融合UbD理论的初中化学项目式教学探索——以“复分解反应”为例

融合项目式教学与UbD理论,构建适用于初中化学教学的融合框架。以“复分解反应”为例,探讨融合框架的实际应用。在此基础上,选择制取固体酒精作为项目任务,通过了解醋酸钙的性质、探究醋酸钙以及固体酒精的制取,引导学生深入学习,力求教学目标的达成。同时,运用过程性评价与结果性评价相结合的方式,全面评估综合表现,促进学生提升化学学科核心素养,加深对化学学科的实际应用价值的认识。

热化学硫碘制氢系统中硫酸分解反应器的换热性能

硫酸分解反应器作为热化学硫碘制氢系统中的重要设备,其换热需要匹配系统的产氢量换热需求。为研究硫酸分解反应器不同结构对换热的影响,使反应器的换热满足系统需求,同时满足制造工艺的限制。通过试验对硫酸分解反应进行反应动力学参数标定并建立反应动力学模型,用gPROMS软件对反应器进行仿真,得到反应器内的压力、温度、流量和各组分浓度等参数。结果表明:反应器总长度不变,调整预热段和反应段长度比或提高填充颗粒热导率无法提升总转化率。反应器增加预热段长度可显著增加总转化率,关键原因是预热段长度决定了反应器内温度能否达到SO3分解反应所需最佳温度850℃。减小反应器直径并不能增加总转化率,虽然反应器的直径减小有利于传热,但由于整体入口流量不变,流体流速显著提高,减少了反应物的停留时间,同时还会显著增加反应器流阻。采用套筒环腔内、外加热结构作为反应器预热段可有效提高总转化率。采用内外同时加热时,增加了换热面积,有利于缩短预热段长度,预热段长度仅需900 mm左右反应器出口温度即可达到850℃,得到了符合要求的反应器结构设计。

多孔过渡金属电催化剂在水分解反应中的应用

随着能源短缺、气候恶化、环境污染等全球问题的日益严峻,迫切需要对目前的能源生产和利用方式进行重大变革。发展可再生的绿色清洁能源,降低传统化石能源在能源供应中的比重,是解决全球能源危机与环境问题的理想技术途径。电催化水分解反应能够将各地可再生资源产生的冗余电能转换为具有高能量密度且便于储存的氢能。综述了以廉价多孔过渡金属为基础的电催化剂在水分解中的应用进展,并对后续新型非贵金属电催化剂的研发方向进行了展望。

基于头峰的多步分解反应过程热失控特征参数计算方法研究

目前微通道反应器在含能材料合成领域广泛应用,极大提高了合成过程的安全性,但是仍然需要关注物料的热稳定性。绝热条件下最大反应速率到达时间(TMR_(ad))与TMR_(ad)为24 h所对应的引发温度(T_(D24))是两个表征危险化学品及含能材料热分解危险性的重要特征参数,这两个参数的传统计算方法为单步N级法和数值计算法,存在分析过程费时费力的缺点。为此,根据差示扫描量热仪动态升温测试曲线,提出了基于头峰(即多峰曲线分峰后的第一个峰)的热分解失控特征参数计算方法,采用穷举法比较了该方法与模型计算法的T_(D24)偏差,进行了数值模拟验证,并基于文献实验计算了1,8-二硝基蒽醌、改性硝基胍(M-NQ)、1,5-二硝基蒽醌和3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)4种物质的热失控特征参数。数值模拟结果表明,对于两步和三步连续反应,T_(D24)的最大偏差百分比分别为2.88%和6.9%,最大偏差为6.41℃;对于三步连续反应,T_(D24)最大偏差为5.39℃。结果表明,4种含能材料的T_(D24)计算偏差分别为-4.55,0.71,3.16℃和-0.84℃,与模型计算法得到的T_(D24)相比,偏差百分比的绝对值均小于2%,证实了T_(D24)计算方法的有效性,计算T_(D24)时偏差较小,计算简便,能够较为准确地获得其热分解失控特征参数。

基于宏观、微观、符号三重表征初中化学课堂教学——以“复分解反应的定义及条件”的教学为例

本文通过宏观上实验现象观察、电导率实验中微观离子浓度定量分析及复分解反应微观示意图的符号表征,从“宏观、微观、符号”三重表征探究复分解反应的定义和条件及其微观本质。

无现象复分解反应的可视化设计

本文采用直观的可视化手段,通过对影响实验现象因素的分析与探究,选取合适的反应试剂,并改变传统复分解反应的水溶液体系,使酸、碱两者分别溶解在无水乙醇中形成无水溶液,设计了复分解反应实验。实验中生成的盐在无水体系中溶解能力弱,可以直观地看到盐在无水环境中的析出,且无水硫酸铜能迅速结合反应中生成的水,颜色变化明显,也直接证实了水的生成。

