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化学反应流程

时间:2023-07-03 16:07:55

导语:在化学反应流程的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。

化学反应流程

第1篇

关键词:化工生产;工艺流程;产排污;一般特征;

Abstract: In the analysis of the chemical production pollution source, the chemical industry production process is divided into unit process, from a single process beginning understanding, analyzes checkmate, in order to understand the chemical production pollutant emission characteristics.

Key words: chemical production; process flow; pollutant emission; general characteristics

中图分类号:TU3文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)

一般来说化工产品的生产过程都比较复杂,主要体现在生产工序多、操控要求高。有时要得到一个化工产品需要经过几十个工序,动用上百个设备。但有一点是不变的,那就是任何化工产品的生产过程都包含若干个化学反应、产物分离、物流输送流程、热量传递等单元式的生产过程。因此,为了便于对化工生产工艺流程中产排污一般特征的认识,可将化工生产工艺流程分割成化学反应、物料分离、物料输送流程及热量传递、物料的计量包装等单元式的工艺流程。在认识化工生产产排污一般特征时,从单个流程开始认识,逐个分析击破,最后再将污染源汇总,达到了解化工生产产排污特征的目的。

1 化工生产工艺流程的组成

化工生产工艺流程可分割成物料输送、传热工艺、化学反应工艺、物料分离工艺以及物料计量、包装工艺等单元式组成部分,需要强调的是将化工生产工艺分割成单元式工艺流程只不过是为了便于认识工艺流程产排污特征的一种理想化设想,在实际化工生产过程中这些单元式工艺流程之间并不存在严格界限,它们都是有机融合在一起的。

1.1物料输送工艺流程

物料输送是在化工生产过程中将物料从一个设备输送到另一个设备工序安排的程序。在化工生产过程中会使用很多设备,也将需要将物料在各设备之间转移的工序。由管路、储罐和输送设备组成的工艺流程即为化工生产过程中的物料输送工艺流程。物料输送工艺流程是化工生产工艺流程中的纽带,是将各生产设备联系在一起的生命线,它的作用就好像生活中汽车、公路及桥梁,能及时将人们生产、学习、生活所需要的物资运送到目的地。合理的输送工艺流程不仅能提高生产效率而且能降低能耗,反之亦然。

1.2传热工艺流程

传热工艺是在化工生产工艺过程中控制温度、压力工序安排的程序。化学反应和反应物料的分离都是在一定的温度、压力下进行的,用来控制化工生产过程中温度、压力下进行的,用来控制化工生产过程中温度、压力的工艺流程即为能量传递工艺流程。能量传递工艺流程包括热量传递工艺流程和冷量传递工艺流程,能量传递工艺流程是化工生产工艺流程的控制部分,化工生产过程中的温度、压力可由它们来调节。合理的能量传递工艺流程能大大地提高生产效率而且能极大地减少能耗,降低生产成本,提高经济效益,它也是衡量该生产工艺水平的一个重要指标。

1.3化学反应工艺流程

化学反应是化工原料在反应装置里进行化学反应得到新产品工序安排的程序,它是化工生产工艺流程的核心部分,它的先进与否直接关系到该生产工艺技术水平。很明显,在化工生产过程中肯定会发生一个或多个化学反应,只有发生化学反应的生产过程才是化工生产过程。

1.4物料分离工艺流程

物料分离是将化学反应工艺流程中的生成物分离成高纯度产品各项工序安排的程序,有时也称之为传质工艺流程。原料在发生化学反应时会同时发生很多副反应,也就会产生很多副产物。而化工生产是要根据工艺要求得到较纯物质,因此,在化工生产过程中就必须将发生化学反应得到的混合物进行分离从而得到较纯的物质。实际上,之所以认为化工生产过程复杂,主要表现在反应混合物的分离过程复杂。一个产品的分离可能包含吸收、精馏、过滤、萃取、结晶、干燥等多个工序。因此在认识化工生产物料分离工艺流程时可将分离工艺流程再分解成吸收、精馏、过滤、萃取、结晶、干燥等多个工序。因此在认识化工生产物料分离工艺流程时可将分离工艺流程再分解成吸收、精馏、过滤、萃取、结晶、干燥等比较简单的单元式物料分离工艺流程。化工生产物料分离工艺流程是化工生产工艺流程的主要部分,它的优良与否直接关系到该产品的收率情况,也是衡量该生产工艺水平的主要指标。

1.5物料计量、包装工艺流程

计量就是在化工生产过程中对原料、中间产物、产品进行量化的过程。包装是为便于产品的储运、对外供应而进行的一种操作。在化工企业中,物料的计量、包装是化工生产过程不可或缺的一部分。准确、快速对物料计量、包装对确保整个化工装置生产过程的安全连续运转,有着非常密切的关系和重要作用。

2 产排污一般特征分析

分析化工生产中的产排污通过将化工生产工艺流程分割成单元式的工艺流程,从单个流程开始逐个分析认识,将复杂的流程分段梳理,达到了解掌握整个生产流程产排污情况的目的。笔者以某公司天然气制亚氨基二乙腈生产工艺为例,将化工生产根据单元式工艺流程分段划分对其产排污一般特征进行分析。

2.1物料输送过程的产排污

物料输送过程中的产排污主要指生产中所使用的易挥发原辅料,在生产过程中贮存、使用等环节,不可避免地产生挥发气体,排放废气主要发生在两部分:生产系统和储运系统,包括无组织逸散和有组织排放。将产生的挥发性气体通过管道集中收集处理后排放可转变为有组织排放。

天然气制亚氨基二乙腈项目生产系统排放集中在氢氰酸装置液氨净化工序、氢氰酸反应工序、甲醛装置甲醛合成工序、羟基乙腈装置羟基乙腈合成工序产生的NH3、甲醇、甲醛等挥发性气体,主要发生的节点在反应釜阀门的泄漏及原料液输送转移过程。储运系统排放集中在氨罐区、甲醇罐区、甲醛罐区等,主要污染物为NH3、甲醇、甲醛等挥发性气体。

2.2传热工艺过程的产排污

传热工艺过程中的产排污主要指生产中的集中供热、供汽系统所排放的污染物,天然气制亚氨基二乙腈项目具体是指废热锅炉(包括尾气燃烧炉和有机废液焚烧装置)产生的锅炉废气和锅炉排污水。

2.3化学反应过程的产排污

化学反应过程通常是一个密闭的工艺系统,产排污一般特性为工艺过程产生的不凝气体和反应废催化剂。天然气制亚氨基二乙腈项目具体是指反应装置产生的尾气和废催化剂,其中尾气成分以CH4、HCN、CO为主,属可燃性气体,处置手段为尾气吸收后燃烧排放,主要污染因子包括烟尘、SO2、NOx等;废催化剂包括氢氰酸装置氢氰酸反应器产生的废催化剂、甲醛装置甲醛合成产生的废银催化剂等。

2.4物料分离过程的产排污

物料分离过程由于化学反应过程副反应众多,反应混合物成分复杂,为得到较纯物质使得分离过程复杂,产排污点众多。天然气制亚氨基二乙腈项目废气污染环节包括亚氨基二乙腈装置多次离心母液焚烧产生的焚烧废气、亚氨基二乙腈装置晶体干燥、硫酸铵装置晶体振动干燥过程中产生粉尘,以及硫酸铵装置硫铵液浓缩结晶过程产生浓缩蒸汽;废水污染环节包括氢氰酸装置天然气预处理过程产生的水洗脱硫废水、亚氨基二乙腈装置原液结晶过程产生的分离废水、亚氨基二乙腈装置反应液急冷、蒸发过程产生的急冷废水;固废污染环节包括原辅料天然气、液氨过滤净化产生的废活性炭、有机废液焚烧装置产生的炉渣等。

