1. 儲層評價儀器分析項目
評價的儀器分析包括掃描電子顯微鏡分析、X衍射分析、陰極發光、熒光顯微鏡和包裹體冷熱台測定等。它們也是儲層評價中十分重要的基本分析項目。相對應的各級分析標准方法為:GB/T18295—2001「油氣儲層砂岩試樣掃描電鏡分析方法」、SY/T6189—1996「岩石礦物能譜定量分析方法」、SY/T5163—1995「沉積岩黏土礦物相對含量X射線衍射鑒定方法、」SY/T5983—1994「伊利石/蒙皂石間層礦物X射線衍射鑒定方法」、SY/T5614—1993「岩石熒光顯微鏡鑒定方法」、SY/T5916—1994「岩石試樣陰極發光鑒定方法」、SY/T6010—1994「沉積岩包裹體均一溫度和鹽度測定方法」。
72.9.2.1 油氣儲層砂岩試樣掃描電子顯微鏡分析方法
定義
孔隙由岩石實體部分所包圍的未被固體碎屑顆粒、雜質及膠結物充填的空間。
面孔率觀察視域中孔隙和喉道面積占視域面積的比(%)。
喉道連接兩相鄰孔隙之間的狹窄通道。
碎屑顆粒主要是指構成砂岩的粒狀原始物質(包括石英、長石及岩屑等)。
膠結物以化學沉澱方式形成於粒間孔隙的自由礦物。
雜基以機械方式沉積下來的細粒碎屑物質。
方法提要
根據不同類試樣及分析鑒定要求進行製作。對石油地質試樣在電鏡觀察前要鍍一層導電膜。調整好掃描電子顯微鏡,束流要穩定,電子束合軸良好,使儀器處於最佳狀態。確定儀器處於正常穩定工作狀態後,即可進行試樣的觀察,鑒定和測量。內容包括形貌觀察、孔隙和喉道的特徵觀察、類型確定,以及測量面孔隙和喉道大小;觀察膠結物類型及產狀等。
儀器和裝置
掃描電子顯微鏡附圖像分析軟體。
X射線能譜儀。
實體顯微鏡具反射、透射光功能。
真空鍍膜機或濺射儀。
烘箱。
試劑和材料
三氯甲烷。
乳膠、導電膠或雙面膠帶。
金絲。
專用噴鍍碳棒。
試樣制備
洗油含油試樣需用三氯甲烷通過抽提法或浸泡法洗油。
試樣選擇把有代表性、平整的新鮮斷面作為觀察面。
上樁用乳膠、雙面膠帶或導電膠把試樣粘在試樣樁上。
乾燥自然晾乾或放入小於50℃恆溫箱中烘乾。
除塵用洗耳球吹掉表麵灰塵。
鍍膜在真空鍍膜機中鍍碳或濺射儀中鍍金。
分析步驟
掃描電子顯微鏡開機,確定儀器處於正常工作狀態後,即可按如下步驟分析試樣。
1)形貌觀察。在20~200倍鏡下,觀察試樣全貌,包括碎屑顆粒、膠結物、雜基大小和分布、孔隙發育情況,並拍攝照片。
2)孔隙。觀察孔隙、孔隙的特徵,確定孔隙類型,測量孔隙大小。用儀器提供的電子標尺測量一般孔隙短軸最寬處的距離,作為該試樣的孔隙直徑值。
3)喉道。觀察喉道的特徵,確定喉道類型和連通情況,測量喉道的大小。
4)測量面孔率。在50~200倍率下觀察孔隙發育情況,選擇測量視域,確保視域中有300個以上的孔隙;利用圖像分析軟體,按灰度設定閾值作面孔率測定,計算閾值范圍內的孔隙和喉道的面積與視域面積的百分比;每一個試樣在同一放大倍率下,選4個以上視域進行重復測定,取其平均值作為該試樣的面孔率。
5)膠結物。觀察膠結物類型及產狀。在掃描電子顯微鏡下觀察膠結物的形態,用能譜儀測定膠結物的特徵元素。膠結物主要為黏土礦物,碳酸鹽、硫化物、硫酸鹽和沸石等礦物。
6)成岩後生變化。主要在掃描電子顯微鏡下觀察石英次生加大,長石次生加大,溶蝕淋濾和轉化及交代等成岩後生變化情況。
72.9.2.2 沉積岩黏土礦物相對含量X射線衍射分析方法
方法提要
根據斯托克斯法則,將黏土礦物採用自然沉降法進行分離。吸取粒徑小於2μm的懸浮液進行製片,針對不同礦物、不同的分析目的以及試樣量多少有不同的製片方法。壓片法適用於全岩分析;自然定向片(N)作黏土礦物X射線衍射的基礎分析;乙二醇飽和片(EG)目的是區分膨脹性礦物是否存在;550℃加熱片鑒定綠泥石;鹽酸片目的是去掉綠泥岩而鑒定高嶺石;薄片法一般用於自生礦物鑒定。調節X射線衍射圖分析儀,待儀器穩定後,將制備好的試樣片子,上機進行定性和定量分析。
儀器和設備
多晶X射線衍射儀測角儀測角准確度優於0.02°;儀器分辯率優於60%,綜合穩定度優於±1%。
離心機。
碎樣機。
電熱乾燥箱。
電熱水浴鍋。
超聲波清洗器。
瓷研缽,銅研缽,瑪瑙研缽。
高型燒杯,低型燒杯。
標准篩。
高溫爐。
試劑和材料
六偏磷酸鈉。
EDTA鈉鹽。
三氯甲烷。
鹽酸。
過氧化氫。
乙醇。
氫氧化銨。
氯化鉀溶液(1mol/L)。
分析步驟
1)黏土分離。不同岩性試樣的黏土分離方法稍有不同。泥岩黏土分離是將試樣粉碎至小於1mm粒徑,然後放在高型燒杯中,加蒸餾水浸泡,用超聲波促進分散,吸取粒徑小於2μm的懸浮液即可。砂岩黏土要粉碎後,先將含油砂岩用三氯甲烷抽提至熒光4級以下,再將試樣放在高型燒杯中浸泡分散,吸取粒徑小於2mm的懸浮液。對於碳酸鹽岩黏土分離要用2%~3%的鹽酸反復處理至無反應。然後把除去碳酸鹽的試樣用蒸餾水反復洗滌,使黏土懸浮。
2)定向片制備。
A.干樣法。將40mg干樣放入10mL試管中,加入0.7mL蒸餾水,攪勻,用超聲波使黏粒充分分散,迅速將懸浮液倒在載玻片上,風干。
B.懸浮液法。在離心沉降獲得的黏土中加適量蒸餾水,攪勻,吸取~0.8mL懸浮液於載玻片上,風干。
C.抽濾法。將真空泵與抽濾瓶連接。啟動真空泵,將浸泡過的微孔濾膜放在漏鬥上。分幾次倒入懸浮液,每次倒入的懸浮液10min內抽完。待黏土膜達30~40μm厚時取下濾膜,將濾膜反貼在載玻片上,然後置於培養皿中乾燥。
3)自然定向片處理。
A.乙二醇飽和片(EG)。用乙二醇蒸汽在40~50℃條件下,將自然定向片恆溫7h,冷卻至室溫。
B.加熱片(550℃)。在(550±10)℃條件下,將乙二醇飽和片恆溫2h,自然冷卻至室溫。
4)特殊片制備。
A.鹽酸片(HCl)。加6mol/LHCl於40~50mg試樣中,在80~100℃水浴上處理15min,冷卻後離心洗滌至無氯離子,再用干樣法製片。
B.鉀離子飽和片(KCl)。稱40mg試樣放入試管中,加入7mL1mol/LKCl溶液,飽和三次後,用蒸餾水洗滌至無氯離子,用干樣法製片。
5)上機分析。按事先優選的工作條件,調整X射線衍射儀,待儀器穩定後,將制備好的各種試樣片子上機進行定性和定量分析。
6)X衍射譜圖(見圖72.19)。
縱坐標:衍射強度,用I表示,s-1。
橫坐標:衍射角,用2θ表示,(°)。
峰頂標值:晶面間距,用d表示,10-1nm。
d值是鑒定礦物的基本數據,例如綠泥石的d(001)=14.26×10-1nm,高嶺石的d(001)=7.20×10-1nm,蒙皂石向綠泥石轉化過程中,其d(001)=17×10-1nm將逐漸減小,直至d(001)=14.26×10-1nm為止。
峰側符號(hkl):衍射指數。
基線BL:圖中的虛線。
背景B:基線與橫坐標之間的距離,s-1。
半高寬(FWHM):(°),可用來表示伊利石的結晶度,自生高嶺石的半高寬均很小;碎屑高嶺石的半高寬則較寬。