融合真实情境与数字化实验的初中化学教学设计——以“复分解反应的条件”为例

本文以新授课“复分解反应的条件”为例,选择魔术这一真实情境,不断设置问题线,激发学生思考的广度和深度;同时结合数字化实验——电导率传感器,将复分解反应条件的微观本质可视化。本文通过魔术揭秘来应用知识,建立科学的思维方法,落实化学学科核心素养。

探究复分解反应的顺序问题

初中化学中复分解反应是较复杂的一类,如果多个复分解反应在溶液中发生,这些反应是同时发生还是有先后顺序?为了厘清溶液中酸碱盐之间反应进行的顺序,该文介绍了3种常见情况。一、在盐和酸的混合溶液中加入碱溶液。在盐和酸的混合溶液中加人碱溶液,先发生酸和碱的反应,后发生盐和碱的反应。

水热条件下钾长石的分解反应机理

实验研究了以氧化钙为助剂在水热条件下的钾长石的分解反应过程及反应机理。研究结果表明:在碱性条件下,钾长石的分解反应具有化学反应控制的特征。搅拌速率对反应速率无明显影响,但通过提高反应温度、提高n(Ca)/n(Al+Si)比值、减小钾长石的粒度3种途径,可以明显提高钾长石的分解率。钾长石的分解反应并不是简单的离子交换作用,而是在碱金属离子与水作用的基础上,反应物中的活化离子OH–与矿物表面的碱金属离子K+,Na+,Ca2+等作用,首先形成表面富硅贫铝的前驱聚合体(SiO2·nH2O)·,然后这些前驱聚合体分解,生成最终产物雪硅钙石。在水热条件下钾长石的分解率最高可达89.01%。

关环复分解反应(RCM)及其催化剂研究进展

综述了近年来关环复分解 (RCM )反应及其催化剂的研究进展 ,对RCM反应发展以来被广泛应用的催化剂 ,如Schrock催化剂和Grubbs催化剂等进行了归纳和总结 。

硫酸介质中锂云母分解反应动力学

以四川某地锂云母矿石经选矿预处理所得锂云母精矿为原料,研究在硫酸介质中锂云母的分解反应过程。结果表明:在硫酸浓度为4.2 mol/L、硫酸与锂云母液固质量比为3:1、温度为433 K、转速为30 r/min条件下反应4 h,Li2O的溶出率达96%。反应动力学实验结果表明:锂云母酸解反应属于固膜扩散控制,分解过程符合液-固单颗粒反应模型中的缩芯模型;反应的表观活化能为Ea为28.3 k J/mol,阿伦尼乌斯常数k0为2.608,反应级数n为0.998。

丹酚酸B水溶液分解反应的动力学研究

目的:考察丹酚酸B水溶液受热分解的反应动力学行为。方法:采用高效液相色谱测定不同温度、pH值及加热时间下丹酚酸B水溶液中丹酚酸B的含量,关联丹酚酸B浓度与加热时间的关系。结果:丹酚酸B水溶液分解反应为一级反应,其中温度对丹酚酸B分解反应速率的影响大于pH值,而在较低温度(50℃)下,丹酚酸B分解反应速率常数很低,随pH值变化幅度不大。结论:在丹参水提制备丹酚酸B的过程中应避免高温、碱性条件下长时间加热,可减少丹酚酸B的损失和分解,提高提取物中丹酚酸B的含量。

CaO和NaCl焙烧混合稀土精矿过程中的分解反应

用XRD和TG DTA热分析技术,研究了含独居石和氟碳铈镧矿的混合稀土精矿在100～1000℃焙烧过程中,添加CaO,NaCl时,REPO4和REFCO3的分解反应。研究结果表明:不添加CaO和NaCl时,仅在377～450℃范围内存在REFCO3的分解反应,其产物是REOF,RE2O3,以及Ce2O3进一步的氧化产物CeO2,而REPO4不分解;添加CaO后在660～750℃之间,CaO有3种分解作用:(1)CaO分解REPO4,其产物是RE2O3和Ca3(PO4)2。(2)CaO分解REOF,其产物是RE2O3和CaF2。(3)CaO和REOF的分解产物CaF2共同作用分解REPO4,其分解产物为RE2O3,Ca5F(PO4)3;添加CaO,NaCl后,混合精矿的分解率明显提高,NaCl的作用是为反应体系提供了液相,促进了固相反应物间的传质过程,加快了反应速度。与此同时NaCl还可能参加了CaO分解REPO4的反应。

钌催化烯烃复分解反应的研究进展

综述了近年来在钌催化的烯烃复分解反应领域中的研究进展 .着重介绍了该反应的各种基本类型的现状、应用和亟待解决的问题 ,并介绍了反应的机理以及催化剂的改进 .

