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化学反应流程(精选8篇)

时间: 2023-06-29 栏目:写作范文

化学反应流程篇1

关键词:化学;工艺;流程

一、专题特点

特点与作用:一是试题源于生产实际,以解决化学实际问题为思路进行设问,使问题情境真实,能培养学生理论联系实际,学以致用的学习观;二是试题内容丰富,涉及的化学基础知识方方面面,能考查学生对化学双基知识的掌握情况和应用双基知识解决化工生产中有关问题的迁移推理能力;三是试题新颖,一般较长,阅读量大,能考查学生的阅读能力和资料的收集处理能力。

二、直击高考

近几年化学工艺与流程题热衷于以碱金属及其矿物、镁铝及其矿物、铁铜及其矿物为载体考查物质制备、反应原理、化学实验等有关知识点,具体包括:流程中的物质转化和循环,资源的回收和利用;环境保护与绿色化学评价;反应速率与平衡理论的运用;氧化还原反应的判断、化学方程式或离子方程式的书写;利用控制pH分离除杂;化学反应的能量变化;实验基本操作除杂、分离、检验、洗涤、干燥等。估计今年的高考还会沿袭这一形式来对这些内容进行考查。

三、考查功能

化学工艺与流程题既能考查学生的基础知识,又能考查学生的基本能力。基础知识涉及元素和化合物、反应原理、化学实验等知识的方方面面,能力考查的范围包括联系实际、学以致用的能力,应用知识解决化工生产中有关问题的迁移推理能力,信息的提取和处理能力,能充分体现考查能力的命题指导思想。

四、方法突破

要准确、顺利解答化学工艺流程题,除了必须要掌握物质的性质和物质之间相互作用的基本知识以及除杂分离提纯物质的基本技能外,最关键的问题是要具备分析工艺生产流程的方法和能力。分析时,首先从题干中获取有用信息,了解生产的产品,然后整体浏览一下生产流程,基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段,最后分析流程中的每一步骤,可从几个方面进行分析:该步骤反应物是什么,发生了什么反应,该反应造成了什么后果,对制造产品有什么作用。抓住一个关键点:一切反应或操作都是为获得产品而服务。

化工流程图题问题设置相对独立,无连带效应,一个问题解决不了不会影响下一个问题的解决,超纲知识题目中要么有信息提示,要么与解答题目无关,做题时提倡“各个击破”,争取多得分。

五、典例精析

题型一:化学工艺流程与物质的制备

要点提示:物质的制备的主线为:

规律:主线主产品、分支副产品、箭头为循环。

题型二:化学工艺流程与反应原理

要点提示:化学工艺流程常涉及的化学反应原理有:(1)沉淀溶解平衡的相关应用:沉淀的最小浓度控制;沉淀转化的条件。(2)反应速率及化学平衡理论在实际生产中的应用:反应速率控制;化学平衡移动;化学平衡常数的应用;反应条件的控制。(3)氧化还原反应的具体应用:强弱规律、守恒规律、选择规律。(4)盐类水解的具体应用:水解规律、水解反应的控制(抑制或促进)。

题型三:化学工艺流程与实验技术

要点提示:结合化学工艺流程考查化学实验比单纯考查实验难度又上升一个档次,但“万变不离其宗”,考查的实验知识仍是最基本的,如基本仪器使用、基本实验操作等,而基本实验操作中最常见的考点是物质的分离和提纯,加入某种试剂除杂、调节pH值除杂、蒸发浓缩、冷却结晶(如除去KNO3中的少量NaCl)、蒸发结晶、趁热过滤(如除去NaCl中的少量KNO3)。

常见文字叙述模式:(1)洗涤沉淀:往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,等水自然流下后,重复以上操作2~3次;(2)从溶液中得到晶体:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤等。(3)在写某一步骤是为了除杂时,应该注明“是为了除去××杂质”。

化学反应流程篇2

【关键词】高考 无机流程 复习策略

工业流程题目以能力立意为主,情境新,能考查学生的三种能力:接受吸收、整合化学信息能力;分析问题和解决化学问题能力;实验与探究能力。化学工业流程题体现新课程理念,突出化学与实际工业生产的联系,是高中化学课程改革的重要内容。考生对此往往就会有畏惧感,解题时不知从何处入手突破。如果在复习时把握好高中化学知识和工业流程题目的联系,注意知识在题目中的应用,就能够教会学生运用已有知识解决工业流程题目中的设问。下面就工艺流程题的结构、考查范围、常见考点以及复习建议等方面来讨论化学无机流程题目复习策略。

一、工业流程题目考查的范围

化学高考考试大纲要求:化学科试题旨在测试考生对中学化学基础知识、基本技能的掌握情况和所应具有的观察能力、实验能力、思维能力和自学能力;试题还应注意考查考生初步运用所学化学知识观察、分析生活、生产和社会中的各类有关化学问题的能力。以工业流程为载体对化学知识的考查满足了这个要求,注重了源于教材高于教材,充分体现了对学科主干知识及学科内综合能力的考查。化学工业流程题的设问角度一般涉及以下几个方面:

1、化学反应原理——涉及元素化合物、氧化还原、反应方程式等。

2、如何控制成本低——原料的选取使用、设备的损耗等。

3、如何提高原料的利用率——利用好副产品、循环使用原料、能量尽可能利用。

4、如何使生产过程要快——化学反应速率(从影响反应速率的因素入手分析、解答)。

5、如何提高产率——化学平衡(从影响平衡的因素入手分析、解答)。

6、如何得到纯的产品——产品的分离、提纯等实验基本操作问题。

7、环保问题——反应物尽可能无毒无害无副作用,“三废”的处理,涉及绿色化学问题。

二、无机工业流程题的结构、常见考点

1、原料处理阶段的常见考点

①加快反应速率——问那些加快反应速率有哪些方法或给出操作如粉碎、研磨等作用。②溶解 浸出——通常用水或酸或碱溶解,如用硫酸、盐酸、氢氧化钠等得到可溶性离子进入溶液,不溶物通过过滤除去的溶解过程;也有先加入固体物质再用溶剂溶解的。③灼烧 焙烧——如从海带中提取碘等。④煅烧——改变物质结构或者发生化学反应,如改变高岭土中氧化铝的结构。

2、分离提纯阶段的常见考点

①调pH值除杂——控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀;本类考点题目中通常会给出一些金属离子开始沉淀到完全沉淀的PH值,一般应满足两点:①能与H+反应,使溶液pH值增大;②不引入新杂质。②试剂除杂——加入化学试剂除去杂质,所加试剂应过量,最好不引进新的杂质。③加热——加快反应速率或促进平衡向某个方向移动加热。④降温——防止某物质在高温时会溶解或为使化学平衡向着题目要求的方向移动。⑤母液(滤液)——考虑回收利用或者对环境的污染。

3、获得产品阶段的常见考点

①洗涤(冰水 热水)——洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗;有时也是为了防止环境污染。②蒸发、反应时的气体氛围 抑制水解。③结晶。

