時間：2022-04-19 06:59:25
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，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篇化學反應論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1復習的內容及其教學價值
從知識的概括抽象程度來看，孤立的某一、兩個化學反應的實例及其應用往往價值有限。要使它們變得真正富有教育意義，就必須把它們納入到學科知識的結構中，需要把事實(實例)、概念和規律與化學觀念、學科中普適性更高的重要概念和方法，如物質的性質、物質的檢驗、物質的轉化、化學反應的驗證等組合起來，讓學生能夠基于這些不同層次知識間的內在聯系實現知識的拓展和知識結構的改造(見圖1)，讓學生能夠從中領悟更有普遍意義、具有持久遷移價值的學科思想觀點與解決問題的思路和方法，以提升學生的化學思維水平。以“二氧化碳與堿的反應”為載體來感悟學科中普適性更高的化學觀念、重要概念與方法，需要學生“穿越”事實，需要讓學生經歷以事實、現象、規律為基礎的比較與分析、歸納與概括、觀點表達與質疑等思維活動。這是實現學生知識改造、完善學生認知結構的重要保障。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無明顯現象等內容為認識對象，圍繞“探究化學反應發生的證據”這一核心任務，需要引導學生利用聯系和變化的觀點，整合之前所學的相關知識，通過比較、分析、概括等思維過程，逐步完善相應的分析思路與方法(見表1)。
2學生的認識發展與障礙分析
物質的性質、反應與檢驗，化學反應發生的驗證與物質的變質等內容涉及的知識點多，其綜合性較強，學生學習存在一定困難。表現:少數學生對實驗現象的描述不準確，對實驗原理的分析及化學方程式的書寫有錯誤;在有關實驗探究及方案設計方面，大多數學生沒有思路或思路混亂，對實驗過程的描述和分析不清楚等。多數學生能夠依據物質的性質對單一物質進行檢驗、解釋相關現象等，但對于相對復雜的問題，如兩種物質同時存在如何檢驗某一種物質時，想不到或不會分析排除干擾，不能將知識綜合運用?；谏鲜龇治觯瑢W生在復習過程中需要發展的方面主要如下:①知識的鞏固與提升。以“二氧化碳與堿的反應”為載體，將常見物質(二氧化碳、氫氧化鈉、氫氧化鈣、碳酸鈉、碳酸鈣)與上述反應建立關聯，建立這幾種物質的性質、反應、檢驗與轉化的認識，幫助學生建立有聯系的知識，促進知識的鞏固、整合與系統化。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為探究點，從驗證反應物減少、驗證有新物質生成兩個角度來探究反應是否發生，在問題解決的過程中促進學生完善分析思路與方法。③認識角度的拓展，將知識應用于解決較為復雜的問題。如，換個角度看“二氧化碳與堿的反應”，引出氫氧化鈉溶液的變質問題，按照是否變質、是部分變質還是完全變質等問題的探究，將常見的堿(氫氧化鈉)與鹽(碳酸鈉)的性質、反應與檢驗融入其中。物質的檢驗需利用物質的性質差異來進行。利用氫氧化鈉與碳酸鈉的化學性質差異來分析和解決氫氧化鈉溶液的變質問題(見表2)，可以幫助學生形成較為清晰的思考問題的路徑，有利于幫助學生應用所學知識解決實際問題。
3復習教學活動設計
(1)復習教學的整體思路基于上述分析，在“二氧化碳與堿的反應”復習教學中，基于學生的認知基礎與發展需要，從物質的性質、檢驗、轉化(變質)以及化學反應的驗證等多角度來深入認識化學反應便成為復習的核心所在。為此，將“二氧化碳與堿的反應”專題進行整體復習教學設計:第1課時，定性分析二氧化碳與堿的反應，側重物質檢驗、反應發生的驗證以及堿的變質問題;第2課時，定量分析二氧化碳與堿的反應，解決實驗裝置的分析及實驗中某物質質量分數的計算等問題。(2)主要復習活動舉例以第1課時的教學為例。教學思路如下:(課的引入)二氧化碳與堿反應的再認識(任務1)探究二氧化碳與氫氧化鈉溶液是否發生了反應(任務2)分析堿的變質問題(任務3)提升思路與方法，解決新的問題。任務1和任務2的設計，體現了同一問題的不同認識角度，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生了反應，還能分析堿液是否變質的問題。任務3的設計，注重在解決新的問題過程中，增進學生的理解力，并形成應用化學反應分析問題的思路和方法?，F就其中的主要活動設計簡要說明如下。任務1探究二氧化碳與氫氧化鈉是否發生了反應［問題1］如何用實驗證明二氧化碳與氫氧化鈉發生了反應?［素材1］2013年北京化學中考32題實驗裝置(見圖2)。［學生活動1］分析此裝置的特點及小氣球的作用。思考并討論:證明二氧化碳與氫氧化鈉反應需進行的操作、相應的實現現象及發生的相關反應是什么。［設計意圖］利用圖2所示的實驗裝置，證明二氧化碳與氫氧化鈉反應的實驗操作依次為:第一步，將針管1中的氫氧化鈉溶液推入瓶中，氣球鼓起，發生的反應是CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O反應;第二步，將針管2中的稀鹽酸推入瓶中，溶液中有氣泡產生，氣球變癟，發生的反應為Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2;第三步，向外拉注射器3，澄清石灰水變渾濁，發生的反應是CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O。以此作為教學素材，將反應原理與實驗裝置、操作有機整合，指導學生如何看實驗裝置圖，如何在新的實驗情境中分析化學反應，從而體會到如何利用化學反應解釋現象、檢驗物質、說明反應的發生。［素材2］學生探究二氧化碳與氫氧化鈉反應的實驗微視頻。［問題2］想一想實驗還有需要完善的地方嗎?有哪些干擾因素?如何排除干擾?［學生活動2.1］觀看學生實驗視頻，思考和交流實驗探究二氧化碳與氫氧化鈉的反應的思路: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。討論和分析實驗的干擾物質及排除方法:瓶中有可能存在沒有反應完的二氧化碳。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。若無明顯現象，說明瓶中二氧化碳已完全反應。［追問］設計實驗通過氣壓差能否驗證二氧化碳與氫氧化鈉發生了反應?［學生活動2.2］思考并交流需排除氫氧化鈉溶液中水的干擾，學生能想到做對比和控制變量的實驗。觀看用氫氧化鈉固體與二氧化碳反應的視頻，說明通過證明二氧化碳減少，產生氣壓差也能證明二氧化碳與氫氧化鈉反應發生。［方法提升］在互動交流中師生共同總結檢驗無明顯現象反應發生的方法。［設計意圖］播放學生實驗的微視頻，將實驗原理、裝置的理論分析與學生探究實驗的實踐相結合，能有效地激發學生新的學習。利用連續性的問題引導學生思考、討論和交流，讓學生參與實驗探究的全過程。一方面幫助學生理清檢驗無明顯現象反應發生的思路，即可以從驗證反應物的減少、驗證有新物質生成兩個角度來考慮;另一方面引導學生發現驗證實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思維，培養思維的嚴謹和發散性。任務2對氫氧化鈉溶液是否變質及變質程度的探究［素材3］一瓶久置的氫氧化鈉溶液。［學生活動3.1］思考久置的氫氧化鈉溶液有可能發生的變化:氫氧化鈉溶液與空氣中的二氧化碳可能發生了反應。［問題3］如何檢驗這瓶氫氧化鈉溶液是否變質及變質的程度呢?［學生活動3.2］思考如何來分析氫氧化鈉溶液的變質問題，設計相應的實驗方案并完成學案中的相關內容。［追問］若證明氫氧化鈉溶液部分變質，如何排除碳酸鈉對氫氧化鈉檢驗的干擾?［學生活動3.3］交流完成的學案(見表3)及設計的實驗方案(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判斷堿液是否變質及變質程度的方法。［設計意圖］提出氫氧化鈉溶液的變質問題，給學生一個新的視角，通過分析與討論，讓學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生了反應，還能幫助分析堿液是否變質，這樣給學生之前已完成的復習增添了新的意義。分析氫氧化鈉溶液是否變質的關鍵要看是否有碳酸鈉存在，因此可以利用碳酸鈉的性質進行檢驗。