谈谈在实验教学中培养学生形成化学概念

化学概念是反映物质物理属性和化学变化的一般本质属性,学生形成化学概念,感知是第一要素。概念内容的具体化又是学生形成化学概念第一个起点。教师必须紧紧依托实验教学,引导学生从直观的实验现象中,获得感性认识,培养学生形成化学概念。教学大纲指出:“实验教学可以帮助学生形成化学概念。”下面,仅就以实验教学为主要途径,培养学生形成物质特性、化学变化规律、基本理论三类概念,谈谈个人浅见,请先哲和同行们指教。 一、提供真实、鲜明、生动的化学实验,培养学生形成物质特性概念 反映物质本质特性概念的实验,教材中作了统筹安排。为了深刻说明物质特性的概念,教师精心设计的实验,应该是真实的、鲜明的、生动的,直观性强,现象明显,易于激发学生形成化学概念。

阴极直接制备铜氧化物-SiO_(2)复合薄膜及其电化学形成机理

以室温下制备出的n_(Cu)^(2+)∶n_(Cit)^(3-)=2∶1的透明稳定的Cu(Ⅱ)-Cit^(3-)-SiO_(2)复合溶胶为电解液,直接在氧化铟锡导电玻璃(ITO)阴极上电沉积得到铜氧化物-SiO_(2)复合薄膜。循环伏安(CV)和X射线衍射(XRD)结果表明,溶胶中Cu^(2+)与吸附在电极上的SiO_(2)溶胶共电沉积形成Cu_(2)O-SiO_(2)凝胶薄膜,XRD和计时安培(CA)结果表明,薄膜中的SiO_(2)量随过电位升高而减少。X射线光电子能谱(XPS)、XRD和能量色散X射线(EDX)结果表明,高过电位下,SiO_(2)和Cu(Ⅱ)借助析氢生成的OH-共沉积,得到CuO/Cu_(2)O-SiO_(2)薄膜,这与扫描电子显微镜(SEM)图片显示的所得薄膜具有两种不同形貌的颗粒的结果一致。

榆神府矿区地下水水化学特征及形成机理

煤矿区地下水化学特征及其形成作用对矿区地下水保护和矿井突水水源识别具有重要意义。以陕北榆神府矿区第四系松散层、白垩系洛河组、侏罗系安定组及直罗组地下水为研究对象,综合利用统计分析、Piper三线图、同位素、Gibbs图及离子比例关系等方法分析了地下水水化学特征及形成作用。结果表明:研究区地下水均为弱碱性淡水,其中第四系松散层、白垩系洛河组和侏罗系直罗组风化基岩地下水中,阳离子以Ca^(2+)为主,阴离子以HCO_(3)-为主,侏罗系安定组地下水中阳离子以K^(+)+Na^(+)为主,阴离子以HCO_(3)^(-)为主,侏罗系直罗组正常基岩地下水中阳离子以K^(+)+Na^(+)为主,阴离子以SO_(4)^(2-)为主;各含水层地下水中TDS与主要离子相关性显著;白垩系洛河组与侏罗系直罗组正常基岩地下水中,离子空间分布差异性较大;通过同位素分析和溶滤作用分析,第四系与直罗组风化基岩含水层存在水力联系;研究区地下水主要离子形成受岩石风化控制,主要离子来源于碳酸盐、硅酸盐和硫酸盐矿物的溶解,并受到K^(+)、Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)等阳离子交替吸附作用的影响。该研究结果可为榆神府矿区地下水资源保护和合理开发与利用等提供一定的借鉴。

宽沟煤矿地下水化学特征及其指标

地下水水化学特征及其演化规律在煤矿开采和防治水害中占有重要地位,以宽沟煤矿为研究对象,综合使用Piper三线图,Gibbs图和离子比例系数法等方法对宽沟煤矿地表水、地下承压水和矿井水化学特征及来源进行研究,并且以宽沟煤矿各水体的Cl^(-)浓度为度量,定量计算它们之间的水力联系程度。研究表明,地表水化学类型为HCO_(3)-Ca型和SO_(4)-Ca型,矿井水和地下承压水的水化学类型为HCO_(3)-Na型;3种水体水化学成分的形成作用主要受岩石风化控制,还受阳离子交替吸附作用的影响,其中地表水主要离子来源于碳酸盐矿物的溶解,而承压水和矿井水的主要离子来源为硅酸盐矿物的溶解,并且研究区地层中有一定量的硫酸盐矿物;地表水与地下承压水水力联系、地表水与矿井水水力联系分别为0.283和0.276,联系程度中等,而地下承压水和矿井水水力联系为0.0095,可以确定矿井水来源于地下承压水。