2.5物料计量、包装过程的产排污

物料计量、包装过程中的产排污主要指生产的产品在计量包装过程中排放的污染物,所排放的污染因子产品中所含成分为主,以气态、粉尘的形式排出。

3 结论

通过将化工生产工艺流程分割成单元式的工艺流程,分析化工生产工艺流程产排污一般特征如下:

3.1 可将复杂的化工生产工艺流程分割成物料输送流程、化学反应、物料分离、热量传递及物料的计量包装等单元式的工艺流程;

3.2 物料输送过程中的产排污一般为生产中所使用的易挥发原辅料,在生产过程中贮存、使用等环节产生挥发性气体;

3.3 传热工艺过程中的产排污主要指生产中的集中供热、供汽系统所排放的污染物,通常以锅炉污染物为主;

3.4 化学反应过程通常是一个密闭的工艺系统,产排污一般特性为工艺过程产生的不凝气体和反应废催化剂;

3.5 物料分离过程由于化学反应过程副反应众多,反应混合物成分复杂,为得到较纯物质使得分离过程复杂,产排污点众多;

3.6 物料计量、包装过程中所排放的污染因子产品中所含成分为主,以气态、粉尘的形式排出。

参考文献:

【1】郭泉编著,认识化工生产工艺流程。化学工业出版社,2009年8月北京第一版。

第2篇

关键词:化工工艺流程 萃取剂 选择方法

一、引言

随着精细化工和生命科学的发展与演变,化工分离手段在现代化化工生产流程中得到了广泛的应用,逐渐完善了相关科学理论,使生产技术和水平不断提升。萃取是一种广泛使用的分离方法,在萃取剂的作用下,将亲水性物质转化为疏水性物质,实现物质分离的目的。萃取剂选择的合理性直接影响着萃取操作能否正常进行,因此在化工生产流程中,若想提高萃取工作的效率,确保萃取的有效性和可靠性,就必须遵循萃取剂选择的原则,选择恰当、合适的萃取剂,从而实现物质分离的预期目标,确保化工生产顺利进行。

二、化工工艺流程简介

化工工艺流程实质就是化工生产技术,是将原料通过化学反应转化为实际产品的过程、方法以及全过程采取的措施。化学生产过程一般分为以下三个步骤:

1.原料处理:根据化工生产实际情况,不同原料往往需要经过净化、混合、乳化等多道工序的预处理,这样才能使原料尽可能符合进行化学反应所要求的规格与状态。

2.化学反应:化工生产中,化学反应作为生产的关键步骤,在特定的温度、压强等条件下,将经过预处理的原料进行化学反应,以期达到所要求的反应转换率。化学反应的类型较多,一般包括还原、氧化、聚合、碳化、复分解等,通过这些化学反应,可以获得目的产物或者混合物。

3.产品精制:这个工序主要是将由化学反应得到了混合物进行分离,从而除去部分杂质和副产物,以便获得符合规格和组成的产品。

化学工艺生产流程的每一道工序都必须在特定的设备和一定的操作条件下完成所要求的化学反应和物理反应。化学生产技术具有个别生产的特殊性,其涉及到的内容一般需要选择适合的生产方法和原料,比如流程组织、各种仪器的作用、催化剂的影响、操作条件的确定、产品规格以及技术经济等问题。

三、化学工艺流程中萃取剂的选择原则与方法

1.选择原则

1.1.确保萃取剂良好的物理性质

化学生产中所选用的萃取剂不仅需要具备良好的化学性质,还需要稳定的物理性质,这样有利于确保物质的萃取质量,提高萃取剂选择的有效性。

1.2.确保萃取剂良好的选择性

在化工工艺中,萃取剂的选择直接关系到萃取操作工序是否能顺利进行。因此在选择萃取剂时,应确保其具有良好的选择性,保证物质分离系数,以便顺利的完成物体的分离。通常情况下,物质分离系数越大,萃取剂选择的优良性就越好。

1.3.确保萃取剂良好的萃取速度

在萃取工序中,所选择的萃取剂必须具备良好的萃取速度,以符合物质萃取的要求。在选择萃取剂中,并不是价格越高就越好,反而有些价格相对低廉的萃取剂萃取效果更好,因此需要根据化学生产实际情况进行选择。

1.4.确保萃取剂的无毒性

在实施每一道化工生产工艺中,都必须坚持“安全至上”的原则。因此在萃取剂选择中,必须控制好萃取的安全,确保所选用的萃取剂的无毒无害的,避免在化工生产过程中发生安全事故。

2.选择方法

2.1.运用正规溶液理论对溶剂进行选择

由于萃取形式和过程比较简单,可以从纯物质的性质对混合物性质进行预测,因此正规溶剂理论备受关注。由于物质分子间的力比较复杂,对于分子力为色散力的极性分子来讲,该理论比较适用。但是对于一般极性分子来说,正规溶液理论应用误差较大。

2.2.使用基团贡献法模型对溶剂进行选择

有机物总类繁多,往往由几十种基团组成。基团贡献法往往分为两个概念,即局部组成概念和基团溶液。局部组成概念是通过诸多学者共同研究,不断改进和补充,不断提高模型预测的精准度的选择方式。这种方式比较简单,能方便地得到体系内某组分无限稀释活度系数,在溶剂的选择上比较便利。而基团溶液概念是建立在基团构建模式基础上的。

四、对化工工艺流程中萃取剂选择的几点思考

1.考虑萃取剂与料液的互溶性

在选择萃取剂时,往往涉及到的料液是水,萃取剂的水溶性要小、油溶性要大,也就是说在水中的溶解度要小,而在稀释剂中的溶解度要大。在这样的条件下,萃取剂容易与水分层,避免产生乳化现象,这样有利于提高分离效果。

2.考虑萃取剂具有稳定的化学特性

选用的萃取剂应具备沸点熔点低、相对密度小、腐蚀性低等性质,具有这些性质的萃取剂往往化学及热稳定性较好,有利于萃取剂发挥更好的分离效果。比如煤化工污水中含有大量的酚有害物质,需要采用恰当的萃取剂进行分离,以降低其含量,避免造成环境污染。目前煤化工溶剂油重苯、二异丙基醚、重苯溶剂油等,这些萃取剂的萃取效率能高达90%。由于二异丙基醚沸点高不以发挥,其他物质易发挥,容易造成二次污染,综合考虑后选用二异丙基醚为煤化工污水处理的最佳萃取剂。

五、结束语

在化工工艺生产过程中,萃取剂选择的合理性直接决定了萃取操作能否正常进行。因此在萃取剂选择过程中,应时刻遵循选择的原则和方式,根据化工生产实际特点,选择化学性质和物理性质、低互溶性和具有较高萃取容量的萃取剂。同时严格遵守安全生产流程,改进萃取工序的效率和质量,促使化工萃取工艺经济性和合理性得到进一步提高。

参考文献:

[1]苗连萍.浅谈关于化工工艺流程中萃取剂的选择[J].黑龙江科技信息,2010(09).