分析氫氧化鈉的變質程度關鍵在于分析生成物的成分:如果是全部變質，生成物只有碳酸鈉;如果是部分變質，生成物中既有碳酸鈉，又有氫氧化鈉。要說明變質程度關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?；谏鲜龅姆治鏊悸返挠懻摚龑W生學會從哪些角度分析、如何通過實驗來證明氫氧化鈉堿液的變質問題，促進學生將知識轉化為解決實際問題的能力。在實驗方案的書寫與交流方面，要求學生從“取、加、若、則”四個方面做答，以規范和提升學生實驗方案的書寫與表達水平。任務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能解決哪些問題?如何解決呢?［學生活動］總結所復習的內容，在教師引導下學生完善板書內容(見圖3)［拓展應用］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。［設計意圖］通過“二氧化碳與堿的反應”特點及其應用的分析，整理所復習的知識內容，讓學生進一步體會多角度地認識化學反應;通過板書(見圖3)結構化地呈現的內容與分析要點，將分析問題的角度與思維可視化，讓學生清晰地知道證明化學反應發生的思路、分析堿液是否變質及變質程度的方法。設計的拓展應用，重在促進學生運用所學知識解決相關的不同問題，既是給學生提供更多的練習與應用的機會，也可以用此來說明或檢測學生是否掌握了所復習的內容。
4結束語
總之，物質發生的化學反應是物質化學性質的具體體現，是實現物質轉化的基本途徑，是進行物質檢驗、分離、提純的基本依據與重要方法，是研究物質、探究化學反應的重要載體。某些典型物質的化學反應(如二氧化碳與堿的反應)，是引領學生深入研究物質、多角度地認識化學反應的重要素材。在教學中，需要充分挖掘這些具體素材所承載的學科重要概念、學科思想觀點與方法，以此為導向展開教學，將學習重心從記憶事實轉移到理解可遷移的化學觀念和對更為根本的學科知識結構的深層理解，使學生的認識能夠基于具體知識但又超越具體的知識，以實現學生知識的結構改造、觀察與認識事物的方式發生變化。這是提升學生的化學思維水平與解決問題能力的重要教學策略。本文系北京教育學院“學科教育學”重點學科建設研究成果、2014年北京市“初中生學科知識建構的研究與實踐”項目成果。
作者：何彩霞 余麗蓉 單位：北京教育學院 北京市和平街一中
化學反應微分截面的實驗測量能夠最細致地反映一個化學反應的本質特征，而通過求解在勢能面上運動的原子核的薛定諤方程來得到基元化學反應的微分截面則是量子動力學理論計算的終極目標。 在過去的幾十年間，經過包括中科院大連化學物理研究所楊學明、張東輝等研究組在內的科學家們的不懈努力，人們已經基本解決了三原子化學體系的量子動力學難題，能夠定量地計算三原子體系的微分散射截面。然而，從三原子體系發展到更多更復雜的反應體系，則是一個巨大的挑戰。作為向前發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造還是散射動力學的計算，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，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，所需計算的位點數量就增加了一百萬倍！而每個位點的能量計算、勢能面的擬合等的難度和計算量都因為原子核和電子數量增加而急劇增大，由此可知量子動力學理論計算從3原子體系發展到4原子體系，困難之大超乎想像。 H2 + OH → H2O + H反應體系是四原子反應體系的基本范例，是燃燒化學和星際化學中的重要反應，其逆反應則是選?；瘜W的研究樣板。在過去的幾年間，大連化物所楊學明、張東輝研究組對該反應的同位素替代反應HD + OH → H2O + D進行了反應動力學研究。理論上，他們發展出一套非常有效的含時波包方法，能夠對六個自由度的四原子反應進行精確的計算，同時用更精確的方法構造了該反應體系的勢能面，從而完成了該體系的第一個全維量子態分辨的動力學計算。實驗上，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在不同反應能下的微分截面及其隨碰撞能的變化關系。實驗結果和理論計算結果高度吻合。 這是首次對一個四原子反應體系的態-態微分截面取得理論和實驗高度吻合的研究結果，是分子反應動力學研究的一個重要突破，也意味著大連化物所在分子反應動力學領域繼續牢固占據著國際領先地位。 該項研究得到了科技部和國家自然科學基金委的資助，研究成果發表在7月22日出版的美國《科學》雜志上（Science 333，440(2011)）。（來源：中科院大連化學物理研究）
碩士論文、職稱論文、醫學職稱畢業論文、、、，更多詳細信息請關注。 原文鏈接：《科學》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.
[關鍵詞]化學反應；工程教學；知識框架；方法銜接
[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）08-0121-03
化學反應工程是化學工程的一個重要分支和組成部分，以化學反應過程和反應器為研究對象，旨在進行化工反應技術的開發、反應過程的優化和反應器的設計與優化，屬于化學工程與工藝專業的核心課程。[1]本課程涉及物理化學、化工熱力學、化工傳遞過程、優化與控制以及數學、物理等多領域的知識，是集綜合性、工程性和理論性于一體的交叉性很強的一門學科。學生在學習本課程時，普遍感到理論抽象、數學推導繁瑣、工程問題多，不少學生認為化學反應工程是大學中最難學習的課程之一。[2]甚至，很多學生在學完本課程之后，其思維仍停留在繁瑣的計算公式中，不甚清楚所學知識的內在聯系和具體應用。盡管已有很多關于化學反應工程的教學、教改論文，在教學內容、教學方法以及考核方法等方面提出很多有益的建議和措施，但是仍有必要進一步的對化學反應工程的內容進行一個系統的梳理，構建一個明確、系統的知識體系框架，對一些容易混淆的概念、知識點予以廓清，并針對部分知識難點的教學提出一些建設性處理方法。鑒于上述原因，筆者經過多年的教學實踐，結合學生的反饋，獲得一些體會，希望能與同仁們進行交流，提升本門課程的教學效果。
一、構建課程知識體系框架
由于化學反應工程具有內容多、公式多、計算繁瑣的特點，很多大學生在學完本門課程后，留下的印象大多是大量、復雜的公式推導和計算，他們仍十分迷惑從這門課程中究竟學到了什么知識，所學知識有什么用？因此，在課堂教學時要力求避免純粹的繁瑣數學描述，著重進行基本概念、基本理論和工程觀點的闡述。這就有必要構建一個清晰、明確的化學反應工程的知識體系，讓學生清楚課程的核心目標以及不同章節知識點間的內在聯系，并不過多的糾結于復雜的數學計算，方能化繁為簡，更好的掌握本課程的知識。
圖1畫出了化學反應工程課程的知識體系框圖，涵蓋了課程的核心目標、研究對象及其間相互關系和主要章節內容。學習本課程的核心目標是能對化學反應過程進行正確分析，設計和優化反應器?；诖耍€可開發新技術和設備，指導和解決反應過程開發中的放大問題，發展和完善反應工程學的理論和方法。工業化學反應總是在一定的反應器中進行，化學反應的特性（化學過程）和反應器的傳遞特性（物理過程）共同作用，影響到最終的反應結果。為了便于學習和研究，將反應特性和反應器傳遞特性分開來進行研究和闡述，在分別研究清楚之后，再進行綜合。這就需要研究清楚兩方面的內容：（1）化學反應特性，主要研究不考慮傳遞過程的本征動力學，屬于每一個化學反應的個性，是影響反應結果的內因，不同的化學反應體系具有不同的動力學表達式。按照參加反應的物相劃分，化學反應可分為均相反應和非均相反應。其中，均相反應的反應速率主要受催化劑、溫度、濃度（壓力）和溶劑特性的影響，在反應體系確定的情況下，其反應速率則可表示為溫度（T）和濃度（C）的函數關系，即：-ri=f（T，C）。而非均相反應總是發生在相界面上，其本征化學反應過程涉及多個界面過程（如：氣-固相催化反應包含表面吸附、表面反應和表面脫附三個串聯過程），其反應速率除受上述因素影響外，還受到反應界面大小的影響，在催化劑確定的情況下，仍可表示為-ri=f（T，C）。本部分內容主要涉及均相反應動力學基礎和非均相反應（多相催化催化）動力學基礎兩個章節。（2）反應器傳遞特性，主要是指反應器的熱量、質量傳遞（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，屬于反應器的共性問題，是影響反應結果的工程因素――通過影響反應器內溫度與濃度分布而改變反應結果。反應器按操作方式可以分為間歇式操作、連續操作和半連續操作。其中間隙式操作的所有流體質點具有同樣的停留時間，而不存在返混問題；而連續操作的反應器根據返混的大小程度則可以分為完全不返混的平推流反應器（PFR）、完全返混的全混流反應器（CSTR）以及介于二者之間的實際反應器。PFR和CSTR中的流體流動狀態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和停留時間分布密度函數，并借助于一定的流動模型來描述其流動特征。本部分內容主要分為理想流動（部分書也稱之為均相反應過程）和非理想流動兩個章節。