高择优取向铜镀层的电化学形成及其表面形貌

采用电化学方法在H2SO4-CuSO4电解液中获得高择优取向的Cu电沉积层.XRD结果表明,在1.0～6.0和15.0A·dm-2的电流密度下可分别获得(220)和(111)晶面高择优取向的Cu镀层.在同一电流密度下获得的Cu电沉积层织构度随镀层厚度增大而提高.SEM结果表明,在4.0和15.0A·dm-2的电流密度下可分别获得(220)和(111)织构Cu沉积层,其表面形貌在(220)晶面取向时呈现为细长晶粒连结成的网状,在(111)取向时则呈六棱锥状.提出了可能的机理,认为电流密度变化引起的Cu镀层择优取向晶面的转化归因于电结晶晶面生长方向及生长速度竞争的结果.

淄博煤矿区矿井水的化学形成及其模拟

研究矿井水形成过程 ,对于防治采矿活动引起水环境污染具有重要意义 .以淄博煤矿区矿井水为例 ,分析其形成过程并利用化学平衡热力学法对其进行模拟 .结果表明 ,矿井水的形成分为产酸过程与中和过程 ,矿井水的化学性状是由两过程相对作用程度确定 ;该矿区矿井水的硫酸根源于黄铁矿氧化 ,钙、镁离子不是来自通常认为的方解石与白云石 ,而是方解石和绿泥石 .

苏北沿海地区潜水水化学特征及形成机理

为给苏北沿海地区潜水水质保护措施的制定提供理论依据,对该地区潜水水化学特征及形成机理进行研究。依据研究区2015年潜水取样深度小于20 m的281个采样点的水化学数据,结合研究区水文地质条件,采用Gibbs图、离子比例系数法、氯碱指数及主成分分析法等,对研究区潜水水化学形成机理进行了分析。结果表明:随潜水径流方向,潜水TDS(溶解性总固体)及水化学类型呈良好的水平分带规律,即补给区水化学类型主要为HCO_(3)-Ca(·Mg·Na)或HCO_(3)·Cl-Na·Ca(Mg)型,径流区主要为HCO_(3)·Cl-Na·Ca型或Na·Mg型,排泄区为Cl·HCO_(3)-Na(·Mg)或Cl-Na型,且在径流过程中ρ(TDS)也逐渐增大;潜水水化学特征主要受岩石风化作用控制,随潜水流向,蒸发浓缩作用逐渐增强,阳离子交替吸附作用逐渐代替溶滤作用,在排泄区变为以阳离子交换、蒸发浓缩和混合作用为主,其中混合作用对滨海地区的影响最大;潜水水化学特征还受到人类活动的影响。

曹妃甸地区地下水水化学形成作用分析

在开展曹妃甸地区环境地质调查评价过程中,利用水化学组分及离子组合方法对曹妃甸地区水化学样品进行分析,结合曹妃甸地区水文地质条件,开展了地下水水化学形成作用研究,认为该区浅层地下水以溶滤地层中的岩盐、碳酸盐矿物和硅酸盐矿物为主,方解石、石膏等贫镁矿物的影响较小,同时,强烈的蒸发浓缩作用对浅层水水化学特征具有重要影响。深层水以溶滤地层中的硅铝酸盐、苏打土、岩盐等为主。此外,在水流路径上还发生了混合作用和阳离子交替吸附作用。河水以蒸发浓缩作用为主要水化学形成作用,同时还溶滤流经河床中的岩盐、硅铝酸盐和硫酸盐。

