但不組隊參賽）的65%。從2014開始，我校開始嘗試將本年度的化工設(shè)計競賽題目作為化工專業(yè)的專業(yè)綜合設(shè)計題目，一改使用多年設(shè)計題目的陳舊感，緊追化工領(lǐng)域的當(dāng)前熱點(diǎn)，師生普遍反映效果良好。在化工設(shè)計競賽中的一大核心即是反應(yīng)器的設(shè)計和模擬，有助于夯實(shí)化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)科相關(guān)知識，并學(xué)以致用。課堂教學(xué)――專業(yè)實(shí)驗――設(shè)計競賽――專業(yè)綜合設(shè)計這一系列教學(xué)實(shí)踐活動保證了化學(xué)反應(yīng)工程知識的強(qiáng)化、吸收和從學(xué)到用的銜接。
四、結(jié)束語
綜上所述，對化學(xué)反應(yīng)工程的教學(xué)除了常規(guī)的教學(xué)方法的改進(jìn)外，尚需要從課程本身的特點(diǎn)出發(fā)，從第一堂課開始即要構(gòu)建一個清晰、明確的課程知識體系，避免過多的糾結(jié)于復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算過程。并且，在教和學(xué)的過程中巧妙的利用一些處理方法解決知識難點(diǎn)，起到融會貫通的作用。此外，教學(xué)院系在化工專業(yè)培養(yǎng)體系和課程設(shè)置上要適當(dāng)注意專業(yè)知識內(nèi)容的銜接和運(yùn)用，力爭做到學(xué)以致用，學(xué)以會用。
[ 注 釋 ]
[1] 李寶霞.《化學(xué)反應(yīng)工程》教學(xué)改革模式探討[J].高教研究與實(shí)踐，2012（4）：33-35.
[2] 茍建霞，解勝利，賈冬梅.化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)與改革[J].廣西大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2008（S1）：264-266.
[3] 尹先清，李賡.化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)方法探討[J].長江大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2010（5）：32-33.
關(guān)鍵詞： 初中化學(xué) 課堂問題 問題設(shè)計
初中化學(xué)作為一門基礎(chǔ)的實(shí)驗性學(xué)科，教學(xué)主要是為了普及化學(xué)的基礎(chǔ)知識和原理，培養(yǎng)青少年的科學(xué)精神。為了提高這門課程的教學(xué)效率，課堂問題的設(shè)計被提到了一個新的高度，成為很多教育家和教育工作者研究的課題之一。研究發(fā)現(xiàn)，對課堂問題的精心設(shè)計，能夠在很大程度上利用青少年對事物充滿好奇的心理特征，在知識和思想的層面對教學(xué)產(chǎn)生積極的影響。好的課堂問題應(yīng)該具有新穎性、驅(qū)動性和持續(xù)性，這三個特征使得課堂提問成為一個利器，使教學(xué)過程如虎添翼。
一、課堂問題的新穎性對化學(xué)教學(xué)的幫助
初中化學(xué)的課堂提問由來已久，從化學(xué)成為一門獨(dú)立的教學(xué)學(xué)科就已經(jīng)開始。隨著時代的發(fā)展，問題在不斷演化，保持課堂問題的新穎性成了老師的一項義務(wù)。問題的新穎性設(shè)計首先要求提出的問題應(yīng)該多與現(xiàn)代社會的一些現(xiàn)象貼合，例如前不久一則新聞提到某電子設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的員工利用“吸金袋”對電鍍池中的黃金進(jìn)行偷盜，前后偷取黃金16公斤。這是一個很有討論性的話題，盜金賊正是利用化學(xué)原理進(jìn)行的黃金偷盜。基于這個新聞，我們可以設(shè)計下面問題：盜金賊運(yùn)用怎樣的化學(xué)反應(yīng)從電鍍池中偷取黃金？這個化學(xué)反應(yīng)背后的原理是什么？粗金提純過程中使用的溶液是怎么發(fā)明出來的？我們對待化學(xué)知識的態(tài)度應(yīng)該是怎樣的？通過這些問題，一下子就能夠調(diào)動學(xué)生的積極性。盜金賊使用的只是簡單的置換反應(yīng)的基本化學(xué)反應(yīng)，但這個故事肯定比用鐵置換溶液中的銅要吸引人。例如在講解基礎(chǔ)化學(xué)中的經(jīng)典反應(yīng)儀器啟普發(fā)生器的時候，我們可以設(shè)計一系列問題，首先是關(guān)于啟普發(fā)生器的工作原理問題，在啟普發(fā)生器中反應(yīng)的物質(zhì)應(yīng)該具備怎樣的特征，蘇打與鹽酸也能產(chǎn)生大量的氣體，能不能在啟普發(fā)生器中反應(yīng)，反應(yīng)的現(xiàn)象會是怎樣等問題能夠調(diào)動學(xué)生的想象力。有條件的學(xué)校還可以組織學(xué)生在實(shí)驗室中對自己的答案進(jìn)行實(shí)驗驗證，能夠取得很好的效果。最后課堂問題的新穎性要求問題能夠與其他學(xué)科比如物理、數(shù)學(xué)、生物等產(chǎn)生聯(lián)系，這也是教學(xué)創(chuàng)新的拓展，能夠調(diào)動學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。比如電鍍工藝就是一個很好的話題，討論置換反應(yīng)中電子的流動和氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)，用一個問題將物理中的電學(xué)與化學(xué)中的反應(yīng)結(jié)合起來，是物理與化學(xué)的綜合，更容易激發(fā)初中生的興趣，加深他們對科學(xué)的向往。
二、課堂問題的驅(qū)動性對化學(xué)教學(xué)的幫助
課堂問題的驅(qū)動性是近年來提出的一個課堂問題設(shè)計思路，目前仍然是課堂問題設(shè)計最大的難點(diǎn)。研究人員認(rèn)為：初中化學(xué)教學(xué)課堂提問的問題應(yīng)該具有一定的層次，能夠起到引發(fā)學(xué)生思考的效果和目的，也就是課堂上提到的問題應(yīng)該具有思考的驅(qū)動性。長期的教學(xué)實(shí)踐中，老師雖然也提問一些問題，但是大部分比較基礎(chǔ)和孤立，沒有太多值得深思的價值。比如“鐵生銹是化學(xué)反應(yīng)還是物理反應(yīng)”或者“原子核由什么構(gòu)成”這些填空式的問題，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化學(xué)教育的需要。我們不僅要傳授知識，還要幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的思考習(xí)慣和思維方式。驅(qū)動型學(xué)習(xí)的目的是打破傳統(tǒng)教育中學(xué)生被動接受知識的局面，通過對問題認(rèn)真思考的過程，掌握更多的知識和方法。比如對“高錳酸鉀制備氧氣”這一實(shí)驗提出的問題，過去總是原理是什么或者為什么用排水法收集氣體等。在驅(qū)動性問題設(shè)計框架中，應(yīng)該將問題設(shè)計成這樣：如果先熄滅酒精燈后移除導(dǎo)管會產(chǎn)生怎樣的現(xiàn)象，原理是什么？利用相同的實(shí)驗裝置，設(shè)計其他實(shí)驗，要求同樣產(chǎn)生氧氣，應(yīng)該怎樣設(shè)計？為什么試管能夠直接用火焰加熱？還有哪些玻璃儀器可以被加熱？為什么？可以發(fā)現(xiàn)，這些問題都有一定程度的開放性和拓展性，需要學(xué)生根據(jù)自己已經(jīng)掌握的全部化學(xué)知識進(jìn)行綜合考慮，從不同的章節(jié)中取出有用的部分進(jìn)行問題的解答。這些問題的答案有的不唯一，這樣能夠使學(xué)生從不同的角度看待問題，對其思維的發(fā)散性的培養(yǎng)有一定的幫助。
三、課堂問題的持續(xù)性對課堂教學(xué)的幫助
傳統(tǒng)化學(xué)課堂的提問基本上是就事論事，很難形成系統(tǒng)性的問題結(jié)構(gòu)，隨著現(xiàn)代教育理念的興起和現(xiàn)代教學(xué)手段的發(fā)展，對問題的設(shè)計與記錄成了教學(xué)方法的突破。比如在利用多媒體教學(xué)的同時，利用電子掃描和錄入技術(shù)，我們可以很輕松地對過往的課堂提問問題和學(xué)生的回答進(jìn)行回顧和復(fù)習(xí)。老師在教學(xué)過程中，能夠輕易對學(xué)生問題回答的全面性和層次性進(jìn)行基于發(fā)展式的記錄和總結(jié)，為下一階段教學(xué)安排和教學(xué)策略的調(diào)整提供依據(jù)。同時，化學(xué)課堂問題的持續(xù)性能夠?qū)⒉煌瑫r間不同階段講解的零碎的化學(xué)知識點(diǎn)通過持續(xù)性的問題“串”起來，形成一條條知識鏈，最終形成初中化學(xué)知識框架。例如在氧化反應(yīng)的章節(jié)，學(xué)生回答燃燒反應(yīng)的本質(zhì)是什么的答案是其他原子如碳原子、鐵原子等于氧氣原子的結(jié)合;講解氧化還原反應(yīng)時，同樣的問題，問題的答案就變成了碳原子、鐵原子作為還原劑被氧化劑氧氣氧化;學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移時，同樣的問題，答案就變成了氧化劑吸收電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)而還原劑失去電子達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)于是放出了熱量;后來學(xué)習(xí)中了解到物質(zhì)的能態(tài)時，關(guān)于燃燒的本質(zhì)，答案有所不同。
關(guān)于初中化學(xué)課堂問題的設(shè)計，已經(jīng)成為一個引起廣泛關(guān)注的話題。目前，對這一方面的研究成果還不是很多，也不是很成熟，這就需要廣大奮斗在一線的初中化學(xué)老師互相交流、互相切磋，一道為基礎(chǔ)化學(xué)的教育事業(yè)添磚加瓦、作出貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：腐蝕，材料腐蝕，腐蝕控制