第3篇

关键词:职业教育;培养目标;教学策略

引言

随着国家对职业教育工作会议的发展,并落实全教会精神的各个省市,中国职业技术教育快速发展。根据高等职业教育培养技术应用型人才的办学特色,选择合适的教学材料,建立具有高职教育特色的教学方法,提高就业率是教学工作的重中之重,也是高职院校生存之道。

《化学反应过程与设备》作为高职院校应用化工技术专业的一门专业学科,在基本概念、理论的基础上,联系实际生产过程,详述化学反应过程所用设备的操作与控制。

1高职教育的教学现状简析

1.1 高职教育的处境

高职教育占据了高等教育的“半壁江山”,目前高等教育存在下滑的趋势,比如教学过程中师生互动差、教学环境有待提高、考核方式陈旧、学生实践能力不足、学生潜力有待挖掘、全面发展的学生比重小等,这些现象制约着高职教育的有效发展和深化,针对这些问题进行探析、改进,是高职院校提高教学质量切实可行的方法。

1.2 高职学生的特点

高职学生本身具有一些优点,比如正直善良、思想活跃、活泼好动、积极性高、动手能力强、适应能力强等,但是也存在着一些缺点,如知识储备相对薄弱、理论知识吸收相对缓慢、缺乏抽象思维、自身的学习劲头不足、学习上缺乏创新精神,这样使得教和学、供和需产生了极大的矛盾,也给高职院校的发展与提高带来很大的压力。因此,高职教学推行 “以能力为主导,以就业为导向”发展的方向已迫在眉睫。

1.3 《化学反应过程与设备》课程的特点

随着我国产业机构的不断调整,化学工业的节能减排要求不断提高,淘汰了许多落后的化工生产技术、工艺、设备,这样一来化学工业中新技术,新材料,新设备被广泛应用,使得化学工业的技术含量有了很大的提高。

我校《化学反应过程与设备》所使用的教材是化学工业出版社出版的“十二五”职业教育国家规划教材,本课程既着重基本概念、基本理论和技术应用的阐述,更要着重讲述各类反应的不同特点,并突出各种常见反应器的日常运行和操作内容,以“表达知识、传授知识、消化知识、理解知识、记忆知识、再现知识”为己任,并注重学生的能力培养,提高学生的做事本领,完成职业岗位工作任务,强化实践技能培养[1]。让学生理论联系实际,学以致用。

2《化学反应过程与设备》课程的培养目标

本课程教学过程中,以能力培养为核心、项目任务为载体、知识储备为辅助、态度纪律为抓手。

知识目标:通过本课程的学习,能掌握各种反应器的基本结构、类型、特点,了解各种反应器的工业应用,掌握各种反应器的工艺设计方法,能根据反应特征和生产条件选择反应器。

能力目标:树立严谨求实、安全第一的职业意识,初步掌握各种反应器的基本操作和基本维护方法;能够进行反应器的优化、操作与控制,能判断和排除反应器故障;具备信息检索和加工能力,具有发现问题、分析问题和解决问题能力。

素质目标:培养学生诚实守信、富有爱心的思想品质;实事求是、尊重科学的理念;吃苦耐劳、善于沟通,团结合作的职业素养;勤于思考、敢于创新的意识。使学生具备良好的职业态度和职业道德,形成良好的职业行为,最终形成化工生产的职业综合能力。

3《化学反应过程与设备》教学策略

3.1 加强教师培训,提高教师自身专业水平

转变原有观念,树立正确的高职教育质量观[2],能够巧妙创设情景,轻松导入到教学中去,教师应顺应时展的方向,力争成为“双师型”教师,在教学工作中采用综合教法,除了平时广泛采用的讲授法、演示法,还应逐渐渗透讨论法,设计有层次的训练内容。除了传统的板书教学,还采用多媒体手段为学生提供更多的信息量,拓展学生思维。目前,微课堂、天空课堂、信息化教学设计大赛此起彼伏,这样就需要教师对专业知识能够熟练掌握,并能精炼地概括总结,对教师计算机水平的要求也逐渐提高,由此可见,现代的高职教育对教师的专业要求较以前有明显提高,加强教师的专业培训必不可少。

3.2 激发学生的学习兴趣,提高学生创新意识[3]

爱因斯坦曾说过“兴趣是最好的老师”。如今教学广泛采用多媒体技术,为学生提供更为直观、更加生动的课堂,扩大信息的传输量,通过让学生观察、思考、互相讨论、探究发现、分析推理等为主的多边教学,引导和启发学生掌握探究方法,激发学生探究和发现问题的动机和兴趣,为学生学习创造理想的问题情境。整个课堂设计紧凑、逻辑严密、前后呼应。

为了增强学生的创新能力,教师应做到教学设计合理,层次清晰,环节过渡自然。能依据本节课的知识结构特点、教学目标和学生实际,确定本节课采用探究式教学法。在课堂上改变原有的“灌输教育”教学方法,改为“启发式教育”的教学方法,调动学生思考钻研的积极性,增强学生的自我创造力,让学生掌握学习的技巧,这样不仅有利于他们对专业知识的记忆和运用,还能激发他们的创新思维[4],不仅学会,还要会学。在教师的引导下,让学生成为课堂上的主人公,使不同层次的学生都有较大的提高。

3.3 增加实训环节,提高学生操作能力

社会的快速发展,大学生的就业压力,使得单纯理论知识已不能满足学生的学习要求。高职学生的强项是社会实践能力,《化学反应过程与设备》主要讲述均相反应器、气固相反应器及气液反应器的选择、设计、操作与控制。在理论课堂,重点讲解反应器的选择和设计,而操作与控制安排相应的实训课,让学生进行实践。比如间歇反应釜、填料塔、换热器是我校已经具备的实训条件。间歇反应釜实训要求学生掌握流程,会画流程图,掌握其控制过程。填料塔要求学生分组进行操作,掌握填料方式,了解吸附-脱附过程,综合传热装置中介绍各种换热器的特点及优、缺点,结合化工生产实际,侧重对管路与流程的掌握。另外,为提高学生的动手能力,我校还打算开设管式反应器、固定床反应器的实训课,为学生将来走上工作岗位打实基础。

3.4 考核方式灵活多样

考核是对学习效果以及教学目标的检验[5],传统的笔试形式的期末考试已经不能充分体现学生在学习过程中各项技能的掌握,针对《化学反应过程与设备》的课程特点,知识考核以期末考试笔试的形式进行,另外,能力考核在实训过程中考核学生的动手能力、团队协作精神以及对流程的总体掌握情况。过程考核包括两部分,即过程学习成效评测和素质评价。前者主要考核学生考勤、作业完成情况、以及课堂答问表现。后者主要包括学生的思想态度、行为规范、个人品质、敬业精神、专业精神等,过程考核贯穿整个学习过程。

参考文献

[1] 陈炳和,许宁.化学反应过程与设备.化学工业出版社2014.5

[2] 那娜.浅析高职教学的创新.职业.中旬,2010(06)

[3] 姜兆波.浅谈高职化学教学中学生学习兴趣培养.科技资讯,2008(14)

第4篇

1化学概念中的条件

教学中对相关理论或概念的应用条件或适用限制进行必须的合理的强化,可以使学生更加准确把握,从而做到正确的、灵活的应用。

2化学反应发生的条件

本人在长期从事化学教学的过程中发现一个非常普遍的现象,学生在分析化学反应时只是简单的说某些物质能还是不能反整理应,而缺少必要的“条件”意识。事实上有很多的化学反应的发生是需要具备一定的条件的,在合适的条件下才能进行,条件不合适反应就不会发生或者发生了但程度也是非常小的,对于有机物之间发生的反应又往往伴随着副反应。

案例1.醇脱水反应在不同温度条件下得到的产物组成不同。表2是常压、某催化剂存在条件下,分别以等量乙醇在不同温度下进行脱水实验获得的数据,每次实验反应时间均相同,如果反应条件只是笼统的讲加热,产物就存在不确定性,从科学研究的严谨性上来说就不够了。在有机物的反应中,温度的改变或者使用催化剂的不同以及反应介质的不同都可能使反应的类型或反应的产物发生变化,条件的控制对于有机反应来说尤为重要。