淮北煤田太原组灰岩水水文地球化学形成作用及反向模拟研究

随着浅部煤炭资源开采殆尽,华北型隐伏煤田的煤炭开采正逐步向深部发展,破坏了地下水系统原有平衡,以致水文地质条件复杂化,从而使深部地下水动力条件和水化学特征发生改变。通过对淮北煤田石炭系太原组灰岩(简称"太灰")含水层地下水化学常规组分进行离子比例分析和主成分分析,探讨该含水层地下水水文地球化学形成作用及其控制因素,并选取淮北煤田南部的临涣矿区太灰含水层为研究示范,应用PHREEQC软件对其进行了反向水文地球化学模拟。研究结果表明:淮北煤田太灰含水层主要水文地球化学形成作用类型为溶滤溶解(包括方解石、白云石、石膏溶滤溶解和黄铁矿氧化)和阳离子交替吸附作用;反向水文地球化学模拟定量分析与离子比例以及主成分定性分析结果基本一致。随时间的延续,采动后淮北煤田南部太灰含水层溶滤溶解作用逐渐减弱,阳离子交替吸附作用逐渐增强,而北部太灰含水层因地层埋藏普遍较浅表现出与之相反的现象。淮北煤田南部太灰含水层水文地球化学形成作用受构造影响表现出较为明显的空间差异;而北部太灰含水层水文地球化学形成作用程度受其径流影响,表现出由东向西逐渐增强的特征。淮北煤田南部的临涣矿区太灰含水层反向水文地球化学模拟验证了水文地球化学形成作用及其空间差异性。

鄂尔多斯盆地白垩系主要含水岩组沉积岩相古地理对地下水水化学场形成和水质分布的影响

通过典型水文钻孔和露头剖面沉积地质、水文地质调查、样品测试及综合研究表明,鄂尔多斯盆地白垩系含水层形成时,北部环河组、洛河组均广泛发育河流相沉积,而南部环河组湖泊相为主、洛河组沙漠沙丘相广泛分布的沉积古地理格局,这对含水岩石中长石、粘土矿物、方解石、石膏等重要矿物组成和易溶盐含量及其空间分布形成明显控制,也控制了含水层和隔水层空间分布,并显著影响了深层地下水循环交替条件的区域分布变化。在沉积-成岩环境条件下,影响地下水水化学场形成和水质分布变化的主要水-岩作用包括硫酸盐、碳酸盐及硅酸盐矿物的溶解溶滤和阳离子交换作用等水文地球化学作用。受含水层沉积岩相古地理、地下水循环及水岩作用等因素控制,环河组、洛河组地下水总体表现为盆地北区TDS低、淡水发育、以HCO3型为主,南区TDS高、微咸水和咸水发育、以HCO3.SO4型为主的分布规律,地下水水化学和水质分布在北区分布变化小、在南区上下含水层分布变化复杂。

淮南煤田地下水水化学空间分布及其形成作用

为探究淮南煤田地下水的空间分布情况及各项水化学作用的强度,将淮南煤田划分为松散层较厚的北部区域与松散层较薄的南部区域,收集了两区域16个矿井主要突水含水层的水化学测试数据,综合采用离子组合法、Gibbs图、氯碱指数等方法研究了各含水层的地下水水化学特征。研究结果表明:地下水总溶解固体与松散层埋藏厚度呈正相关,其均值范围在951.92~2 667.79 mg/L。随着松散层厚度的增大,脱硫酸、浓缩结晶及阳离子交替吸附等水化学成分形成作用得到增强,使SO4^2–不断消耗形成HCO3^–,导致溶解度小的HCO3^–结合Ca^2+、Mg^2+析出,并最终形成以NaCl主导的高矿化度水体。该结论将为深部煤矿区水害防治、水资源利用等提供一定借鉴作用。

塔城盆地北区承压地下水化学特征及其形成机制

基于2015年8月在研究区采集的81个地下水化学和同位素数据,分析了塔城盆地北区承压水化学类型分布特征,并结合研究区水文地质条件,采用背景比拟法、Gibbs图、氘盈余模型、离子比值法、氯碱指数及钠吸附比等水化学分析方法,分析了地下水化学形成作用及其演化机制。结果表明:承压含水层普遍赋存水质较好的淡水,水化学类型以HCO3-Ca型(Ca·Mg型、Ca·Na型)水为主。随地下水径流方向,承压水TDS及水化学类型呈较好的水平分带规律,即从承压水的上游区,沿区域地下水流向,地下水TDS逐渐升高,水化学类型由HCO3-Ca型水,演化为SO4·HCO3-Ca·Na型和SO4-Ca·Na型水。承压水化学特征,主要受水岩作用控制,蒸发作用对其影响有限,而且基本未受人类活动影响。整体上,在上游区,承压水化学组成主要受碳酸盐矿物和正向阳离子交替吸附作用的影响,而在中、下游区主要受石膏溶解影响。在个别径流路径上,正向阳离子交替吸附作用对地下水化学组成的影响超过矿物溶滤作用。