峰高H:單位為s-1,常用於定性分析中,對於一種礦物的衍射峰,要換算成相對強度,峰高最大值強度為100,其餘按比例換算。
峰面積A:代表積分強度,單位是記數,也可用mm2表示,黏土礦物定量分析中常用。
7)定性分析。常見黏土礦物X射線鑒定特徵見(表72.29)。
圖72.19 X射線衍射譜圖
表72.29 黏土礦物X射線鑒定
續表
8)定量分析。礦物組合為S、I/S、It、Kao和C時的質量分數計算公式為:
岩石礦物分析第四分冊資源與環境調查分析技術
式中:w(Kao)為高嶺石的質量分數;w(C)為綠泥石的質量分數;w(S)為蒙皂石的質量分數;w(It)為伊利石的質量分數;w(I/S)為伊利石-蒙皂石混層的質量分數;I0.7nm(N)為N譜圖上0.7nm衍射峰強度;I1.0nm(550℃)為550℃譜圖上1.0nm衍射峰強度;h0.358nm(EG)為EG譜圖上0.358nm衍射峰強度;h0.353nm(EG)為EG譜圖上0.353nm衍射峰強度;I1.7nm(EG)為EG譜圖上蒙皂石1.7nm衍射峰強度;I1.0nm(EG)為EG譜圖上0.7nm衍射峰強度;h0.7nm(N)為N譜圖上0.7nm衍射峰強度;h0.7nm(EG)為EG譜圖上0.7nm衍射峰強度。
當只有Kao而無C,或只有C而無Kao時,其質量分數按下式計算:
岩石礦物分析第四分冊資源與環境調查分析技術
當只有S而無I/S,或只有I/S而無S時,其質量分數按下式計算:
岩石礦物分析第四分冊資源與環境調查分析技術
72.9.2.3 岩石熒光顯微鏡鑒定方法
方法提要
試樣經切片、磨光切片、粘片、磨製薄片後,放置於熒光顯微鏡下觀察鑒定。熒光顯微鏡是以紫外光為光源。紫外光可激發儲油岩石中能夠發光的烴類物質產生熒光。觀察分析這些發光物質本身的變化及其與岩石結構、構造的相互關系,從而判斷有機質類型、變質程度、有效儲集空間、油氣運移等問題。
儀器和設備
熒光顯微鏡 具透射光系統,反射光系統和照相設備,並有紫外、藍激光濾光片和吸收濾光器。
偏光顯微鏡。
冰箱。
試劑和材料
鐵氰化鉀。
丙三醇。
鹽酸。
氯仿。
茜素紅。
分析步驟
1) 選擇。岩心、岩屑試樣均須在紫外光下按分析項目選擇有代表性的部分。用於熒光顯微鏡鑒定的試樣,在製片前不得用有機溶劑浸泡。選 1 塊與熒光試樣相同岩性的岩屑,做偏光製片,以利於熒光薄片對照觀察。
2) 製片。製作熒光薄片的試樣,若裂縫發育或岩石疏鬆,則用 T-2 或 K-2 型 502膠進行膠結; 對滲膠較差的油砂岩可用 K -1 型 502 膠。若膠仍滲不進去,可改用提純石蠟膠結平面。然後粗磨、細磨、精磨、磨製成鏡面。載片須用毛玻璃。待試樣水分干後再進行載片。含油試樣岩片中含氣泡時不能超過岩片面積的 3%; 一般試樣岩片中氣泡含量不得超過岩片面積的 1%。熒光薄片一般不蓋片,但易潮解、揮發的試樣須蓋片。
3) 鏡下鑒定。熒光顯微鏡下鑒定內容包括:
A.瀝青發光顏色、波長定量與成分關系。為解決這問題選用了標准油樣測定其發光顏色與波長關系,並確定屬何種瀝青,見表72.30,從表中可以看出油質瀝青主顏色為黃、綠、藍,其波長范圍為 450~600nm,膠質瀝青主色為橙色、褐橙色,瀝青質瀝青主色為褐色。
表72.30 瀝青的發光顏色、波長與成分
B.發光強度定量。發光強度主要反映岩石中油的含量,岩石中油的含量越高,則油的熒光發光強度也趨大。在熒光圖像處理中,用亮度這個數值來定量表示瀝青發光強度(表72.31) 。
表72.31 發光強度與瀝青的含量關系
C.含油范圍定量。① 各種瀝青含量 (油質、膠質、瀝青質) 。② 含油麵積比,此含油麵積比在一定程度上反映了含油岩石中含油的范圍。可近似代替孔隙含量,但該數值比孔隙含量高,因為還包括油浸染的范圍。
D.真假含油顯示區別見表72.32。
表72.32 真假含油顯示區別
熒光顯微鏡對油水界面的判斷及預示含油實效
1) 油水界面判斷。一般含油井段岩樣發光顯示好,所有孔隙均含油,縫合線、晶間孔隙、粒間孔隙、晶體解理受浸染發光極好; 油水界面附近井段發光顯示不均勻現象,基質發光差,部分孔隙發光; 而含水試樣其縫及岩石均不發光。從含油的縱向變化可以判斷出油水界面。
2) 含油實效預示。通過熒光地質工作並充分了解該區及該井的地質情況,綜合考慮有關資料,如岩心 (岩屑) 、鑽井、氣測、泥漿錄井、井徑、地球物理測井,現場熒光分析等資料,才能作出是否含油的判斷。
72.9.2.4 岩石試樣陰極發光鑒定方法
電子束轟擊到試樣上,激發試樣中發光物質產生熒光,稱陰極發光。
方法提要
試樣製成薄片,置於陰極發光顯微鏡下,啟動顯微鏡陰極發光系統的高壓裝置,電子轟擊到試樣上,激發試樣中發光物質產生熒光。觀察礦物發光顏色,鑒定礦物成分,孔隙成因和結構構造等內容。
儀器和設備
陰極發光系統裝置。
偏光顯微鏡、圖像分析儀和圖像監控系統。
自動攝影裝置。
能譜儀。
X-射線強度溢漏監視器。
鑒定依據
1) 陰極發光顏色與微量元素的關系。陰極發光與能譜儀配套使用可確定陰極發光顏色與微量元素的關系,見表72.33。
表72.33 陰極發光顏色與微量元素的關系
2) 常見礦物的陰極發光顏色。常見礦物的陰極發光顏色描述見表72.34。
表72.34 礦物的陰極發光顏色描述
續表
3) 岩石類型、溫度與石英的陰極發光顏色之間的關系。岩石類型、溫度與石英的陰極發光顏色之間的關系見表72.35。
表72.35 岩石類型、溫度與石英發光類型之間的關系
鑒定內容
碎屑岩陰極發光鑒定內容包括鑒定礦物成分、礦物發光顏色、孔隙成因的判別等; 碳酸鹽岩發光鑒定內容包括鑒定碳酸鹽岩的組分、孔隙成因、孔隙演化、結構構造等; 對於岩漿岩要根據陰極發光與偏苯三甲酸三辛酯光對應觀察,鑒定岩漿岩的礦物成分等; 變質岩主要鑒定其中主要礦物、次要礦物和其他礦物的成分,以及結構構造等內容; 火山碎屑岩要鑒定其中主要礦物、次要礦物的,其他礦物的發光顏色等。
2. 汽車電瓶正極柱燒斷了,怎樣修復
這要看汽車電瓶的蓄電池極柱是一半斷還是整根斷了。
1、蓄電池極柱如果一半斷,且斷的部位不是靠其根部,上部還留有一部分。此時,可用粗銅絲將蓄電池線臨時捆在極柱上,但應捆牢固並用絕緣膠布包好,不允許有跳火現象。只要柴油機起動以後就不要熄火,以應急。
此外,也可用鐵皮、銅皮或鋁板自製一個夾頭,將極柱未斷裂的部分 和自製夾頭用螺栓緊固在一起,也可使蓄電池作應急之用。
2、如果蓄電池極柱與導線連接處齊根斷,這種現象常見於軟編織銅搭 鐵線。應急時可用廢氣缸墊銅皮(或其他薄金屬皮)做一個接頭套在軟銅線上,並設法鑽一個圓孔,然後與極柱固定在一起即可使用。
(2)碳棒用蒸餾水清洗後要擦乾嗎擴展閱讀
汽車電瓶的注意事項:
1、避免長時間把汽車停放在露天停車場,如長期停放,須拆下蓄電池帶走,以防蓄電池結冰損壞。