3化学实验中的条件

普通高中《课程标准教学要求》中明确提出了实验教学的课程目标:掌握基本的化学实验方法和技能,了解化学实验研究的一般过程,形成实事求是、严谨细致的科学态度,具有批判精神和创新意识,形成绿色化学的观念,强化实验安全意识,初步认识实验方案设计、实验条件控制、数据处理等方法在化学学习和科学研究中的应用等。

在实验教学中,针对某一化学实验内容和要求,要使实验取得成功,通常需要引导学生注意如下方面:所用试剂的纯度、仪器规格、仪器使用环境、所用试剂的纯度、试剂的状态、溶液的浓度、试剂用量、控制反应条件的方式方法等。

第5篇

【关键词】化学反应工程 应用 教学改革

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2013)16-0056-02

化学反应工程是一门涉及高等数学、化工原理、化工热力学、化工传递过程、化工分析与合成等多学科、多领域的科学,也是一门研究化学反应的工程问题的学科。化学反应工程是我校化学工程与工艺本专科的核心课程,目的是将实验室中发现的化学反应可靠地移植到工业生产中,并且就所确定的反应与预期的生产能力对反应器的形状、尺寸及操作方式进行设计,其应用遍及化学、石油化学、生物化学、医药、冶金及轻工业等许多工业部门。

一 化学反应工程在化工工程中的应用

1.化工工程是否具有可行性是一个最直接、最根本的问题,而解决这一问题的基础是先要了解各反应的速率

对于具有工程意义的系统来说,反应动力学无法用理论计算,而必须通过实验来确定。所谓的反应进行分析,即通过实验测定动力学数据并对之进行数学关联,从而获得反应速度方程。因为大多数重要的工业反应都不是在充分混合的均相中进行的,传热和传质过程对这些反应的进行也有相当大的影响。因此,传递过程动力学与化学动力学的共同作用在化学反应工程中具有非常重要的意义。

化学反应工程学中的动力学就是专门阐明化学反应速度与各个物理因素之间的定量关系。有些从热力学分析认为可行的,如常压、低温合成氨,由于速度太慢而实际上是不可行的,只有研究出好的催化剂才能在适当的温度和压力下以显著速度进行反应,这就是动力学的问题。还有一些过程,从热力学分析认为是不当的,如甲烷裂解制乙炔,在1500℃左右的高温下,乙炔极不稳定,最终似乎只可以得到碳和氢。但如果使它在极短时间(如0.001秒)内反应并立刻淬冷到低温,那就能获得乙炔,工业上也就是这样来实施的,所以在实际应用上起决定性作用的往往是动力学因素。为了实现某一反应,需要选定合适的条件、反应器结构型式以及确定反应器的尺寸和处理能力等,这些都紧紧依赖于对反应动力学特性的认识。动力学是反应工程的一个重要基础,更是化工工程的一个重要基础。

2.化工工程需要工业反应器,而反应器的设计与计算、开发与放大是化学反应工程的一个重要内容

尽管各种产品有不同的生产过程,但作为化工生产的核心——化学反应器是必不可少的。各种不同类型的化学反应器具有不同的反应工程性质,因为在这些反应器中的流体力学及热力学状况可能完全不同。这就要求在进行反应器设计时,要以质量、能量及动量的基本守恒方程式为基础。除了化学动力学以及质量和热量的交换外,反应器中的流体力学及温度变化类型对于反应器的生产能力也会产生影响。

工业装置上采用的反应条件,不一定与小试或中试的一致。如在实验室的小装置内,反应器的直径很小,床层也薄,一般又常以气体通过床层的空间速度作为反应条件的一种标志。但在放大后,床层的高径比往往就不一样了。如要保持相同的空间速度,线速度就需改变,而线速度的大小又影响到压降、流体的混合和传热等情况,从而导致反应的结果不再与小试相同。又如,在小装置中进行某些放热反应时,温度容易控制,但在大装置中,传热和控温往往成为头等难题,甚至根本不可能达到与小装置相同的温度条件,所有这些导致出现“放大效应”。因此,工业装置的反应条件必须结合工程上的考虑才能最合理地确定。在化学反应工程学科建立以前,工业界广泛采用的方法是逐级经验放大的方法,中间试验往往耗资大、历时久。化学反应工程学科建立以后,逐步形成一套新的数学模型方法。目前,逐级经验放大和数学模型两种方法同时并存,各有适用范围,但是,即使是逐级经验放大的方法,也常是以化学反应工程的理论为指导,而不再是纯经验性的了。

3.工业反应过程的优化操作以及反应技术的开发是反应工程在工业方面的重要应用

化工产品只有在反应器中才能产生,想提高产品的产量必然要对反应器的操作条件进行优化。实际工业反应过程未必在最优的条件下操作,即使设计是优化的,在实施时往往有许多难以预料的因素,使原定的优化设计条件在实际操作中未必是优化的。运用化学反应工程理论对现行的工业反应过程进行分析,结合模拟研究,可找出薄弱环节和进一步调优的方向,通过调节和改造以获得最大的经济效益。由此可知,在化工工程中,老厂的增产挖潜、新厂的设计、新工艺、新产品以及新设备的付诸实践,化学反应工程都起着重要的指导作用。反应工程的理论为新反应器和新反应技术的开发指明了方向,研究者可据此寻找合理的设备结构和操作方法。近年来出现的新的石油化工裂解技术和各种新型技术,都得益于反应工程理论的指导。在工业应用中,在定性指导方面已发挥了很大的作用。但是,与理论研究相比,反应器内传递过程的实验研究和数据积累还很薄弱,特别是对于化工生产中经常遇到的多相流动体系的研究还不足。因此,反应工程的研究需要与多相流体力学和多相传递过程的研究相结合,以便相辅相成。同时,化学反应工程向生化、冶金等领域扩展时还会出现新问题,这就需要进一步的研究。

二 化学反应工程课程教学改革

针对目前的高校教学,我认为在此门课程教学与学习中应对以下几方面进行加强:

1.强化计算机的应用

气固相催化反应器是用数学模型法设计计算最成功的实

例之一,常用拟均相模型求解。对拟均相一维模型可以得到微分方程组,此微分方程组可以用数值法求解,常用的数值法有欧拉法、改进欧拉法、龙格—库塔法等。另外要求学生结合所学“化工计算机应用”的课程内容,采用VB计算机语言进行编程,对各种计算方法、边界条件、步长等进行比较,使计算结果稳定、准确。

2.加强实验教学

如返混是不同停留时间的物料混合,返混降低了反应器中反应物料浓度,影响反应速度、转化率及选择性,所以返混对化学反应结果影响特别大。通过开设相应实验,可以从中看到返混对反应物浓度的影响及停留时间分布的特征,反应器的空速等操作条件对返混程度的影响,对串联全混釜模型与轴向分散模型有了深刻的理解。根据流动模型参数,结合在其中进行反应的特征参数,计算或预测非理想流动状态下反应实际可达到的转化率。

3.与生产实践相结合

本课程以工业反应过程及反应器设备为研究对象,安排学生到工厂实习,这对本课程的学习非常重要。我们连续几年安排学生到中石化茂名分公司实习,在实习前,我们要求学生结合所学“石油炼制工艺学”课程内容,并针对自己实习的车间查阅相关资料,了解反应原料组成和来源;掌握装置的反应过程原理和工艺条件,熟悉装置的设备。在实习基地先组织听取技术人员的安全知识讲座。然后在实习中了解主要装置的工艺流程,熟悉现场的管线——泵——反应器——储罐等的走向,认清部分工艺的简易流程,了解化工生产中所用到的各类反应器、换热器、罐及辅助设备等,使学生对各类反应过程及所涉及的设备有感性认识。通过进厂实习也进一步证明理论与实践密不可分,有利于教学质量的提高。