微波作用下促进磷矿分解反应的研究

介绍了微波对磷酸、水和矿浆等物质的作用 ,探索了微波促进磷酸分解磷矿反应的可能性。

含能材料放热分解反应体系热爆炸的临界温升速率估算式

从反应进度和反应体系能量变化的关系、热分解过渡到热爆炸的充分必要条件和非等温反应的动力学方程 ,导出了绝热、近似绝热、一级自催化和表观经验级数自催化分解反应体系热爆炸的临界温升速率 (dT/dt) Tb估算式。提出了估算 (dT/dt)

双氧水分解反应放热失控特性及失控判据

双氧水自热分解反应容易引发反应失控。利用泄放小试模拟实验装置,研究了碱性环境下,质量分数10%,15%的双氧水分解反应失控特性,建立了反应失控的临界判据。结果表明:温和反应阶段,系统温度和压力缓和升高,温升速率保持恒定;失控反应阶段,系统温度和压力急剧上升,温升速率出现明显的峰值;质量分数10%双氧水最高失控温度为90.0℃,最大压力为3.07 MPa,最大温升速率为10.7℃/min。质量分数增大,则失控剧烈程度增大。提出采用温度趋势判据和温升速率均值判据作为反应失控的判定准则。对比质量分数10%,15%双氧水分解反应在不同判据下的失控临界点发现,2种判定准则均能实现失控辨别,但精度取决于阈值设定。单一准则下,小的阈值灵敏,但误报率高。

超级铝热剂Al/CuO前驱体的制备、表征、热分解机理及非等温分解反应动力学

以硝酸铜、无水乙醇、1,2-环氧丙烷和纳米铝粉为原料,在超声振荡条件下,采用溶胶-凝胶法制备了纳米复合含能材料——超级铝热剂Al/CuO的前驱体.利用热重-差示扫描量热-傅里叶变换红外-质谱(TG-DSC-FTIR-MS)联用技术,研究了纳米Al/CuO溶胶-凝胶前驱体的热行为和分解过程及机理.利用不同升温速率下的TG-DTG分析,研究了纳米超级铝热剂Al/CuO的溶胶-凝胶前驱体的热分解反应机理,采用了6种动力学分析方法进行动力学参数计算,得到前驱体分解反应的表观活化能、反应级数、频率因子等动力学参数,纳米Al/CuO前驱体分解反应的动力学方程为:dα/dt=1014.0×4α3/4exp(-2.0×104/T).

分解反应自催化性质快速鉴别的实验方法

许多物质的分解都具有自催化特性,常用的自催化鉴别方法是利用差示扫描量热仪(DSC)、微量量热仪(C80)等进行等温实验判定(简称"等温法").但等温法的温度选择较为困难,因此很有必要从实验角度找到一种简便有效的自催化鉴定方法.本文基于Roduit理论模拟的结果,从实验角度提出了分解反应自催化特性的判定方法(简称"中断回扫法"),并利用该法以及等温法对4种样品(硝酸异辛酯(EHN)、2,4-二硝基甲苯(2,4-DNT)、过氧化二异丙苯(DCP)以及过氧化氢异丙苯(CHP))的分解特性进行判定.结果表明:EHN以及DCP的分解符合n级分解规律,而2,4-DNT以及CHP的分解符合自催化分解规律;中断回扫法可以快速、有效地用于鉴别物质分解是否具有自催化特性.

油酸包覆纳米铝粉/黑索今复合体系的热行为及非等温分解反应动力学

在氮气气氛下,采用油酸(OA)对纳米铝粉(nmAl)进行了表面包覆处理,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外(FTIR)光谱对其形貌和结构进行了表征.用差示扫描量热(DSC)对油酸包覆前后的纳米铝粉与黑索今(RDX)构成的复合体系[nmAl/RDX和(nmAl+OA)/RDX]的热分解反应动力学进行了研究,得到了动力学参数和动力学方程.结果表明,大量油酸以物理吸附的方式吸附在纳米铝粉表面,少量油酸与纳米铝粉表面铝原子发生了化学反应,以化学键合的形式附着在纳米铝粉表面.与nmAl/RDX复合体系相比,(nmAl+OA)/RDX复合体系在不同升温速率下的分解峰峰温都相对降低,分解反应的表观活化能(Ea)和指前因子(A)分别为141.18kJ·mol-1和1012.57s-1,分解反应机理为三维扩散,服从n=1/2的Jander方程,其动力学方程为dα/dt=1013.35(1-α)2/3[1-(1-α)1/3]1/2e-16981.0/T.