2、汽車引擎在冬天不易啟動,每次發動車的時間不應超過5秒,再次啟動間隔時間不少於15秒。在多次啟動仍不打著火的情況下,應從電路、點火線圈或油路等其他方面找原因。避免多次不間斷地啟動,這樣會導致蓄電池因過度放電而燒壞。
3、汽車蓄電池要經常充電,蓄電池長久不用就會慢慢自行放電,直至報廢。因此,每隔一段時間就應啟動一次汽車,給蓄電池充電。
4、每隔段時間要清潔一次蓄電池的接線柱,並塗上專用油脂以保護線束。經常檢查蓄電池上的配件及連接線路。
5、禁止汽車熄火後使用汽車電器,發動機在不發電的狀態下單獨使用蓄電池,會對其造成損害。
3. 電瓶放完電加蒸餾水還是充電加好
您好,放完電加水。
將電瓶放電,這樣可以將電瓶內部酸液密度降到1.1g/mL以下,加水在12AH的電瓶一單格加水量為8-10g,20AH的電瓶一單格加水量在15g左右。加水可以加蒸餾水或純凈水,但不能加自來水,不然會造成電瓶自放電過大的問題。
注意事項:
補水以後要靜止12~24小時。這個靜止對恢復容量很有好處,特別是對壽命有好處。否則浸潤不均勻,對補水以後的容量恢復和修復硫化都不利。
千萬注意清潔,不要在靜止的時候對電池內部有沾污,而形成自放電大的問題。
純水是不導電的,檢測蒸餾水需要電導儀,用指針式萬用表測水電阻,關鍵是兩個極板,材料要相同,還不易溶於水,可用干電池的碳棒代替,要洗刮干凈,用被測水沖洗多次,用自製的二次蒸餾水做參考樣品,檢測購買的用陰陽離子製取得純凈水,比較電阻(注意兩個極之間距離和入水深度要一樣),電阻大的為好。
參考資料來源:網路-電瓶
4. 大學化學畢業論文
化學是重要的基礎科學之一,是一門以實驗為基礎的學科,在與物理學、生物學、地理學、天文學等學科的相互滲透中,得到了迅速的發展,也推動了其他學科和技術的發展。下文是我為大家搜集整理的關於大學化學畢業論文的內容,歡迎大家閱讀參考!
大學化學畢業論文篇1
淺議化學氧化改性對碳氈空氣陰極表面特徵的影響
微生物燃料電池(MFC)是一種可以將廢水中有機物的化學能轉化為電能同時處理廢水的新型電化學裝置。但輸出功率低、運行費用高且性能不穩定等嚴重製約了MFC的實際應用。影響MFC性能的主要因素有產電微生物、陰極催化劑、電極材料、反應器構型及運行參數等。其中,陰極是影響MFC性能及運行成本的重要因素。目前,有學者通過篩選電極材料及對電極材料進行改性來提高MFC性能和降低成本,效果較為顯著。因此,筆者採用HNO3氧化碳氈,製作改性碳氈空氣陰極,研究化學氧化改性對碳氈空氣陰極表面特徵的影響;並通過循環伏安測試,考察改性後碳氈陰極的穩定性。
1材料與方法
1.1試驗裝置及材料
採用連續流運行方式,試驗裝置主體是由有機玻璃製成的圓柱體,中間陽極室有效容積為36mL(內徑為2cm,高為11.5cm),為確保陽極室的厭氧環境,用密封柱密封。陰極在陽極室外側壁圍繞。裝置總容積為3.92L,密封蓋上有陽極孔、陰極孔及檢測孔,以便用銅導線、鱷魚夾來連接外電路,外接1000Ω電阻作為負載。進水口設計在底部中央,制備成無膜上升流式反應器。陽極是直徑為1cm的碳棒,陰極是厚度為3cm的碳氈,輸出電壓由萬用表採集。
1.2原水水質及運行參數
垃圾滲濾液取自沈陽市老虎沖垃圾填埋場的集水井,其水質如表1所示。接種微生物為取自UASB反應器中的厭氧顆粒污泥,接種量為25mL。啟動期的進水流量控制在30mL/h,COD約為500mg/L。穩定運行後進水流量逐步提升到90mL/h,COD提升到1500mg/L。
裝置在32℃下恆溫運行。MFC接種厭氧污泥後,先用COD為1000mg/L的垃圾滲濾液馴化一個周期,使陽極的產電微生物成功掛膜,MFC運行穩定後,再以COD為1500mg/L的垃圾滲濾液作為陽極進水。
1.3改性碳氈空氣陰極的制備
陰極預處理:將碳氈剪成所需尺寸,然後浸泡在1mol/L的鹽酸溶液中,目的是去除碳氈中的雜質離子,24h後取出,用去離子水反復清洗直至清洗液為中性,放入105℃烘箱中乾燥2h。
碳氈改性:將預處理過的碳氈浸入65%~68%的濃硝酸中,用水浴加熱至75℃,處理不同時間後取出並用蒸餾水反復清洗直至清洗液為中性,放入105℃烘箱中乾燥2h。
催化劑吸附:將經改性後的碳氈放入Fe/C催化劑溶液(硝酸鐵濃度為0.25mol/L,活性炭粉為1g)中,於磁力攪拌器上攪拌30min,然後取出碳氈放入105℃烘箱中烘乾。
1.4分析項目和方法
外電阻R通過可調電阻箱控制,電壓由萬用表直接讀取,功率密度P通過公式P=U2/RV計算得到,其中U為電池電壓,V為陽極室體積。
表觀內阻採用穩態放電法測定。
循環伏安測試以飽和甘汞電極作為參比電極,採用傳統三電極體系,電化學工作站為EC705型。
電極電導率採用伏特計測定,COD採用快速密閉消解法測定,NH+4-N採用納氏試劑光度法測定。
2結果與討論
2.1改性時間對催化劑擔載量的影響
電極表面催化劑擔載量是影響電極性能的直接因素,而化學改性將影響電極吸附催化劑的擔載量(如表2所示)。碳氈經過HNO3化學氧化處理不同時間後,其質量均出現一定程度的減少,且隨著處理時間的增加,單位質量碳氈減少量也逐步增加,同時,單位質量碳氈所吸附催化劑的量也增加。這是由於HNO3的氧化作用使碳氈結構發生了變化,表面溝壑加深加密,粗糙度和表面積增加。同時碳氈表面的H+易被催化劑Fe3+取代,也有利於陰極催化劑的吸附。
2.2化學改性時間對電導率的影響
電極電導率是表徵電極性能的重要參數之一。考察了碳氈空氣陰極化學改性時間對其電導率的影響,
經改性後碳氈空氣陰極的電導率明顯提高,且隨著處理時間的增加,電導率升高,當化學改性時間達到6h後,電導率趨於穩定。
這是因為碳氈具有石墨層狀結構,層與層之間主要是以范德華力相結合,故層間較易引入其他分子、原子或離子而形成層間化合物。應用HNO3處理碳氈時,HNO3分子嵌入層間,同時吸引石墨電子,使其內部空穴增多,因此大大提高了碳氈的電導率。當碳氈層間嵌入的HNO3分子達到飽和時,將不再影響碳氈的電導率。
2.3改性時間對MFC電化學性能的影響
2.3.1對產電性能的影響
分別選取經HNO3氧化0、2、4、6、8、10h的碳氈制備碳氈空氣陰極,並以石墨棒為陽極,垃圾滲濾液為燃料構建MFC,進行產電試驗。極化曲線斜率和功率密度是表徵MFC產電性能的兩個重要參數,因此,通過測定輸出電壓和電流等參數,分別得到極化曲線和功率密度曲線。整個試驗過程保持進水流量為120mL/h,反應溫度為32℃。經HNO3改性的碳氈空氣陰極MFC的極化都經歷了活化極化、歐姆極化和濃度極化三個階段。隨著HNO3改性時間的延長,活化極化、歐姆極化和濃度極化損耗逐漸減小,電池的極化曲線斜率逐漸減小,即表觀內阻逐漸降低;當改性時間為6h時,極化曲線斜率達到最小,表明此時表觀內阻最小(358Ω)。之後,隨改性時間的增加,極化曲線斜率增大,即表觀內阻增大。