三 结论

化学反应工程是一门工程类学科,与工程实际紧密联系,数学模型复杂,实践性和应用性很强。课程改革通过结合现代教学方法与手段,引入专业实验和生产实习等实践环节,加深了学生对理论知识的理解,培养了学生综合应用知识的能力及工程意识,提高了分析、解决工程问题的能力,适应了新世纪人才培养模式的需求。

参考文献

[1]刘军.化学反应工程[M].北京:化学工业出版社,2009:1~10

[2]许志美、张濂.倡导科学思维方法,培养工程分析能力——“化学反应工程”教学研究[J].化工高等教育,2003(1):66~67

第6篇

进入21世纪,随着科学技术的飞速发展,电子计算机的应用已经渗透到各学科的每一个领域之中,各学科的进一步发展对计算机的依赖程度越来越高,化学工程学科也不例外。目前,计算机已经深入应用到化工模拟、计算化学和化工制图等化学工程学科的各个层面之中,对化学工程的发展起着巨大的促进推动作用。化学工作者应该抓住机遇,在新时期努力学习计算机知识、熟练掌握运用计算机,将其应用到化工设计、化学本文由收集整理计算中去,使化工学科能够更快地发展。

化学工程作为一门基础学科,长期以来是以实验为基础发展起来的,是一门理论与实验相结合的学科。随着计算机技术和信息技术的发展日新月异,化学工程的研究中又增加了计算与计算机模拟的方法,它已经逐渐成为化学工程中最富有生命力的研究方法。随着电子计算机在化学工程中的广泛应用,传统的化学工程学科已逐渐成为一门集实验、计算、理论于一体的综合性学科。

从20世纪50年代开始,科研工作者就利用计算机解算化工过程的数学模型,使研究方法出现了一个革新。经过几十年的发展,化工过程模拟已经成为普遍采用的常规手段,被广泛应用于化工过程的研究、开发、设计、生产操作的控制与优化、操作培训和技术改造之中。

一、流程模拟

化工过程流程模拟或流程模拟是根据化工过程的数据,诸如物料的压力、温度、流量、组成和有关的工艺操作条件、工艺规定、产品规格以及一定的设备参数,如蒸馏塔的板数、进料位置等,采用适当的模拟软件,将一个有许多个单元过程组成的化工流程用数学模拟描述,用计算机模拟实际生产过程,并在计算机上通过改变各种有效条件得到所需要的结果,其中包括最受关心的原材料消耗、公用工程消耗和产品、副产品的产量和质量等重要数据。

流程模拟就是在计算机上“再现”实际生产过程,由于这一“再现”过程不涉及实际装置的任何管线、设备以及能源的变动,因此给化工模拟人员最大的自由度,可以在计算机上任意进行不同方案和工艺条件的探讨、分析。流程模拟式计算机技术是化工方面的最重要应用之一。应用流程模拟系统不仅可以节省时间,也可节省大量资金和操作费用,提高产品质量和产量,降低消耗。流程模拟系统还可以对经济效益、过程优化、环境评价进行全面地分析和精确评估,并可以对化工过程的规划、研究和开发及技术可靠性做出分析,并快速准确地对多种流程方案进行分析和对比。

二、单元模拟

化工工业处理的过程是以质量、动量和能量的连续流动为特征,传统手段对这一过程的处理很大程度上是依靠经验以及一些宏观参数表达的经验关系式。现代流程模拟技术中,绝大部分单元过程仍被处理为“黑箱”模型,对流动、传质、热、反应比较敏感的单元过程的设计、放大,需要了解有关质量、动量、能量流更多微观和深入的信息,单元模拟技术就是为了解决这一问题而产生的。

在单元模拟过程中,单元内部的介质基本是多组分或多相的,传质、传热、反应过程相互耦合。单元模拟技术通过离散方法求解这一耦合体系,以获得空间和时间的速度分布、温度分布、压力分布、浓度分布、相分数分布等。单元模拟技术可以提供传统手段难以获得的大量信息,如单元过程内部所有参数的空间分布和动态变化,通过这些信息可以深入理解单元过程内部的机理,在发生异常时亦有助于分析原因。因此,它是一种低成本的调优手段,当结构形式或结构参数变化后,单元过程内部随工艺参数和操作参数而变化的过程,可以在计算机上很方便地进行试验,直接用于优化和改造手段,而且单元模拟的计算不是经验性的,比较可靠,目前单元模拟主要用于化工生产的工程放大、优化设计、诊断及扩能改造、生产调优及控制四个方面。

三、反应动力学模拟

化学反应动力学是一门研究各种因素对反应速率的影响规律和反应机理的科学,在根据实验结果和对反应机理研究的基础上建立了化学反应动力学方程,它们对反应器的设计、最优化条件的选择都是必不可少的理论基础。

目前所采用的物理化学教材对一系列对峙、平行、连

续等复杂反应的动力学方程仅给出分离变量法或消元法等单一的数学处理方法,这种方法对于非常简单的复杂反应可以求出解析解,但大多数化学反应的反应机理非常复杂,由于从反应机理得到的微分方程组,非常不便求解,因此借助电子计算机用数值解法,可以方便地求解从反应机理得到的微分方程组。

计算机模拟在复杂化学反应动力学的计算中有着广泛的应用,通过计算机模拟计算得到的结果可以预知反应过程中各反应物质浓度的变化,通过对连续反应最佳时间的计算可以控制反应时间以得到所需要的物质的最大浓度,通过计算平行反应和对峙放热反应最佳温度,可以控制反应温度,优化反应条件,使生成产物的速率达到最大值,这些计算机模拟计算的数值可以为实际工业生产中工艺条件的控制以及反应器的设计提供重要的参考数据。

四、分子模拟

从分子水平来研究化工过程及产品的开发和设计,无疑是21 世纪化学工程的一个重要方向,计算机模拟研究已渐成为与实验研究及理论研究相平衡的认识自然规律的第三种重要方法。化工热力学数据对于化学工业过程的设计、操作以及优化具有重要的作用。热力学数据一般通过三个途径取得:即实验测定、理论总结及计算机分子模拟。通过计算机分子模拟,可以较为严格地从流体的微观相互作用出发,预测流体的宏观热力学性质。特别是在一些极端的条件(如高温、高压、剧毒)下,进行实验是很困难的,计算机模拟则较易实现,并且比较经济。采用计算机分子模拟方法,可以得到相当可靠的热力学体系的径向分布函数、宏观热力学性质以及输运性质,这为我们建立与改进各种描述实际现象的理论或模型提供可靠的依据。

化学是一门基础性学科,是以实验为基础发展起来的理论与实验相结合的学科,随着计算机技术在化学学科中的广泛应用,逐渐形成了应用计算机研究化学反应和物质变化的独立学科,它以计算机为技术手段,进行化学反应方面的数值计算,这就是计算化学。

计算化学是理论化学的重要分支,是利用电子计算机、通过数值计算解决化学问题的一门方法学。计算化学是一门新兴的、多学科交叉的边缘科学,它运用数学、统计学与计算机程序设计的方法,进行化学方面的理论计算、实验设计、数据与信息处理、分类、分析和预测。随着化学仪器对自动化要求越来越高,许多化学实验过程用人工进行控制相当困难,需要可靠的控制技术系统,因此计算机计算模拟技术从根本上改变了化学实验技术。