一般而言，金屬、混凝土、木材等材料受周圍環(huán)境介質(zhì)的影響而發(fā)生的化學(xué)、電化學(xué)和物理等反應(yīng)，而引起的變質(zhì)和破壞統(tǒng)稱為腐蝕，其中也包括上述因素與機(jī)械因素、生物因素等的共同作用。金屬腐蝕的主要對象，其中尤以鋼鐵的腐蝕最為常見，危害、損害性極大。
一、腐蝕的概念及分類
（一）腐蝕的概念
腐蝕是材料與其環(huán)境間的物理化學(xué)作用引起材料本身性質(zhì)的變化，如鐵的生銹是金屬腐蝕的普遍形式，又如氫氧化鈉破壞肌肉和植物纖維。材料的腐蝕是包括材料本身和環(huán)境介質(zhì)兩者在內(nèi)的一個具有反應(yīng)作用的體系，腐蝕反應(yīng)的場所，首先是材料和腐蝕性介質(zhì)之間相界面處。材料包括金屬和非金屬材料，如碳鋼及其合金、有色金屬、塑料、混凝土和木材等，在一個腐蝕系統(tǒng)中，對材料行為起決定性作用的是化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和表面形態(tài)。材料的周圍環(huán)境介質(zhì)包括與其接觸的氣體、液體和固體以及周圍環(huán)境條件，如溫度、壓力、速度、光照、輻射、生物條件等。這個作用包括化學(xué)的、電化學(xué)的、機(jī)械的、生物的以及物理的作用。
采用科學(xué)的方法防止或者控制腐蝕的危害作用的工程，稱為腐蝕工程。
（二）材料腐蝕的分類及特征
材料腐蝕的現(xiàn)象和機(jī)理比較復(fù)雜，材料腐蝕的分類方法也有許多，根據(jù)不同的起因、機(jī)理和破壞形式而有各種方法。以下介紹幾種常用的分類方法。
1．按腐蝕機(jī)理分類
通常材料腐蝕按照腐蝕機(jī)理可以分為金屬化學(xué)腐蝕、金屬電化學(xué)腐蝕、結(jié)晶腐蝕、物理化學(xué)復(fù)合腐蝕。
（1）化學(xué)腐蝕：是指金屬表面與非電解質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)反應(yīng)而引起的破壞、其特點(diǎn)是在反應(yīng)過程中沒有電流產(chǎn)生。如鋁在四氯化碳、三氯甲烷或乙醇中的腐蝕，鎂或鈦在甲醇中的腐蝕、物理化學(xué)復(fù)合腐蝕。
（2）電化學(xué)腐蝕：是指金屬表面與離子導(dǎo)電的介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的破壞。在反應(yīng)過程中有電流產(chǎn)生，腐蝕金屬表面上存在著陰極和陽極。陽極的反應(yīng)是金屬原失去電子而成為離子狀態(tài)轉(zhuǎn)移到介質(zhì)中，成為陽極氧化反應(yīng)。陰極反應(yīng)是介質(zhì)中的去極化劑吸收來自陽極的電子，成為陰極還原過程。這兩個反應(yīng)是相互獨(dú)立而又同時進(jìn)行的，稱之為一對共軛反應(yīng)。有陰陽極組成了短路電流，腐蝕過程中有電流產(chǎn)生。如金屬在潮濕大氣、海水、土壤及酸、堿、鹽溶液中的腐蝕均屬這一類。電化學(xué)腐蝕比較普遍，對金屬結(jié)構(gòu)的危害比較嚴(yán)重。
（3）結(jié)晶腐蝕：是指因酸、堿、鹽等腐蝕介質(zhì)侵入到建筑物或材料內(nèi)部生成結(jié)晶鹽，由于結(jié)晶鹽的體積膨脹作用使建筑物或材料內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力而引起的破壞現(xiàn)象。結(jié)晶腐蝕是工業(yè)廠房、非金屬設(shè)備常見的腐蝕類型。
（4）物理化學(xué)復(fù)合腐蝕：是指因機(jī)械與化學(xué)復(fù)合作用而引起的破壞現(xiàn)象。如火炮發(fā)射引起炮身管的腐蝕等。
2．按腐蝕破壞形式分類
按腐蝕破壞形式可分為全面腐蝕和局部腐蝕，局部腐蝕又可細(xì)化為小孔腐蝕（即點(diǎn)蝕）、應(yīng)力腐蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕、選擇性腐蝕、晶間腐蝕等。
（1）全面腐蝕：又叫均勻腐蝕，指腐蝕遍布于材料結(jié)構(gòu)的整個表面上，其特征表現(xiàn)為金屬質(zhì)量減少，壁厚減小，非金屬體積膨脹，韌或脆性能減退或失去。腐蝕雖然同樣發(fā)生在整個材料便面上，但各部分的微觀腐蝕速度實(shí)際上并不均等。
（2）小孔腐蝕：又稱為點(diǎn)蝕，在金屬表面上腐蝕成一些小而深的孔，蝕孔的深度大于直徑，嚴(yán)重的可將設(shè)備腐蝕穿透，蝕孔上部往往被腐蝕產(chǎn)物覆蓋。不銹鋼和鋁合金在海水中受到的破壞就是小孔腐蝕的典型實(shí)例。
（3）應(yīng)力腐蝕：是指在機(jī)械應(yīng)力（外載荷或內(nèi)部殘余應(yīng)力）和腐蝕介質(zhì)的共同作用下，金屬材料發(fā)生的腐蝕破壞。如應(yīng)力腐蝕開裂、腐蝕疲勞等。
（4）電偶腐蝕：電位不同的金屬或合金互相接觸，并在一定介質(zhì)中所發(fā)生的的電化學(xué)腐蝕稱為電偶腐蝕。電偶腐蝕造成負(fù)電位的金屬或合金部件加速腐蝕破壞，破壞一般集中在連接部位附近。
（5）縫隙腐蝕：由于金屬表面的縫隙內(nèi)滯留介質(zhì)引起的電化學(xué)腐蝕破壞稱為縫隙腐蝕。
（6）選擇性腐蝕：多元合金在腐蝕介質(zhì)中，較活潑的先溶解，因而造成材料強(qiáng)度而大大下降，這稱之為選擇性腐蝕。如黃銅脫鋅等屬此類腐蝕。
（7）晶間腐蝕：是指腐蝕破壞沿著晶粒邊界進(jìn)行，使晶粒之間失去合力，使材料喪失強(qiáng)度。
（8）磨損腐蝕：是由于機(jī)械因素（湍流、漩渦、流體沖擊、空化作用、微振摩檫等）和腐蝕介質(zhì)共同作用造成的腐蝕破壞，其特征是形成密集的凹坑或溝槽。免費(fèi)論文，腐蝕控制。。
（9）氫損傷：是指氫進(jìn)入金屬內(nèi)部造成的腐蝕破壞，它包括氫脆、氫鼓泡、氫破裂、氫腐蝕等。免費(fèi)論文，腐蝕控制。。
3．按環(huán)境狀態(tài)分類 按產(chǎn)生腐蝕的環(huán)境狀態(tài)，可以將腐蝕分為自生環(huán)境中的腐蝕和工業(yè)環(huán)境介質(zhì)中的腐蝕，其中自生環(huán)境中的腐蝕又可分為大氣腐蝕、土壤腐蝕、淡水腐蝕、海水腐蝕、微生物腐蝕；工業(yè)環(huán)境介質(zhì)中的腐蝕分為酸性溶液腐蝕、堿性溶液腐蝕、熔鹽腐蝕、液態(tài)金屬腐蝕、特殊工業(yè)介質(zhì)腐蝕等。
事實(shí)上，在工業(yè)設(shè)備或建筑的實(shí)際腐蝕行為中，普遍存在的是兩種或多種腐蝕類型共同作用，所采用的控制方法也往往不局限于單一方法措施，而是包括選材、選型、表面控制、環(huán)境介質(zhì)控制等綜合防腐蝕體系。
（三）腐蝕因素
材料的腐蝕是一個復(fù)雜的物理化學(xué)過程，所涉及的影響因素也很多，總結(jié)起來，可以分為內(nèi)部因素、外部因素、內(nèi)外結(jié)合因素三大類，內(nèi)部因素指涉及到材料自身的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、性能等因素；外部因素指環(huán)境因素，如溶液酸堿度、介質(zhì)溫度、壓力、速度、應(yīng)力、雜散電流、土壤含水量、溶液雜質(zhì)等；內(nèi)外結(jié)合因素指涉及到材料和環(huán)境相互作用影響的因素，如埋地管道的管地電位等。
二、金屬腐蝕控制方法
腐蝕控制技術(shù)涉及面廣，內(nèi)容也十分豐富。材料防腐蝕的基本原則是：針對腐蝕產(chǎn)生的原因和影響腐蝕的各種因素，從實(shí)際出發(fā)，以預(yù)防為主和進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)，防止或減少腐蝕而造成的經(jīng)濟(jì)損失。在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用最多的腐蝕控制技術(shù)可歸納為以下幾類。
（1）合理選材。根據(jù)不同介質(zhì)、操作條件、材料的性質(zhì)等，選用合適的金屬或非金屬代用材料。
（2）表面覆蓋層。表面覆蓋層是在金屬表面采用涂刷、噴涂、貼襯、參透、施鍍等方法覆蓋上耐腐蝕性較好的金屬或非金屬層，將金屬表面與介質(zhì)隔離以減緩金屬的腐蝕。這是多數(shù)防腐蝕工程施工中使用的方法，因其簡便實(shí)用，噴涂或刷涂防腐涂料是工業(yè)設(shè)備、設(shè)施在線不停產(chǎn)進(jìn)行防腐施工的主要措施。
（3）電化學(xué)保護(hù)。電化學(xué)保護(hù)是利用電化學(xué)原理來減緩金屬的腐蝕速度。電化學(xué)保護(hù)分為陰極保護(hù)和陽極保護(hù)。陰極保護(hù)就是將被保護(hù)金屬進(jìn)行外加陰極極化以減緩或防止金屬腐蝕，它分為犧牲陽極法和外加電源法。陽極保護(hù)是對被保護(hù)金屬進(jìn)行陽極極化以減緩或防止金屬腐蝕。
（4）添加緩蝕劑。添加緩蝕劑是向介質(zhì)中添加少量能夠阻止或減緩金屬腐蝕的物質(zhì)以保護(hù)金屬材料。緩蝕劑不改變介質(zhì)的性質(zhì)，往往用量很小，大多在1%左右，但效果顯著，緩蝕劑根據(jù)存在狀態(tài)可分為液態(tài)緩蝕劑、氣態(tài)緩蝕劑、固態(tài)緩蝕劑。免費(fèi)論文，腐蝕控制。。
（5）金屬表面轉(zhuǎn)化。金屬表面轉(zhuǎn)化是用化學(xué)和電化學(xué)的方法將金屬表面進(jìn)行氧化、磷化、鈍化轉(zhuǎn)化等，在金屬表面形成一層保護(hù)層，隔離金屬基體與腐蝕介質(zhì)，以減緩金屬的腐蝕。
參考文獻(xiàn)
1、張清學(xué)、呂今強(qiáng)主編，腐蝕施工管理及施工技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005
2、吳濤主編，施工項目經(jīng)理工作手冊.北京：地震出版社，1999
3、胡士信主編，陰極保護(hù)工程手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社
關(guān)鍵詞：HPS教育；化學(xué)；教學(xué)流程設(shè)計
中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-0568（2012）15-0088-02