隨著處理時間的增加,電池的功率密度同樣經歷了一個先增高再降低的過程,與圖2的規律基本一致。其中當處理時間為6h時,電池的產電性能最好,最大功率密度達到6265.67mW/m3,較未經HNO3處理的MFC的最大功率密度(1838.46mW/m3)增大了2.4倍。由此可知,通過HNO3化學氧化改性碳氈空氣陰極是改善MFC產電性能的有效方式之一。
2.3.2對CV曲線的影響
循環伏安法(CV)是表徵MFC放電容量的重要方法之一。化學改性碳氈空氣陰極MFC的CV曲線如圖4所示。其中,掃描速度為50mV/s,掃描范圍為-1~1V。掃描曲線以下的積分面積代表了電池的放電容量。由此可知,隨著處理時間的增加,放電容量先增加後減小,化學氧化時間為6h時,構建的MFC放電容量最大,即MFC性能最好。綜上所述,HNO3化學氧化碳氈空氣陰極的最佳時間為6h。
2.4MFC的產電除污穩定性
2.4.1產電性能穩定性
對經HNO3化學氧化處理6h的碳氈空氣陰極MFC進行了CV測試,共進行了21次循環掃描,結果表明:隨著循環次數的增加,曲線形狀幾乎沒有改變,第1、6、11、16、21次的循環伏安曲線基本重合,面積近乎恆定,即放電容量幾乎沒有變化,說明電池性能比較穩定,能夠長期穩定運行。
在其他條件不變的情況下,採用經HNO3氧化6h的碳氈作為陰極,保持進水流量為120mL/h,外接1000Ω電阻持續運行14d,每天記錄輸出電壓。
在最初的3d內,輸出電壓從62mV增加到483mV,第4天達到最大為492mV,接下來的一周則穩定在470mV左右。隨著運行時間的增加,電壓略有下降,這可能是陽極室溶液的不斷流動,沖刷陽極,帶出一定量產電菌同時增加了電池的內阻所致,但總體上電池的運行比較穩定。
2.4.2除污性能穩定性
採用經HNO3化學氧化6h的碳氈作為陰極、石墨棒作為陽極、外接1000Ω電阻的MFC,以連續流方式處理垃圾滲濾液。試驗過程中原水COD為(2376±200)mg/L,NH+4-N為(151±10)mg/L,保持進水流量為120mL/h、溫度為32℃,反應初期(1~5d),出水COD濃度急劇下降,之後出水COD濃度逐漸趨於穩定。
COD由初始的(2376±200)mg/L降到(238±15)mg/L,去除率達到89.9%~91.2%,高於謝珊等採用兩瓶型MFC處理垃圾滲濾液對COD的去除率(78.3%)。而氨氮則由初始的(151±10)mg/L降到(86±5)mg/L,去除率達到39.3%~46.8%。去除的氨氮中部分以NH+4形式隨水流進入陰極室,在陰極室擴散到空氣中或轉化為其他形式的氮,部分在陽極室作為電子供體被氧化。He等的研究也證實了氨氮可以作為MFC的燃料。
3結論
①碳氈空氣陰極吸附的催化劑量隨著HNO3化學氧化碳氈時間的增加而增加,但是過量的催化劑不但不能促進反應,反而會增加電池內阻從而降低電池產電性能。碳氈空氣陰極電導率隨著HNO3化學氧化碳氈時間的增加而增加,並逐漸趨於穩定。
②隨著HNO3化學氧化碳氈時間的增加,碳氈空氣陰極MFC的功率密度、放電容量呈現先升高後降低的趨勢,而極化曲線斜率呈現先降低後升高的趨勢。
③HNO3化學氧化碳氈的最佳時間為6h。陰極改性6h後電池產電性能較穩定,最大功率密度比未改性增大2.4倍,達到了6265.67mW/m3,內阻降低到358Ω。
④陰極改性6h後的MFC處理垃圾滲濾液的性能穩定。當進水COD為(2376±200)mg/L、NH+4-N為(151±10)mg/L時,對兩者的去除率分別為(89.9%~91.2%)和(39.3%~46.8%)。
參考文獻:
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大學化學畢業論文篇2
淺談化學分子力學對建築建材選用的影響
引言
化學的應用給人類文明帶來了翻天覆地的變化,在建築領域,基於化學基礎上的新型建築建材的開發和利用提高了建築的質量及建築的安全性、穩定性、美觀性等,是現代建築研究的重要話題。此外,隨著地球資源的日益緊張,環境污染的日益嚴峻,現代建材的研究和應用更為人們所重視,基於化學分子力學對建築建材的選擇和應用途徑也日趨廣泛。
1 建築建材的選擇和應用
1.1 現代建築建材選擇和應用的現狀
伴隨著人類文明的發展,建築建材的生產工藝日益改進,生產技術的現代化,實現了建築建材生產的智能化、自動化,各類建築材料在科技發展的影響下不斷優化。例如,混凝土的應用,它不僅是一種建築材料,更具有裝飾等作用。如利用混凝土砌塊裝飾建築物牆壁,不但具有一定的美觀性,還具有保溫、隔熱等效果。在高分子化學建材應用上,國外的發展要優於國內,例如塑料地板、高分子防水卷材等高分子化學建材最早出現與國際市場,被一些發達國家廣泛應用。當前,建築建材的選擇和應用趨於高科技、多功能化,人們對建築建材的性能、裝飾效果、環保作用等有了更高要求。例如,塗料的選擇,功能多、污染小、性能高、裝飾效果強的材料更受歡迎。總之,人們對建築建材的選擇已由傳統的實用性,轉向了性價比高、性能好、低碳環保、功能多等多元方向。
1.2 新型化學建築材料
新型化學建築建材能賦予建築新功能,在節約能源、優化環境等方面也有突出表現。例如建築物牆體,可選擇非粘土磚、建築牆體板材、鋼結構、玻璃結構等,其性能明顯優於傳統牆體。如玻璃結構,透光性好、裝飾性強,給人以時尚、美觀、大氣之感。同時,新型化學建築建材的多樣性,使其具備更廣泛的功能。例如塑料,新型塑料門窗,不僅美觀、輕便、易安裝,還具有很好的隔熱性、耐腐性等; 又如新型的塑料管材,不但克服可傳統管材的易腐蝕、易生銹、易老化等缺點,還具質輕、易安裝、無污染等特點,極適合現代建築環境; 再如塑料地板,節省原料,運輸、施工方便,能帶給人更好的舒適,具有良好的裝飾效果好,是現代建築建材的“新寵”。此外,混凝土、塗料等,在化學發展的影響下也具有更多、更廣泛的用途,例如塗料的防水、防火、防毒、殺蟲、隔音、保溫等作用。
1.3 建築建材的選擇和應用原則
建築建材的選擇首先要滿足應用需求,確保建築建材選擇的應用性能,確保其應用方便、應用安全和應用效果。其次,考慮建築建材的美觀性,建築不是把好的東西堆積起來,而是一種藝術的創造與實踐。
再次,充分考慮建築建材的性價比,確保建築工程的綜合效益。在選擇建築建材時,先對建築建材的特點、性能進行充分的了解,結合建築需求,科學的選擇適當的建築建材。再對建築建材的使用環境、使用目標進行綜合的分析和研究,確保建築建材應用的效果和性能,提高建築物的功能性、美觀性。最後,要全面認知建築建材的應用工藝,確保建築建材性能的發揮。例如混凝土,不但要了解各種混凝土的特點、配置比例等,還要重視其混合工藝,確保混凝土能到達理想的建築效果。因此,建築建材的選擇是需要非常慎重的,而且需要遵循必要的應用原則。