4、其他考点

①方程式——考查化学方程式、离子方程式的书写或配平,其中考查陌生方程式的书写成为近年的热点。②实验仪器——考查仪器的选用或用途。③计算——化学反应原理(选修)中焓变、盖斯定律、中和滴定、化学平衡常数表K、溶度积常数KSP等的应用。④信息点——需要结合题目中所给信息进行回答,常见的有金属离子沉淀的PH值范围、图像等;也有一些是介绍物质性质或其他。

三、化学无机流程题目复习策略

1、 夯实基础知识,重视高中化学知识在流程题目中的运用

化工流程题目涉及的知识点多、综合性强,由以上的分析可以看出工业流程题目考查内容形式多样,化学实验与元素化合物、化学计算、化学概念和原理等各个板块中相关知识综合在一起进行考查,综合能力要求较高,所涉及的知识大多比较基础,因此在复习时要注意相关知识点的落实,避免失去根基。

2、掌握一些解题方法

围绕前面提到的工业流程题目考查范围,在审题时首要明确制备的产品是什么;原料经过怎样的处理;后续分离操作怎样进行;如何获得产品有无副产品。在回答题目的设问时要注意针对性,流程中无关的内容不要深究。另外新课程考试大纲要求考生能够从试题提供的新信息中,准确地提取实质性内容,并经与已有知识块整合,重组为新知识块的能力,所以很多试题的答案是隐藏在试题中的。一般解题方法有:

首尾分析法 对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙生产工序)试题,首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质原材料与最后一种物质产品,从对比分析中找出原料与产品之间的关系,弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂分离提纯产品的化工工艺,然后再结合题设的问题,逐一推敲解答。

截段分析法 对于用同样的原材料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的工艺流程题,用截段分析法更容易找到解题的切入点。

点线结合快速解题法由点到线,或者表述为“集中一点,通观全局!”“点”就是只抓住流程图中的一处或是题目中的某处信息进行作答。

3、注意答题的规范

化学反应流程篇3

将气体从低压压缩到所需要的高压需要压缩机,常见的“乙烯三机”(裂解气压缩机、丙烯压缩机和乙烯压缩机)就属于大型离心式压缩机,是乙烯装置的耗能大户。除了离心式压缩机,往复式压缩机也在石油化工生产过程中有着广泛的应用。尽管离心式压缩机和往复式压缩机因工作原理不同节能方式存在差异,但从有效能分析的观点看,压缩过程的有效能损失主要是非等温压缩的不可逆性引起的。因此,压缩机节能的关键是改变压缩机的结构,采用多级压缩,级间冷却,使整个压缩过程向等温压缩过程趋近,减少有效能损失。例如,乙烯裂解气压缩机通常设计成四段或五段。离心式压缩机的能量损失方式有流动损失、冲击损失、轮阻损失和漏气损失等,对离心式压缩机的操作与设计改进是增产节能的主要措施之一。例如:提高吸入压力,降低吸入温度,增加流量,提高转速;增加叶轮扩压器的通流宽度,降低叶轮轮阻损失,改变叶轮叶片和扩压器叶片的几何安装角度等。对于往复式压缩机,通过减小压缩过程的不可逆性实现节能的主要方法有:合理的选择压缩比,增加压缩机段数,提高吸入压力,降低出口压力,降低压缩机入口气体的温度,减小段间阻力降,尽量取消压缩机前后不必要的阀件和弯头等。

2热量传递与节能

热量传递过程可以分为导热传热、对流传热和辐射传热三种基本方式,它们有各自不同的传热规律,石油化工生产过程中的传热通常是几种传热方式的组合。强化传热的目的就是力求使换热器在单位时间内、单位传热面积传递的热量尽可能的多。从传热基本方程Q=KFΔT可以看出,增大传热量Q可以通过增大传热温差ΔT、扩大传热面积F和提高传热系数K三种途径来实现。(1)优化平均传热温差。在换热器中冷热流体的流动方式有四种,即顺流、逆流、交叉流、混合流。在冷热流体进出口温度相同时,逆流的平均传热温差ΔT最大,顺流时ΔT最小,因此,为增加传热量应尽可能采用逆流或接近于逆流的传热方式。增加冷热流体的平均传热温差T虽然可以强化传热,但同时也增加了传热过程的不可逆性,增加了传热过程的损失,因此,通过权衡,优化冷热流体的平均传热温差T是节能必须进行的工作。(2)扩大换热面积。增大传热面积以强化传热,并不是简单地通过增大设备体积来扩大传热面积,而是通过传热面结构的改进来增大单位体积内的传热面,从而使得换热器高效而紧凑。如采用小直径的管子,并实行密集布管,采用各种形状的翅片管来增加传热面积。一些新型的紧凑式换热器,如板式换热器和板翅式换热器,同管壳式换热器相比,在单位体积内可布置的换热面积要大得多。对于高温、高压工况一般都采用简单的扩展表面,如普通翅片管、销钉管、鳍片管,虽然它们扩展的程度不如板式结构高,但效果仍然是显著的。(3)提高传热系数K。提高传热系数是增加传热量的重要途径,也是当前强化传热研究工作的重点内容。提高传热系数的方法重点是提高冷热流体与管壁之间的换热系数。尤其要提高管子两侧中换热较差一侧的换热系数,以取得较好的强化传热效果。强化对流传热的措施有[7]:表面粗糙化,提高壁面的表面粗糙度以影响湍流粘性底层的传热;表面加扰动单元,如表面为引发涡流而引入的小翅;管道中加入插件以引发转动;用水射流冷却热表面等。上述各独立措施通常可以组合使用,以取得更好的强化效果。需要注意的是,强化传热的所有措施总要以较高的压力损失和驱动功率为代价。因此,把传热和驱动功率统一到过程的不可逆性上来评价强化传热过程的效果,才能使各种技术具有可比性。

3质量传递与节能

精馏过程是一个典型的分离过程,也一个重要的质量传递过程。根据热力学基本原理可知,不同物流的混合是自发的不可逆过程;反之,要把混合物分离成不同组成的产品时,必须消耗某些形式的外界功或热能。精馏过程中物质在不同相间的转移是在恒温和恒压下进行的,相转移过程的推动力是化学势,化学势在处理相变和化学变化时具有重要意义。精馏过程中,蒸汽以一定压力降通过精馏塔是产生不可逆因素的原因之一。其次是再沸器和冷凝器分别以一定的温差加入和移走热量,更重要的原因是气液两相相互接触或混合时因未达到相平衡而使精馏过程的不可逆程度增大。因此,降低流体流动所产生的压力降,减小传热过程中的温度差,减小传质过程中的浓度差即化学势差,均能使精馏过程中的功耗降低。使损失的减少。精馏塔通常可以采用以下节能措施:(1)在精馏塔的操作方面,应尽可能减小回流比,预热进料,减小再沸器的负荷;应充分利用塔釜液余热,减小再沸器与冷凝器的温差,并通过防垢除垢减小传热热阻等。(2)在精馏塔的结构方面,应尽量采用新型塔盘或新型填料以减少塔的压降。在石油化工生产中,过去板式塔多为泡罩塔,填料塔多用拉西环、鲍尔环。随着塔设备技术的发展,老式的塔板和填料逐渐被淘汰。浮阀、筛板、旋流塔板、波纹穿流塔板被采用。在填料上则选用较先进的阶梯环、扁环、矩鞍形金属环和孔板波纹、格栅等新型填料,为提高产量、减少能耗、安全生产和稳定操作创造了条件。此外,采用设置中间冷凝器和中间再沸器的方法减少塔的有效能损失,这样可以降低塔的操作费用,但却增加了塔的设备折旧费用。