我國中學(xué)化學(xué)課程改革的宗旨是提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，并從知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三個維度體現(xiàn)出我國培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的理念，這個特點(diǎn)是我國基礎(chǔ)課程改革的一個亮點(diǎn)[1]，將HPS教育模式應(yīng)用于化學(xué)教學(xué)可以實(shí)現(xiàn)在人文的背景下實(shí)施化學(xué)教育。它的這個特殊視角決定了把HPS教育融入到化學(xué)教育中有助于全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
一、HPS教育
HPS是科學(xué)史和科學(xué)哲學(xué)（History of Science and Philosophy of Science）的英文縮寫，隨著科學(xué)社會學(xué)的發(fā)展和科學(xué)社會學(xué)與科學(xué)教育的特殊關(guān)系，科學(xué)教育家將科學(xué)社會學(xué)也納入HPS教育當(dāng)中，HPS就變?yōu)榭茖W(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會學(xué)（History Philosophy and Sociology of Science），其主要內(nèi)容是：把科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會學(xué)的有關(guān)內(nèi)容納入到科學(xué)課程中, 以期提高科學(xué)教育的質(zhì)量。[2]HPS教育的根本目的是理解科學(xué)本質(zhì)。
二、HPS在化學(xué)教學(xué)中的價值
1．HPS教育可以提高學(xué)生對化學(xué)知識的理解。將HPS教育應(yīng)用到化學(xué)教學(xué)中必然涉及到化學(xué)的基本概念、基本原理，但是HPS教育的優(yōu)勢不在于傳授給學(xué)生化學(xué)知識，而在于傳授給學(xué)生化學(xué)知識（化學(xué)概念，各種假設(shè)和理論等）的來龍去脈。皮亞杰認(rèn)為：兒童對科學(xué)的認(rèn)識過程會重述科學(xué)知識發(fā)展過程的默寫特征。[3]學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)時會出現(xiàn)與化學(xué)史上科學(xué)家當(dāng)時認(rèn)為是真理的觀點(diǎn)一致的現(xiàn)象，讓學(xué)生知道化學(xué)知識的演變，能夠提高學(xué)生對化學(xué)知識的理解，因此進(jìn)行HPS化學(xué)教學(xué)是一個非常有效的方法。
2．HPS教育有利于科學(xué)的化學(xué)方法的培養(yǎng)和化學(xué)思想的熏陶。化學(xué)史展示了化學(xué)思想和理論體系的產(chǎn)生及演變過程，呈現(xiàn)給我們的是一幅輝煌的、靜態(tài)的化學(xué)科學(xué)的畫卷，因此學(xué)生學(xué)到的不僅是各種化學(xué)結(jié)論，還有這些結(jié)論產(chǎn)生的背景和條件，讓學(xué)生受到化學(xué)思想的熏陶。化學(xué)的發(fā)展都是伴隨著科學(xué)研究方法的進(jìn)步，因此在講述化學(xué)思想和理論的演變及進(jìn)步的時候，就會向?qū)W生展示科學(xué)的方法，從而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的方法。
3．HPS教育可以在人文的背景下構(gòu)建化學(xué)教學(xué)。HPS化學(xué)教育是從科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會學(xué)的角度講述化學(xué)學(xué)科知識，為自然學(xué)科增加了人文氣息，學(xué)生不僅學(xué)到化學(xué)知識，更重要的是感受到科學(xué)知識背后永恒的人文精神和科學(xué)素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)人文教育與科技教育的統(tǒng)一，達(dá)到人文教育與科技教育的平衡。
三、HPS教學(xué)模式
HPS教學(xué)模式是由孟克和奧斯本所提出的，這一教學(xué)模式實(shí)施的基本前提是：所學(xué)的課題必須是科學(xué)史上某一科學(xué)家曾經(jīng)研究的自然現(xiàn)象。這一模式的教學(xué)程序包括6個環(huán)節(jié)：①演示現(xiàn)象；②引出觀念；③學(xué)習(xí)歷史；④設(shè)計實(shí)驗；⑤呈示科學(xué)觀念和實(shí)驗檢驗；⑥總結(jié)與評價。
四、教學(xué)案例
以蘇教版高中化學(xué)教材《化學(xué)1》專題2第二單元――鎂條在二氧化碳中的燃燒為例，進(jìn)一步深化燃燒的概念。筆者在對這節(jié)內(nèi)容深化的時候會引入有關(guān)的背景知識，加深學(xué)生對燃燒的理解。
1.演示某一現(xiàn)象，創(chuàng)設(shè)問題情境，引出問題。初中的時候我們學(xué)習(xí)過什么是燃燒，以及燃燒的三個條件：有可燃物，有氧氣和溫度達(dá)到著火點(diǎn)，向?qū)W生演示燃燒試驗：硫和磷在空氣中燃燒，鐵在氧氣中燃燒。那么請同學(xué)歸納一下燃燒的定義。
同學(xué)甲：有氧氣參加的發(fā)光發(fā)熱的化學(xué)反應(yīng)。
同學(xué)乙：有氧氣參加的劇烈的化學(xué)反應(yīng)，并有二氧化碳生成。
……
最后教師歸納總結(jié)：即有氧氣參加的劇烈的發(fā)光發(fā)熱的氧化反應(yīng)。這是大家一致的看法。向?qū)W生演示：鎂條在二氧化碳中的燃燒。出現(xiàn)了什么現(xiàn)象？沒有氧氣參加這屬于燃燒嗎？燃燒的概念到底是什么？
2.引出觀念，引導(dǎo)學(xué)生查閱資料，并發(fā)表自己的見解。
學(xué)生甲：這不屬于燃燒（盡管是發(fā)光發(fā)熱的劇烈的化學(xué)反應(yīng)，但是沒有氧氣參加）。
學(xué)生乙：屬于燃燒（出現(xiàn)了跟燃燒一樣的現(xiàn)象）。
……
3.介紹化學(xué)史上的各種關(guān)于燃燒的學(xué)說，并介紹一個問題產(chǎn)生的背景和當(dāng)時科學(xué)家的不同觀點(diǎn)（運(yùn)用多媒體教學(xué)）。約翰?約阿希姆?貝歇爾的燃素說認(rèn)為：物體的組成部分是空氣、水及三種土質(zhì)（①可燃的油狀土；②汞狀的；③可熔的或者玻璃的）。燃燒時，“油狀土”被燒掉了，這個學(xué)說可以很好地解釋有機(jī)物灼燒后質(zhì)量減輕的原因，但是一些金屬單質(zhì)在空氣中灼燒后質(zhì)量變重的現(xiàn)象就不能解釋。
拉瓦錫根據(jù)燃燒磷和硫之后所得的物質(zhì)比原來的磷和硫的質(zhì)量之和要重，由此斷定：一定是空氣中的某種東西加入了反應(yīng)，才使反應(yīng)物的質(zhì)量變重。后來他設(shè)計了實(shí)驗進(jìn)行驗證，他在一個密閉的容器里加熱錫和鉛，兩種金屬表面均起了一層金屬灰。從前的實(shí)驗都表明，帶著金屬灰的金屬比原來的要重。但這次他卻發(fā)現(xiàn)，整個容器在加熱后并不比原來的重。這就是說，如果金屬肯定增加了重量，那么空氣必然失去了重量。空氣若有所失，便會在密閉容器里形成真空。果不其然，當(dāng)他一打開容器，空氣馬上涌了進(jìn)去，因為容器的重量立見增加。這個實(shí)驗充分證明了，金屬燃燒的結(jié)果是與部分空氣相化合，從而了燃素說。
后來普利斯特里發(fā)現(xiàn)氫氣在空氣中燃燒之后形成小露珠，這個露珠被證明是水，人們逐漸認(rèn)為燃燒是：有氧氣參加的劇烈的發(fā)光發(fā)熱的氧化反應(yīng)。上面的燃燒都是在氧氣中發(fā)生的，如果將這些物質(zhì)放在其它氣體中點(diǎn)燃，它們是否會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)？如果發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)前后物質(zhì)有什么變化？這個反應(yīng)是燃燒嗎？
4.引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實(shí)驗，對其進(jìn)行探究。大家觀察一下硫、磷和鐵在氧氣中燃燒的實(shí)驗，都具有發(fā)熱、發(fā)光、劇烈燃燒這些特征，大家再來觀察一下這些化學(xué)反應(yīng)方程式，反應(yīng)前后化合價是否有變化，那么在其它氣體中點(diǎn)燃這些物質(zhì)是否也具有這些特征？
5.教師對學(xué)生講解書本上的觀點(diǎn)。教師引導(dǎo)學(xué)生對燃燒的本質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗驗證，將硫、磷和鐵在氯氣中引燃，實(shí)驗現(xiàn)象也是發(fā)光發(fā)熱劇烈的化學(xué)反應(yīng)，在分析化學(xué)反應(yīng)方程式的特征后得出結(jié)論：化學(xué)反應(yīng)前后化合價有變化。這些特征剛好和硫、磷、鐵在氧氣中燃燒的特征一致。（這里教師并不是直接給出燃燒的定義，而是讓學(xué)生到試驗中去總結(jié)歸納，這里也剛好體現(xiàn)出探究的科學(xué)性）
6.總結(jié)與評價。從學(xué)生實(shí)驗儀器的選擇、實(shí)驗猜想、實(shí)驗設(shè)計和歸納總結(jié)方面進(jìn)行評價，得出結(jié)論：①上述反應(yīng)都屬于燃燒，并且鎂條與二氧化碳的反應(yīng)也屬于燃燒。②燃燒是發(fā)光發(fā)熱劇烈的氧化還原反應(yīng)。
從上面的教學(xué)流程設(shè)計可以看出：HPS教學(xué)模式把化學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會學(xué)的內(nèi)容融合進(jìn)了化學(xué)課堂，實(shí)現(xiàn)了在人文的氛圍中進(jìn)行化學(xué)教學(xué)，拉近了學(xué)生與科學(xué)家的距離，讓學(xué)生體驗到科學(xué)家在研究這部分內(nèi)容時的思維過程，同時也符合皮亞杰的認(rèn)知論，為學(xué)生進(jìn)行化學(xué)知識的建構(gòu)建造了一個舞臺。
參考文獻(xiàn)：
[1]蔡鐵權(quán)，蔡秋華“科學(xué)素養(yǎng)說”與中學(xué)科學(xué)教育改革[J].課程?教材?教法，2004.