反應器的傳遞特性與其中發生何種反應無關，故可以通過冷模實驗來研究大型反應器中的傳遞特征；而化學反應的本征反應動力學特性與反應器的尺寸、形式無關，則可以構建小型熱態實驗研究反應特性。這樣就可以比較容易的分別研究清楚反應器的傳遞特性和化學反應特性。鑒于反應器的傳遞特性會改變反應器的溫度場、濃度場，從而影響反應器內各質點的反應速率，進而又改變反應器內的溫度、濃度分布，二者相互作用、相互影響，影響最終的反應結果。因此，需要綜合考慮化學反應特性和反應器傳遞特性，通過數學模型法，聯立物料衡算式、熱量衡算式、動力學方程、動量衡算式和參數計算式，進行反應過程的分析（包括反應器的熱穩定性），從而設計新的反應器或對現有反應器進行優化。本部分內容主要涉及均相反應器（含反應器熱穩定性分析）和非均相反應器（主要包括固定床反應器、流化床反應器及多相流反應器）各章節。考慮到我校的化學反應工程教學課時為48學時，關于多流體相反應過程、聚合反應過程以及生化反應過程等章節的內容則不做課堂教學要求，感興趣的同學可以自學。
二、注重方法
關于教學方法在很多教學論文[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拋磚引玉的介紹幾個處理方法，希望有助于大學生學習和掌握相關內容，學會將所學知識進行移植、融會貫通。
（三）在化學反應工程中常常會涉及很多優化問題的求解問題
化學反應工程常常涉及串聯反應中間產物為目標產物時的優化操作時間，循環反應器的最優循環比，CSTR串聯反應器的優化組合，以及CSTR反應器的熱穩定性等問題。優化問題求解實際上就是求解極值，慣用的手段就是推導出關鍵函數與關聯操作變量的函數關系式，通過求導并令導數等于零即可求出最優操作條件。這是純粹的數學問題，學生往往覺得抽象、難以理解，并容易因抽象的數學公式而產生厭學情緒。這時，將關鍵函數與關聯操作變量在圖上示意出其變化趨勢，再結合關鍵函數的數學求導進行講解就很容易被學生理解、接受了。
三、知識的銜接與應用
化學反應工程是一門集理論知識和工程應用于一身的課程，貫穿化學工程專業的大學三年級及其以后的整個大學生涯。在化工專業的課程設置和能力培養上必須注重知識的銜接和應用。我校的化學反應工程課程安排在大學第六學期，同步開設了化工專業實驗，其中與本課程緊密相關的實驗主要涉及反應器停留時間分布的測定（包括管式反應器流動特性測定、多釜串聯返混性能測定）、多孔物質（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速度的測定、活性炭吸附法脫除氣體中的有機溶劑蒸汽、煤炭反應性的測定、固體流態化實驗（含流化床干燥實驗）、超細粉體（碳酸鈣）的制備等（上述部分實驗屬于設計性的選做實驗）。通過實驗強化學生對非理想流動特征、反應器停留時間分布特征及其測定方法、反應速率測定方法、多孔介質上氣體吸附特征及其應用、實際反應器等的認識和理解，并能初步創造性的運用所學理論知識進行反應器的操控和數據的處理。第六學期期末即進行為期3周的化工生產實習，其中2周主要在燕山石化的煉油廠和化工廠進行，現場重溫各類實際化工反應器及其操控；1周在校內進行，可在新建的化工仿真實驗室進行石油常減壓蒸餾和催化裂化工段的仿真實習，熟悉各裝置的操控、調節和事故分析、處理，增強工程分析和解決工程問題的能力。每年舉辦的全國大學生化工設計競賽（自2007年開始舉辦，時間為每年的5月-8月）為化工類大學生提供了一個很好的培養和鍛煉創新思維、工程設計與實踐等多方面技能的實戰平臺。近五年來，我?；I學生均組隊參賽，參賽人數比例逐年遞增，今年的參賽人數達整個化工專業學生總人數（指化工專業三年級大學生，個別二年級優秀學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計競賽題目作為化工專業的專業綜合設計題目，一改使用多年設計題目的陳舊感，緊追化工領域的當前熱點，師生普遍反映效果良好。在化工設計競賽中的一大核心即是反應器的設計和模擬，有助于夯實化學反應工程學科相關知識，并學以致用。課堂教學――專業實驗――設計競賽――專業綜合設計這一系列教學實踐活動保證了化學反應工程知識的強化、吸收和從學到用的銜接。
四、結束語
綜上所述，對化學反應工程的教學除了常規的教學方法的改進外，尚需要從課程本身的特點出發，從第一堂課開始即要構建一個清晰、明確的課程知識體系，避免過多的糾結于復雜的數學計算過程。并且，在教和學的過程中巧妙的利用一些處理方法解決知識難點，起到融會貫通的作用。此外，教學院系在化工專業培養體系和課程設置上要適當注意專業知識內容的銜接和運用，力爭做到學以致用，學以會用。
[ 注 釋 ]
[1] 李寶霞.《化學反應工程》教學改革模式探討[J].高教研究與實踐，2012（4）：33-35.
[2] 茍建霞，解勝利，賈冬梅.化學反應工程教學與改革[J].廣西大學學報（自然科學版），2008（S1）：264-266.
[3] 尹先清，李賡.化學反應工程教學方法探討[J].長江大學學報（社會科學版），2010（5）：32-33.
關鍵詞： 初中化學 課堂問題 問題設計
初中化學作為一門基礎的實驗性學科，教學主要是為了普及化學的基礎知識和原理，培養青少年的科學精神。為了提高這門課程的教學效率，課堂問題的設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。研究發現，對課堂問題的精心設計，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產生積極的影響。好的課堂問題應該具有新穎性、驅動性和持續性，這三個特征使得課堂提問成為一個利器，使教學過程如虎添翼。
一、課堂問題的新穎性對化學教學的幫助
初中化學的課堂提問由來已久，從化學成為一門獨立的教學學科就已經開始。隨著時代的發展，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。問題的新穎性設計首先要求提出的問題應該多與現代社會的一些現象貼合，例如前不久一則新聞提到某電子設備生產企業的員工利用“吸金袋”對電鍍池中的黃金進行偷盜，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原理進行的黃金偷盜?；谶@個新聞，我們可以設計下面問題：盜金賊運用怎樣的化學反應從電鍍池中偷取黃金？這個化學反應背后的原理是什么？粗金提純過程中使用的溶液是怎么發明出來的？我們對待化學知識的態度應該是怎樣的？通過這些問題，一下子就能夠調動學生的積極性。盜金賊使用的只是簡單的置換反應的基本化學反應，但這個故事肯定比用鐵置換溶液中的銅要吸引人。例如在講解基礎化學中的經典反應儀器啟普發生器的時候，我們可以設計一系列問題，首先是關于啟普發生器的工作原理問題，在啟普發生器中反應的物質應該具備怎樣的特征，蘇打與鹽酸也能產生大量的氣體，能不能在啟普發生器中反應，反應的現象會是怎樣等問題能夠調動學生的想象力。有條件的學校還可以組織學生在實驗室中對自己的答案進行實驗驗證，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科比如物理、數學、生物等產生聯系，這也是教學創新的拓展，能夠調動學生的想象力和創造力。比如電鍍工藝就是一個很好的話題，討論置換反應中電子的流動和氧化還原反應的本質，用一個問題將物理中的電學與化學中的反應結合起來，是物理與化學的綜合，更容易激發初中生的興趣，加深他們對科學的向往。
二、課堂問題的驅動性對化學教學的幫助