4化学反应与节能

化学反应过程同时受动量传递过程、热量传递过程、质量传递过程以及化学反应的规律支配。化学反应的平衡问题和速率问题是互相关联的,可以从反应速率导出化学平衡,但却不能从化学平衡导出反应速率,因此化学反应动力学比化学反应热力学更为基础。热力学仅是给出了化学反应的可能性,要实现这种可能性还必须从动力学的角度研究化学反应的速率及相关影响因素。化学反应进行时,大多数情况下都伴有热量的吸入或放出。如何有效地供给或利用反应热是化学反应过程节能的重要方面。对于吸热反应,应合理供热。吸热反应的温度应尽可能低,以便采用过程余热或汽轮机抽汽供热,节省高品质的燃料。对于放热反应,应合理利用反应热。放热反应的温度应尽可能高,以回收较高的品质的热量。例如,利用乙烯装置裂解气急冷锅炉产生的8~14MPa的高压蒸汽驱动汽轮机,可使每吨乙烯消耗的电力由2000~3000kW/h降到50~l00kW/h,大大提高了乙烯装置的经济性。不论是吸热反应还是放热反应,均应尽量减少惰性稀释组分。因为对吸热反应,惰性组分要多吸收外加热量;而对放热反应,要多消耗反应热。化学反应器是进行化学反应的重要设备。绝大多数反应过程都伴随有流体流动、传热和传质等过程,每种过程都有阻力,都需要消耗能量。所以,改进反应装置,减少阻力,就可降低能耗。

反应设备的选型应满足如下基本要求:(1)反应器内要有良好的传质和传热条件;(2)建立合适的浓度、温度分布体系;(3)对于强放热或吸热反应要保证足够的传热速度和可靠的热稳定性;(4)根据操作温度、压力和介质的耐腐蚀性能,要求设备具有材料稳定、型式好、结构可靠、机械强度高、耐腐蚀能力强等特点。例如,凯洛格(Kellogg)公司为减少合成氨催化剂床层压力降、提高单程转化率以及简化设备结构,开发了激冷型卧式反应器。催化剂呈水平板状,反应气体垂直通过催剂床层,反应器压力损失明显下降。文献较为全面、系统地讨论了各种化学反应器,特别是新型化学反应器在节能降耗中的作用。催化剂的选取则是另一个决定物耗和能耗水平的关键因素。由阿勒尼乌斯(Arrhenius)方程可知,化学反应速率与反应温度成正比,与反应活化能成反比,与指前因子,即碰撞因子成正比。所以,选择合适的催化剂至关重要。例如,意大利蒙特爱迪生公司与日本三井石油化学公司共同开发的丙烯聚合反应高效催化剂,与以前采用的齐格勒(Ziegler)型催化剂相比,生产强度提高了7~10倍,并省掉了脱灰工序,原料、蒸汽、电力等消耗均显著下降。

5结语

化学反应流程篇4

【关键词】化学工艺流程图题; 解题; 复习教学

纵观福建省(理综2009、2010、2011、2012、2013这几年的第24题)和其它几个省份近几年的高考题都有化学工艺流程图题。这类题目是近几年高考化学部分新出的一种比较流行的题型,与早些年的高考题比较这种题目取代了以前的无机框图题。这类题对学生来说综合度高,涉及的知识面广,陌生度高,阅读量大,信息多,对学生的思维能力要求高,因此造成部分学生很怕该类题目。下面结合一些题例,谈谈对此类题目的求解及复习的一些看法。

1化学工艺流程图题的结构特点

化学工艺流程图题顾名思义就是将一些化工生产过程中的生产流程用框图(或生产装置)形式表示出来,并根据生产流程中与高中相关的化学知识进行分解设问,形成与化工生产紧密联系的化工工艺流程图题。

化学流程图题有这几个特点:一是这类试题一般源于实际的生产问题,以解决生产中与化学相关的实际问题作思路进行设置问题,使问题情境真实,考查学生理论联系实际,学以致用的能力;二是试题所含内容丰富,涉及的化学基础知识方方面面如中学阶段所学的元素及其化合物知识以及物质结构、化学用语、元素周期律、氧化还原反应、化学平衡、电解质溶液、电化学、溶度计、PH计算、实验操作等知识,能考查学生化学双基知识的掌握情况和应用双基知识解决化工生产中有关问题的迁移推理能力;三是试题新颖内容陌生,一般文字较多,阅读量大,能考查学生的阅读能力、分析判断能力、逻辑推理能力和资料的收集处理能力。

化学工艺流程图题的结构一般分材料信息、框图和问题三部分。材料信息部分描述化工生产或化学实验的目的,简单介绍化工生产或化学实验所需的材料;框图部分则用流程图形式把化学实验中物质的制备和分离提纯的流程表示出来,或将原料到产品的主要生产流程表示出来;问题部分主要以生产流程或化学实验中所涉及的化学知识设置出一系列问题。

2化学工艺流程图题的类型及常考考点

现以2009-2012年福建省高考理综卷化学部分第24题分析。2009福建理综24题是以从铝土矿(主要成分是Al2O3,含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取Al2O3为背景知识设计流程,主要考查了流程的理解、几种氧化物(Al2O3、SiO2、Fe2O3、MgO)的相关性质、检验Fe3+的方法、溶度积常数的运用等内容。2010福建理综24题是以工业上用菱锌矿(含少量的Fe2O3 、FeCO3 MgO、CaO等杂质)生产硫酸锌为背景知识设计流程,主要考查了流程的分析、原料的处理(研磨)、氧化还原反应的配平、表格数据的分析、溶度积常数、结晶分离操作、守恒关系求质量分数等内容。2011福建理综24题是以由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4为背景知识设计工艺流程,主要考查了题目信息的提取、流程的分析、胶体的知识、热化学方程式的书写及盖斯定律的运用、绿色化学的理念、溶度积与化学平衡常数的综合运用、表格数据的分析等内容。2012福建理综24题与前几年相比有所变化,题目设计分为两部分,第一部分是考查电镀的相关知识,第二部分是以酸浸法制取硫酸铜为背景知识设计工艺流程,但与前几年相比流程简化了,主要考查了流程的分析、氧化还原反应与离子方程式书写的结合、化学平衡常数的相关知识等内容。

通过对2009-2013年福建省高考理综化学部分及其它一些省市相关类型题目的分析,归纳以下化学工工艺流程图题的类型和常考考点:

2、1化学工艺流程图题的类型。

2、1、1一种为以“从混合物中分离、提纯某一物质”为目的的题目类型。这一类型的题目通常要求学生要能从题目中找出要得到的主要物质是什么,混有的杂质有哪些,分析当加入某一试剂后,能与什么物质发生反应,生成了什么产物,要用什么样的方法才能将杂质除去。