伊敏矿区地下水水化学特征及其形成作用分析

煤矿区地下水水化学特征及其形成作用对矿井突水水源识别及水害防治具有重要的意义。本文采集伊敏矿区水样21组,综合利用Piper三线图、同位素、Schoeller图、Gibbs图及离子比例关系分析了地下水化学特征及其控制因素。结果表明,矿区不同类型水样主要阳离子为Na^(+),阴离子主要为HCO_(3)−,平均pH值为7.92,TDS平均值为420.59 mg·L^(−1);大气降水、地表水、第四系水以及Ⅰ含水层水化学类型均为HCO_(3)-Ca型,它们之间联系密切,Ⅱ含水层水化学类型为HCO_(3)-Ca型和HCO_(3)-Na型,Ⅲ含水层水与矿井水水化学类型为HCO_(3)-Na型,且Ⅲ含水层水与矿井水δD和δ^(18)O平均值最接近,矿井水主要来源于Ⅲ含水层补给;伊敏矿区地下水及矿井水主要离子形成作用受岩石风化控制,主要离子来源于钾长石、钠长石、钙长石等硅酸盐矿物的溶解,并受到Ca^(2+)、Mg^(2+)、K^(+)、Na^(+)阳离子交换作用的影响.

闭坑铅锌矿区地下水-矿坑水水化学特征及成因分析

矿山关闭后,水位迅速回弹升高,区域水动力场发生改变进而影响到水化学场的演变,并伴随着严重的区域水环境问题。为研究闭坑矿区水体水化学特征和成因,系统采集丰水期、枯水期背景点、地下水和矿井水样测定现场参数、δ^(18)O和δD值、主量离子等,综合利用多元统计分析、同位素示踪和水化学计量分析等分析方法开展不同水体的水化学特征及成因分析。结果表明,(1)δ^(18)O和δD组成说明研究区地下水和矿井水主要来源为大气降水,且受到了不同程度的蒸发影响;同一季节内背景点、地下水、矿井水同位素组成具有分区聚集性,丰水期同位素相对亏损,枯水期相对富集,表明不同水体水力联系密切;分层聚类分析和水化学同样揭示了不同含水层之间存在密切的水力联系。(2)研究区水化学具有较大差异。背景点、地下水、矿井水TDS取值范围分别为44.18—138.86、43.39—6917.6、3329.22—4174.20 mg·L^(−1),从淡水到咸水均有分布;pH取值范围分别为4.39—8.2、2.75—7.9、2.87—2.92,呈酸性、弱酸性、中性、弱碱性。水化学类型沿补—径—排路径发生系统性演化,背景点、地下水、矿井水水型依次为Ca-Mg-HCO_(3)型、Ca-SO_(4)型、Ca-SO_(4)型。(3)水岩作用是控制研究区水化学演化的主要因素。背景区地下水受制于硅酸盐的溶解,水岩作用较弱;矿区地下水水岩作用增强,受硫化物氧化和硅酸盐、碳酸盐岩的溶解的共同影响,形成中性或偏碱性地下水;矿井水主控水岩反应为硫化矿物的氧化溶解,形成典型低pH、高SO_(4)^(2−)的酸性矿山排水。矿山闭坑后水文地球化学特征及主控因素的研究对区域水环境重金属污染防控具有重要意义。

高陵地区浅层地下水水化学特征及其形成作用

了解区域地下水的水化学特征及其形成作用,对地下水环境的保护及地下水资源的合理利用具有重要意义。在高陵县幅1:5万水文地质调查基础上,系统采集区内河水与地下水水样,结合研究区水文地质条件,对区内地下水水化学特征与形成作用开展了研究。通过对水质结果进行统计分析,得出不同区域地下水水化学类型及主要离子浓度特征,将本区地下水分为HCO_(3)-Na·Mg型、HCO_(3)·SO_(4)-Na·Mg型、HCO_(3)·SO_(4)·Cl-Na·Mg型及SO_(4)·Cl-Na·Mg型四种类型水。运用水化学参数相关性分析、阴阳离子Piper三线图、Gibbs图、离子比例系数等方法对区域地下水水化学空间分布及演化特征进行综合分析,得出区内地下水的水化学成因主要为溶滤作用和蒸发浓缩作用,由补给区到径流排泄区,地下水水化学类型由HCO_(3)-Na·Mg型过渡到HCO_(3)·SO_(4)-Na·Mg型,再近一步演化为HCO_(3)·SO_(4)·Cl-Na·Mg型。研究成果可为进一步研究区域地下水循环、地下水开发利用提供依据。

矿物3CaO·3Al_2O_3·BaSO_4形成过程研究

Formation process and chemistry of the mineral 3CA·BaSO 4 have been studied. Research results show that the formation types of 3CA·BaSO 4 have three kinds of chemistry reaction at least. CA, C 12 A 7 and CA 2 are the intermediate calcium aluminate phase during the formation process of 3CA·BaSO 4. BA exists in the clinkered sample as the impurity.

