电化学分析

电化学分析（精选12篇）

电化学分析 篇1

随着海洋工业的发展,以及海洋地球物理研究的不断深入,高性能的海洋电场传感器的研发亟待提高。海水依靠几乎完全离解的正负离子的导电成为导体,电磁波在海水中传播是产生的导电流,使得电磁波的能量随着频率的升高急剧衰减,导致海洋中的电磁场信号非常微弱。另外,海洋中的电磁场非常复杂(主要包括天然电磁场以及感应电磁场),并且海底、海面的行驶目标都会对其行驶区域的稳定电磁场产生一定的扰动[1]。要求电场传感器具有高灵敏度、自噪声低的特点,同时要求耐压,稳定性良好。系统研究了海洋电磁场探测所使用的Ag/AgCl固体电极,完成了制备工艺的实验以及自噪声、稳定性等方面的指标测试,并取得了一定的成果。以电化学噪声产生的机理为基础,利用PSD和小波分析这两种电化学噪声分析方法对Ag/AgCl固体电极的自噪声进行分析,研究电极的腐蚀过程。

1 电化学噪声的产生及其分析

1.1 电化学噪声的产生

所谓电化学反应大多是在各种化学和电解池中实现的。由于溶液的粘滞性,无论搅拌或对流作用如何强烈,附着于电极表面上的薄层液体总是或多或少地处于静止状态,这一薄层液体中的电迁过程和扩散过程,对电极反应的进行速度有较大的影响,几乎所有的电极反应都发生在这一薄层中。电极表面与这一薄层存在着双电层结构,如图1所示。

电化学反应至少包含两种电极过程,即阳极过程和阴极过程,以及电解液中的传质过程。Ag/AgCl固体电极的阳极过程和阴极过程分别如下所示

Ag→Ag++e (1)

Ag++e→Ag (2)

由于AgCl是难溶盐,电极还具备以下平衡

AgCl →← Ag++Cl- (3)

当金属阳极溶解时,其周围附近的溶液层成分发生了变化。一方面,溶解的Ag+因扩散速度不够快而有所积累,另一方面,界面层中的氢离子也要向阴极迁移。溶液中的负离子(包括Cl-,OH-)向阳极迁移,结果,阳极附近的负离子富集。随着电解作用的进一步进行,会在电极表面形成一层钝化膜,使得电极电位趋正,但是由于Cl-吸附在金属表面降低了金属电极反应的活化能,加速阳极反应,使得电极电位趋负。把钝化膜看成一种半导体,其中必然存在着位错、缺陷、晶体不均匀及其他一些与表面状态有关的不规则因素,这种电极表面钝化膜的破坏/修复使得电极电位出现随机非平稳波动。电极电势表达式为

$\phi =\phi {}_{\text{A}\text{g}{}^{+}/\text{A}\text{g}}^0+\frac{R{\rm T}}{F}\ln {\rm K}{}_{\text{s}\text{p}}-\frac{R{\rm T}}{F}\ln a{}_{\text{C}\text{l}{}^{-}}(4)$

其中,φ${}_{\text{A}\text{g}{}^{+}/\text{A}\text{g}}^0$为标准状态下银电极与氢电极作参比的电极电位;Ksp为AgCl的容积度常数;aCl-为海水中氯离子的活度;R为理想气体常数;T为环境绝对温度;F为法拉第常数。

从电毛细现象可以看出电极电势(位)的数值与界面两侧的过剩电荷密度有关。从这个角度看,电极界面可看作为一个电容器,称为电极电容。由于电极表面具有双电层结构,电极与溶液表面上存在着和紧密层电容串联的分散层电容。Cheng.Y认为电位暂态峰缓慢恢复是由钝化膜电容的充放电引起的,点蚀生长电荷Qpit一部分给钝化膜电容Cd充电,另一部分消耗于阴极反应膜电容越大,噪声电位恢复时间越长[2]。董泽华通过计算发现电位下降幅值ΔE与电流暂态峰的积分电量呈线性关系[3]

C=Qpit/ΔE=(∫Idt)/ΔE (5)

1.2 电化学噪声的分类

电极噪声指腐蚀着的电极表面所出现的一种电位或电流随机自发波动的现象。从检测到的电学信号的角度来讲,电化学噪声可以分为电流噪声或电压噪声。文中主要研究的是电压噪声。根据噪声的来源不同可以将其分为热噪声、散粒噪声以及闪烁噪声。

热噪声是自由电子的随机热运动引起的。电子的随机热运动产生随机电流,它们流过导体就会产生随机的电压波动。在没有外电场存在的情况下,该随机信号的均值为零。H.Nyquist认为,热噪声电压的均方值正比于其本身电阻大小及体系的绝对温度

E[V${}_{{\rm N}}^2$]=4KBTRΔf (6)

式中,V为噪声电位;Δf为频带宽,KB为波尔兹曼常数。在电化学噪声测试中,热噪声决定了待测体系的噪声下限值。由于Ag/AgCl固体电极的自噪声小于检测电路的热噪声,就必须采用前置放大器对被测信号进行放大。