2、1、2一种为以“利用某些物质制备另一物质”为目的题目类型。这一类型的题目通常要求学生要明确题目的目的是制什么物质,要能从题干或问题中获取有用信息,了解产品的性质。

2、2化学工艺流程图题的常考考点。

2、2、1考查对原料(样品)的处理:如对原料(样品)研磨(或粉碎)、煅烧(或焙烧)过程的信息利用(加氧化剂、还原剂、改变结构等),溶解原料(或)样品所需试剂的选择及含义(酸浸、碱浸或水溶)、浸出率问题等;

2、2、2考查与反应相关条件的选择与控制:如加快或减慢反应速率(反应条件温度、浓度或催化剂对速率的影响)、反应温度(低于、高于或介于某些温度之间)的选择、反应时间的选择(保温一段时间)、调节溶液pH的目的(促进水解、抑制水解、除过量试剂达到分离除杂等目的)、催化剂的选择及探究等;

2、2、3考查元素化合物知识:如常见金属单质(活泼、不活泼、特性)、酸(强酸、弱酸)、碱(强碱、弱碱)、盐(溶解性、氧化性、还原性、稳定性)、氧化物(酸性、碱性、两性)、物质特性等相关知识的考查。

2、2、4考查化学原理应用:如氧化还原原理(配平,物质的氧化性、还原性与价态、生产目的的关系,电子得失的相关问题)、水解原理(平衡的移动、相关现象的解释)、电化学(原电池、电解)、沉淀溶解平衡(溶度积、沉淀的转化)、饱和溶液与晶体的析出等;

2、2、5产品处理的考查:如结晶分离方法的选择与操作( 蒸发结晶、冷却结晶、趁热过滤等);物质的循环利用的利与弊;副产品与循环利用的物质及它们的区别;定量计算及误差分析;

2、2、6考查与环境相关的问题:如减少污染、“绿色化学”理念。

2、2、7考查与生产实际相结合的问题:如生产设备的简易、生产工艺简便可行、生产成本的控制等问题。

3化学工艺流程图题的解题方法思路

通过对化学工艺流程图题的特点结构、形式、类型及常考考点的分析,对化学工艺流种图题的解题有以下的方法思路。

3、1对题目(包括材料信息、框图、问题)进行全面的整体的阅读。我要求学生在阅读中首先要明确题目的目的,如是为了“从混合物中分离、提纯某一物质”还是为了“利用某些物质制备另一物质”。其次,在明确目的前提下,从材料信息或问题中获取有用的信息、关键的字眼,了解产品的性质,帮助解题。如果产品具有某些特性,则意味着要采取必要的措施来避免在生产过程中产生其他杂质。具体来说有可能会出现以下几种情况:

3、1、1如果生产过程中的物质能与空气中的成分发生作用的话,则要考虑在制备过程中将影响的物质如CO2、H2O等水除去,还要注意防止它们进入装置中。

3、1、2如果产物是一种会水解的盐,则要考虑水解的因素。如制备FeCl3、AlCl3等物质,蒸干其溶液得到Fe(OH)3、Al(OH)3,而如果再进一步灼烧的话得到它们的氧化物。再如类似于带结晶水氯化镁这样的物质,在脱结晶水的过程中就要让它在氯化氢气体的氛围中进行加热脱水。

3、1、3如果在生产的过程中出现一些像NaHCO3、H2O2、KMnO4、Ca(HCO3)2等这些受热易分解的物质或者产物,则要注意对温度的控制。

3、1、4如果产物的性质具有较强氧化性或还原性,则要考虑与其发生氧化还原反应的物质的影响,如有Fe2+、SO32-等较强还原性离子产生或存在时,要考虑具较强氧化性物质的影响。

3、1、5如果有给出物质的溶解度,应注意选择合适的结晶分离方法。如NH4NO3、KNO3等溶解度受温度的影响比较大的物质,在蒸发过程中比较难析出来,要用冷却法使它结晶。而有的物质溶解度受温度的影响比较小,如NaCl、KCl等,还有少数物质的溶解度随温度的升高反而减小,如Ca(OH)2要使它们结晶析出时,则要用蒸发浓缩的方法。再如有些多种物质在一起时就要采用升温冷却结晶法,有的却用蒸发浓缩结晶法,有的还要注意进行趁热过滤。

3、2读懂流程框图,明确框图中一些图形步骤的含义。在化工流程图中,箭头指向的是投料(即反应物)、出去的是生成物(包括主产物和副产物)、箭头方向有时还意味着物质的循环利用。在读流程图时除了从形式上去认识流程外,我让学生从这几个方面去了解流程:①参加反应的物质有哪些②这些物质都发生了怎样的变化(反应)③该变化产生了什么样的后果,该变化起到了什么作用。要充分认识到一点:流程中的一切反应或操作都是为获得产品而服务的。

3、3注意结合化学反应原理进行分析。化学工艺流程图题还会涉及常见的化学反应原理,例如化学反应与能量变化、化学反应的方向和限度问题、电化学原理、水解原理、溶度积沉淀转化的问题等等。如在许多的流程题中,经常会看到温度、浓度、压强等外界条件的出现,而不同的工艺流程对物质反应的外界条件有不同的要求,其所起的作用也不一样,但却是能否达到实验目的的关键所在。对此类反应条件的分析我从以下几个方面着手:①条件改变对反应速率有何影响?②条件改变对平衡转化率有何影响?③条件改变对综合生产效益有何影响?再如题目中也经常出现pH的相关数据,就要注意给合沉淀溶解平衡、溶度积及pH定义进行相关问题的分析求解。

3、4注意实际工业生产要求及环境保护。一个工业流程必须符合绿色化学理念,其中包括环境污染问题、原子的经济性、节约能源(包括使用催化剂)、原料应该是可以再生的(或者可以循环使用)、工艺的安全性等内容。我在让学生答题的时候,就从这几个方面进行相应的分析。

3、5注意回答问题时的文字叙述。答题中规范科学的叙述也是学生必需掌握的一项基本功,也是考试中的一项要求。对于化学工艺流程图题,我让学生小结整理了以下几种常见重要的文字叙述。

3、5、1从溶液中获得晶体的叙述:蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-洗涤。

3、5、2沉淀洗涤的叙述:往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后,重复操作2-3次。

3、5、3在回答除杂步骤的问题时,应该注明“是为了除去(具体)杂质”,而不应只写“除杂”这样简单的回答等。

4化学工艺流程图题的复习思路

从化学工艺流程图题的分析中可以看出,虽然给的问题陌生感较大、变化多端,但它的落脚点还是化学学科基础知识、基本技能的综合运用,因此在复习时还是应回归对化学学科基础知识、基本技能的掌握。为此,我在具体的复习中对一些方面进行了归纳总结。

4、1复习时注意使元素化合物知识形成网络,同时归纳总结一些物质的特性。如归纳出重要的几种连续反应、几种重要的三角转化关系、常见离子的检验等。

4、2注意化学反应原理的理解掌握,这些知识经常出现在化学工艺流程图题中而且起着非常重要的作用。如电化学,氧化还原反应(氧化性还原性、配平、电子转移的计算)、溶度积、水解平衡、化学反应速率、化学平衡等化学理论基础知识及其综合应用。