[2]丁邦平.HPS教育與科學(xué)課程改革[J].比較教育研究，2006，（6）:6.
關(guān)鍵詞：VOCs NOx 臭氧 相關(guān)性 EKMA曲線 東莞
1 引言
臭氧作為大氣復(fù)合污染的關(guān)鍵二次污染物，也是光化學(xué)煙霧主要組成部分，近地面高濃度的臭氧能加快材料老化、影響人體健康，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)，對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害[1-2]。
東莞市作為制造業(yè)大城，電子、家具、制鞋等VOCs排放企業(yè)數(shù)量眾多，城市機(jī)動車保有量大，臭氧污染逐年凸顯。本論文選取東莞市中心區(qū)觀測點(diǎn)，采用VOCs在線監(jiān)測儀器和NOX等常規(guī)大氣監(jiān)測儀器進(jìn)行了為期一個月的連續(xù)觀測，結(jié)合氣象條件，分析東莞市區(qū)VOCs和NOx對臭氧生成的影響，并利用EKMA曲線方法研究VOCs、NOx和臭氧三者關(guān)系，為當(dāng)?shù)氐某粞醴揽靥峁┛茖W(xué)依據(jù)。
2 實(shí)驗設(shè)置
東莞屬亞熱帶季風(fēng)氣候，日照充足，雨量充沛，溫差幅度小，干濕季明顯。本次觀測地點(diǎn)位于東莞市中心區(qū)（113.75°E，23.03°N），交通發(fā)達(dá)，人口密集，具有城市站點(diǎn)的典型特征。
本次觀測時間段為2013年12月10日至2014年1月11日，主要在線采樣儀器為質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜儀（Proton Transfer Reaction-Mass Spectrometry， PTR-MS）。該儀器主要用于在線監(jiān)測大氣中的VOCs（揮發(fā)性有機(jī)物），具有高靈敏度以及高時間分辨率的優(yōu)點(diǎn)，能夠迅速掌握大氣中活潑NMHCs（非甲烷烴）和OVOCs（含氧揮發(fā)性有機(jī)物）組分的快速變化。
觀測期間，PTR-MS共測得17種揮發(fā)性有機(jī)物，時間分辨率高達(dá)2min30s。同時，為保證觀測數(shù)據(jù)的有效性和可靠性， 觀測期間進(jìn)行每周一次的校正，采用TO15標(biāo)定方法和滲透管標(biāo)定兩種方法。
3 數(shù)據(jù)分析
3.1 東莞市VOCs、NOx和臭氧的變化規(guī)律分析
3.1.1 VOCs、NOx和臭氧的日變化特征
如圖1所示，臭氧的日變化呈單峰變化規(guī)律，濃度從當(dāng)天晚上的21：00到第二天早上的4：00一直處在比較低的濃度狀態(tài)，而到上班高峰期（早晨6：00后）臭氧濃度迅速升高，這很可能與近地面由機(jī)動車尾氣排放的NO濃度有密切聯(lián)系。中午由于溫度較高太陽輻射較為強(qiáng)烈，生成臭氧的前體物VOCs、NOX積累到較高濃度，光化學(xué)反應(yīng)劇烈使得臭氧濃度在13：30左右達(dá)到一天中的峰值。
NOx的日變化呈雙峰變化規(guī)律，在上班和下班高峰期開始上升而后達(dá)到最高值，這主要與機(jī)動車的排放有很重要的關(guān)系。VOCs的日變化規(guī)律與NOx變化規(guī)律一致，而兩者與臭氧的變化規(guī)律相反，說明VOCs和NOx均為臭氧重要前體物，同時很好地體現(xiàn)了光化學(xué)反應(yīng)的過程。
冬季由于氣溫較低，臭氧的光化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)度相對夏季較弱，但仍顯現(xiàn)出明顯的白天生成的日變化趨勢，反映出東莞冬季大氣仍有顯著的氧化性，大氣二次反應(yīng)依然活躍。
3.1.2 VOCs、NOx和臭氧的濃度水平分析
圖2給出了觀測期間氮氧化物（NOx）、總揮發(fā)性有機(jī)物（TVOCs）、臭氧和氣象條件的時間變化序列。可以從圖中得出，當(dāng)主導(dǎo)風(fēng)向為南風(fēng)時（2013年12月10日-12月29日），NOx、TVOCs和臭氧的濃度較低。12月29日后，主導(dǎo)風(fēng)向以北風(fēng)為主，NOx、TVOCs的濃度均有所抬升，其中NOx在2013年12月29日至2014年1月3日期間夜間小時濃度最大值均遠(yuǎn)超《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）二級標(biāo)準(zhǔn)（250μg/m3，約150ppbv），最高值為293.36ppbv，TVOCs在在2014年1月2日夜間達(dá)到最高值，為371.59ppbv。
臭氧最大值出現(xiàn)在1月5日和6日白天，NOx和TVOCs在大氣中經(jīng)過一定時間積累后，伴隨著風(fēng)速減小，溫度升高，非常有利于臭氧的產(chǎn)生。臭氧最大小時濃度值達(dá)到101.93ppbv，超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）二級標(biāo)準(zhǔn)（200μg/m3，約95ppbv）。
3.2 VOCs、NOx與臭氧生成關(guān)系分析
3.2.1 臭氧生成的敏感區(qū)判定
VOCs和NOx濃度對臭氧生成的變化可以由VOCs敏感區(qū)和NOx敏感區(qū)進(jìn)行描述，判斷當(dāng)?shù)爻粞醯纳墒窃赩OCs敏感區(qū)還是NOx敏感區(qū)是研究VOCs、NOx和臭氧生成關(guān)系的一種很重要的方法。在國內(nèi)外多種敏感區(qū)判定方法中，EKMA（empirical kinetic modeling approach）曲線方法（臭氧等濃度曲線法）是較為經(jīng)典的一種。該方法在1977年由 Dodge通過美國環(huán)保局的EKMA模型建立，通過在未進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)的不同濃度的NOx和VOCs下，計算出臭氧最大值的等值線[3]。
對東莞市觀測期間臭氧生成的敏感區(qū)判斷，我們采用EKMA特征曲線的VOCs/NOx比值法進(jìn)行說明，即一天之中臭氧前體物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生日臭氧最大值與前體物VOCs和NOx初始濃度（6：00-9：00）的比值。當(dāng)該比值大于8時，臭氧的產(chǎn)生更依賴于NOx，此時改變VOCs的濃度對臭氧的生成影響不大，控制NOx則能達(dá)到控制臭氧的效果；當(dāng)VOCs/NOx的比值小于8時，臭氧的產(chǎn)生受VOCs控制，對VOCs排放進(jìn)行控制可以達(dá)到控制臭氧的目的。
圖3顯示了東莞市觀測期間在理想條件下初始VOCs/NOx比值，可以看到，該比值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于8，VOCs/NOx均基本在1左右，該比值雖然有所低估，因為質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜儀（Proton Transfer Reaction-Mass Spectrometry，PTR-MS）不能檢測到VOCs中的烷烴類物質(zhì)，本論文所得的TVOCs不包括烷烴類物質(zhì)，但根據(jù)文獻(xiàn)[4-5]可知，珠三角地區(qū)冬季烷烴占TVOCs比例約為50%，因此算上這部分誤差，VOCs/NOx依然遠(yuǎn)小于8，說明在觀測期間東莞市的臭氧生成處于VOCs敏感區(qū)。
3.2.2 不同種類VOCs和臭氧的關(guān)系
為進(jìn)一步研究不同種類VOCs對臭氧生成的關(guān)系，選擇觀測期間生成臭氧濃度較高的2013年12月30日至2014年1月8日白天11：00至18：00所得數(shù)據(jù)，并將測得的VOCs分別與臭氧做線性相關(guān)散點(diǎn)圖。其中芳香烴包括苯、甲苯、苯乙烯、C8芳香烴和C9芳香烴，OVOCs包括甲醇、乙醛、丙酮、2―丁酮、甲酸和乙酸，BVOCs包括異戊二烯和單萜烯。
表2為所測各VOCs與臭氧生成的線性相關(guān)系數(shù)，其中線性相關(guān)系數(shù)最大的為芳香烴中的苯乙烯，其次為C9和C8芳香烴，分別為-0.296、-0.263和-0.232，這與這三種芳香烴化學(xué)性質(zhì)活潑容易發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)有關(guān)，也說明這是此次觀測中生成臭氧的主要前體VOCs物種。而大部分OVOCs與臭氧生成的關(guān)系不顯著，甲酸和乙酸和臭氧生成的關(guān)系為正相關(guān)，這可能是因為甲酸和乙酸氧化程度較高，大部分與臭氧一樣是二次轉(zhuǎn)化光化學(xué)氧化反應(yīng)終產(chǎn)物。生物排放的BOVCs中，異戊二烯與臭氧生成的相關(guān)系數(shù)遠(yuǎn)高于單萜烯，這說明異戊二烯在轉(zhuǎn)化生成臭氧的貢獻(xiàn)度上遠(yuǎn)高于單萜烯。
結(jié)論
通過對東莞市17種VOCs、NOx和臭氧濃度的大氣在線監(jiān)測結(jié)果顯示：
一、氣象條件對VOCs、NOx和臭氧影響較為顯著，主導(dǎo)風(fēng)向為南邊清潔的海風(fēng)時，污染物濃度水平整體較低，而主導(dǎo)風(fēng)為北面的陸風(fēng)時，污染物整體水平有所抬升。在溫度較高、太陽輻射較大時，因光化學(xué)反應(yīng)生成大量臭氧。
二、通過EKMA特征曲線的VOCs/NOx比值法對臭氧生成的敏感區(qū)進(jìn)行研究，得出東莞市冬季VOCs/NOx均遠(yuǎn)小于8，說明東莞市冬季觀測期間臭氧生成處于VOCs控制區(qū)，對VOCs排放進(jìn)行控制可以達(dá)到控制臭氧的目的。
三、芳香烴中的苯乙烯、C9和C8芳香烴與臭氧生成相關(guān)程度較高，是發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化生成臭氧的最主要的活性VOCs物種。
綜上所述，東莞市在制定臭氧防控措施時，應(yīng)把重點(diǎn)放在VOCs的減排上，并需進(jìn)一步關(guān)注芳香烴中的苯乙烯、C9和C8芳香烴等VOCs中轉(zhuǎn)化生成臭氧的優(yōu)勢物種。
【參考文獻(xiàn)】
[1] BURNETT R T，BROOK J R，YUNG W T，et al.Association between ozone and hospitalization for respiratory diseases in 16 Canadian cities[J]. Environment Research，1997，72（ 1） ： 24-31.