计算化学以数值计算为基础,用高级语言及其编程技术,解决化学中的数值计算问题,它将数学的计算方法通过计算机程序具体地应用于化学过程中,通常用来研究化学中一些常用的、共同的、较为常见的计算方法,是化学计算的核心。实验数据的内插、函数拟合、线性方程组求解、高阶方程组求解、解微分方程组、求本征值与本征向量等,它们均与化学中量子化学、分析化学、化学平衡、化学动力学和试验数据处理等密切相关。现代计算化学技术的发展,已经能够将各种化学性质与分子结构之间的关系定量地联系起来,化学因此正从实验科学迈向实验、计算、理论相结合的综合性学科,化学已经由多实验少计算,演变为先实验再计算,也必将逐步演变为先计算再实验。

目前计算化学在无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、结构化学中都有广泛地运用,具体来说,计算化学要完成的任务主要有量子结构计算、分子从头计算、半经验计算和分子力学计算等量子化学和结构化学范畴,以及物理化学参数计算,包括反应焓、偶极距、振动频率、光谱熵、反应自由能、反应速率等理论计算,这些属于化学热力学、化学动力学及统计热力学范畴。在计算化学中,数值计算是最根本的任务,其目的是将已知参数通过适当的数学计算得到一个预期的结果,这个结果可以和实验结果相比较,也可以和前人的研究成果相比较,最终得出结论,用来指导化学实验的实施。

化学工程设计具体的任务涉及物料衡算、能量衡算、厂区布置图绘制、车间布置图绘制、设备装备图绘制、管道布置图绘制、带控制点工艺流程图绘制、设备选型及强度校核计算等许多工作,如此众多繁杂的工作,如能引入计算机辅助,将大大减轻化工设计工作的强度。

过去那种利用普通纸笔绘制化工图样、利用计算尺和计算器进行的各种计算将被计算机软件应用所取代。计算机辅助设计制图和普通制图相比不仅具有绘制精确、图面整洁等优点,而且还具有随意修改、重复利用、按需打印等普通手工绘制无法具备的特点,利用计算机辅助设计

进行化工工程图绘制已经是21世纪的基本趋势。

第7篇

一、了解新课程高考化学试题特点,强化复习与训练的针对性

1.强化学习真实的化学,试题背景注重与社会、生活、科技的密切联系。如近两年福建高考化学试题中出现的:温室气体、清洁能源、酸雨、低碳经济、可燃冰、维生素C、牙膏中摩擦剂、PX、增塑剂、工业上制硫酸铜、白磷、硫酸锌等等。

2.重视三大反应原理(氧化还原反应、离子反应和热化学反应)、三大化学理论(平衡理论、结构理论和电离理论)的考查。这是化学学科的核心内容,在福建高考化学试卷中占很大的比重(约占30%)。

3.重视常见元素及其重要化合物性质的考查。元素化合物内容是化学理论知识、化学实验与探究等的载体,在试题中也得到很好的体现(福建高考化学试题直接考查元素化合物知识约占20%,包括间接考查约占35%)。

4.重视化学实验及探究能力的考查。利用学生可理解的并与生活实际联系紧密的实验性问题为情景,设置平实而又密切联系化学原理的问题,从物质的定性检验、样品成分的定量测定、实验方案的评价诸方面考查考生的实验设计与操作能力。实验探究情境平凡,问题层次多元,由浅入深,发挥了实验题多角度、多方位、多层面的考查功能。化学实验是化学研究的手段,是科学探究的主要方法,福建高考化学试题直接考查实验约占24%。

5.注重化学用语考查。新课程高考福建化学卷,每份试题均要求学生书写化学反应方程式、离子反应方程式,分数达15分左右,还要求书写原子结构示意图、化学式、结构简式、电子排布式等化学用语,直接考查化学用语有25分左右。

6.重视化学计算技能的考查。化学计算是从定量角度认识和理解化学知识的重要能力体现,新课程高考虽然没有独立的一题Ⅱ卷的大计算题,但将化学计算与化学概念、化学原理、化学反应、化学实验等结合起来,体现化学计算在化学学科中的认识和应用功能的试题如:①反应热的相关计算;②氧化――还原反应的相关计算;③以物质的量,阿伏加德罗常数为核心的有关物质的量浓度、气体摩尔体积的计算;④以元素化合物性质为基础的根据化学方程式的计算;⑤有关化学反应速率、化学平衡的计算;⑥溶液pH、电解质溶液中离子浓度等方面的计算题每年均会涉及,全卷直接考查计算因素的试题达15分左右,而涉及计算因素的考题分数达35分左右或者更高。

7.注重对新课程新增内容的考查。盖斯定律、化学平衡常数、沉淀溶解平衡和溶度积常数、新型电池均是近几年新课程高考化学的必考题,电离能、核外电子排布、分子空间构型和杂化轨道理论也是选考题的热点。

第二轮复习的内容及练习、测试题均要根据上述新课程高考化学试题的特点来选择,强化针对性和有效性。

二、明确新课程高考化学复习的专题,确定二轮复习的重点与突破口

第二轮总复习是以专题复习为主,专题的设置一般有两类:

1.按知识块设置。

物质的组成、性质与分类

化学计量及其应用

氧化还原反应

弱电解质的电离与溶液酸碱性

盐类水解与沉淀溶解平衡

电化学:原电池、电解池及其应用

热化学(热化学方程式的书写与盖斯定律)

化学反应速率、化学反应限度(化学平衡)

元素周期律、元素周期表

金属及其化合物

非金属及其化合物

化学与可持续发展(STSE)

实验方案设计与评价

2.按试题考点与类型设置。

化学科学特点、化学研究基本方法与化学观念

阿伏伽德罗常数

离子共存与离子推断

离子方程式:书写与正误判断

必考有机化学

化学基础理论选择题

无机元素推断:原子结构推断、转化关系推断

探究实验:实验设计、评价、条件控制

化学工业流程题

图表专题

化学小计算

选考

根据以上专题及学生的第一轮复习后知识及能力的实际,确定二轮复习的重点及突破口。

三、认真解读高考化学能力要求,实现知识向能力的转化

1.能力要求的变化。

新课程高考化学《考试说明》别强调的能力是“用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达,并作出解释的能力”,删除的能力要求是“将化学问题抽象成数学问题,利用数学工具,通过计算和推理(结合化学知识)解决化学问题的能力”。由此可见,新课程高考化学将突出强调学生获取信息的能力,分析、综合的能力,多样化的表达和解析的能力,以及科学方法和实验探究的能力,等等。

2.《考试说明》中要求的化学学科能力要求解读。

(1)接受、吸收、整合化学信息的能力

①能够对中学化学基础知识融会贯通,有正确复述、再现、辨认的能力;

【解读】对于中学化学的基础知识即主干知识必须做到全面熟练掌握,并能用自己的语言及文字准确表达。如《考试说明》中题型示例:例1和例2。

②能够通过对实际事物、实验现象、实物、模型、图像、图表的观察,以及对自然界、社会生产与生活中的化学现象的观察,获取有关的感性知识和印象,并进行初步加工、吸收、有序存储的能力;

③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。

【解读】新课程高考化学试题的背景材料密切联系工农业生产、科技发展的最新成就、社会及生活中的化学现象,内容呈现中含有大量的图像、图表及过程的文字描述,要求学生能认真审读、剖析图像、图表及过程的文字描述,看懂图表所包含的信息,能从文字、图表中提取所需的信息,并经与已有知识块整合,重组为新知识块,并从中找出规律,以便解答相关的问题,并能用恰当的文字、化学用语或图表表达出相关的解答。如《考试说明》中题型示例:例4、例6、例7和参考试卷25、30(3)、(4)题。

(2)分析问题和解决(解答)化学问题的能力。

①能够将实际问题进行分解,通过运用相关知识,采用分析、综合的方法,解决简单化学问题的能力;