2 化學分子力學對建築建材的選擇和應用的影響
新型建築建材種類繁多、功能齊全。例如塗料,有有機水性塗料、溶劑類塗料等,在應用上也有較大區別。新型塗料應用化學知識,使塗料具有低污染、高性能、隔熱、防火等多種功能,在材料選擇時,要充分考慮建築建材的應用目的,以達到工程施工的最大效益。又如保溫隔熱材料,現在常用的有玻璃棉、泡沫塑料等,這些材料的選擇和應用與化學分子力學息息相關。以混凝土為例,要選擇高性能的混凝土,首先,要了解混凝土的特點,它是一種由水泥、砂石、水、膠凝材料等按一定比例混合而成的復合材料。在材料的選擇與應用中,必須認清其復合材料性質和各種混合比例,同時掌握混凝土的攪拌、成型、養護等等。
其次,在混凝土基本特點基礎上,科學認知混凝土的集中攪拌特點,科學搭配各種材料比例,確保建築建材的工作性、效益性和性價比。再次,在實踐中結合理論科學的進行建築建材的選擇和應用。如通常情況下,建築中會使用硅酸鹽水泥,在該類建築建材的選擇上,不能單方面的考慮某一方面,要綜合考慮,全面了解、可選選擇。例如,在配置C40 以下的流態混泥土時,選擇 42. 5Mpa 普硅水泥就不太合適,應結合應用需求,選擇 32. 5Mpa 普硅水泥,避免選擇的盲目性帶來施工的不便。
此外,混凝土的選擇要科學的利用化學知識,如相同標號的混凝土,要選擇強度系數大,確保混凝土的耐久性; 相同強度的混凝土,則要選擇需水量小的,降低水泥用量,確保水灰比例的科學性。同時,注重季節、氣候等對於建築建材化學性能的影響,如在混凝土配置中選擇水泥,如在冬季施工則易採用 R 型硅酸鹽水泥,搭配合適的摻料、外加劑等,確保混凝土性能。總之,化學豐富了現代建築建材市場,為建築提供了更多的選材機遇,而新型的建築建材的使用一定要避開盲目性、跟風性,應在建築目的的指導下,結合建築建材性能,利用化學分子力學等知識,科學的、適當的對其進行選擇和應用,以提高建築建材的應用效果和應用價值。化學的分子力學,在建築建材中應用非常廣泛,基於建築建材的化學分子力學應用,可以將建材的使用效率和使用效果做到最佳。總之,要充分利用化學分子力學的原理,在建築建材中實現廣泛的推廣性使用,逐步加強對於化學原理的實際應用,從而達到推動行業發展的目的。
3 結語
高科技帶來了建築建材的高性能、多功能及輕便、美觀等等。如玻璃材料鋼化、夾絲、夾層等工藝不但提高了玻璃的安全性、抗壓性,還對玻璃的隔音性、保溫性等有很大的優化作用。隨著化學工業的發展,越多的不可能變為可能,玻璃牆、塑料地板等,不斷的豐富人類的建築需求,提升建築品味,使城市建設的風景更加多姿多彩。
參考文獻
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第一章 從實驗學化學
一、常見物質的分離、提純和鑒別
1.常用的物理方法——根據物質的物理性質上差異來分離。
混合物的物理分離方法
方法 適用范圍 主要儀器 注意點 實例
固+液 蒸發 易溶固體與液體分開 酒精燈、蒸發皿、玻璃棒 ①不斷攪拌;②最後用余熱加熱;③液體不超過容積2/3 NaCl(H2O)
固+固 結晶 溶解度差別大的溶質分開 NaCl(NaNO3)
升華 能升華固體與不升華物分開 酒精燈 I2(NaCl)
固+液 過濾 易溶物與難溶物分開 漏斗、燒杯 ①一角、二低、三碰;②沉澱要洗滌;③定量實驗要「無損」 NaCl(CaCO3)
液+液 萃取 溶質在互不相溶的溶劑里,溶解度的不同,把溶質分離出來 分液漏斗 ①先查漏;②對萃取劑的要求;③使漏斗內外大氣相通;④上層液體從上口倒出 從溴水中提取Br2
分液 分離互不相溶液體 分液漏斗 乙酸乙酯與飽和Na2CO3溶液
蒸餾 分離沸點不同混合溶液 蒸餾燒瓶、冷凝管、溫度計、牛角管 ①溫度計水銀球位於支管處;②冷凝水從下口通入;③加碎瓷片 乙醇和水、I2和CCl4
滲析 分離膠體與混在其中的分子、離子 半透膜 更換蒸餾水 澱粉與NaCl
鹽析 加入某些鹽,使溶質的溶解度降低而析出 燒杯 用固體鹽或濃溶液 蛋白質溶液、硬脂酸鈉和甘油
氣+氣 洗氣 易溶氣與難溶氣分開 洗氣瓶 長進短出 CO2(HCl)
液化 沸點不同氣分開 U形管 常用冰水 NO2(N2O4)
i、蒸發和結晶 蒸發是將溶液濃縮、溶劑氣化或溶質以晶體析出的方法。結晶是溶質從溶液中析出晶體的過程,可以用來分離和提純幾種可溶性固體的混合物。結晶的原理是根據混合物中各成分在某種溶劑里的溶解度的不同,通過蒸發減少溶劑或降低溫度使溶解度變小,從而使晶體析出。加熱蒸發皿使溶液蒸發時、要用玻璃棒不斷攪動溶液,防止由於局部溫度過高,造成液滴飛濺。當蒸發皿中出現較多的固體時,即停止加熱,例如用結晶的方法分離NaCl和KNO3混合物。
ii、蒸餾 蒸餾是提純或分離沸點不同的液體混合物的方法。用蒸餾原理進行多種混合液體的族腔薯分離,叫分餾。
操作圓睜時要注意:
①在蒸餾燒瓶中放少量碎瓷片,防止液體暴沸。
②溫度計水銀球的位置應與支管底口下緣位於同一水平線上。
③蒸餾燒瓶中所盛放液體不能超過其容積的2/3,也不能少於l/3。
④冷凝管中冷卻水從下口進,從上口出。
⑤加熱溫度不能超過混合物中沸點最高物質的沸點,例如用分餾的方法進行石油的分餾。
iii、分液和萃取 分液是把兩種互不相溶、密度也不相同的液體分離開的方法。萃取是利用溶質在互不相溶的溶劑里的溶解度不同,用一種溶劑把溶質從它與另一種溶劑所組成的溶液中提取出來的方法。選擇的萃取劑應符合下列要求:和原溶液中的溶劑互不相溶;對溶質的溶解度要遠大於原溶劑,並且溶劑易揮發。
在萃取過程中要注意:
①將要萃取的溶液和萃取溶劑依次從上口倒入分液漏斗,其量不能超過漏斗容積的2/3,塞好塞子進行振盪。
②振盪時右手捏住漏鬥上口的頸部,並用食指根部壓緊塞子,以左手握住旋塞,同時用手指控制活塞,將漏鬥倒轉過來用力振盪。
③然後將分液漏斗靜置,待液體分層後進行分液,分液時下層液體從漏鬥口放出,上層液體從上口倒出。例如用四氯化碳萃取溴水裡的溴。
iv、升華 升華是指固態物質吸熱後不經過液態直接變成氣態的過程。利用某些物質具有升華的特性,將這種物質和其它受熱不升華的物質分離開來,例如加熱使碘升華,來分離I2和SiO2的混合物。
2、化學方法分離和提純物質
對物質的分離可一般先用化學方法對物質進行處理,然後再根據混合物的特點用恰當的分離方法(見化學基本操作)進行分離。
用化學方法分離和提純物質時要注意:
①最好不引入新的雜質;
②不能損耗或減少被提純物質的質量
③實驗操作要簡便,不能繁雜。用化學方法除去溶液中的雜質時,要使被分離的物質或離子盡可能除凈,需要加入過量的分離試劑,在多步兆者分離過程中,後加的試劑應能夠把前面所加入的無關物質或離子除去。
對於無機物溶液常用下列方法進行分離和提純:
(1)生成沉澱法 (2)生成氣體法 (3)氧化還原法 (4)正鹽和與酸式鹽相互轉化法 (5)利用物質的兩性除去雜質 (6)離子交換法
常見物質除雜方法
序號 原物 所含雜質 除雜質試劑 主要操作方法
1 N2 O2 灼熱的銅絲網 用固體轉化氣體
2 CO2 H2S CuSO4溶液 洗氣
3 CO CO2 NaOH溶液 洗氣
4 CO2 CO 灼熱CuO 用固體轉化氣體
5 CO2 HCI 飽和的NaHCO3 洗氣
6 H2S HCI 飽和的NaHS 洗氣
7 SO2 HCI 飽和的NaHSO3 洗氣
8 CI2 HCI 飽和的食鹽水 洗氣
9 CO2 SO2 飽和的NaHCO3 洗氣
10 炭粉 MnO2 濃鹽酸(需加熱) 過濾
11 MnO2 C -------- 加熱灼燒
12 炭粉 CuO 稀酸(如稀鹽酸) 過濾
13 AI2O3 Fe2O3 NaOH(過量),CO2 過濾
14 Fe2O3 AI2O3 NaOH溶液 過濾
15 AI2O3 SiO2 鹽酸`氨水 過濾
16 SiO2 ZnO HCI溶液 過濾,
17 BaSO4 BaCO3 HCI或稀H2SO4 過濾
18 NaHCO3溶液 Na2CO3 CO2 加酸轉化法
19 NaCI溶液 NaHCO3 HCI 加酸轉化法
20 FeCI3溶液 FeCI2 CI2 加氧化劑轉化法
21 FeCI3溶液 CuCI2 Fe 、CI2 過濾
22 FeCI2溶液 FeCI3 Fe 加還原劑轉化法
23 CuO Fe (磁鐵) 吸附
24 Fe(OH)3膠體 FeCI3 蒸餾水 滲析
25 CuS FeS 稀鹽酸 過濾
26 I2晶體 NaCI -------- 加熱升華
27 NaCI晶體 NH4CL -------- 加熱分解
28 KNO3晶體 NaCI 蒸餾水 重結晶.
3、物質的鑒別
物質的檢驗通常有鑒定、鑒別和推斷三類,它們的共同點是:依據物質的特殊性質和特徵反應,選擇適當的試劑和方法,准確觀察反應中的明顯現象,如顏色的變化、沉澱的生成和溶解、氣體的產生和氣味、火焰的顏色等,進行判斷、推理。
檢驗類型 鑒別 利用不同物質的性質差異,通過實驗,將它們區別開來。
鑒定 根據物質的特性,通過實驗,檢驗出該物質的成分,確定它是否是這種物質。
推斷 根據已知實驗及現象,分析判斷,確定被檢的是什麼物質,並指出可能存在什麼,不可能存在什麼。
檢驗方法 ① 若是固體,一般應先用蒸餾水溶解
② 若同時檢驗多種物質,應將試管編號
③ 要取少量溶液放在試管中進行實驗,絕不能在原試劑瓶中進行檢驗
④ 敘述順序應是:實驗(操作)→現象→結論→原理(寫方程式)
① 常見氣體的檢驗
常見氣體 檢驗方法
氫氣 純凈的氫氣在空氣中燃燒呈淡藍色火焰,混合空氣點燃有爆鳴聲,生成物只有水。不是只有氫氣才產生爆鳴聲;可點燃的氣體不一定是氫氣
氧氣 可使帶火星的木條復燃
氯氣 黃綠色,能使濕潤的碘化鉀澱粉試紙變藍(O3、NO2也能使濕潤的碘化鉀澱粉試紙變藍)
氯化氫 無色有刺激性氣味的氣體。在潮濕的空氣中形成白霧,能使濕潤的藍色石藍試紙變紅;用蘸有濃氨水的玻璃棒靠近時冒白煙;將氣體通入AgNO3溶液時有白色沉澱生成。
二氧化硫 無色有刺激性氣味的氣體。能使品紅溶液褪色,加熱後又顯紅色。能使酸性高錳酸鉀溶液褪色。
硫化氫 無色有具雞蛋氣味的氣體。能使Pb(NO3)2或CuSO4溶液產生黑色沉澱,或使濕潤的醋酸鉛試紙變黑。
氨氣 無色有刺激性氣味,能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍,用蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近時能生成白煙。
二氧化氮 紅棕色氣體,通入水中生成無色的溶液並產生無色氣體,水溶液顯酸性。
一氧化氮 無色氣體,在空氣中立即變成紅棕色
二氧化碳 能使澄清石灰水變渾濁;能使燃著的木條熄滅。SO2氣體也能使澄清的石灰水變混濁,N2等氣體也能使燃著的木條熄滅。
一氧化碳 可燃燒,火焰呈淡藍色,燃燒後只生成CO2;能使灼熱的CuO由黑色變成紅色。
② 幾種重要陽離子的檢驗
(l)H+ 能使紫色石蕊試液或橙色的甲基橙試液變為紅色。
(2)Na+、K+ 用焰色反應來檢驗時,它們的火焰分別呈黃色、淺紫色(通過鈷玻片)。
(3)Ba2+ 能使稀硫酸或可溶性硫酸鹽溶液產生白色BaSO4沉澱,且沉澱不溶於稀硝酸。
(4)Mg2+ 能與NaOH溶液反應生成白色Mg(OH)2沉澱,該沉澱能溶於NH4Cl溶液。
(5)Al3+ 能與適量的NaOH溶液反應生成白色Al(OH)3絮狀沉澱,該沉澱能溶於鹽酸或過量的NaOH溶液。
(6)Ag+ 能與稀鹽酸或可溶性鹽酸鹽反應,生成白色AgCl沉澱,不溶於稀 HNO3,但溶於氨水,生成〔Ag(NH3)2〕+。
(7)NH4+ 銨鹽(或濃溶液)與NaOH濃溶液反應,並加熱,放出使濕潤的紅色石藍試紙變藍的有刺激性氣味NH3氣體。
(8)Fe2+ 能與少量NaOH溶液反應,先生成白色Fe(OH)2沉澱,迅速變成灰綠色,最後變成紅褐色Fe(OH)3沉澱。或向亞鐵鹽的溶液里加入KSCN溶液,不顯紅色,加入少量新制的氯水後,立即顯紅色。2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
(9) Fe3+ 能與 KSCN溶液反應,變成血紅色 Fe(SCN)3溶液,能與 NaOH溶液反應,生成紅褐色Fe(OH)3沉澱。
(10)Cu2+ 藍色水溶液(濃的CuCl2溶液顯綠色),能與NaOH溶液反應,生成藍色的Cu(OH)2沉澱,加熱後可轉變為黑色的 CuO沉澱。含Cu2+溶液能與Fe、Zn片等反應,在金屬片上有紅色的銅生成。
③ 幾種重要的陰離子的檢驗
(1)OH- 能使無色酚酞、紫色石蕊、橙色的甲基橙等指示劑分別變為紅色、藍色、黃色。
(2)Cl- 能與硝酸銀反應,生成白色的AgCl沉澱,沉澱不溶於稀硝酸,能溶於氨水,生成[Ag(NH3)2]+。
(3)Br- 能與硝酸銀反應,生成淡黃色AgBr沉澱,不溶於稀硝酸。
(4)I- 能與硝酸銀反應,生成黃色AgI沉澱,不溶於稀硝酸;也能與氯水反應,生成I2,使澱粉溶液變藍。
(5)SO42- 能與含Ba2+溶液反應,生成白色BaSO4沉澱,不溶於硝酸。
(6)SO32- 濃溶液能與強酸反應,產生無色有刺激性氣味的SO2氣體,該氣體能使品紅溶液褪色。能與BaCl2溶液反應,生成白色BaSO3沉澱,該沉澱溶於鹽酸,生成無色有刺激性氣味的SO2氣體。
(7)S2- 能與Pb(NO3)2溶液反應,生成黑色的PbS沉澱。
(8)CO32- 能與BaCl2溶液反應,生成白色的BaCO3沉澱,該沉澱溶於硝酸(或鹽酸),生成無色無味、能使澄清石灰水變渾濁的CO2氣體。
(9)HCO3- 取含HCO3-鹽溶液煮沸,放出無色無味CO2氣體,氣體能使澄清石灰水變渾濁或向HCO3-鹽酸溶液里加入稀MgSO4溶液,無現象,加熱煮沸,有白色沉澱 MgCO3生成,同時放出 CO2氣體。
(10)PO43- 含磷酸根的中性溶液,能與AgNO3反應,生成黃色Ag3PO4沉澱,該沉澱溶於硝酸。
(11)NO3- 濃溶液或晶體中加入銅片、濃硫酸加熱,放出紅棕色氣體。
二、常見事故的處理
事故 處理方法
酒精及其它易燃有機物小面積失火 立即用濕布撲蓋
鈉、磷等失火 迅速用砂覆蓋
少量酸(或鹼)滴到桌上 立即用濕布擦凈,再用水沖洗
較多量酸(或鹼)流到桌上 立即用適量NaHCO3溶液(或稀HAC)作用,後用水沖洗
酸沾到皮膚或衣物上 先用抹布擦試,後用水沖洗,再用NaHCO3稀溶液沖洗
鹼液沾到皮膚上 先用較多水沖洗,再用硼酸溶液洗
酸、鹼濺在眼中 立即用水反復沖洗,並不斷眨眼
苯酚沾到皮膚上 用酒精擦洗後用水沖洗
白磷沾到皮膚上 用CuSO4溶液洗傷口,後用稀KMnO4溶液濕敷
溴滴到皮膚上 應立即擦去,再用稀酒精等無毒有機溶濟洗去,後塗硼酸、凡士林
誤食重金屬鹽 應立即口服蛋清或生牛奶
汞滴落在桌上或地上 應立即撒上硫粉
三、化學計量
①物質的量
定義:表示一定數目微粒的集合體 符號n 單位 摩爾 符號 mol
阿伏加德羅常數:0.012kgC-12中所含有的碳原子數。用NA表示。 約為6.02x1023
微粒與物質的量
公式:n=
②摩爾質量:單位物質的量的物質所具有的質量 用M表示 單位:g/mol 數值上等於該物質的分子量
質量與物質的量
公式:n=
③物質的體積決定:①微粒的數目②微粒的大小③微粒間的距離
微粒的數目一定 固體液體主要決定②微粒的大小
氣體主要決定③微粒間的距離
體積與物質的量
公式:n=
標准狀況下 ,1mol任何氣體的體積都約為22.4L
④阿伏加德羅定律:同溫同壓下, 相同體積的任何氣體都含有相同的分子數
⑤物質的量濃度:單位體積溶液中所含溶質B的物質的量。符號CB 單位:mol/l
公式:CB=nB/V nB=CB×V V=nB/CB
溶液稀釋規律 C(濃)×V(濃)=C(稀)×V(稀)
⑥ 溶液的配置
(l)配製溶質質量分數一定的溶液
計算:算出所需溶質和水的質量。把水的質量換算成體積。如溶質是液體時,要算出液體的體積。
稱量:用天平稱取固體溶質的質量;用量簡量取所需液體、水的體積。
溶解:將固體或液體溶質倒入燒杯里,加入所需的水,用玻璃棒攪拌使溶質完全溶解.