[2] RABL A，EYRE N.An estimate of regional and global O3 damage from precursor NOX and VOC emissions [J].Environmental
International，1998，24（8） ： 835-850.
[3] Dodge M C. Combined use of modeling techniques and smog chamber data to derive ozone precursor relationship. In： Dimitriades， B.（Ed.）， Proceedings of the International Conference on Photochemical Oxidant Pollution and its Control， Vol. 2， EPA―600/3-77-0016， US EPA， RTP， NC， 1977：881-889.
[關(guān)鍵詞]紡織印染助劑；非離子表面活性劑；生產(chǎn)工藝
中圖分類號：TQ423.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）02-0073-01
在紡織印染助劑中，表面活性助劑所是不可或缺的。在陽離子類型、陰離子類型、非離子類型、兩性類型四種印染助劑中，非離子類型表面活性助劑雖然種類僅僅占有所有表面活性劑的四分之一，但是，具有較高的乳化能力和良好的潤濕功能和洗滌功能。因此，在中國的紡織業(yè)中，對非離子表面活性劑的生產(chǎn)工藝進(jìn)行探究，有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)紡織業(yè)快速而平穩(wěn)地發(fā)展。
一、非離子表面活性劑的作用
非離子表面活性劑包括四種類型，即聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑、多元醇酯類非離子表面活性劑、含氮類非離子表面活性劑和嵌段聚醚型非離子表面活性劑。這些非離子表面活化劑都具有較強(qiáng)的親水性，雖然含有一定的毒性，但是，當(dāng)用于紡織品染色，可以起到濕潤、抗菌除臭的作用，還會對水溶性組分具有一定的吸收和滲透作用[1]。比如，聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑中的聚氧乙烯脂肪胺化合物就是紡織印染助劑中常用的化合物。嵌段聚醚型非離子表面活性劑中的雜嵌聚醚化合物雖然不具備良好的水溶性，但是將脂肪醇加入其中，就會促進(jìn)其水溶性，并會相應(yīng)地出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象。嵌段聚醚化合物在紡織印染工業(yè)中使用，主要是用于紡織纖維，可以使紡織品柔軟且抗靜電。對于不容易上色的紡織品，嵌段聚醚還能夠發(fā)揮促進(jìn)染色的作用。
隨著各種新的纖維被研制出來，更是對印染助劑提出了新的功能性要求。特別是非離子表面活性劑，不僅需要適應(yīng)紡織業(yè)發(fā)展需要提高牢固度，還要具備復(fù)配增效的作用。目前紡織業(yè)以低碳環(huán)保作為發(fā)展理念，就更需要非離子表面活性劑的生產(chǎn)工藝中，更為注重綠色工藝技術(shù)的發(fā)展，以使其成為低污染紡織印染助劑[2]。
二、非離子表面活性劑的生產(chǎn)工藝
（一）非離子表面活性劑的化學(xué)反應(yīng)使用設(shè)備
非離子表面活性劑是由活性氫與環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生，其中活性氫源自于烷基酚、脂肪醇等，所含有的疏水基可以提供活性氫。非離子表面活性劑的避免活性體現(xiàn)為中性分子，溶于水之后并不會離解，卻可以與陽離子、陰離子以及兩性表面活性劑相配合使用。非離子表面活性劑的這種使用方式在紡織印染業(yè)較為普遍。環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷都要封閉儲存，且要注意用保溫。在保溫處理上，可以使用冷凍鹽水，也可以使用氮?dú)狻＿@樣做的原因在于，環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷的化學(xué)性質(zhì)都較為活潑，處于常溫環(huán)境中就可以發(fā)生氣化反應(yīng)，如果暴露在空氣中，還會引發(fā)爆炸。從環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷的化學(xué)性質(zhì)來看，其容易與銅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此，非離子表面活性劑的化學(xué)反應(yīng)使用設(shè)備要選擇不銹鋼，而不應(yīng)該有銅材，以避免出現(xiàn)不良化學(xué)反應(yīng)。由于環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷暴露在空氣中，都容易引起爆炸，為了避免這一事故發(fā)生，就要將防爆片安裝在反應(yīng)釜上。環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷在化學(xué)反應(yīng)過程中，會由環(huán)氧分布器進(jìn)入到釜底。化學(xué)反應(yīng)的同時，反應(yīng)物中的分子量要均勻分布，還能夠獲得良好的反應(yīng)效果[3]。采用環(huán)形分布器，可以達(dá)到這一目的。
（二）非離子表面活性劑的生產(chǎn)工藝技術(shù)
1.勻染劑O
勻染劑O是脂肪醇聚氧乙烯表面活性劑。在紡織業(yè)中，脂肪醇聚氧乙烯表面活性劑普遍應(yīng)用，主要被用于乳化劑或者是勻染劑。從脂肪醇聚氧乙烯表面活性劑的化學(xué)反應(yīng)原理來看，在堿催化作用下，經(jīng)過加熱，實(shí)現(xiàn)如下反應(yīng)：
ROH+nEORO-O（EO）n-H
非離子表面活性劑的生產(chǎn)工藝技術(shù)如下：
非離子表面活性劑的生產(chǎn)使用不銹鋼反應(yīng)釜，容量為2000立升。將145公斤的十八醇、2.3公斤的片堿放入到不銹鋼反應(yīng)釜中，經(jīng)過加熱而后將其中所含有的水氣和空氣都抽出。為了避免不銹鋼反應(yīng)釜含有空氣和水氣，還要使用N2進(jìn)行置換反應(yīng)。具體操作是，在780公斤的環(huán)氧乙烷加入氮?dú)猓?jīng)過加熱到135℃-140℃后，使環(huán)氧乙烷與氮?dú)獬浞址磻?yīng)，大約5個小時左右就可以反映完畢。此時，在化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物中會含有一定量的NaOH。當(dāng)反應(yīng)環(huán)境溫度為120℃的時候，對NaOH可以使用醋酸中和；如果反應(yīng)環(huán)境溫度為80℃的時候，對NaOH使用醋酸中和后，還要加入H2O2對反應(yīng)物進(jìn)行漂白，之后將化學(xué)反應(yīng)后所獲得產(chǎn)物投入到冷凍切片機(jī)中切片處理[4]。
2.緩染劑
這里所研究的緩染劑是勻染劑SP，其可以將染料中的染色劑的染色速率方面，是燃料分散均勻，達(dá)到勻染的效果。從緩染劑的化學(xué)反應(yīng)原理來看，在氫離子和堿的催化作用下，經(jīng)過加熱，實(shí)現(xiàn)如下反應(yīng)：
氫離子催化，在加熱環(huán)境下的化學(xué)反應(yīng)：
Ph-OH+CH2=CH-PhHPh-CH（CH3）-Ph-OH
堿催化，在加熱環(huán)境下的化學(xué)反應(yīng)：
nPh-CH（CH3）-Ph-OH+nEOPh-CH（CH3）-Ph-O（EO）n-H
非離子表面活性劑的生產(chǎn)工藝技術(shù)如下：
選擇容量為800立升的不銹鋼反應(yīng)釜，將150公斤的苯酚和42公斤的H2SO加入其中，將回流和冷凝器打開后，使容器內(nèi)的溫度升高到130℃-135℃，將苯乙烯從高位槽將反應(yīng)釜中逐漸滴加大435公斤。經(jīng)過一個半小時的操作后，繼續(xù)升溫到145℃-147℃，之后保持恒溫2.5-3個小時，之后，逐漸降溫到60℃以下。此時，將濃度為30%的液堿投入其中攪拌15分鐘，使化學(xué)物質(zhì)充分反應(yīng)。
在2000立升的不銹鋼反應(yīng)釜中加入苯酚，然后加入3公斤的片堿，將反應(yīng)釜加熱，使容器升溫，然后將內(nèi)中的空氣和水氣抽空，再使用氮?dú)鈱⑷萜鲀?nèi)剩余的空氣和水氣置換干凈，將800公斤的環(huán)氧乙烷加入其中，加熱到68℃-73℃，然后不再注入環(huán)氧乙烷，進(jìn)行降溫冷卻處理[5]。
結(jié)論
綜上所述，近年來，中國紡織業(yè)快速發(fā)展，各種紡織纖維新品種出現(xiàn)，相應(yīng)地，對印染加工的工藝要求越來越高。紡織印染后所使用的印染助劑可以發(fā)揮潤濕的作用，還會以其較強(qiáng)的親和力，減緩上染速率以使印染更為均勻。在印染助劑中，非離子表面活性劑所發(fā)揮的作用是最為重要的。通過對非離子表面活性劑生產(chǎn)工藝進(jìn)行研究，以充分認(rèn)識到其是保證紡織品質(zhì)量的關(guān)鍵。
參考文獻(xiàn)
[1]劉賀.淺談非離子表面活性劑的特點(diǎn)與應(yīng)用[J].皮革與化工，2012，29（02）：20-27.