4、3注意几种实验操作的理解掌握。如化学工艺流程图题经常出现的结晶问题、洗涤问题、除杂问题、沉淀是否完全问题等。

4、4整理积累相关的化工生产知识如氯碱工业、硫酸工业、合成氨工业、海水提镁溴工业等,这有助于培养学生分析流程的能力。

4、5加强文字表述的训练,等等。

总之,只要平时复习时教会学生善于归纳、总结,认真审题,善于从题目或问题中获取信息来帮助自己解题,同时注意在平时的学习中要熟记以上的一些知识,同时文字表达时做到规范,我相信可以突破这个难关。

参考文献

[1] 2009-2013年普通高等学校招生全国统一考试(理科综合)(福建卷)、

化学反应流程篇5

关键词:化学反应工程;教学;虚拟仿真;Aspen

中图分类号:G642、0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)18-0176-02

化学反应工程是关于如何在工业规模上实现化学反应过程,以期最有效地把原料转化为尽可能多的目标产品,争取实现经济效益,满足国民经济需要的一门学科。它的研究对象为工业反应过程,研究过程速率及其变化规律、传递规律及其对化学反应的影响。其研究方法是结合实验数据,通过模型化方法解决反应器的开发放大、结构选型、尺寸设计、操作优化等实际问题[1,2]。化学反应工程实验内容包括反应动力学测定、反应器流动状态测定等实验。采用真实实验装置进行实验,存在实验时间较长,实验参数不易确定,生成物检测困难等问题,而且一般同种设备只有一套,数个学生共同操作一个实验,不能进行充分的锻炼。随着计算机技术的发展,利用辅助软件进行教学以越来越显示出其优越性[3,4,5]。在化学反应工程这门课程中,可以采用化工虚拟仿真实验软件和流程模拟软件Aspen进行辅助教学,并取得了良好的辅助效果。

一、化工虚拟仿真实验软件

虚拟仿真实验是实验教学的重要补充,具有直观性、系统性、综合性、安全性、经济性的特点,能给学生提供全面的技能训练,获取完善的知识体系、完备的综合能力。

在真实的实验当中由于受教学资金的限制,实验设备台套数不足或设备陈旧,学生实验难以充分开展。而虚拟仿真实验可以快速扩容、更新升级。在真实实验平台中,部分按照人才培养计划要求必须开展的实验项目由于高危险、高成本、高消耗及高污染等问题无法开展。采用虚拟仿真软件,可以节约实验成本,以安全环保的形式强化实践训练。

传统的实验预习方法陈旧不能调动学生的积极性,用虚拟仿真实验考核来代替传统实验的预习,让学生自主通过虚拟实验知识学习系统,完成对重要知识点的学习;同时在仿真软件中练习操作,操作过程中后台会对操作结果自动评分,学生完成操作后可以提交虚拟实验仿真报告,从而大大提高预习效果。

反应过程要受到温度、压力、流动状况等多种因素的影响,且各因素之间具有很强的耦合性。在实际实验中,通过改变参数实现反应过程的最优化,要耗费大量的人力物力。而通过虚拟实验,可以快速改变参数,获得实验结果,探索反应过程的规律。把虚拟实验结果带到实际实验中加以验证。通过虚实结合,能有效提高真实实验效率和结果最优化。

学校现在有乙苯脱氢制苯乙烯、多釜串联反应器返混的测定、填料塔液相轴向混合实验、气固催化固定床实验、反应精馏制乙酸乙酯、煤制油、甲醇合成七套反应工程类的虚拟仿真实验项目。通过虚拟仿真练习,开拓了学生的视野,提升了知识结构,培养了综合设计和创新能力。

二、Aspen软件

Aspen是一个通用的流程模拟软件,采用模块化的建模方式,可以对化工生产中反应、混合、分离、换热、流体输入等单元操作进行模拟计算。在反应模块,有7个内置的反应器模型,其中生产能力类反应器2种(Rstoic、RYield)、热力学平衡类反应器2种(REquil、RGibbs)和化学动力学类反应器3种(RCSTR、RPlug和RBatch),涵盖了化学反应工程中所有的常用模型。具体的功能如表1所示。动力学模型包括内置的幂次定律、LHHW(Langmuir-Hinschelwood-Hougen-Watson)动力学或用户自定义的动力学。自定义的动力学可以用Fortran子程序或者excel工作表格定义。通过这些模块可以计算质量和能量平衡、反应热、产品选择性、反应程度和相平衡结果。

Aspen采用向导式的操作界面,逐步输入反应体系组分、物性方法、进口流股信息、反应器模块信息就可以进行模拟计算。反应器模块中需要根据选定的模块输入反应方程式、转化率、收率、反应温度、压力、反应动力学、反应器尺寸中的部分信息。

学生可以通过Aspen软件搭建所需的反应体系模型,比固定的虚拟仿真软件更加灵活,更有助于理解化学反应工程的基础知识。Aspen软件应用于反应工程教学,也避免了复杂的数学推导以及数值求解问题,使得反应过程尽可能的形象化,有助于学生对反应过程的理解并激发学生学习兴趣。

三、结论

1、化学反应工程是一门理论和实践性均非常强的学科,采用虚拟仿真实验软件进行辅助实验教学,更加直观、便捷、安全和经济,能给学生提供全面的技能训练,并获取完善的知识体系和完备的综合能力。

2、Aspen软件是综合性强的系统软件,学生可以根据需要建立合适的反应器模型,并可以方便地进行调试和比较,完全避免了复杂的数学推导以及数值求解问题,加深了学生对反应工程的理解。

参考文献:

[1]余国琮,李士雨,张凤宝,等、“化学工程与工艺”专业创新人才培养方案的制定与实践[J]、天津大学学报,2004,6(1):1-5、

[2]粟海锋、化学反应工程课程教学实践的一些体会[J]、广西大学学报,2003,28(z):99-101、

[3]朱巧凤,慕苗、浅谈化工仿真软件在化学工艺专业教学中的应用[J]、山东化工,2013,42(10):190-191

[4]王晓安、化学工程中计算机技术的运用探讨[J]、工业经济管理,2014,(10):129、

化学反应流程篇6

3 国内聚酯装置绿色生产技术现状

国内聚酯工程技术的开发是从国外技术的引进和消化吸收开始的,之后结合装置的扩容改造对聚酯工程技术做了进一步的研究和应用。经过近20年的技术研发和改进,目前国内聚酯工程技术已经达到了世界先进水平,众多设计人员和生产技术人员不断投入精力开展技术改进工作,尤其是在降低原料的消耗、降低制造成本和提高产品质量等方面取得了很好的成绩。

低温长流程和高温短流程是两种各具特点的聚酯加工技术,可以应用于民用丝、工业丝、瓶级聚酯和膜级聚酯等多个领域。这两种技术共同经历了化学反应基础理论的研究及生产工艺技术的开发阶段,尤其是针对酯化、预缩聚和终缩聚的反应动力学及汽液传质的研究,华东理工大学开展了基础理论研究,并获得了大量的研究成果,为设计院开展工程设计提供了基础数据,也为生产技术人员优化工艺和实施技术改造提供了理论依据。以中国昆仑工程公司、中国纺织科学研究院聚友化工公司及扬州惠通化工技术有限公司等为代表的国内聚酯工程设计领域的主要设计方不断完善工程设计方案,陆续开发了各种技术特点的高产能聚酯装置,并开始涉足改性差别化连续式聚酯工程的设计,同时关注了乙醛精馏环保回收及四釜节能工艺流程的开发。