华北隐伏型煤矿主要充水含水层水化学组分来源及演化机制分析

为了确定华北型煤矿区主要充水含水层水化学组分的主要来源及演化机制,以平顶山矿区为研究对象。基于平顶山矿区内285个水样常规离子(K^(+)+Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)、HCO_(3)^(-)、CO_(3)^(2-))、pH及TDS等数据,利用Gibbs图分析其主要控制因素、Piper图分析其主要水化学类型、离子组合比及主成分分析揭示其水化学组分的主要来源及演化机制。结果表明:寒灰水主要水化学类型为HCO_(3)^(-)Ca·Mg及HCO_(3)·SO_(4)-Ca·Na·Mg型,其中HCO_(3)^(-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、SO_(4)^(2-)主要来自碳酸盐岩(白云石)、硫酸盐岩(石膏)的溶解,Na^(+)主要来自岩石中,这是Ca^(2+)-Na^(+)、Mg^(2+)-Na^(+)的负交替吸附作用;七灰水主要水化学类型为HCO_(3)^(-)Ca及HCO_(3)·SO_(4)-Na·Ca·Mg型,其中HCO_(3)^(-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)主要来自碳酸盐岩(方解石)的溶解,SO_(4)^(2-)来自黄铁矿的氧化作用;砂岩水的主要水化学类型为HCO_(3)^(-)Na型,其中HCO_(3)^(-)、Na^(+)主要来自硅酸盐岩的溶解;二灰水主要水化学类型为HCO_(3)^(-)Ca及HCO_(3)·SO_(4)-Na·Ca·Mg型,也有部分HCO_(3)^(-)Na型,其中HCO_(3)^(-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)和SO_(4)^(2-)的来源与七灰水的来源相同,Na^(+)含量高是由于砂岩水的混和作用。此外采煤扰动作用导致研究区地下水径流条件发生改变,影响了水化学组分的来源及演化机制,这对以后矿井防治水有深远影响。

华北隐伏型煤矿区地下水化学及其控制因素分析——以宿县矿区主要突水含水层为例

采用宿县矿区主要突水含水层四含、煤系、太灰地下水样常规离子(K^++Na^+,Ca^(2+),Mg^(2+),Cl^-,SO_4^(2-),HCO_3^-,CO_3^(2-))、pH值、TDS等数据,利用离子组合比和主成分分析方法探讨了水化学成分的形成机制,进一步通过研究主成分荷载得分与水化学类型的空间分布规律,分析了矿区地下水水化学形成及其控制因素。研究结果表明:宿县矿区主要突水含水层水化学数据差异是不同地下水化学成分形成作用的综合反映,其中煤系以阳离子交替吸附或脱硫酸作用最为显著,而四含、太灰以黄铁矿氧化或碳酸盐、硫酸盐溶解作用最为显著。宿县矿区采矿活动与地质背景条件不同程度地影响了主要突水含水层水化学成分形成作用与水化学类型的空间分布,其中四含主要受采矿活动控制,煤系主要受断裂(层)控制,太灰主要受采矿活动、断裂(层)与褶皱控制。

干旱半干旱地区地下水水化学特征及成因

以内蒙古乌拉盖地区地下水为研究对象,综合利用水化学计量分析、多元统计分析、空间统计分析及氧化还原分析等,开展区域地下水水化学特征及成因研究。结果表明:研究区地下水水化学特征存在显著的空间变异性;水岩作用是控制水化学演化的主要因素,蒸发浓缩及离子交换作用次之;硅酸岩风化是主控的水岩作用,碳酸盐岩溶解次之,蒸发岩影响较为微弱,这与区域地质背景相匹配;部分地下水存在硝酸盐污染,空间分析表明区域分散的农牧业及生活污水排放成为地下水硝酸盐污染的重要来源,氧化还原分析表明区域存在潜在的反硝化趋势。研究结果可为干旱及半干旱区地下水资源可持续开发利用提供科学依据。