課堂問題的驅動性是近年來提出的一個課堂問題設計思路，目前仍然是課堂問題設計最大的難點。研究人員認為：初中化學教學課堂提問的問題應該具有一定的層次，能夠起到引發學生思考的效果和目的，也就是課堂上提到的問題應該具有思考的驅動性。長期的教學實踐中，老師雖然也提問一些問題，但是大部分比較基礎和孤立，沒有太多值得深思的價值。比如“鐵生銹是化學反應還是物理反應”或者“原子核由什么構成”這些填空式的問題，已經無法滿足現代化學教育的需要。我們不僅要傳授知識，還要幫助學生養成良好的思考習慣和思維方式。驅動型學習的目的是打破傳統教育中學生被動接受知識的局面，通過對問題認真思考的過程，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。在驅動性問題設計框架中，應該將問題設計成這樣：如果先熄滅酒精燈后移除導管會產生怎樣的現象，原理是什么？利用相同的實驗裝置，設計其他實驗，要求同樣產生氧氣，應該怎樣設計？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？可以發現，這些問題都有一定程度的開放性和拓展性，需要學生根據自己已經掌握的全部化學知識進行綜合考慮，從不同的章節中取出有用的部分進行問題的解答。這些問題的答案有的不唯一，這樣能夠使學生從不同的角度看待問題，對其思維的發散性的培養有一定的幫助。
三、課堂問題的持續性對課堂教學的幫助
傳統化學課堂的提問基本上是就事論事，很難形成系統性的問題結構，隨著現代教育理念的興起和現代教學手段的發展，對問題的設計與記錄成了教學方法的突破。比如在利用多媒體教學的同時，利用電子掃描和錄入技術，我們可以很輕松地對過往的課堂提問問題和學生的回答進行回顧和復習。老師在教學過程中，能夠輕易對學生問題回答的全面性和層次性進行基于發展式的記錄和總結，為下一階段教學安排和教學策略的調整提供依據。同時，化學課堂問題的持續性能夠將不同時間不同階段講解的零碎的化學知識點通過持續性的問題“串”起來，形成一條條知識鏈，最終形成初中化學知識框架。例如在氧化反應的章節，學生回答燃燒反應的本質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合;講解氧化還原反應時，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;學習化學反應中電子的轉移時，同樣的問題，答案就變成了氧化劑吸收電子達到穩定結構而還原劑失去電子達到穩定狀態于是放出了熱量;后來學習中了解到物質的能態時，關于燃燒的本質，答案有所不同。
關于初中化學課堂問題的設計，已經成為一個引起廣泛關注的話題。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老師互相交流、互相切磋，一道為基礎化學的教育事業添磚加瓦、作出貢獻。
參考文獻：
關鍵詞：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境介質的影響而發生的化學、電化學和物理等反應，而引起的變質和破壞統稱為腐蝕，其中也包括上述因素與機械因素、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
腐蝕是材料與其環境間的物理化學作用引起材料本身性質的變化，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境介質兩者在內的一個具有反應作用的體系，腐蝕反應的場所，首先是材料和腐蝕性介質之間相界面處。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，在一個腐蝕系統中，對材料行為起決定性作用的是化學成分、組織結構和表面形態。材料的周圍環境介質包括與其接觸的氣體、液體和固體以及周圍環境條件，如溫度、壓力、速度、光照、輻射、生物條件等。這個作用包括化學的、電化學的、機械的、生物的以及物理的作用。
采用科學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
材料腐蝕的現象和機理比較復雜，材料腐蝕的分類方法也有許多，根據不同的起因、機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．按腐蝕機理分類
通常材料腐蝕按照腐蝕機理可以分為金屬化學腐蝕、金屬電化學腐蝕、結晶腐蝕、物理化學復合腐蝕。
（1）化學腐蝕：是指金屬表面與非電解質直接發生純化學反應而引起的破壞、其特點是在反應過程中沒有電流產生。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、物理化學復合腐蝕。
（2）電化學腐蝕：是指金屬表面與離子導電的介質發生化學反應而產生的破壞。在反應過程中有電流產生，腐蝕金屬表面上存在著陰極和陽極。陽極的反應是金屬原失去電子而成為離子狀態轉移到介質中，成為陽極氧化反應。陰極反應是介質中的去極化劑吸收來自陽極的電子，成為陰極還原過程。這兩個反應是相互獨立而又同時進行的，稱之為一對共軛反應。有陰陽極組成了短路電流，腐蝕過程中有電流產生。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。電化學腐蝕比較普遍，對金屬結構的危害比較嚴重。
（3）結晶腐蝕：是指因酸、堿、鹽等腐蝕介質侵入到建筑物或材料內部生成結晶鹽，由于結晶鹽的體積膨脹作用使建筑物或材料內部產生應力而引起的破壞現象。結晶腐蝕是工業廠房、非金屬設備常見的腐蝕類型。
（4）物理化學復合腐蝕：是指因機械與化學復合作用而引起的破壞現象。如火炮發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，局部腐蝕又可細化為小孔腐蝕（即點蝕）、應力腐蝕、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構的整個表面上，其特征表現為金屬質量減少，壁厚減小，非金屬體積膨脹，韌或脆性能減退或失去。腐蝕雖然同樣發生在整個材料便面上，但各部分的微觀腐蝕速度實際上并不均等。
（2）小孔腐蝕：又稱為點蝕，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，嚴重的可將設備腐蝕穿透，蝕孔上部往往被腐蝕產物覆蓋。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例。
（3）應力腐蝕：是指在機械應力（外載荷或內部殘余應力）和腐蝕介質的共同作用下，金屬材料發生的腐蝕破壞。如應力腐蝕開裂、腐蝕疲勞等。
（4）電偶腐蝕：電位不同的金屬或合金互相接觸，并在一定介質中所發生的的電化學腐蝕稱為電偶腐蝕。電偶腐蝕造成負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滯留介質引起的電化學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中，較活潑的先溶解，因而造成材料強度而大大下降，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行，使晶粒之間失去合力，使材料喪失強度。
（8）磨損腐蝕：是由于機械因素（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。免費論文，腐蝕控制。。
（9）氫損傷：是指氫進入金屬內部造成的腐蝕破壞，它包括氫脆、氫鼓泡、氫破裂、氫腐蝕等。免費論文，腐蝕控制。。
3．按環境狀態分類 按產生腐蝕的環境狀態，可以將腐蝕分為自生環境中的腐蝕和工業環境介質中的腐蝕，其中自生環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；工業環境介質中的腐蝕分為酸性溶液腐蝕、堿性溶液腐蝕、熔鹽腐蝕、液態金屬腐蝕、特殊工業介質腐蝕等。
事實上，在工業設備或建筑的實際腐蝕行為中，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、環境介質控制等綜合防腐蝕體系。
（三）腐蝕因素
材料的腐蝕是一個復雜的物理化學過程，所涉及的影響因素也很多，總結起來，可以分為內部因素、外部因素、內外結合因素三大類，內部因素指涉及到材料自身的材質、結構、性能等因素；外部因素指環境因素，如溶液酸堿度、介質溫度、壓力、速度、應力、雜散電流、土壤含水量、溶液雜質等；內外結合因素指涉及到材料和環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
腐蝕控制技術涉及面廣，內容也十分豐富。材料防腐蝕的基本原則是：針對腐蝕產生的原因和影響腐蝕的各種因素，從實際出發，以預防為主和進行重點保護，防止或減少腐蝕而造成的經濟損失。在生產實踐中應用最多的腐蝕控制技術可歸納為以下幾類。