针对日趋严峻的环保问题,如何实现聚酯工业的绿色生产是当今技术人员面对的新课题,对聚酯产品的回收处理是一大绿色课题,但面对国内近5 000万t的聚酯产能,如何减少这些产能在运作时对环境产生负面影响是更为现实的环保问题。除了做好燃煤的脱硫除尘工作外,减少聚酯装置中产生的VOCs污染是众多设计人员和生产技术人员需要共同解决的关键问题。要解决这些问题,首先要对聚酯工程技术进行理论研究,并在其基础上进一步探索改进措施。以下分别对酯化反应、预缩聚反应和终缩聚反应过程进行分析说明。

3、1 酯化反应过程

在对苯二甲酸和乙二醇进行直接酯化反应的过程中,首先应将该反应过程分解为化学平衡、化学反应动力学和各种影响反应速率的传质过程。

进行化学平衡和化学反应动力学分析,首先要检测达到反应清晰点时的酯化物端羧基含量,包括未反应的对苯二甲酸含量及游离酸含量,这样可以直接应用于反应动力学计算,建立相应的数学模型化分析,从微观角度分析就是增加乙二醇分子与对苯二甲酸分子的碰撞几率;其次在实验分析的基础上研究酯化反应过程中生成的酯化物和水的量,从而分析乙二醇与对苯二甲酸的比例如何影响最终产物的量,即如何确保化学平衡的正向进行,最终确定均相反应正常进行的各项工艺条件。

对于影响反应速率的传质过程分析,应该在研究酯化反应产物的基础上,分析如何将产物之一的水和反应系统中的乙二醇及时进行分离,同时如何确保反应系统中的乙二醇与对苯二甲酸的物料比例稳定,这些研究涉及通过数学模型化来分析气液传质过程,在研究该过程时必定需要研究物料的汽液平衡状态,除原料及酯化物的各项物理特性外,酯化反应器的内部结构及搅拌器的叶桨型式与物料流动方式的关系分析非常重要,这些都是建立汽液平衡分析的基础。反应温度、反应压力及两种原料的摩尔比等反应器的基本操作参数会对气液传质速率产生很大的影响,其它如乙二醇与对苯二甲酸配制成的浆料如何进入酯化反应器,工艺塔底部采出的回流乙二醇进入酯化反应器的位置,这些也是研究汽液平衡状态进而研究影响反应传质过程的重要因素。

通过以上研究能够得出酯化反应过程的各项传质及传热的关联式,如果定量地应用于建立数学模型的过程中,就能很好地模拟出工业生产时酯化反应器的操作条件,这些研究为聚酯工程项目的酯化工艺设计提供了理论依据,也为实现酯化过程中减少乙醛产生量的目标建立了理论分析的基础。

通过实验研究和数据处理会得到对苯二甲酸在酯化物中的溶解度关联式,同时得到水、乙二醇及酯化物汽液平衡数据关联出的气液传质速率关联式,在此基础上选择合适的酯化反应温度、原料摩尔比和工艺塔操作条件,提高固相对苯二甲酸溶解于酯化物的效率,最终达到均相反应的目的。这些也为确定合适的酯化反应温度和反应停留时间提供了依据,应尽量选择较低的酯化反应温度和较短的反应停留时间,避免由于温度设定偏高造成乙二醇脱水生成乙醛的反应速度加快;反应时间过长则会造成化学平衡有利于乙二醇脱水生成乙醛,因为在反应期间乙醛不断通过工艺塔的顶部采出进入酯化工艺废水系统,而反应系统中乙醛的脱除是有利于乙二醇脱水生成乙醛的化学平衡偏向正方向进行的。工艺塔的作用是建立乙二醇与水的汽液平衡,使酯化水及时脱除,和乙二醇及时回流进入酯化反应系统,这也是为了使酯化反应的化学平衡有利于正方向进行,因此酯化反应与副反应同时进行对于选择停留时间是矛盾的,这就需要优化工艺条件,在满足酯化率的前提下尽可能地减少反应停留时间。

3、2 预缩聚反应过程

物料进入预缩聚反应器前酯化率约在96%左右,所以缩聚反应过程中同时存在着酯化反应和其逆反应水解反应。由于缩聚反应也是可逆反应,同样存在着其逆反应醇解反应,与上述主反应同时存在着生成二甘醇的副反应以及不同程度的热降解副反应(包括极微量的氧化降解反应,因为真空度可以满足反应条件,一般忽略此部分影响,但设备故障时要考虑),而降解反应的产物之一就是乙醛,因此如何使预缩聚反应尽可能正向进行及减少副反应是研究重点。

由于预缩聚反应是可逆反应,因此在反应进行时要考虑小分子的分离问题。乙二醇和水的排除速率会影响反应速度,要设置乙二醇循环喷淋系统及真空抽取系统以不断分离掉小分子产物乙二醇和水,才能使缩聚反应进行下去。在脱除水和乙二醇的同时,由副反应生成的部分二甘醇和因热降解生成的大部分乙醛也被脱除,二甘醇和乙醛的排除量影响预缩聚反应转化率,因此要通过提高真空度加快链增长并控制热降解反应,从而减少乙醛的产生。

在预缩聚反应器内,根据物料的组成设置搅拌器。在第一预缩聚反应器中,因汽泡脱挥量大,自身起到搅拌器作用,可不设搅拌器;在第二预缩聚反应器中必须设置搅拌器以使物料表面加快更新,增加传质和传热速率,使乙二醇、二甘醇和乙醛等小分子脱挥,促使反应速率提高,最终提高聚合度。预缩聚反应的温度也应控制在一定范围内,较高的温度使聚合物的表观黏度降低,有利于乙二醇、二甘醇和乙醛等小分子的脱挥,促使反应速率提高,但反应温度过高会加速热降解反应,增加二甘醇及乙醛的产生量,因此反应温度存在优化值,这些也要求在满足聚合度要求的前提下降低反应温度,从而控制热降解反应,减少乙醛的产生。

生产差别化聚酯产品时会在酯化反应器中加入共缩聚改性剂,这些共缩聚改性剂在预缩聚阶段与酯化物进行聚合反应,链增长的稳定性与酯化阶段的分散程度和控制共缩聚改性剂的自聚反应有强烈的相关性,共缩聚改性剂所带来的阻链剂组分(如甲基等)会对聚合度产生影响,并间接增加了低聚合度产物(称为齐聚物),而聚合物链的断裂也增加了乙醛的产生量。因此在生产共缩聚改性剂时要减少链端上的甲基量。

由于预缩聚反应过程包含各种正逆向反应、生成的小分子产物脱挥、混和及传热等复杂的反应及传质过程,要认识预缩聚反应过程,必须研究其内在规律,需把该过程分解为各个较简单的过程,分别找出规律,然后再把这些过程综合起来,数学模型化方法可以将这一复杂过程分解为化学反应平衡、反应动力学、汽液平衡、气液传质速率及反应器内混和等子过程,分别找出规律,用数学方法表征,并在计算机上联立求解,综合成过程的数学模型。这就可以为聚酯工程的预缩聚工艺设计提供理论依据。