[2]陳榮圻.APEO的限用和代用品的一些問題[C]//浙江省紡織印染助劑情報網(wǎng)第24屆年會論文集.2014：31-42.
[3]章杰.我國紡織印染助劑在新形勢下的創(chuàng)新新途徑[J].印染助劑，2011，28（01）：1-8.
關(guān)鍵詞：等離子體技術(shù) 化學(xué)合成
將氣體加熱到攝氏幾千度以上就形成等離子體。等離子體是宇宙中物質(zhì)存在的一種狀態(tài)，也稱物質(zhì)第四態(tài)。它是由完全或部分電離的導(dǎo)電氣體組成，其中可包含電子、正離子（原子或分子）、負(fù)離子（原子或分子）、激發(fā)態(tài)的原子或分子、基態(tài)的原子或分子、游離基等六種類型的粒子。這些粒子的正負(fù)電荷數(shù)量和密度大致相等，因而，等離子體在宏觀上保持電中性。
產(chǎn)生等離子體的方法很多，自然界雷電、日冕、極光等均可產(chǎn)生等離子體。在實(shí)驗室里可用放電、燃燒和激光等方法產(chǎn)生等離子體.處于等離子態(tài)的各種物質(zhì)微粒具有極強(qiáng)的化學(xué)活性，在一定的條件下可獲得較完全的化學(xué)反應(yīng)。
通常用于化學(xué)合成反應(yīng)的等離子體（溫度低于104K，壓力在10-3一103atm之間）屬于物理上低溫等離子體范疇。它又可分為熱等離子體和冷等離子體。前者是由稠密氣體在常壓或高壓下電弧放電或高頻放電而產(chǎn)生。體系中電子溫度和氣體溫度接近相等，約3000～5000K，常用于無機(jī)合成和有機(jī)物裂解反應(yīng)的高溫?zé)嵩矗笳呤怯上”怏w在低氣壓下用激光、射頻或微波電源激發(fā)輝光放電而產(chǎn)生。體系中電子溫度可高達(dá)數(shù)千至數(shù)萬K，而氣體溫度很低，大致在室溫至上百℃。
一、等離子體熱力學(xué)
眾所周知，對完全熱力學(xué)平衡狀態(tài)（反應(yīng)時間足夠長，以致各種“自發(fā)的”不可逆過程均已完成），其宏觀物理狀態(tài)都可用T、v，T、P；S、V；S、P等狀態(tài)函數(shù)中的任一對單值地描述。其中T是絕對溫度，P是壓力，v是體積，S是熵。
如果把等離子體看作是處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)，則可以套用熱力學(xué)關(guān)系式對等離子體的熱力學(xué)性質(zhì)加以描述，例如熱等離子體比較接近這種情形。然而，等離子體通常是空間不均勻的，且處在電場、重力場等外場中，因而平衡只能是局部的（即對于一個小的等離子體元而育）。為此，系統(tǒng)中各點(diǎn)處的平衡參數(shù)（尤其是溫度）各不相同，在很大程度上取決于外場的分布和大小。此外，等離子體中存在著彈性碰抽、復(fù)合、粒子對光子的吸收和輻射等多種復(fù)雜的微觀過程，而這些微觀過程又往往伴隨著動能和動量的交換以及粒子的形成或湮滅。這些都決定了等離子中只能建立所謂的統(tǒng)計平衡，即在給定的類型中，粒子的坐標(biāo)、動量和內(nèi)部狀態(tài)等有一個唯一確定的分布。迄今為止，還沒有可靠的實(shí)臉方法能用來測量等離子體的各種熱力學(xué)性質(zhì)，而只能用統(tǒng)計熱力學(xué)的方法從理論上對它們定義。
對于低溫等離子體，可將其看成理想氣體的混合物，如果忽略粒子間的庫侖作用，其熱力學(xué)性質(zhì)的計算可簡化為以下三部分：
1.用平衡態(tài)理想氣體統(tǒng)計熱力學(xué)公式計算“純粹”單個成份的熱力學(xué)參數(shù)；
2.用化學(xué)平衡的完全方程組（包括解離和電離方程）來計算等離子體的成份；
3.從已知的單個成份的函數(shù)值計算整個體系的熱力學(xué)函數(shù)。
二、等離子體用于無機(jī)化學(xué)合成
1.利用等離子體合成陶瓷超細(xì)粉
陶瓷在無機(jī)材料中占有重要的地位。隨著各種新型陶瓷材料的出現(xiàn)，它在許多尖端工業(yè)中獲得新的應(yīng)用。利用等離子體來合成陶瓷超細(xì)粉作為一種開發(fā)新型陶瓷材料的有力手段越來越受到人們的重視。
早在60年代后半期，就已經(jīng)開始研究采用等離子體噴射的陶瓷熔射法，用此法已制出部分氧化物和碳化物系陶瓷。60年代初期，有人開始采用熱等離子體法合成陶瓷微粉體。其方法是將反應(yīng)物注入到熱等離子體中進(jìn)行高溫化學(xué)反應(yīng)，然后通過超強(qiáng)冷卻生成微粉體。其特點(diǎn)是在超高溫蒸氣的冷卻過程中產(chǎn)生非平衡化學(xué)反應(yīng)。這方面已發(fā)表過不少論文，但由于大部分工藝是把反應(yīng)物直接導(dǎo)入直流等離子體噴管，特別是用氯化物和反應(yīng)性強(qiáng)的氣體作反應(yīng)物時，電極受到劇烈的腐蝕，再加上對等離子體本身的基礎(chǔ)現(xiàn)象沒有充分了解，因而發(fā)展并不很快。70年代，等離子體化學(xué)迅猛發(fā)展，逐步搞清了采用普通直流等離子體噴管進(jìn)行陶瓷合成的極限和反應(yīng)過程的控制以及化學(xué)反應(yīng)速度理論所要求的反應(yīng)時間的極限，于是利用高頻電場感應(yīng)等離子體噴射合成陶瓷的方法應(yīng)運(yùn)而生。高頻感應(yīng)等離子體又叫感應(yīng)偶合等離子體，是Reed于1961年研制成功的。其優(yōu)點(diǎn)有二：一是氣體流速比直流等離子體的噴射速度約低一個數(shù)量級，至多不過30m/s，易于獲得數(shù)厘米直徑的等離子體，反應(yīng)物可在等離子區(qū)滯留10毫秒，因而能在等離子區(qū)進(jìn)行較充分的化學(xué)反應(yīng)，對反應(yīng)過程也能進(jìn)行控制，二是無電極放電，不會出現(xiàn)反應(yīng)物對電極的腐蝕和電極物質(zhì)混入反應(yīng)體系成為雜質(zhì)，可以使用級化物、O2、uf6等各種強(qiáng)反應(yīng)性氣體。
采用高頻等離子體合成陶瓷微粉體時，根據(jù)注入物質(zhì)是粉體還是氣體，可選擇二種稍有不同的工藝：前者是粉體在等離子體中蒸發(fā)，獲得超高溫蒸氣，在冷卻過程中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，后者是氣體物質(zhì)在等離子體中進(jìn)行解離、分解等一系列高溫化學(xué)反應(yīng)和其后的冷卻過程中的化學(xué)反應(yīng)。我們把前者稱為“反應(yīng)性高頻等離子體蒸發(fā)法”，后者稱為“高頻感應(yīng)等離子體化學(xué)氣相淀積法”。
超高純度的氧化物系陶瓷，格外受到人們青睞，特別是雜質(zhì)含量只有l(wèi)bbm（10-2）的SiOa微粉體，作為電子材料，今后的需求量將迅速增加。而在制備SiOa微粉的諸多工藝中，尤以用氧等離子體載化SiCl4的方法為最佳。
2.高頗等離子休淀積無機(jī)膜
薄膜在材料科學(xué)中占有極其重要的地位。等離子體化學(xué)的許多工作都與薄膜的制備和研究有關(guān)，上述“高頻等離子體化學(xué)氣相淀積法”通常即是針對制膜而言的。這方面的研究近20年來進(jìn)展非常快。在半導(dǎo)體工業(yè)中，這種技術(shù)已成為大規(guī)模集成電路干式生產(chǎn)工藝中的重要環(huán)節(jié)。自1973年以來，英、美、日等國相繼用這種技術(shù)制成了氫化非晶硅（α-Si：H）薄膜。利用該技術(shù)可以制備Al2O3、BN、TiN等絕緣、耐腐蝕、耐磨的固體薄膜，正處于走向?qū)嵱没碾A段。
高頻等離子體淀積薄膜工藝分為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積（PACVD）和等離子體增強(qiáng)物理氣相淀積（PAPVD）兩大類。PACVD是使反應(yīng)性氣體通過等離子體區(qū)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)后在襯底上成膜，其電場頻率可從300Hz直到微波，但較常用的是13.5MHz。與基于熱化學(xué)的化學(xué)氣相淀積（CVD）方法相比，PACVD可以大大降低淀積溫度，從而不致使襯底發(fā)生相變或變形。例如用CVD方法在硅片上淀積Si3N4膜需要900℃以上高溫，而用PACVD方法只要350℃，而且成膜質(zhì)量高，從而使Si3N4得以成功地用作集成電路鈍化膜。PACVD還可以用于磷硅玻璃、非晶材料、超導(dǎo)膜、外延硅、SiC、WSi2以及各種薄膜敏感元件的制備。
PAPVD是基于動量傳遞的鍍膜技術(shù)。其基本原理是，在等離子體空間，放電氣體的粒子被電場加速轟擊陰極靶材料使其原子飛濺出來，淀積在基體材料上形成薄膜。由于濺射的粒子動能可高達(dá)1-40eV，所以膜與基體的結(jié)合強(qiáng)度要比普通物理氣相淀積（PVD）如蒸發(fā)鍍膜高得多。而且淀積溫度低，甚至可在塑料上鍍膜。用PAPVD方法可以淀積金屬（如Cu、Ag、Au、Ti等），氧化物（如ZnO、SiO2等）、碳化物（如SiC、TiC、TaC等）、氮化物（如AlN、Si3N4、NiN、TaN等）薄膜。此外，還可以對PAPVD設(shè)備加設(shè)磁控裝置，以約束等離子體中帶電粒子的運(yùn)動，從而大大提高淀積速率。
三、利用低溫等離子體合成高聚物
等離子體聚合是多分子反應(yīng)中的原子反應(yīng)和聚合反應(yīng)，主要包含等離子態(tài)聚合（PSP）和等離子體誘導(dǎo)聚合（PIP）兩個方面。二者的區(qū)別在于，前者是通過等離子體活化的原子或分子物種的再結(jié)合和聚集的高分子化，包括氣相反應(yīng)中間產(chǎn)物的間接聚合過程，而后者是通過等離子體物種作引發(fā)劑誘導(dǎo)的鏈鎖聚合過程，是使單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)不受破壞的表面相的直接聚合。
人們用等離子態(tài)聚合技術(shù)成功地制備了許多性能特異的亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的有機(jī)高聚物、硅、氮化硅和有機(jī)金屬化合物以及這些材料的超薄膜，發(fā)展了一種新興的薄膜制備技術(shù)一一等離子體聚合淀積。用這種技術(shù)制得的高聚物薄膜有超薄（可達(dá)幾個納米）、堅實(shí)致密、均勻、無針孔、結(jié)構(gòu)上高度交聯(lián)、無定形、與基體粘附力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，具有優(yōu)良的化學(xué)、機(jī)械、光學(xué)和電氣性能，可以制成高強(qiáng)度耐磨膜、光學(xué)保護(hù)膜、電學(xué)絕緣膜、反滲透膜、選擇性滲透膜等，從而在化工、半導(dǎo)體、微電子學(xué)、光學(xué)、光纖、激光和太陽能等方面有著十分廣泛的應(yīng)用。
四、結(jié)語
等離子體化學(xué)是一門新興的交叉學(xué)科，又是一門綜合性的技術(shù)。國外在這方面的研究較早，目前已有不少等離子體化學(xué)專著和會議論文集出版，有些研究成果被用于工業(yè)生產(chǎn)并生重大經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