（1）合理選材。根據不同介質、操作條件、材料的性質等，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，將金屬表面與介質隔離以減緩金屬的腐蝕。這是多數防腐蝕工程施工中使用的方法，因其簡便實用，噴涂或刷涂防腐涂料是工業設備、設施在線不停產進行防腐施工的主要措施。
（3）電化學保護。電化學保護是利用電化學原理來減緩金屬的腐蝕速度。電化學保護分為陰極保護和陽極保護。陰極保護就是將被保護金屬進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。陽極保護是對被保護金屬進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中添加少量能夠阻止或減緩金屬腐蝕的物質以保護金屬材料。緩蝕劑不改變介質的性質，往往用量很小，大多在1%左右，但效果顯著，緩蝕劑根據存在狀態可分為液態緩蝕劑、氣態緩蝕劑、固態緩蝕劑。免費論文，腐蝕控制。。
（5）金屬表面轉化。金屬表面轉化是用化學和電化學的方法將金屬表面進行氧化、磷化、鈍化轉化等，在金屬表面形成一層保護層，隔離金屬基體與腐蝕介質，以減緩金屬的腐蝕。
參考文獻
1、張清學、呂今強主編，腐蝕施工管理及施工技術.北京：化學工業出版社，2005
2、吳濤主編，施工項目經理工作手冊.北京：地震出版社，1999
3、胡士信主編，陰極保護工程手冊.北京：化學工業出版社
關鍵詞：HPS教育；化學；教學流程設計
中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2012）15-0088-02
我國中學化學課程改革的宗旨是提高學生的科學素養，并從知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三個維度體現出我國培養學生科學素養的理念，這個特點是我國基礎課程改革的一個亮點[1]，將HPS教育模式應用于化學教學可以實現在人文的背景下實施化學教育。它的這個特殊視角決定了把HPS教育融入到化學教育中有助于全面提高學生的科學素養。
一、HPS教育
HPS是科學史和科學哲學（History of Science and Philosophy of Science）的英文縮寫，隨著科學社會學的發展和科學社會學與科學教育的特殊關系，科學教育家將科學社會學也納入HPS教育當中，HPS就變為科學史、科學哲學和科學社會學（History Philosophy and Sociology of Science），其主要內容是：把科學史、科學哲學、科學社會學的有關內容納入到科學課程中, 以期提高科學教育的質量。[2]HPS教育的根本目的是理解科學本質。
二、HPS在化學教學中的價值
1．HPS教育可以提高學生對化學知識的理解。將HPS教育應用到化學教學中必然涉及到化學的基本概念、基本原理，但是HPS教育的優勢不在于傳授給學生化學知識，而在于傳授給學生化學知識（化學概念，各種假設和理論等）的來龍去脈。皮亞杰認為：兒童對科學的認識過程會重述科學知識發展過程的默寫特征。[3]學生在學習化學時會出現與化學史上科學家當時認為是真理的觀點一致的現象，讓學生知道化學知識的演變，能夠提高學生對化學知識的理解，因此進行HPS化學教學是一個非常有效的方法。
2．HPS教育有利于科學的化學方法的培養和化學思想的熏陶。化學史展示了化學思想和理論體系的產生及演變過程，呈現給我們的是一幅輝煌的、靜態的化學科學的畫卷，因此學生學到的不僅是各種化學結論，還有這些結論產生的背景和條件，讓學生受到化學思想的熏陶?；瘜W的發展都是伴隨著科學研究方法的進步，因此在講述化學思想和理論的演變及進步的時候，就會向學生展示科學的方法，從而培養學生科學的方法。
3．HPS教育可以在人文的背景下構建化學教學。HPS化學教育是從科學史、科學哲學、科學社會學的角度講述化學學科知識，為自然學科增加了人文氣息，學生不僅學到化學知識，更重要的是感受到科學知識背后永恒的人文精神和科學素養，實現人文教育與科技教育的統一，達到人文教育與科技教育的平衡。
三、HPS教學模式
HPS教學模式是由孟克和奧斯本所提出的，這一教學模式實施的基本前提是：所學的課題必須是科學史上某一科學家曾經研究的自然現象。這一模式的教學程序包括6個環節：①演示現象；②引出觀念；③學習歷史；④設計實驗；⑤呈示科學觀念和實驗檢驗；⑥總結與評價。
四、教學案例
以蘇教版高中化學教材《化學1》專題2第二單元――鎂條在二氧化碳中的燃燒為例，進一步深化燃燒的概念。筆者在對這節內容深化的時候會引入有關的背景知識，加深學生對燃燒的理解。
1.演示某一現象，創設問題情境，引出問題。初中的時候我們學習過什么是燃燒，以及燃燒的三個條件：有可燃物，有氧氣和溫度達到著火點，向學生演示燃燒試驗：硫和磷在空氣中燃燒，鐵在氧氣中燃燒。那么請同學歸納一下燃燒的定義。
同學甲：有氧氣參加的發光發熱的化學反應。
同學乙：有氧氣參加的劇烈的化學反應，并有二氧化碳生成。
……
最后教師歸納總結：即有氧氣參加的劇烈的發光發熱的氧化反應。這是大家一致的看法。向學生演示：鎂條在二氧化碳中的燃燒。出現了什么現象？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，引導學生查閱資料，并發表自己的見解。
學生甲：這不屬于燃燒（盡管是發光發熱的劇烈的化學反應，但是沒有氧氣參加）。
學生乙：屬于燃燒（出現了跟燃燒一樣的現象）。
……
3.介紹化學史上的各種關于燃燒的學說，并介紹一個問題產生的背景和當時科學家的不同觀點（運用多媒體教學）。約翰?約阿希姆?貝歇爾的燃素說認為：物體的組成部分是空氣、水及三種土質（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，這個學說可以很好地解釋有機物灼燒后質量減輕的原因，但是一些金屬單質在空氣中灼燒后質量變重的現象就不能解釋。
拉瓦錫根據燃燒磷和硫之后所得的物質比原來的磷和硫的質量之和要重，由此斷定：一定是空氣中的某種東西加入了反應，才使反應物的質量變重。后來他設計了實驗進行驗證，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。從前的實驗都表明，帶著金屬灰的金屬比原來的要重。但這次他卻發現，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?？諝馊粲兴?，便會在密閉容器里形成真空。果不其然，當他一打開容器，空氣馬上涌了進去，因為容器的重量立見增加。這個實驗充分證明了，金屬燃燒的結果是與部分空氣相化合，從而了燃素說。
后來普利斯特里發現氫氣在空氣中燃燒之后形成小露珠，這個露珠被證明是水，人們逐漸認為燃燒是：有氧氣參加的劇烈的發光發熱的氧化反應。上面的燃燒都是在氧氣中發生的，如果將這些物質放在其它氣體中點燃，它們是否會發生化學反應？如果發生化學反應，反應前后物質有什么變化？這個反應是燃燒嗎？
4.引導學生設計實驗，對其進行探究。大家觀察一下硫、磷和鐵在氧氣中燃燒的實驗，都具有發熱、發光、劇烈燃燒這些特征，大家再來觀察一下這些化學反應方程式，反應前后化合價是否有變化，那么在其它氣體中點燃這些物質是否也具有這些特征？
5.教師對學生講解書本上的觀點。教師引導學生對燃燒的本質進行實驗驗證，將硫、磷和鐵在氯氣中引燃，實驗現象也是發光發熱劇烈的化學反應，在分析化學反應方程式的特征后得出結論：化學反應前后化合價有變化。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，而是讓學生到試驗中去總結歸納，這里也剛好體現出探究的科學性）
6.總結與評價。從學生實驗儀器的選擇、實驗猜想、實驗設計和歸納總結方面進行評價，得出結論：①上述反應都屬于燃燒，并且鎂條與二氧化碳的反應也屬于燃燒。②燃燒是發光發熱劇烈的氧化還原反應。
從上面的教學流程設計可以看出：HPS教學模式把化學史、科學哲學和科學社會學的內容融合進了化學課堂，實現了在人文的氛圍中進行化學教學，拉近了學生與科學家的距離，讓學生體驗到科學家在研究這部分內容時的思維過程，同時也符合皮亞杰的認知論，為學生進行化學知識的建構建造了一個舞臺。
參考文獻：
[1]蔡鐵權，蔡秋華“科學素養說”與中學科學教育改革[J].課程?教材?教法，2004.
[2]丁邦平.HPS教育與科學課程改革[J].比較教育研究，2006，（6）:6.