②能够将分析、解决问题的过程和成果,用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达,并做出解释的能力。

【解读】能够独立地对试题中的问题进行具体分析,找出起重要作用的因素及相关条件,能够把一个复杂问题分解成若干较简单的问题,找出应答的关键,能选择和调用自己贮存的知识块,将它们加以分解、迁移、转换(联想、类比、模仿和改造)、重组,形成解题思路,使得问题得到解决,并能够运用化学知识,对有关见解、实验方案,解决问题的方案、过程和结果进行评价。如《考试说明》中题型示例:例6和例7。

(3)化学实验与探究能力。

①了解初步实践化学实验研究的一般过程,掌握化学实验的基本方法与技能;

②在解决简单化学问题的过程中,运用科学方法,初步了解化学变化规律,并对化学现象提出科学合理的解释。如《考试说明》中题型示例:例5和参考试卷24题。

【解读】其一是理解实验原理、实验目的及要求,了解材料用具,掌握实验方法步骤,会控制实验条件和使用仪器,会处理实验安全问题,会观察、分析和解释实验中产生的现象、数据,并得出合理的实验结论;其二是实验探究分析设计能力,要求根据实验目的、要求,设计或评价简单实验方案的能力,它包括实验操作程序设计、混合物组分确认及分离、验证化学原理、纯度及定性、定量实验设计,是培养学生敏锐思维能力和综合分析能力及创造性思维的重要途径,是高考化学考查的热点,在高中新课程高考化学中,探究型试题将成为高考试题的最大亮点。如《考试说明》中题型示例5。

四、二轮复习重点策略与备考建议

二轮复了认真研究《考试说明》中相关考点的每一个细节和要求,逐点过关,不留盲点,重视新增内容的复习,切实让学生构建好各部分知识网络,重视化学实验与化学基本计算外,还应着重关注:

1.重要知识的结合点的复习与题型训练。如物质性质与各类平衡、平衡与能量变化、重要物质的工业制备与化学原理、实验与物质性质、仪器功能与操作等。

2.元素及其化合物知识在化学反应原理模块的应用的复习与题型训练。如氮、硫与平衡、盐与水解、金属与电化学、燃料与热能;树立工业生产典型物质的基本流程:氯碱,二酸、合成氨、冶铝和海水制镁等。

3.加强规范训练,增强学科语言表达能力。化学用语的使用,准确的语言表达贯穿在整套化学试题中,直接考查占15%左右,间接考查在35%以上,可以看出其重要所在。但是据统计,得分率并不高。所以在二轮的复习中,要时刻强调规范,要从化学式、结构式、结构简式、化学反应方程式、离子反应方程式、电极反应式、水解(电解)方程式的书写等方面下功夫,从简答题的规范答法上下功夫;在计算题的格式、步骤、量纲和有效数字方面也要强调规范。不仅我们随时要给学生做出表率,还要时刻让学生口述,板练,抽查学生书写,让学生有机会暴露自己的弱点,以便让学生知错、纠错,并在纠错中达到规范训练的目的,让学生会做的题能做对且得满分,绝不再在卷面上失分。

4.注重训练(试题、练习)的有效性、层次性。不凭经验选材料(依据考试说明、教学要求、学情);尽量不使用现成材料;尽量不翻印成套试题。练习与试题内容要体现探究性、层次性、开放性,把要达到的各项能力目标,重、难点及学生易混、易错的问题融化到具体的题目中,并渗透高考命题意图、题型结构、呈现方式、答题思路、解题技巧等,知识与能力并重,逐步提高学生知识迁移能力和应用能力,提高复习的针对性和效率。要针对学生作业中存在的共性问题进行讲评,分析学生产生问题的原因,帮助学生总结规律,完善知识结构,让知识升华为能力。

5.优化考试心理,提高学生素质。解题需要的一是知识,二是策略,三是心态。这三者中任一方面的失误都会导致失分。因知识和策略造成的失误可以认为是知识性失误,而一些笔误、计算失误及某些习惯性错误可以归结为心理失误。要解决“高考化学得高分难”的问题,优化考试心理是高考化学复习不可忽略的一环。面对一套题,应该有稳定的心态,在按题号顺序作答的前提下,可适当采用先易后难、先熟后生,先同后异(同学科、同类型)的策略,以最佳状态去克服慌乱急躁和紧张焦虑的情绪;对会做的题,要特别注意表述准确,考虑周全,书写规范,切实解决“会而不对,对而不全”的问题。在平时的模拟训练中,一定要体现“平时是高考,高考是平时”的训练思维,把学生置于一种仿真的环境,对答题速度、答题规范做出严格要求,时间长了,就自然达到“平时训练当大考,大考自然当小考”的境界,高考时心态自然就会平和了。

6.注重两种课型的有效性及工业流程题的研究。教学要求必须定位在学生的“最近发展区”,如讲授的内容是科学的,但全是学生已习得的知识,或者是他们听不懂和无法接受的内容,这就叫做“正确而无效的知识”。教学效果不取决于教学内容是否正确、是否丰富和教学时间的长短,而取决于有效的知识量。教学中学生知识的增长是教学成败的关键。

(1)复习课。

①根据第一轮复习后学生的知识与能力状况及高考化学要求(如何考、考什么、考多难)来确定复习目标,依据目标设计教学内容与策略,设计问题和练习;

②重视知识的归纳、总结和提高,使分散的知识由点到线、由线到面,形成知识“树”,构建知识体系;

③重视知识的拓展与应用,提升学生分析问题、解决问题的能力;

④做到讲练结合,形式可以边讲边练,也可以先讲后练;

⑤要注意查漏补缺,充分备学生,针对学生薄弱环节;

⑥做到“五研究”。研究教材,明确教学三维目标;研究重点难点考点,确定教学切入点和突破口;研究近年高考化学试题,掌握命题规律和复习方法;研究学生心智,做到因材施教;研究学生在考试过程中容易丢分的细节问题,并采取针对性的解决措施,力求下次不犯同样的错误。

如,化学实验的复习,要着重做好以下五方面:

A.关注实验原理与实验装置的设计的整合,引导学生掌握实验步骤,会控制实验条件和使用实验仪器,会处理实验安全问题,会观察、分析和解释实验中产生的现象,并得出合理的实验结论;

B.强化实验设计训练,要求学生根据实验目的,设计装置、仪器、试剂、步骤、现象、结论等实验的各个环节。培养和提高学生把所掌握的实验知识活学活用的能力;

C.注重对实验异常现象和误差分析或实验评价的训练;

D.重视培养学生数据处理(表格)的能力并从中发现问题、分析原因或得出结论的能力;

E.重视培养实验问题的准确规范表达能力。

(2)讲评课。

①查漏补缺,在充分备学生存在问题的基础上针对薄弱环节设计讲评内容;

②要体现学生的主体作用,鼓励让学生来讲或评,让学生自主探索和相互协商、相互交流,在合作互动中产生顿悟,运用已获得的知识技能迁移到新情境中,解决新问题,教师注意加强引导和补充;

③重视方法指导和规律总结,突出审题、解题思路分析和答题能力培养;

④变式讲评、变式训练,从多角度总结归纳解决问题的思路、方法、规律,以一通百,融会贯通;

⑤补偿练习,二次过关,甚至三次过关。针对学生存在的重点问题,讲评后要有补偿练习,来检查落实。

(3)强化工业流程题的解法探索。

化学工业流程题已成为新课程实验区各省市高考化学的主流题型,它将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来,考查学生运用化学反应原理及相关知识来解决工业生产中实际问题的能力。

【题型结构】

A.题头:简单介绍工艺生产的原材料和目的;

B.题干:主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来;