美國化學(xué)工程師學(xué)會(American Institute of Chemical Engineers, AIChE)北京化工大學(xué)學(xué)生分會是美國化學(xué)工程師學(xué)會國際學(xué)生分會的一員，是國際化的學(xué)術(shù)創(chuàng)新性組織。
AIChE北化學(xué)生分會主要通過參加Chem-E-Car競賽、參與化工國際會議以及舉辦講座、座談來為化學(xué)工程相關(guān)專業(yè)學(xué)生提供一個更加便捷的接觸學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的渠道。
分會面向化工學(xué)院、機(jī)電學(xué)院、材料學(xué)院、理學(xué)院、信息學(xué)院相關(guān)專業(yè)本科生。
分會目前正籌建獨(dú)立學(xué)生創(chuàng)新工作室，用于后續(xù)創(chuàng)新實(shí)驗工作，主要創(chuàng)新項目為Chem-E-Car（化學(xué)工程車）。
Chem-E-Car競賽是由美國化學(xué)工程師學(xué)會（AIChE）組織開展的一項具有國際影響力的賽事。該競賽是一項針對大學(xué)生運(yùn)用化學(xué)工程技能并進(jìn)行跨學(xué)科應(yīng)用的大賽，要求參賽隊伍在不使用任何商業(yè)電池的前提下，以化學(xué)反應(yīng)為動力源、設(shè)計和制造出既能載重、又能通過化學(xué)反應(yīng)精確控制行駛距離的“化工車”。自1999年第一次在美國舉辦至今，吸引了全球眾多頂尖高校積極參與，比賽隊伍經(jīng)過地區(qū)賽的嚴(yán)格選拔，最終入圍年度競賽。
Chem-E-Car是理論與實(shí)踐的融合，看似簡單的化工小車，卻展現(xiàn)出一個完整的創(chuàng)新型化工專業(yè)人才全周期培養(yǎng)過程：整個項目涉及到物理化學(xué)、化工原理、電工學(xué)等專業(yè)課程知識，同時對英語、編程、科技論文寫作、工藝設(shè)計、工程制圖、環(huán)保、危險品管理等方面能力有較高要求，隨著項目的進(jìn)行，同學(xué)們的研究創(chuàng)新和動手實(shí)踐能力將得到全方面的提升。
AIChE北化學(xué)生分會，于2017年5月赴天津大學(xué)參加第一屆中國大學(xué)生Chem-E-Car競賽獲全國第三名，入圍年度世界競賽；同年10月赴西班牙巴塞羅那參加第十屆世界化工大會（WCCE），并參加國際Chem-E-Car競賽獲世界第四名。
關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；成長記錄袋；教學(xué)評價
成長記錄袋因為能更好體現(xiàn)新課程理念，成為當(dāng)前中小學(xué)教育評價改革的新亮點(diǎn)。實(shí)驗區(qū)的教師和研究人員創(chuàng)建和使用了多種多樣的成長記錄袋，但在使用中出現(xiàn)了一些有待改進(jìn)的重要問題。為了更好應(yīng)用成長記錄袋評價，以下筆者結(jié)合自身的教學(xué)體會對此進(jìn)行詳細(xì)闡釋。
一、成長記錄袋的類型
成長記錄袋的類型主要有三種：過程型的成長記錄袋、展示型的成長記錄袋和評價型的成長記錄袋，三種類型之間存在一定程度上的交叉。每種類型的成長記錄袋各自具有不同的功能。
（1）描述學(xué)生學(xué)習(xí)與發(fā)展的過程。過程型成長記錄袋表現(xiàn)的是“學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的作品”，這種成長記錄袋不僅收集不同時期學(xué)生的作品，還收集觀察或測試的結(jié)果、家長信息等一切過程性的東西。學(xué)生的自我評價與自我反思也可以放入其中。
[案例]：如我們學(xué)習(xí)《化學(xué)反應(yīng)與能量》后，過程型成長記錄袋所收集的學(xué)生作品有：學(xué)生搜集、獲取有關(guān)人類能源危機(jī)和未來新型能源的資料；學(xué)生收集到的各種電池標(biāo)本及制作化學(xué)電池反應(yīng)模型；終結(jié)性評價測試的結(jié)果；學(xué)生制作的關(guān)于能量的科技動態(tài)簡報；學(xué)習(xí)過程中的體驗、收獲、反思與自我評價；教師、小組成員及家長的評價等內(nèi)容。所收集這些材料可以為教師及時提供關(guān)于學(xué)生每日進(jìn)展的豐富信息，同時還可作為一種手段為學(xué)生提供形成性的反饋，是一個典型的過程性評價。
（2）展示最佳成果。學(xué)生從過程型成長記錄袋中挑選出自己認(rèn)為最滿意的作品，收集起來就形成了展示型成長記錄袋。
[案例]：如學(xué)生從自己的過程型成長記錄袋中選出自己最滿意的小論文，在教師的指導(dǎo)下，向?qū)W校廣播臺，或其他雜志投稿，或辦墻報；選出自己制作精美的化學(xué)原子模型，向同學(xué)進(jìn)行展示或演示等等。這種成長記錄袋的內(nèi)容是非標(biāo)準(zhǔn)化的，學(xué)生將其最好的或最喜愛的作品收集起來，并說明選擇這些作品的理由或進(jìn)行反思，學(xué)生從創(chuàng)建展示型成長記錄袋的過程中可以學(xué)會批判性地評判自己的作品。
（3）評估學(xué)生學(xué)習(xí)與發(fā)展的水平。過程型成長記錄袋的目的是生成優(yōu)秀的作品，展示型成長記錄袋是展示最優(yōu)作品，而評價型成長記錄袋就是描繪學(xué)生在學(xué)校課程中到底學(xué)到了什么。過程型成長記錄袋和展示型成長記錄袋中可能收集一些超出課程內(nèi)容的作品和資料，而評價型成長記錄袋內(nèi)容的選擇必須嚴(yán)格依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，以反映學(xué)生在課程領(lǐng)域內(nèi)的掌握程度究竟如何。
二、高中化學(xué)學(xué)習(xí)成長記錄袋的設(shè)計
成長記錄袋的創(chuàng)建和使用是依據(jù)特定目的而展開的，需要良好的設(shè)計。沒有這一設(shè)計的過程，它們就可能變成一般意義上的作品文件夾，而使用成長記錄袋所預(yù)期的功能也難以有效實(shí)現(xiàn)。下面我以 “化學(xué)反應(yīng)與能量”主題為例說明化學(xué)學(xué)習(xí)記錄袋的設(shè)計。
1.成長記錄袋的組成。一個完整的成長記錄袋通常包括以下幾個部分。
（1）封面。成長記錄袋的封面應(yīng)包括本人的姓名、年級、班級、學(xué)科等。（2）目錄。以提綱的形式展示各部分學(xué)習(xí)材料的聯(lián)系，并標(biāo)注頁碼。
（3）成長記錄袋中材料的內(nèi)容。記錄袋的內(nèi)容選擇應(yīng)由學(xué)生或由學(xué)生和教師共同討論決定，如一個完整化學(xué)學(xué)習(xí)記錄袋中的材料可以包括：筆記、單元知識總結(jié)、疑難問題及其解答、探究活動的設(shè)計方案與過程記錄、收集的化學(xué)學(xué)習(xí)信息和資料、學(xué)習(xí)方法和策略、課后學(xué)習(xí)感受、自我評價以及他人評價的結(jié)果等。需要說明的是對于每次收集在記錄袋中的材料，都應(yīng)注明日期，以顯示隨時間的推移所取得的進(jìn)步情況。
（4）學(xué)習(xí)記錄袋評價表。主要包括學(xué)生評價和他人評價的一些信息，其中對自我評價和反思可設(shè)計如下問題：①我通過作業(yè)學(xué)到了什么；②我哪些方面做得好；③我為什么選擇這件作品；④在這個作業(yè)中我還要提高什么；⑤我對我的表現(xiàn)感覺怎樣；⑥還存在哪些方面的問題。同樣對他人的評價也可相應(yīng)設(shè)計一些可操作的質(zhì)性問題指標(biāo)進(jìn)行評價。
2.成長記錄袋的設(shè)計。記錄袋收集的材料多種多樣，但不是材料的簡單堆砌，本著簡單易行的原則，記錄袋的設(shè)計可分為以下幾步。
（1）明確目的和用途。在高中化學(xué)“化學(xué)反應(yīng)與能量”主題的學(xué)習(xí)中建立過程性記錄袋，反映學(xué)生的進(jìn)步，證明學(xué)生的進(jìn)步
（2）確定評價主體。記錄袋評價十分注重在評價過程中學(xué)生的參與，在設(shè)計記錄袋時，一般把學(xué)生和教師視為最重要的評價主體。
（3）確定要收集的材料。根據(jù)評價過程性目的，“化學(xué)反應(yīng)與能量”學(xué)習(xí)記錄袋中的材料既要收集過程性作業(yè)，又要收集結(jié)果性作業(yè)（如觀察記錄、他人的評價、測驗試卷等），同時還應(yīng)放入學(xué)生自我反省和自我評價的材料，如下：①有關(guān)化學(xué)能與熱能、化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的探究活動資料（包括提出問題和假設(shè)、設(shè)計的方案、實(shí)驗記錄、對實(shí)驗活動的自評和他評、對實(shí)驗的反思和體會、問題討論中的主要觀點(diǎn)等）。②對當(dāng)?shù)丶彝ナ褂妹簹狻⒁夯蜌狻⒚旱葻崮芾眯实恼{(diào)查和合理化建議。③對反應(yīng)熱、焓變、蓋斯定律、原電池、電解池、電化學(xué)腐蝕等內(nèi)容的學(xué)習(xí)與認(rèn)識材料，教師對問題回答的記錄。④收集到的與人類社會所面臨的能源危機(jī)以及未來新型能源相關(guān)的資料；收集到的有關(guān)“化學(xué)暖爐”、“熱敷袋”的構(gòu)造和發(fā)熱原理的資料；收集到的有關(guān)火箭推進(jìn)劑的主要成分和燃燒熱的資料；收集到的有關(guān)防止鋼鐵腐蝕方法的資料。如新聞、科技動態(tài)簡報、圖片、照片、實(shí)物等。⑤調(diào)查當(dāng)?shù)厥惺刍瘜W(xué)電池，并展示收集到的電池標(biāo)本進(jìn)行交流、記錄、提出的回收建議。⑥學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)與能量過程中歷次試卷收集情況及自我訂正與分析記錄。⑦幾種不同品牌電池工作效率比較的實(shí)驗報告材料。⑧自己本單元學(xué)習(xí)狀況的評價（如基礎(chǔ)知識、實(shí)驗探究和實(shí)驗活動等情況）材料，以及有待改進(jìn)的問題和改進(jìn)的設(shè)想。⑨小組同學(xué)的評價記錄與任課教師針對本單元學(xué)習(xí)所寫的激勵性評語等評價材料。
（4）最后總結(jié)。“化學(xué)反應(yīng)與能量”學(xué)習(xí)記錄袋評價表。
結(jié)語
高中化學(xué)新課程課堂教學(xué)評價在提高教學(xué)質(zhì)量過程中起著十分重要的作用，要使新課程能有效實(shí)施，就必須改革和發(fā)展課堂教學(xué)的理念和實(shí)踐，這樣，化學(xué)新課程才能煥發(fā)出新的活力。本文以成長記錄袋評價為例進(jìn)行分析，期待能引起更多的關(guān)于此方面的關(guān)注。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：煙氣脫硝；建模與仿真；辨識；電站運(yùn)行