關鍵詞：VOCs NOx 臭氧 相關性 EKMA曲線 東莞
1 引言
臭氧作為大氣復合污染的關鍵二次污染物，也是光化學煙霧主要組成部分，近地面高濃度的臭氧能加快材料老化、影響人體健康，導致農作物減產，對生態環境造成嚴重危害[1-2]。
東莞市作為制造業大城，電子、家具、制鞋等VOCs排放企業數量眾多，城市機動車保有量大，臭氧污染逐年凸顯。本論文選取東莞市中心區觀測點，采用VOCs在線監測儀器和NOX等常規大氣監測儀器進行了為期一個月的連續觀測，結合氣象條件，分析東莞市區VOCs和NOx對臭氧生成的影響，并利用EKMA曲線方法研究VOCs、NOx和臭氧三者關系，為當地的臭氧防控提供科學依據。
2 實驗設置
東莞屬亞熱帶季風氣候，日照充足，雨量充沛，溫差幅度小，干濕季明顯。本次觀測地點位于東莞市中心區（113.75°E，23.03°N），交通發達，人口密集，具有城市站點的典型特征。
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子轉移反應質譜儀（Proton Transfer Reaction-Mass Spectrometry， PTR-MS）。該儀器主要用于在線監測大氣中的VOCs（揮發性有機物），具有高靈敏度以及高時間分辨率的優點，能夠迅速掌握大氣中活潑NMHCs（非甲烷烴）和OVOCs（含氧揮發性有機物）組分的快速變化。
觀測期間，PTR-MS共測得17種揮發性有機物，時間分辨率高達2min30s。同時，為保證觀測數據的有效性和可靠性， 觀測期間進行每周一次的校正，采用TO15標定方法和滲透管標定兩種方法。
3 數據分析
3.1 東莞市VOCs、NOx和臭氧的變化規律分析
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律，濃度從當天晚上的21：00到第二天早上的4：00一直處在比較低的濃度狀態，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動車尾氣排放的NO濃度有密切聯系。中午由于溫度較高太陽輻射較為強烈，生成臭氧的前體物VOCs、NOX積累到較高濃度，光化學反應劇烈使得臭氧濃度在13：30左右達到一天中的峰值。
NOx的日變化呈雙峰變化規律，在上班和下班高峰期開始上升而后達到最高值，這主要與機動車的排放有很重要的關系。VOCs的日變化規律與NOx變化規律一致，而兩者與臭氧的變化規律相反，說明VOCs和NOx均為臭氧重要前體物，同時很好地體現了光化學反應的過程。
冬季由于氣溫較低，臭氧的光化學反應強度相對夏季較弱，但仍顯現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）、總揮發性有機物（TVOCs）、臭氧和氣象條件的時間變化序列?？梢詮膱D中得出，當主導風向為南風時（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，主導風向以北風為主，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超《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）二級標準（250μg/m3，約150ppbv），最高值為293.36ppbv，TVOCs在在2014年1月2日夜間達到最高值，為371.59ppbv。
臭氧最大值出現在1月5日和6日白天，NOx和TVOCs在大氣中經過一定時間積累后，伴隨著風速減小，溫度升高，非常有利于臭氧的產生。臭氧最大小時濃度值達到101.93ppbv，超過《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）二級標準（200μg/m3，約95ppbv）。
3.2 VOCs、NOx與臭氧生成關系分析
3.2.1 臭氧生成的敏感區判定
VOCs和NOx濃度對臭氧生成的變化可以由VOCs敏感區和NOx敏感區進行描述，判斷當地臭氧的生成是在VOCs敏感區還是NOx敏感區是研究VOCs、NOx和臭氧生成關系的一種很重要的方法。在國內外多種敏感區判定方法中，EKMA（empirical kinetic modeling approach）曲線方法（臭氧等濃度曲線法）是較為經典的一種。該方法在1977年由 Dodge通過美國環保局的EKMA模型建立，通過在未進行光化學反應的不同濃度的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判斷，我們采用EKMA特征曲線的VOCs/NOx比值法進行說明，即一天之中臭氧前體物發生光化學反應產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。當該比值大于8時，臭氧的產生更依賴于NOx，此時改變VOCs的濃度對臭氧的生成影響不大，控制NOx則能達到控制臭氧的效果；當VOCs/NOx的比值小于8時，臭氧的產生受VOCs控制，對VOCs排放進行控制可以達到控制臭氧的目的。
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，該比值遠遠小于8，VOCs/NOx均基本在1左右，該比值雖然有所低估，因為質子轉移反應質譜儀（Proton Transfer Reaction-Mass Spectrometry，PTR-MS）不能檢測到VOCs中的烷烴類物質，本論文所得的TVOCs不包括烷烴類物質，但根據文獻[4-5]可知，珠三角地區冬季烷烴占TVOCs比例約為50%，因此算上這部分誤差，VOCs/NOx依然遠小于8，說明在觀測期間東莞市的臭氧生成處于VOCs敏感區。
3.2.2 不同種類VOCs和臭氧的關系
為進一步研究不同種類VOCs對臭氧生成的關系，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所得數據，并將測得的VOCs分別與臭氧做線性相關散點圖。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系數，其中線性相關系數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性質活潑容易發生光化學反應有關，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與臭氧生成的關系不顯著，甲酸和乙酸和臭氧生成的關系為正相關，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化光化學氧化反應終產物。生物排放的BOVCs中，異戊二烯與臭氧生成的相關系數遠高于單萜烯，這說明異戊二烯在轉化生成臭氧的貢獻度上遠高于單萜烯。
結論
通過對東莞市17種VOCs、NOx和臭氧濃度的大氣在線監測結果顯示：
一、氣象條件對VOCs、NOx和臭氧影響較為顯著，主導風向為南邊清潔的海風時，污染物濃度水平整體較低，而主導風為北面的陸風時，污染物整體水平有所抬升。在溫度較高、太陽輻射較大時，因光化學反應生成大量臭氧。
二、通過EKMA特征曲線的VOCs/NOx比值法對臭氧生成的敏感區進行研究，得出東莞市冬季VOCs/NOx均遠小于8，說明東莞市冬季觀測期間臭氧生成處于VOCs控制區，對VOCs排放進行控制可以達到控制臭氧的目的。
三、芳香烴中的苯乙烯、C9和C8芳香烴與臭氧生成相關程度較高，是發生光化學反應轉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，應把重點放在VOCs的減排上，并需進一步關注芳香烴中的苯乙烯、C9和C8芳香烴等VOCs中轉化生成臭氧的優勢物種。
【參考文獻】
[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.
[關鍵詞]紡織印染助劑；非離子表面活性劑；生產工藝
中圖分類號：TQ423.2 文獻標識碼：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，在中國的紡織業中，對非離子表面活性劑的生產工藝進行探究，有助于提高產品質量，促進紡織業快速而平穩地發展。
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的親水性，雖然含有一定的毒性，但是，當用于紡織品染色，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，就會促進其水溶性，并會相應地出現渾濁現象。嵌段聚醚化合物在紡織印染工業中使用，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，嵌段聚醚還能夠發揮促進染色的作用。
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，不僅需要適應紡織業發展需要提高牢固度，還要具備復配增效的作用。目前紡織業以低碳環保作為發展理念，就更需要非離子表面活性劑的生產工藝中，更為注重綠色工藝技術的發展，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工藝
（一）非離子表面活性劑的化學反應使用設備
非離子表面活性劑是由活性氫與環氧乙烷、環氧丙烷發生化學反應而產生，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較為普遍。環氧乙烷、環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，也可以使用氮氣。這樣做的原因在于，環氧乙烷、環氧丙烷的化學性質都較為活潑，處于常溫環境中就可以發生氣化反應，如果暴露在空氣中，還會引發爆炸。從環氧乙烷、環氧丙烷的化學性質來看，其容易與銅發生化學反應，因此，非離子表面活性劑的化學反應使用設備要選擇不銹鋼，而不應該有銅材，以避免出現不良化學反應。由于環氧乙烷、環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生，就要將防爆片安裝在反應釜上。環氧乙烷、環氧丙烷在化學反應過程中，會由環氧分布器進入到釜底?；瘜W反應的同時，反應物中的分子量要均勻分布，還能夠獲得良好的反應效果[3]。采用環形分布器，可以達到這一目的。
（二）非離子表面活性劑的生產工藝技術
1.勻染劑O
勻染劑O是脂肪醇聚氧乙烯表面活性劑。在紡織業中，脂肪醇聚氧乙烯表面活性劑普遍應用，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反應原理來看，在堿催化作用下，經過加熱，實現如下反應：
ROH+nEORO-O（EO）n-H
非離子表面活性劑的生產工藝技術如下：
非離子表面活性劑的生產使用不銹鋼反應釜，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釜中，經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釜含有空氣和水氣，還要使用N2進行置換反應。具體操作是，在780公斤的環氧乙烷加入氮氣，經過加熱到135℃-140℃后，使環氧乙烷與氮氣充分反應，大約5個小時左右就可以反映完畢。此時，在化學反應產物中會含有一定量的NaOH。當反應環境溫度為120℃的時候，對NaOH可以使用醋酸中和；如果反應環境溫度為80℃的時候，對NaOH使用醋酸中和后，還要加入H2O2對反應物進行漂白，之后將化學反應后所獲得產物投入到冷凍切片機中切片處理[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，達到勻染的效果。從緩染劑的化學反應原理來看，在氫離子和堿的催化作用下，經過加熱，實現如下反應：
氫離子催化，在加熱環境下的化學反應：
Ph-OH+CH2=CH-PhHPh-CH（CH3）-Ph-OH
堿催化，在加熱環境下的化學反應：
nPh-CH（CH3）-Ph-OH+nEOPh-CH（CH3）-Ph-O（EO）n-H
非離子表面活性劑的生產工藝技術如下：
選擇容量為800立升的不銹鋼反應釜，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，使容器內的溫度升高到130℃-135℃，將苯乙烯從高位槽將反應釜中逐漸滴加大435公斤。經過一個半小時的操作后，繼續升溫到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，使化學物質充分反應。
在2000立升的不銹鋼反應釜中加入苯酚，然后加入3公斤的片堿，將反應釜加熱，使容器升溫，然后將內中的空氣和水氣抽空，再使用氮氣將容器內剩余的空氣和水氣置換干凈，將800公斤的環氧乙烷加入其中，加熱到68℃-73℃，然后不再注入環氧乙烷，進行降溫冷卻處理[5]。
結論
綜上所述，近年來，中國紡織業快速發展，各種紡織纖維新品種出現，相應地，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揮潤濕的作用，還會以其較強的親和力，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揮的作用是最為重要的。通過對非離子表面活性劑生產工藝進行研究，以充分認識到其是保證紡織品質量的關鍵。
參考文獻
[1]劉賀.淺談非離子表面活性劑的特點與應用[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新新途徑[J].印染助劑，2011，28（01）：1-8.