C.题尾:根据生产过程中涉及到的化学知识设置成问题,构成一道完整的化学试题。

【工业流程题的特点】

A.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;

B.试题内容丰富,涉及的化学基础知识方方面面,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;

C.试题新颖,一般较长,阅读量大,能考查学生的阅读能力和接受、吸收、初步加工信息的能力。

【工业流程题的类型】

从生产过程中主要工序可分为除杂提纯工艺流程题(如海水纯化工艺流程题)、原材料化学转化工艺流程题、电解工艺流程题、有机合成题和资源能源综合利用工艺生产流程题等;按资源的不同,可将工艺流程题分为利用空气资源生产的工艺流程题(如合成氨工艺流程题)、利用水资源生产的工艺流程题(如海水制盐、氯碱工业、海水提取溴碘、海水制镁等)、利用矿产资源生产的工艺流程题(工业制硫酸、冶铁炼钢等)、利用化石燃料生产的工艺流程题(如有机合成工艺题)等。

【解答工业流程图题必备的基础知识】

A.重视重要代表物的用途及工业制法原理的掌握;

B.整理一些典型材料给学生研读,指导学生如何看懂流程图,形成解题思路;

C.帮助学生提高应用化学反应原理、物质制备和分离的知识、绿色化学的观点、经济的视角分析实际生产中的各种问题的能力;

D.简介水的处理、煤的加工、新材料的制备、金属冶炼、绿色工艺等有关知识;

E.重视书写不熟悉反应方程式的训练。

【解题思路】

A.解决将原料转化为产品的化学原理;

B.除去杂质并分离提纯产品方法;

C.提高产量与产率的措施;

D.减少污染,渗透“绿色化学”思想;

E.原料的来源既要丰富,又要考虑成本;

F.生产设备简单,生产工艺简便可行。

【解题步骤】

A.从题头中获取有用信息,了解流程的目的(生产的产品);

B.对比分析生产流程图中的原料与产品,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:反应物是什么;发生了什么反应;该反应或操作工艺对制取产品有什么作用;

C.从问题中获取信息,帮助解题;

D.整合问题与获取的信息,联系“双基”知识,形成答案;

第8篇

关键词:化学反应工程;教学;Excel

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)21-0264-02

化学反应工程是一门实验和工程计算紧密结合的课程。化学反应动力学的测定需要对实验结果进行分析、拟合,而反应器设计中,反应器数学模型的求解过程,涉及到迭代计算、微分、积分、数值统计等过程,更是难以通过手算进行求解的。

Excel软件具有强大的图表及数值处理功能,用户无须编程便可进行多项式拟合、非线性单变量求解、多变量规划求解等复杂计算,在众多领域都获得了广泛的应用[1-3]。现以根据实验数据求解反应速率方程、数值积分和非等温反应器反应器温度、转化率求解为例,介绍其在化学反应工程教学中的应用。

一、实验数据求解反应速率方程

在化学反应工程中,反应式aA+bB=pP+sS的幂指数型反应速率方程可以写成

二、计算数值积分

在计算管式反应器体积,某一转化率对应的反应时间等情况时,需要进行积分。当积分公式比较复杂时,无法直接得到解析解,需要用数值方法进行积分。

在excel中,可以用图4所示的工具表进行计算[5]。表中定义的公式有

delta=(Sheet1!$B$7-Sheet1!$B$5)/500/10^n

F_X=EVALUATE(Sheet1!$B$3&"+0*x")*delta

Integral_Fx=SUM(F_X)

n=Sheet1!$B$10

X=Sheet1!$B$5+((ROW(Sheet1!$1:$500)-1)*10^n+TRANSPOSE(ROW(OFFSET(Sheet1!$A$1,0,0,10^n,1))))*delta"

其中delta生成x的分割间距,X生成每个分割点的x值数组,n为精度控制值,F_X为计算每个分割小条的面积,生成一个内存数组,Integral_Fx为将每个小条的面积总和,即f(x)函数的数值积分。

通过输入被积分函数,积分上下限,选择计算精度,就可以得到积分的结果。其中选择高精度结果为6.10861,该结果与解析6.109相差不大,能够满足精度要求。

三、计算非等温反应器的反应温度、转化率

在非等温反应器中,反应速率除了受反应物浓度的影响外,还要受到温度的影响。放热反应,放出的热量使反应速率加快,而反应加快会放出更多的热量,促使反应温度进一步升高。因此,对非等温反应器的计算,要同时联立物料衡算和能量衡算方程进行求解。可以用Excel软件的单变量求根功能来计算。

四、结论

采用Excel软件,能够借助现代化的办公软件,完成化学反应工程教学中数据分析、图形展示、数据处理工作。该方法可以大大简化解题过程,提高教学效率和学习效率,并有助于学生深入了解计算机计算的一般步骤,培养学生的软件开发能力。

参考文献:

[1]张香兰,曹俊雅,张军,解强.Excel及化工流程模拟软件在化工专业设计课程中的应用,化工高等教育,2012,(3):98-102.

第9篇

高中化学知识相对初中知识来说,无论是难度和深度都大大加深。但也不是说毫无联系。元素化合物知识可以说是初高中知识的巧妙连接。如何将看似简单的元素化合物知识挖掘出“精华”需要我们用心思考。人教版必修一第四章第二节“富集在海水中的元素―氯(第二课时)”该部分内容很好的体现了实用性“氯气与水的反应是氯气用于自来水消毒的原理所在”结合这一特点课堂教学中新课的引入采用一段视频材料引课,使学生在初步了解氯气用途的同时,激发学生求知的欲望。对于氯气与水、氯气与碱的反应,通过问题假设探究结论应用的流程,引导学生根据已掌握的氯气的性质及氧化还原的知识猜测氯气与水的反应可能形成的产物?引导学生首先探究氯化氢的存在,结合学生的知识水平采取了“小组讨论、给出方案、评价方案、进行实验”的流程进行探究活动。在实验探究学生发现问题“PH试纸先变红后褪色”,我们则采取了同样的方案进行探究活动,确定了次氯酸的存在。这一过程培养学生发现问题、提出问题、分析问题,以及通过实验探究解决问题的能力。进一步提出问题“结合氯气与水的反应,写出氯气与氢氧化钠溶液的反应的化学方程式,并改写成离子方程式”这样一个问题的提出,可以培养学生根据信息演绎推理的能力。将氯离子的检验设计成两个探究性实验,[活动与探究一]

鉴别自来水、蒸馏水、碳酸钠溶液。[活动与探究二]鉴别三种未知液体。既巩固了知识点,又培养了学生探究的意识。

学生学习知识的过程是一个阶段性、循序渐进的过程,能在不同的阶段让学生从已有的知识层面发现问题,夯实知识基础,为后续的学习奠定基础是每位教师在教学过程中需要注意培养的。

在人教版必修二第三章甲烷的取代反应实验中,收集氯气时采用了排饱和食盐水的方法,学生会提出问题“为什么这样做?”作为教师不要急于给出答案,让这颗疑问的种子,在每个学生心中发芽。学生会结合上一章《化学反应的限度》的学习中知道,“氯气与水的反应为可逆反应”,饱和食盐水中的氯离子是否会对这一可逆反应产生影响。这个问题的发现,将伴随学生学习化学平衡移动原理的整个过程,将学习中发现问题,经过不断学习加以完善,学生完全能够体会到参与到知识形成过程的成就感。

知识间的联系绝对不是单一的、孤立的,化学知识间的联系是巧妙的、是系统的,只有在这看似杂乱无章的众多知识点中巧妙的构造出彼此之间的联系,形成条理清晰的知识网络,这样的人才是在“用”知识,否则只是在“学”知识。