3、3 终缩聚反应过程

预缩聚的物料进入终缩聚时平均聚合度在35左右,在终缩聚反应过程中聚酯的平均聚合度由35提高至100左右,最终达到纺丝生产工艺的要求。终缩聚反应过程中因聚合物分子量不断增大,物料的特性(如黏度、表面张力、流动性等)变化极大,需重点研究分子扩散、气泡脱挥及气液界面传质。

终缩聚反应器一般是卧式结构,并设置圆盘式搅拌或鼠笼式搅拌。反应器釜筒内部结构和搅拌器结构决定了物料流动时的流型,如圆盘挡板配置使流动产生分段,努力使物料接近于平推流,盘片结构决定了盘面上附着物料的分布状况及成膜效果,并影响反应器底部物料的气液传质和热交换效果。为了促进缩聚反应生成的乙二醇及热降解产生的乙醛脱逸,搅拌器的转动需使粘附着的物料成膜,从而不断更新表面。不同聚合度的物料对成膜要求不同,而且一定膜面积下的传质效果与搅拌转速有关,因此搅拌器的运转速度存在最优值。在脱除乙二醇的同时,由副反应生成的部分二甘醇和因热降解生成的大部分乙醛也被脱除,二甘醇和乙醛的排除量影响终缩聚聚合度的提高,因此要通过优化搅拌器的转速加快链增长并控制热降解反应,从而减少乙醛的产生。

终缩聚反应过程的反应温度、真空度与聚合度的快速增长也存在紧密关系,尤其是在终缩聚阶段,小分子脱挥的传质阻力成为整个反应过程的主要阻力,提高传质推动力,即提高反应真空度是控制的关键步骤,但工业上大气量多级喷射真空泵产生的绝对压力极限约为30 Pa,所以提高传质系数和扩大传质面积是终缩聚反应过程要解决的主要问题。这与预缩聚反应过程的分析一致,即提高反应真空度有利于高分子链段的增长,会减少热降解,适当降低反应温度也会减少热降解的反应,从而减少乙醛的产生量。如果在聚酯装置上生产差别化聚酯产品,共缩聚改性剂中所带来的阻链剂组分(如甲基等)也会对聚合度的快速上升产生负面影响,原因也是间接增加了低聚合度产物,而聚合物链的断裂也增加了乙醛的产生量,因此在生产共缩聚改性剂时要减少链端上的甲基量。由于终缩聚阶段链增长很快,对催化剂的要求也较高,但催化剂的加入量偏高也会促使热降解反应发生,因此在优化了反应温度、真空度及搅拌速度的情况下应适当降低催化剂含量,从而减少热降解反应,这也是降低乙醛产生量的一种有效方式。

同研究预缩聚反应过程一样,研究终缩聚反应过程的内在规律应先进行分解,找出各子过程的规律,再进行综合分析。终缩聚反应过程是继预缩聚反应过程后聚合物分子量进一步增大的过程,在此过程中主反应平衡常数、各种反应动力学、汽液平衡规律与预缩聚过程基本相同,区别主要在于气液传质速率和反应器内物料的流动形式。对终缩聚反应过程进行深入研究,为控制缩聚的可逆反应及减少热降解反应提供了理论分析的基础,最终目标也是减少缩聚工序物料降解引起的乙醛量增加。

4 结论

通过对聚酯生产过程中产生的VOCs进行特性研究,总结出了经济效益可观的挥发性有机物控制方案。综合生产实际工作和反应工程基础理论研究,我们认为实现聚酯装置绿色生产的主要途径是控制VOCs的产生量,并得出以下结论:

(1)聚酯装置在运行状态下产生的VOCs为乙醛、乙二醇及联苯,控制重点在乙醛;

(2)将缩聚反应尾气中的乙醛进行水吸收,与酯化工艺废水混合后进行精馏,塔顶采出的乙醛实施收集并液化处理,这是技术上可行、经济效益可观的工艺方案;

(3)降低酯化反应温度,通过反应工程研究提高酯化反应效率,缩短酯化反应的停留时间,克服低温长流程和高温短流程的技术困难,可以减少酯化反应工艺废水中的乙醛产生量;

(4)降低缩聚反应温度,通过反应工程研究优化搅拌器的成膜效果,从而提高乙二醇脱挥效率,促使物料实现理想的平推流方式,通过适当降低催化剂含量等途径,可以实现减少热降解反应,并最终降低缩聚反应尾气中的乙醛产生量。

参考文献

化学反应流程篇7

【关键词】化学概念 教学模式 情境教学

【中图分类号】G632 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2013)24-0147-02

一 问题的提出

新课程以全面培养和提高学生科学素养为宗旨,教学目标由单一的知识目标转向知识与技能、过程与方法、情感、态度价值观相融合的教学目标体系。在化学基本概念和原理中落实三维目标,有利于加深学生对化学概念的理解;从过程中学习研究方法,体验过程,在过程中发现问题,解决问题,有利于转变学生的学习方式,由被动变主动;使学生在自主学习的过程中获得成功的体验,提升学习化学的兴趣,形成正确的学习态度和价值观。将知识与技能、过程与方法、情感、态度价值观三者互相联系、互相融合、相互促进,才能提高学生的科学素养。

在目前的中学化学概念的教学过程中,常见的教学方式是教师直接给出概念的定义,然后凭教学经验告知学生在解答习题时应注意的事项,最后举例、讲解相关习题。在这种教学模式下,学生通过反复的记忆、练习、辨别来认识概念,但这样的概念学习过程往往要借助“题海战术”,一方面需要耗费较长的时间和精力,另一方面还会造成学生对概念“十窍通九窍,一窍不通”的局面——看老师解题时觉得已经理解,做起题目来却无从下手。这是学生不能真正地理解化学概念的结果。这样的教学既不利于学生学习知识,更不利于学生能力的发展。

二 教学模式建构

教学总模式:

根据不同的教学内容和教学实际,该模式可分解为如下几类:

1、传授型模式

该模式针对简单、易理解的概念而设计,是以一定情境为背景,直接告知新概念,通过阅读关键字来习得,后通过适当练习,加深对概念的认识。具体操作过程:情境——感知——理解——交流反思——整合应用。如结构式概念的学习:(1)情境。从甲烷的电子式、氯化氢的电子式的书写引出结构式的概念。(2)感知。按要求写出相关电子式和结构式。(3)理解。用短线表示一对共用电子的图示。(4)交流反思。对存在的疑问进行交流。(5)整合应用。给出乙烷、乙烯的电子式,写出相关的结构式。

2、探究型模式

该模式是以若干情境引发学生的认知冲突,对相关未知内容进行猜想和假设,通过实验进行探究,通过讨论,共同得出结论,获得知识。该模式主要适用于能够引出多种假设概念的发现学习。具体操作过程如下:情境——问题——猜想与假设——验证——得出结论——整合——交流——应用。