(2)配製一定物質的量濃度的溶液 (配製前要檢查容量瓶是否漏水)
計算:算出固體溶質的質量或液體溶質的體積。
稱量:用托盤天平稱取固體溶質質量,用量簡量取所需液體溶質的體積。
溶解:將固體或液體溶質倒入燒杯中,加入適量的蒸餾水(約為所配溶液體積的1/6),用玻璃棒攪拌使之溶解,冷卻到室溫後,將溶液引流注入容量瓶里。
洗滌(轉移):用適量蒸餾水將燒杯及玻璃棒洗滌2-3次,將洗滌液注入容量瓶。振盪,使溶液混合均勻。
定容:繼續往容量瓶中小心地加水,直到液面接近刻度2-3mm處,改用膠頭滴管加水,使溶液凹面恰好與刻度相切。把容量瓶蓋緊,再振盪搖勻。
5、過濾 過濾是除去溶液里混有不溶於溶劑的雜質的方法。
過濾時應注意:①一貼:將濾紙折疊好放入漏斗,加少量蒸餾水潤濕,使濾紙緊貼漏斗內壁。
②二低:濾紙邊緣應略低於漏斗邊緣,加入漏斗中液體的液面應略低於濾紙的邊緣。
③三靠:向漏斗中傾倒液體時,燒杯的夾嘴應與玻璃棒接觸;玻璃棒的底端應和過濾器有三層濾紙處輕輕接觸;漏斗頸的末端應與接受器的內壁相接觸,例如用過濾法除去粗食鹽中少量的泥沙。
第二章 化學物質及其變化
一、物質的分類 金屬:Na、Mg、Al
單質
非金屬:S、O、N
酸性氧化物:SO3、SO2、P2O5等
氧化物 鹼性氧化物:Na2O、CaO、Fe2O3
氧化物:Al2O3等
純 鹽氧化物:CO、NO等
凈 含氧酸:HNO3、H2SO4等
物 按酸根分
無氧酸:HCl
強酸:HNO3、H2SO4 、HCl
酸 按強弱分
弱酸:H2CO3、HClO、CH3COOH
化 一元酸:HCl、HNO3
合 按電離出的H+數分 二元酸:H2SO4、H2SO3
物 多元酸:H3PO4
強鹼:NaOH、Ba(OH)2
物 按強弱分
質 弱鹼:NH3•H2O、Fe(OH)3
鹼
一元鹼:NaOH、
按電離出的HO-數分 二元鹼:Ba(OH)2
多元鹼:Fe(OH)3
正鹽:Na2CO3
鹽 酸式鹽:NaHCO3
鹼式鹽:Cu2(OH)2CO3
溶液:NaCl溶液、稀H2SO4等
混 懸濁液:泥水混合物等
合 乳濁液:油水混合物
物 膠體:Fe(OH)3膠體、澱粉溶液、煙、霧、有色玻璃等
二、分散系相關概念
1. 分散系:一種物質(或幾種物質)以粒子形式分散到另一種物質里所形成的混合物,統稱為分散系。
2. 分散質:分散系中分散成粒子的物質。
3. 分散劑:分散質分散在其中的物質。
4、分散系的分類:當分散劑是水或其他液體時,如果按照分散質粒子的大小來分類,可以把分散系分為:溶液、膠體和濁液。分散質粒子直徑小於1nm的分散系叫溶液,在1nm-100nm之間的分散系稱為膠體,而分散質粒子直徑大於100nm的分散系叫做濁液。
下面比較幾種分散系的不同:
分散系 溶 液 膠 體 濁 液
分散質的直徑 <1nm(粒子直徑小於10-9m) 1nm-100nm(粒子直徑在10-9 ~ 10-7m) >100nm(粒子直徑大於10-7m)
分散質粒子 單個小分子或離子 許多小分子集合體或高分子 巨大數目的分子集合體
實例 溶液酒精、氯化鈉等 澱粉膠體、氫氧化鐵膠體等 石灰乳、油水等
性
質 外觀 均一、透明 均一、透明 不均一、不透明
穩定性 穩定 較穩定 不穩定
能否透過濾紙 能 能 不能
能否透過半透膜 能 不能 不能
鑒別 無丁達爾效應 有丁達爾效應 靜置分層
注意:三種分散系的本質區別:分散質粒子的大小不同。
三、膠體
1、膠體的定義:分散質粒子直徑大小在10-9~10-7m之間的分散系。
2、膠體的分類:
①. 根據分散質微粒組成的狀況分類:
如: 膠體膠粒是由許多 等小分子聚集一起形成的微粒,其直徑在1nm~100nm之間,這樣的膠體叫粒子膠體。 又如:澱粉屬高分子化合物,其單個分子的直徑在1nm~100nm范圍之內,這樣的膠體叫分子膠體。
②. 根據分散劑的狀態劃分:
如:煙、雲、霧等的分散劑為氣體,這樣的膠體叫做氣溶膠;AgI溶膠、 溶膠、 溶膠,其分散劑為水,分散劑為液體的膠體叫做液溶膠;有色玻璃、煙水晶均以固體為分散劑,這樣的膠體叫做固溶膠。
3、膠體的制備
A. 物理方法
① 機械法:利用機械磨碎法將固體顆粒直接磨成膠粒的大小
② 溶解法:利用高分子化合物分散在合適的溶劑中形成膠體,如蛋白質溶於水,澱粉溶於水、聚乙烯熔於某有機溶劑等。
B. 化學方法
① 水解促進法:FeCl3+3H2O(沸)= (膠體)+3HCl
② 復分解反應法:KI+AgNO3=AgI(膠體)+KNO3 Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(膠體)+2NaCl
思考:若上述兩種反應物的量均為大量,則可觀察到什麼現象?如何表達對應的兩個反應方程式?提示:KI+AgNO3=AgI↓+KNO3(黃色↓)Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl(白色↓)
4、膠體的性質:
① 丁達爾效應——丁達爾效應是粒子對光散射作用的結果,是一種物理現象。丁達爾現象產生的原因,是因為膠體微粒直徑大小恰當,當光照射膠粒上時,膠粒將光從各個方面全部反射,膠粒即成一小光源(這一現象叫光的散射),故可明顯地看到由無數小光源形成的光亮「通路」。當光照在比較大或小的顆粒或微粒上則無此現象,只發生反射或將光全部吸收的現象,而以溶液和濁液無丁達爾現象,所以丁達爾效應常用於鑒別膠體和其他分散系。
② 布朗運動——在膠體中,由於膠粒在各個方向所受的力不能相互平衡而產生的無規則的運動,稱為布朗運動。是膠體穩定的原因之一。
③ 電泳——在外加電場的作用下,膠體的微粒在分散劑里向陰極(或陽極)作定向移動的現象。膠體具有穩定性的重要原因是同一種膠粒帶有同種電荷,相互排斥,另外,膠粒在分散力作用下作不停的無規則運動,使其受重力的影響有較大減弱,兩者都使其不易聚集,從而使膠體較穩定。
說明:A、電泳現象表明膠粒帶電荷,但膠體都是電中性的。膠粒帶電的原因:膠體中單個膠粒的體積小,因而膠體中膠粒的表面積大,因而具備吸附能力。有的膠體中的膠粒吸附溶液中的陽離子而帶正電;有的則吸附陰離子而帶負電膠體的提純,可採用滲析法來提純膠體。使分子或離子通過半透膜從膠體里分離出去的操作方法叫滲析法。其原理是膠體粒子不能透過半透膜,而分子和離子可以透過半透膜。但膠體粒子可以透過濾紙,故不能用濾紙提純膠體。