關鍵詞：等離子體技術 化學合成
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存在的一種狀態，也稱物質第四態。它是由完全或部分電離的導電氣體組成，其中可包含電子、正離子（原子或分子）、負離子（原子或分子）、激發態的原子或分子、基態的原子或分子、游離基等六種類型的粒子。這些粒子的正負電荷數量和密度大致相等，因而，等離子體在宏觀上保持電中性。
產生等離子體的方法很多，自然界雷電、日冕、極光等均可產生等離子體。在實驗室里可用放電、燃燒和激光等方法產生等離子體.處于等離子態的各種物質微粒具有極強的化學活性，在一定的條件下可獲得較完全的化學反應。
通常用于化學合成反應的等離子體（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，常用于無機合成和有機物裂解反應的高溫熱源，后者是由稀薄氣體在低氣壓下用激光、射頻或微波電源激發輝光放電而產生。體系中電子溫度可高達數千至數萬K，而氣體溫度很低，大致在室溫至上百℃。
一、等離子體熱力學
眾所周知，對完全熱力學平衡狀態（反應時間足夠長，以致各種“自發的”不可逆過程均已完成），其宏觀物理狀態都可用T、v，T、P；S、V；S、P等狀態函數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平衡狀態，則可以套用熱力學關系式對等離子體的熱力學性質加以描述，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，系統中各點處的平衡參數（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、復合、粒子對光子的吸收和輻射等多種復雜的微觀過程，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計平衡，即在給定的類型中，粒子的坐標、動量和內部狀態等有一個唯一確定的分布。迄今為止，還沒有可靠的實臉方法能用來測量等離子體的各種熱力學性質，而只能用統計熱力學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，其熱力學性質的計算可簡化為以下三部分：
1.用平衡態理想氣體統計熱力學公式計算“純粹”單個成份的熱力學參數；
2.用化學平衡的完全方程組（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值計算整個體系的熱力學函數。
二、等離子體用于無機化學合成
1.利用等離子體合成陶瓷超細粉
陶瓷在無機材料中占有重要的地位。隨著各種新型陶瓷材料的出現，它在許多尖端工業中獲得新的應用。利用等離子體來合成陶瓷超細粉作為一種開發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。其方法是將反應物注入到熱等離子體中進行高溫化學反應，然后通過超強冷卻生成微粉體。其特點是在超高溫蒸氣的冷卻過程中產生非平衡化學反應。這方面已發表過不少論文，但由于大部分工藝是把反應物直接導入直流等離子體噴管，特別是用氯化物和反應性強的氣體作反應物時，電極受到劇烈的腐蝕，再加上對等離子體本身的基礎現象沒有充分了解，因而發展并不很快。70年代，等離子體化學迅猛發展，逐步搞清了采用普通直流等離子體噴管進行陶瓷合成的極限和反應過程的控制以及化學反應速度理論所要求的反應時間的極限，于是利用高頻電場感應等離子體噴射合成陶瓷的方法應運而生。高頻感應等離子體又叫感應偶合等離子體，是Reed于1961年研制成功的。其優點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量級，至多不過30m/s，易于獲得數厘米直徑的等離子體，反應物可在等離子區滯留10毫秒，因而能在等離子區進行較充分的化學反應，對反應過程也能進行控制，二是無電極放電，不會出現反應物對電極的腐蝕和電極物質混入反應體系成為雜質，可以使用級化物、O2、uf6等各種強反應性氣體。
采用高頻等離子體合成陶瓷微粉體時，根據注入物質是粉體還是氣體，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，獲得超高溫蒸氣，在冷卻過程中進行化學反應，后者是氣體物質在等離子體中進行解離、分解等一系列高溫化學反應和其后的冷卻過程中的化學反應。我們把前者稱為“反應性高頻等離子體蒸發法”，后者稱為“高頻感應等離子體化學氣相淀積法”。
超高純度的氧化物系陶瓷，格外受到人們青睞，特別是雜質含量只有lbbm（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膜
薄膜在材料科學中占有極其重要的地位。等離子體化學的許多工作都與薄膜的制備和研究有關，上述“高頻等離子體化學氣相淀積法”通常即是針對制膜而言的。這方面的研究近20年來進展非常快。在半導體工業中，這種技術已成為大規模集成電路干式生產工藝中的重要環節。自1973年以來，英、美、日等國相繼用這種技術制成了氫化非晶硅（α-Si：H）薄膜。利用該技術可以制備Al2O3、BN、TiN等絕緣、耐腐蝕、耐磨的固體薄膜，正處于走向實用化的階段。
高頻等離子體淀積薄膜工藝分為等離子體增強化學氣相淀積（PACVD）和等離子體增強物理氣相淀積（PAPVD）兩大類。PACVD是使反應性氣體通過等離子體區進行化學反應后在襯底上成膜，其電場頻率可從300Hz直到微波，但較常用的是13.5MHz。與基于熱化學的化學氣相淀積（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。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1-40eV，所以膜與基體的結合強度要比普通物理氣相淀積（PVD）如蒸發鍍膜高得多。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設備加設磁控裝置，以約束等離子體中帶電粒子的運動，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中的原子反應和聚合反應，主要包含等離子態聚合（PSP）和等離子體誘導聚合（PIP）兩個方面。二者的區別在于，前者是通過等離子體活化的原子或分子物種的再結合和聚集的高分子化，包括氣相反應中間產物的間接聚合過程，而后者是通過等離子體物種作引發劑誘導的鏈鎖聚合過程，是使單體的化學結構不受破壞的表面相的直接聚合。
人們用等離子態聚合技術成功地制備了許多性能特異的亞穩態結構的有機高聚物、硅、氮化硅和有機金屬化合物以及這些材料的超薄膜，發展了一種新興的薄膜制備技術一一等離子體聚合淀積。用這種技術制得的高聚物薄膜有超?。蛇_幾個納米）、堅實致密、均勻、無針孔、結構上高度交聯、無定形、與基體粘附力強等優點，具有優良的化學、機械、光學和電氣性能，可以制成高強度耐磨膜、光學保護膜、電學絕緣膜、反滲透膜、選擇性滲透膜等，從而在化工、半導體、微電子學、光學、光纖、激光和太陽能等方面有著十分廣泛的應用。
四、結語
等離子體化學是一門新興的交叉學科，又是一門綜合性的技術。國外在這方面的研究較早，目前已有不少等離子體化學專著和會議論文集出版，有些研究成果被用于工業生產并生重大經濟效益。
參考文獻
美國化學工程師學會(American Institute of Chemical Engineers, AIChE)北京化工大學學生分會是美國化學工程師學會國際學生分會的一員，是國際化的學術創新性組織。
AIChE北化學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、座談來為化學工程相關專業學生提供一個更加便捷的接觸學術界和工業界的渠道。
分會面向化工學院、機電學院、材料學院、理學院、信息學院相關專業本科生。
分會目前正籌建獨立學生創新工作室，用于后續創新實驗工作，主要創新項目為Chem-E-Car（化學工程車）。
Chem-E-Car競賽是由美國化學工程師學會（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生運用化學工程技能并進行跨學科應用的大賽，要求參賽隊伍在不使用任何商業電池的前提下，以化學反應為動力源、設計和制造出既能載重、又能通過化學反應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，比賽隊伍經過地區賽的嚴格選拔，最終入圍年度競賽。
Chem-E-Car是理論與實踐的融合，看似簡單的化工小車，卻展現出一個完整的創新型化工專業人才全周期培養過程：整個項目涉及到物理化學、化工原理、電工學等專業課程知識，同時對英語、編程、科技論文寫作、工藝設計、工程制圖、環保、危險品管理等方面能力有較高要求，隨著項目的進行，同學們的研究創新和動手實踐能力將得到全方面的提升。
AIChE北化學生分會，于2017年5月赴天津大學參加第一屆中國大學生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。
關鍵詞：高中化學；成長記錄袋；教學評價