例如,在化学反应速率教学中:(1)情境。列举鞭炮爆炸,煤、石油、天然气的形成,感受化学反应的快慢。(2)问题。化学反应的快慢与什么因素有关?如氢气和氟气在黑暗中一接触就发生爆炸,而氢气和氯气在光照条件下才发生爆炸。新鲜水果和蔬菜在冰箱中存放得更久。工业合成氨一般在压强2×107 Pa~5×107Pa。未熟的香蕉常用乙烯作为它的催熟剂。(3)猜想与假设。化学反应速率与物质本身的性质有关,同时浓度、温度、压强、催化剂对化学反应速率也有影响。(4)验证。通过对比性实验验证。(5)得出结论。浓度、温度、压强这些外界条件对化学反应速率的影响情况。(6)整合。应用多媒体动画展示浓度、温度、压强、催化剂对物质在微观层面上的影响情况,从而使学生能在微观层面上对概念进行理解。(7)交流。对概念不理解的部分与老师或同学进行交流。(8)应用。分析日常生活中的食物保存方法。

3、归纳型模式

该模式通过归纳若干特殊事物的共同点,引发包摄性更广的上位概念的过程。具体操作操作过程如下:情境——问题——抽象本质——明确概念的内涵和外延——交流反思——整合应用。

如氧化还原反应的学习过程中:(1)设置问题情境。铁丝在氧气中燃烧、金属的冶炼、栏杆的锈蚀等都是常见的氧化还原反应,氧化还原反应占生活生产的所有反应的60%。那究竟什么样的反应是氧化还原反应呢?(2)问题。CuO+H2=Cu+H2O这个反应是什么反应?是单纯的还原反应吗?氧化剂、还原剂、化合价有什么共同变化特点?对比反应:Fe2O3+CO=3Fe+3CO2。氧化剂和还原剂的化合价有什么变化特征?(3)抽象本质。得出结论:氧化和还原不可孤立存在,氧化剂化合价都是降低,还原剂化合价都是升高。分析化合价升降的本质原因。(4)明确概念的内涵和外延。氧化还原反应有电子得失(或偏移)的反应,表现为反应前后元素的化合价发生变化。(5)交流反思。与初中所学的氧化还原反应概念对比。(6)整合应用。判断下列反应是否是氧化还原反应:Zn+H2SO4=ZnSO4+H2,2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O。

4、演绎型模式

该模式从学生已知的概念出发,推导学习在该概念范围下个别的、特殊的概念。具体操作过程如下:情境——联系上位概念——演绎推理——交流反思——整合——应用。

例如,在物质的量的概念教学过程中:(1)情境。探讨C+O2=CO2反应表示的意义。引出物质的量是联系宏观和微观的桥梁。(2)联系上位概念。联系常见的物理量及其单位,如长度、质量等物理量,激活旧的知识。(3)演绎推理。引导学生从已有的物理量和单位出发,演绎出表示微观粒子的物理量——物质的量及其单位摩尔,并指导学生阅读课本内容。(4)交流反思。让学生交流摩尔这个微粒集体的基数是如何定义的,摩尔、阿伏伽德罗常数与6、02×1023之间是什么关系。(5)整合。摩尔是物质的量的单位,每摩尔物质都含有NA个微粒,NA为12g12C所含的碳原子数,约为6、02×1023个微粒。(6)应用。对“物质的量”及其单位“摩尔”的本质及其应用范围进行变式练习,将其进一步整合到物质的量及其单位的知识体系与认知结构中。

三 感悟和思考

化学是一门以实验为基础的科学,又与生活实际紧密相连。在教学过程中,教师应充分挖掘材料,通过实验或生活经历等来创设情境,以激发学生对学习的兴趣。在教学前要预先估计和了解学生的已知。由于学生来自各个不同的地方,生活背景、生活习惯、生活经历等不同,通过聊天或讨论,可初步了解学生可能存在哪些前知识,在课堂上才能做到有的放矢。

教学时留点时间让学生理解概念。事物的发展都有一定的过程性,学生对概念的理解不可能是看了就会,说了就懂,要留一点时间,让学生运用已有知识对新概念进行整合。

参考文献

[1]刘恒茂、浅论形成并掌握化学概念的六种方法[J]、化学教学,1996(9)

化学反应流程篇8

1、1多媒体教学

在《化学反应过程与设备》的教学过程中采用多媒体授课,并配有图像清晰的DVD教学影片及动画。DVD影片主要选择了某些设备进行介绍,把这些设备进行拆卸后再进行安装,让学生更近一步地了解其内部结构;并介绍了某些设备在了实际操作中可能出现的事故现象及应急处理办法,让学生对生产实际了解更加深刻。教学动画主要对某些设备的运行进行了模拟,使学生能够直观地了解设备内部的运行状况。通过这些手段使教学变得直观、生动,极大地提高了学生的专业兴趣和学习积极性。

1、2仿真及实操教学

我院建有大型仿真实训室,可进行化工生产单元及工段仿真操作。该实训中心可以让学生在电脑上模拟化工单元操作情境,模拟化工产品生产整个生产过程,弥补了化工生产在真实装置上操作受到限制的不利因素。在完成本课程某个任务的理论教学后,带领学生进行仿真操作实践教学,将理论与实践紧密地联系起来,极大地调动了学生对本课程的学习积极性。在操作过程中,学生可以大胆的设计参数、改变参数,教师可以设定故障,让学生以小组为单位分析、研讨、解决,较好的提高了学生分析、判断、解决问题的能力。我院实习实训基地已经建成,并且配套了各种反应器,包括釜式反应器,管式反应器,固定床反应器、流化床反应器等,因此可以在理论教学的基础上,增加单元现场操作实验,使学生对生产设备具备实际操作流程各工序及相关技能得到训练,以便学生日后能对现行的工业生产过程进行管理,确保装置设备正常运转。

2丰富教学内容

2、1教学时数及分配

《化学反应过程与设备》所包含的内容比较广泛,因此现有的教学时数(总学时60)满足不了该课程的教学要求,应适当将教学时数加大,建议调整为周学时6,共90学时,适当增加实践性教学,争取做到理论教学与实践教学比例为3∶1。

2、2课程内容

理论知识模块应着重于反应器的设计计算,为毕业设计打好基础。建议学时58学时。充分利用我院仿真实训基地,增加仿真实验内容,通过单元操作仿真,加强理论知识的理解和掌握,使学生掌握各个基本单元过程的操作控制和调节方法,培养分析和解决生产操作中各种工程技术问题的能力。仿真实验教学内容:①釜式反应器仿真实验(4学时);②管式反应器仿真实验(4学时);③固定床反应器仿真实验(4学时);④流化床反应器仿真实验(4学时)。我院实习实训基地已经建成,并且配套了各种反应器,包括釜式反应器,管式反应器,固定床反应器、流化床反应器等,因此可以在理论教学的基础上,增加单元现场操作实验,使学生对生产设备具备实际操作流程各工序及相关技能得到训练,以便学生日后能对现行的工业生产过程进行管理,确保装置设备正常运转;反应器操作实验教学内容:①釜式反应器技能操作(4学时);②固定床反应器技能操作(4学时);③流化床反应器技能操作(4学时)。

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