B、在此要熟悉常見膠體的膠粒所帶電性,便於判斷和分析一些實際問題。
帶正電的膠粒膠體:金屬氫氧化物如 、 膠體、金屬氧化物。
帶負電的膠粒膠體:非金屬氧化物、金屬硫化物As2S3膠體、硅酸膠體、土壤膠體
特殊:AgI膠粒隨著AgNO3和KI相對量不同,而可帶正電或負電。若KI過量,則AgI膠粒吸附較多I-而帶負電;若AgNO3過量,則因吸附較多Ag+而帶正電。當然,膠體中膠粒帶電的電荷種類可能與其他因素有關。
C、同種膠體的膠粒帶相同的電荷。
D、固溶膠不發生電泳現象。凡是膠粒帶電荷的液溶膠,通常都可發生電泳現象。氣溶膠在高壓電的條件也能發生電泳現象。
膠體根據分散質微粒組成可分為粒子膠體(如 膠體,AgI膠體等)和分子膠體[如澱粉溶液,蛋白質溶液(習慣仍稱其溶液,其實分散質微粒直徑已達膠體范圍),只有粒子膠體的膠粒帶電荷,故可產生電泳現象。整個膠體仍呈電中性,所以在外電場作用下作定向移動的是膠粒而非膠體。
④聚沉——膠體分散系中,分散系微粒相互聚集而下沉的現象稱為膠體的聚沉。能促使溶膠聚沉的外因有加電解質(酸、鹼及鹽)、加熱、溶膠濃度增大、加膠粒帶相反電荷的膠體等。有時膠體在凝聚時,會連同分散劑一道凝結成凍狀物質,這種凍狀物質叫凝膠。
膠體穩定存在的原因:(1)膠粒小,可被溶劑分子沖擊不停地運動,不易下沉或上浮(2)膠粒帶同性電荷,同性排斥,不易聚大,因而不下沉或上浮
膠體凝聚的方法:
(1)加入電解質:電解質電離出的陰、陽離子與膠粒所帶的電荷發生電性中和,使膠粒間的排斥力下降,膠粒相互結合,導致顆粒直徑>10-7m,從而沉降。
能力:離子電荷數,離子半徑
陽離子使帶負電荷膠粒的膠體凝聚的能力順序為:Al3+>Fe3+>H+>Mg2+>Na+
陰離子使帶正電荷膠粒的膠體凝聚的能力順序為:SO42->NO3->Cl-
(2)加入帶異性電荷膠粒的膠體:(3)加熱、光照或射線等:加熱可加快膠粒運動速率,增大膠粒之間的碰撞機會。如蛋白質溶液加熱,較長時間光照都可使其凝聚甚至變性。
5、膠體的應用
膠體的知識在生活、生產和科研等方面有著重要用途,如常見的有:
① 鹽鹵點豆腐:將鹽鹵( )或石膏( )溶液加入豆漿中,使豆腐中的蛋白質和水等物質一起凝聚形成凝膠。
② 肥皂的製取分離 ③ 明礬、 溶液凈水④ FeCl3溶液用於傷口止血 ⑤ 江河入海口形成的沙洲⑥ 水泥硬化 ⑦冶金廠大量煙塵用高壓電除去⑧ 土壤膠體中離子的吸附和交換過程,保肥作用
⑨ 硅膠的制備: 含水4%的 叫硅膠
⑩ 用同一鋼筆灌不同牌號墨水易發生堵塞
四、離子反應
1、電離 ( ionization )
電離:電解質溶於水或受熱熔化時解離成自由離子的過程。
酸、鹼、鹽的水溶液可以導電,說明他們可以電離出自由移動的離子。不僅如此,酸、鹼、鹽等在熔融狀態下也能電離而導電,於是我們依據這個性質把能夠在水溶液里或熔融狀態下能導電的化合物統稱為電解質。
2、電離方程式
H2SO4 = 2H+ + SO42- HCl = H+ + Cl- HNO3 = H+ + NO3-
硫酸在水中電離生成了兩個氫離子和一個硫酸根離子。鹽酸,電離出一個氫離子和一個氯離子。硝酸則電離出一個氫離子和一個硝酸根離子。電離時生成的陽離子全部都是氫離子的化合物我們就稱之為酸。從電離的角度,我們可以對酸的本質有一個新的認識。那鹼還有鹽又應怎麼來定義呢?
電離時生成的陰離子全部都是氫氧根離子的化合物叫做鹼。
電離時生成的金屬陽離子(或NH4+)和酸根陰離子的化合物叫做鹽。
書寫下列物質的電離方程式:KCl、NaHSO4、NaHCO3
KCl == K+ + Cl― NaHSO4 == Na+ + H+ +SO42― NaHCO3 == Na+ + HCO3―
這里大家要特別注意,碳酸是一種弱酸,弱酸的酸式鹽如碳酸氫鈉在水溶液中主要是電離出鈉離子還有碳酸氫根離子;而硫酸是強酸,其酸式鹽就在水中則完全電離出鈉離子,氫離子還有硫酸根離子。
〔小結〕注意:1、 HCO3-、OH-、SO42-等原子團不能拆開
2、HSO4―在水溶液中拆開寫,在熔融狀態下不拆開寫。
3、電解質與非電解質
①電解質:在水溶液里或熔化狀態下能夠導電的化合物,如酸、鹼、鹽等。
②非電解質:在水溶液里和熔融狀態下都不導電的化合物,如蔗糖、酒精等。
小結
(1)、能夠導電的物質不一定全是電解質。
(2)、電解質必須在水溶液里或熔化狀態下才能有自由移動的離子。
(3)、電解質和非電解質都是化合物,單質既不是電解也不是非電解質。
(4)、溶於水或熔化狀態;注意:「或」字
(5)、溶於水和熔化狀態兩各條件只需滿足其中之一,溶於水不是指和水反應;
(6)、化合物,電解質和非電解質,對於不是化合物的物質既不是電解質也不是非電解質。
4、電解質與電解質溶液的區別:
電解質是純凈物,電解質溶液是混合物。無論電解質還是非電解質的導電都是指本身,而不是說只要在水溶液或者是熔化能導電就是電解質。5、強電解質:在水溶液里全部電離成離子的電解質。
6、弱電解質:在水溶液里只有一部分分子電離成離子的電解質。
強、弱電解質對比
強電解質 弱電解質
物質結構 離子化合物,某些共價化合物 某些共價化合物
電離程度 完全 部分
溶液時微粒 水合離子 分子、水合離子
導電性 強 弱
物質類別實例 大多數鹽類、強酸、強鹼 弱酸、弱鹼、水
8、離子方程式的書寫• 第一步:寫(基礎) 寫出正確的化學方程式
第二步:拆(關鍵) 把易溶、易電離的物質拆成離子形式(難溶、難電離的以及氣體等仍用化學式表示) 第三步:刪(途徑)
刪去兩邊不參加反應的離子第四步:查(保證)檢查(質量守恆、電荷守恆)
※離子方程式的書寫注意事項:
1.非電解質、弱電解質、難溶於水的物質,氣體在反應物、生成物中出現,均寫成化學式或分式。2.固體間的反應,即使是電解質,也寫成化學式或分子式。
3.氧化物在反應物中、生成物中均寫成化學式或分子式。4.濃H2SO4作為反應物和固體反應時,濃H2SO4寫成化學式.5金屬、非金屬單質,無論在反應物、生成物中均寫成化學式。微溶物作為反應物時,處於澄清溶液中時寫成離子形式;處於濁液或固體時寫成化學式。