成長記錄袋因為能更好體現新課程理念，成為當前中小學教育評價改革的新亮點。實驗區的教師和研究人員創建和使用了多種多樣的成長記錄袋，但在使用中出現了一些有待改進的重要問題。為了更好應用成長記錄袋評價，以下筆者結合自身的教學體會對此進行詳細闡釋。
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）描述學生學習與發展的過程。過程型成長記錄袋表現的是“學生學習過程中的作品”，這種成長記錄袋不僅收集不同時期學生的作品，還收集觀察或測試的結果、家長信息等一切過程性的東西。學生的自我評價與自我反思也可以放入其中。
[案例]：如我們學習《化學反應與能量》后，過程型成長記錄袋所收集的學生作品有：學生搜集、獲取有關人類能源危機和未來新型能源的資料；學生收集到的各種電池標本及制作化學電池反應模型；終結性評價測試的結果；學生制作的關于能量的科技動態簡報；學習過程中的體驗、收獲、反思與自我評價；教師、小組成員及家長的評價等內容。所收集這些材料可以為教師及時提供關于學生每日進展的豐富信息，同時還可作為一種手段為學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。學生從過程型成長記錄袋中挑選出自己認為最滿意的作品，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，在教師的指導下，向學校廣播臺，或其他雜志投稿，或辦墻報；選出自己制作精美的化學原子模型，向同學進行展示或演示等等。這種成長記錄袋的內容是非標準化的，學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行反思，學生從創建展示型成長記錄袋的過程中可以學會批判性地評判自己的作品。
（3）評估學生學習與發展的水平。過程型成長記錄袋的目的是生成優秀的作品，展示型成長記錄袋是展示最優作品，而評價型成長記錄袋就是描繪學生在學校課程中到底學到了什么。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容的作品和資料，而評價型成長記錄袋內容的選擇必須嚴格依據課程標準，以反映學生在課程領域內的掌握程度究竟如何。
二、高中化學學習成長記錄袋的設計
成長記錄袋的創建和使用是依據特定目的而展開的，需要良好的設計。沒有這一設計的過程，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期的功能也難以有效實現。下面我以 “化學反應與能量”主題為例說明化學學習記錄袋的設計。
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包括本人的姓名、年級、班級、學科等。（2）目錄。以提綱的形式展示各部分學習材料的聯系，并標注頁碼。
（3）成長記錄袋中材料的內容。記錄袋的內容選擇應由學生或由學生和教師共同討論決定，如一個完整化學學習記錄袋中的材料可以包括：筆記、單元知識總結、疑難問題及其解答、探究活動的設計方案與過程記錄、收集的化學學習信息和資料、學習方法和策略、課后學習感受、自我評價以及他人評價的結果等。需要說明的是對于每次收集在記錄袋中的材料，都應注明日期，以顯示隨時間的推移所取得的進步情況。
（4）學習記錄袋評價表。主要包括學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計如下問題：①我通過作業學到了什么；②我哪些方面做得好；③我為什么選擇這件作品；④在這個作業中我還要提高什么；⑤我對我的表現感覺怎樣；⑥還存在哪些方面的問題。同樣對他人的評價也可相應設計一些可操作的質性問題指標進行評價。
2.成長記錄袋的設計。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，記錄袋的設計可分為以下幾步。
（1）明確目的和用途。在高中化學“化學反應與能量”主題的學習中建立過程性記錄袋，反映學生的進步，證明學生的進步
（2）確定評價主體。記錄袋評價十分注重在評價過程中學生的參與，在設計記錄袋時，一般把學生和教師視為最重要的評價主體。
（3）確定要收集的材料。根據評價過程性目的，“化學反應與能量”學習記錄袋中的材料既要收集過程性作業，又要收集結果性作業（如觀察記錄、他人的評價、測驗試卷等），同時還應放入學生自我反省和自我評價的材料，如下：①有關化學能與熱能、化學能與電能相互轉化的探究活動資料（包括提出問題和假設、設計的方案、實驗記錄、對實驗活動的自評和他評、對實驗的反思和體會、問題討論中的主要觀點等）。②對當地家庭使用煤氣、液化石油氣、煤等熱能利用效率的調查和合理化建議。③對反應熱、焓變、蓋斯定律、原電池、電解池、電化學腐蝕等內容的學習與認識材料，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以及未來新型能源相關的資料；收集到的有關“化學暖爐”、“熱敷袋”的構造和發熱原理的資料；收集到的有關火箭推進劑的主要成分和燃燒熱的資料；收集到的有關防止鋼鐵腐蝕方法的資料。如新聞、科技動態簡報、圖片、照片、實物等。⑤調查當地市售化學電池，并展示收集到的電池標本進行交流、記錄、提出的回收建議。⑥學習化學反應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驗報告材料。⑧自己本單元學習狀況的評價（如基礎知識、實驗探究和實驗活動等情況）材料，以及有待改進的問題和改進的設想。⑨小組同學的評價記錄與任課教師針對本單元學習所寫的激勵性評語等評價材料。
（4）最后總結?！盎瘜W反應與能量”學習記錄袋評價表。
結語
高中化學新課程課堂教學評價在提高教學質量過程中起著十分重要的作用，要使新課程能有效實施，就必須改革和發展課堂教學的理念和實踐，這樣，化學新課程才能煥發出新的活力。本文以成長記錄袋評價為例進行分析，期待能引起更多的關于此方面的關注。
參考文獻
關鍵詞：煙氣脫硝；建模與仿真；辨識；電站運行
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，符合排放標準。在實際運行中，升降負荷時，需提前增大供氨量，保持氨氮比變化率在0.01以內。并隨時監視出口NO和NH3的排放量，防止排放超標（該廠出口濃度大于200mg/m3即為超標排放）。
（4）溫度與NO共同擾動
選取機組某500MW時穩定狀態時的參數值。 圖7中，5s時刻，進口NO濃度突然升高至962mg/m3，出口NO的濃度相應的增大至68mg/m3 。 15s時刻，突然增加進口煙氣溫度至385℃，催化效應增加，出口NO濃度減小，直至25s處，保持溫度385℃，進口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際的變化。
六、結論
1依據Langmuir吸附層模型、E-R反應機理、建立反應器出口NO濃度變化的模型，其中未知參數采用多次辨識的方法獲得，假設KNO是一個與氨氮比變化率有關的函數，通過擬合得到關系式 。仿真過程的關鍵是確定不同階段的負荷時起始修正系數 ，負荷變化時根據前后時間段氨氮比變化率乘以相應 。模型能夠較為真實的反應機組運行時出口NO濃度的變化趨勢和相應數值，最大誤差控制在25%以內。
2模型驗證和仿真過程中，反應溫度升高、煙氣流速降低有利于催化反應的進行，入口NO濃度降低、供氨量增加亦能減小出口NO排放量。
3模型能夠對該電廠的脫硝運行過程進行分析和預測，為運行中提供指導防止排放超標：1）入口NO量（通過煤質、負荷）、反應溫度、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。運行過程中，機組在550MW-660MW時，將煙氣溫度控制在375℃-385℃之間。400MW-550MW時，應將煙氣溫度控制在365-375℃。300MW-400MW時，將煙氣溫度控制在360℃-365℃；3）控制供氨量是運行中保證出口濃度的最主要手段。升降負荷過程中，進口NO濃度變化較大，出口濃度變化劇烈。加入的NH3反應有滯后性，負荷變化時，應提前增減供氨量。確保前后5s內氨氮比變化率控制在0.01以內，即每分鐘供氨量的增減控制在30kg/h以內。
參考文獻：
[1] 劉濤.SCR多元催化劑脫硝性能試驗研究及數值模擬 [D]. 東南大學碩士學位論文，2006
[2] 孫克勤，鐘秦.火電廠煙氣脫硝技術及工程應用[M]. 北京：化學工業出版社，2007.10：9.
[3] 段傳和，夏懷祥.燃煤電廠SCR煙氣脫硝工程技術[M].北京：中國電力出版社，2009.4：19
[4] 朱炳辰.化學反應工程[M]. 北京：化學工業出版社，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值模擬研究進展[J].化工進展，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的建模與仿真[D].重慶大學碩士學位論文，2007
[12] 劉麗萍.選擇性催化還原法煙氣脫硝系統的建模與仿真研究[D].華北電力大學碩士學位論文，2012
[13] 劉金琨，沈曉蓉，趙龍. 系統辨識理論及Matlab仿真[M]. 北京：電子工業出版社，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用[D].浙江大學碩士學位論文，2016