Modeling and simulation of SCR reaction in a power plant
Liao Li， Yang Pengzhi
Key Laboratory of Low-grade Energy Utilization Technologies and Systems， Chongqing University， Ministry of Education， Chongqing 400044， PR China
Abstract： The SCR （selective catalytic reduction） technique is an advanced way to removal NOx from the flue gases in coal-fired power plants. Based on the Langmuir adsorption-desorption model and Eley-Rideal reaction mechanism， a dynamic mathematical model is established in this paper to focus on the nitrogen monoxide concentration at the outlet of the SCR reactor . In additional， identification technique is applied to obtain the exact value of certain kinetic parameters based on the data from a power plant and the assumption that the pre-exponential factor for the DeNOx reaction KNO is a variable which is affected by the NH3/NO concentration ratio at the inlet of the SCR reactor. The SCR model is tested in static state situation and dynamic state situation in different loads in the power plant .The result of simulation suggests that： A）these parameters gained from identification and the SCR model can suit the real SCR reaction in this power plant .B） Temperature， ammonia concentration， nitrogen monoxide concentration as well as gas velocity play crucial roles in SCR reaction .C）In the power plant， the amount of ammonia supply， the control of NH3/NO concentration ratio are effective methods to ensure the nitrogen monoxide concentration at the outlet of the SCR reactor stays in an appropriate range especially in the load up process or load down process.
Keywords： SCR； modeling and simulation； identification； power plant operation
τ詬玫緋В相比于溫度和進(jìn)口NO的影響，NH3的增加對于脫硫效率的提高較為緩慢，如圖3（b）、圖6。表3也可以看出，該廠需要的供氨量也很大，氨氮比偏高，在1.4以上，尤其是在負(fù)荷變化時，需要更大的氨量，其氨氣逃逸量控制在0.015PPM-0.03PPM左右，符合排放標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際運(yùn)行中，升降負(fù)荷時，需提前增大供氨量，保持氨氮比變化率在0.01以內(nèi)。并隨時監(jiān)視出口NO和NH3的排放量，防止排放超標(biāo)（該廠出口濃度大于200mg/m3即為超標(biāo)排放）。
（4）溫度與NO共同擾動
選取機(jī)組某500MW時穩(wěn)定狀態(tài)時的參數(shù)值。 圖7中，5s時刻，進(jìn)口NO濃度突然升高至962mg/m3，出口NO的濃度相應(yīng)的增大至68mg/m3 。 15s時刻，突然增加進(jìn)口煙氣溫度至385℃，催化效應(yīng)增加，出口NO濃度減小，直至25s處，保持溫度385℃，進(jìn)口NO濃度降至924 mg/m3。此時可見出口NO濃度減小至56 mg/m3。 變化過程和趨勢符合實(shí)際的變化。
六、結(jié)論
1依據(jù)Langmuir吸附層模型、E-R反應(yīng)機(jī)理、建立反應(yīng)器出口NO濃度變化的模型，其中未知參數(shù)采用多次辨識的方法獲得，假設(shè)KNO是一個與氨氮比變化率有關(guān)的函數(shù)，通過擬合得到關(guān)系式 。仿真過程的關(guān)鍵是確定不同階段的負(fù)荷時起始修正系數(shù) ，負(fù)荷變化時根據(jù)前后時間段氨氮比變化率乘以相應(yīng) 。模型能夠較為真實(shí)的反應(yīng)機(jī)組運(yùn)行時出口NO濃度的變化趨勢和相應(yīng)數(shù)值，最大誤差控制在25%以內(nèi)。
2模型驗證和仿真過程中，反應(yīng)溫度升高、煙氣流速降低有利于催化反應(yīng)的進(jìn)行，入口NO濃度降低、供氨量增加亦能減小出口NO排放量。
3模型能夠?qū)υ撾姀S的脫硝運(yùn)行過程進(jìn)行分析和預(yù)測，為運(yùn)行中提供指導(dǎo)防止排放超標(biāo)：1）入口NO量（通過煤質(zhì)、負(fù)荷）、反應(yīng)溫度、供氨量的控制是保證脫硝效率的主要手段；2）從仿真試驗中，該電廠催化劑在360℃-380℃之間溫度的增加使得催化效率能明顯提高。運(yùn)行過程中，機(jī)組在550MW-660MW時，將煙氣溫度控制在375℃-385℃之間。400MW-550MW時，應(yīng)將煙氣溫度控制在365-375℃。300MW-400MW時，將煙氣溫度控制在360℃-365℃；3）控制供氨量是運(yùn)行中保證出口濃度的最主要手段。升降負(fù)荷過程中，進(jìn)口NO濃度變化較大，出口濃度變化劇烈。加入的NH3反應(yīng)有滯后性，負(fù)荷變化時，應(yīng)提前增減供氨量。確保前后5s內(nèi)氨氮比變化率控制在0.01以內(nèi)，即每分鐘供氨量的增減控制在30kg/h以內(nèi)。
參考文獻(xiàn)：
[1] 劉濤.SCR多元催化劑脫硝性能試驗研究及數(shù)值模擬 [D]. 東南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006
[2] 孫克勤，鐘秦.火電廠煙氣脫硝技術(shù)及工程應(yīng)用[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.10：9.
[3] 段傳和，夏懷祥.燃煤電廠SCR煙氣脫硝工程技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2009.4：19
[4] 朱炳辰.化學(xué)反應(yīng)工程[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.12：38
[5] Koebel M， Elsener M. Selective catalytic reduction of NO over commercial DeNOx-catalysts Experimental determination of kinetic and thermodynamic parameters [J]. Chemical Engineering Science，1998，53（4）：657-669.
[6] 趙寧，沈伯雄，楊曉燕，劉亭. 煙氣選擇性催化還原脫硝的數(shù)值模擬研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展，2010，29：2165-2170.
[7] Kijlstra W S，Brands D S，Smit H I，et al. Mechanism of the selective catalytic reduction of NO with NH 3 over MnO x /Al 2 O 3 [J]. Journal of Catalysis，1997，171（1）：219-230.
[8] Luca Lietti，Isabella Nova，Enrico Tronconi，Pio Forzatiti.Transient kinetic study of the SCR-DeNOx reaction [J].Catalysis Today，1998（45）：85-92.
[9] Isabella Nova， Luca Lietti， Enrico Tronconi， Pio Forzatiti. Dynamics of SCR reaction over a TiO2-supported vanadia-tungsta commercial catalyst [J]. Catalysis Today，2000（60）：73-82.
[10] Isabella Nova， Luca Lietti， Enrico Tronconi， Pio Forzatiti .Transient response method applied to the kinetic analysis of the DeNOx-SCR reaction [J].Chemical Engineering Science，2001（56）：1229-1237
[11] 俞逾.選擇性催化還原系統(tǒng)的建模與仿真[D].重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007
[12] 劉麗萍.選擇性催化還原法煙氣脫硝系統(tǒng)的建模與仿真研究[D].華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文，2012
[13] 劉金琨，沈曉蓉，趙龍. 系統(tǒng)辨識理論及Matlab仿真[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2013，2：215
[14] 戴佳偉.SCR催化劑氨存儲模型的研究及其在老化評價上的應(yīng)用[D].浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文，2016