在电化学研究中,散粒噪声是由在钝化膜的破坏与修复过程中,电子的离散迁移引起的电流微小变化而引发的。它与热噪声均为高斯白噪声,它们主要影响PSD曲线的水平部分。

闪烁噪声同样与流过被测体系的电流有关,与腐蚀电极的局部阴阳极反应有关。所不同的是闪烁噪声的被测电极电位表现为有各种瞬态变量。如果在开路电位下测定腐蚀电极的电化学噪声,则电位噪声会迅速下降,之后伴随着电极局部腐蚀部位的修复而缓慢上升,于是导致电化学体系中产生了类似半导体中的1/f噪声[4]。闪烁噪声主要影响频域谱中PSD曲线的低频部分。

1.3 FFT和小波变换

(1) FFT频域分析。

将电流或电位的时域信号通过快速傅里叶变换(FFT)或最大熵法(MEM)变换成PSD后进行频谱分析是目前ECN研究的热点。但是MEM的级数需要人工给定,很可能产生错误的结果,所以文中主要说明FFT变换。PSD是研究平稳随机过程的重要工具,其函数为

$S(f)=\underset{{\rm T}\to \infty }{{\displaystyle \lim }}\frac{1}{{\rm T}}\left|{\displaystyle {\int }_0^{\infty }x}(t)\text{e}{}^{-\text{j}2\text{π}ft}\text{d}t\right|(7)$

式中,x(t)为电位噪声的时域函数;T为测量周期;f为频率。从式(7)中可以看出,傅里叶变换∫∞0x(t)e-j2πftdt是将信号x(t)分解为不同频率正弦波的叠加,这些标准基由基波及一系列高次谐波组成。从PSD谱中可以得到很多信息,例如,U.Bertocci,F.Huet等通过模拟暂态峰的形状、统计分布、幅值等与PSD的关系,认为PSD的斜率与特征频率fc有关。因此,目前的电化学噪声分析的主要手段就是利用FFT得到PSD谱,进而分析电极过程,得到各项电化学参数。

(2) 小波变换。

FFT是将信号x(t)投影到两个正交正弦空间,得到一系列的傅里叶系数,由于正弦波的时间尺度为-∞～+∞,且平滑、可预测。因此FFT适合于研究线性时不变的稳态系统。但是电化学噪声包含着大量的非稳态噪声信号,因此,利用FFT变换处理就会面临很大的困难。

与FFT不同,小波分析采用可变窗口级数,将信号x(t)分解成不同时间偏移和不同尺度的原始小波集。因此,小波分析具有时间——频率二维特性。

相对于某一信号f(t),以小波φ(t)作为窗函数的小波变换定义为

$W{}_{\phi f}(b,a)=\frac{1}{\sqrt{a}}{\displaystyle {\int }_{-\infty }^{+\infty }f}(t)\overline{\phi \left(\frac{x-b}{a}\right)}\text{d}ta,b\in R,a\ne 0(8)$

式中,a为伸缩因子;b为平移因子;$\overline{\phi }$表示φ的复共轭。 因为小波φ具有不规则性和不均匀性,宽度有限且均值为零的特点,所以小波分析非常适合分析大信号中的局部暂态特征。

2 实验与结果分析

本实验利用两电极开路法测量电位噪声,使用日本NF公司生产的SA-200F3型超低噪声放大器作为放大单元对噪声信号进行测试,固定放大增益100倍。由于放大倍数不够,无法客观反映被测信号,于是采用EG&G公司生产的1113型低噪声放大器对信号进行二级放大,放大倍数为500倍,通过1113型放大器将噪声信号频带宽度控制在0.03 Hz～3 kHz之间。放大后的信号通过DAQ2010型数据采集卡进行采样。最后将采集到的信号输入计算机进行频谱转换。

2.1 FFT频谱分析

由傅里叶变换的定义知道,一个实轴上的函数f(x)的傅里叶变换,反映的是这个函数在整个数轴上的性态,无法得到这个函数的局部特征。因此,若要研究f(x)的局部性质,可以先把f(x)乘以一个光滑的函数g(x),然后移动g(x),将f(x)分割成若干片段,再在每个区域内进行傅里叶变换,以此得到f(x)的局部特征。窗口函数g(x)成为窗口必须满足条件

g(x)∈L2(R),xg(x)∈L2(R) (9)

通过A/D转换得到的电化学噪声的离散时域信号为xn,为了得到它的PSD谱,必须经过如下步骤:

(1) 序列xn减去它的均值,得到一组新的序列x${}_n^m$;

(2) 在序列x${}_n^m$上加上Hanning窗,得到

x${}_n^{{\rm H}}$=xmnw${}_n^w$ (10)

其中,$w{}_n^w=\frac{1}{2}\left(1-\cos \frac{2\text{π}n}{{\rm N}}\right);$

(3) 对x${}_n^{{\rm H}}$进行FFT变换,得到其相应的系数x${}_k^F$

$x{}_k^F(f)={\displaystyle \sum _{n=1}^{{\rm N}}x}{}_n^{{\rm H}}\text{e}{}^{\frac{-2\text{j}\text{π}kn}{{\rm N}}}(11)$

其中,$k=1~\frac{{\rm N}}{2}$,频率f定义为$f=\frac{k}{{\rm N}\text{Δ}t};$

(4) PSD谱按照下是定义

PSD$(x{}_n){}_k=\frac{\zeta \text{Δ}t}{{\rm N}}\cdot \frac{\sigma {}^2(x{}_n)}{\sigma {}^2(x{}_n^{{\rm H}})}\cdot \left|x{}_k^F\right|{}^2(12)$

当k=1～(N/2)-1时,ζ=2;当k=N/2时,ζ=1。引入$\frac{\sigma {}^2(x{}_n)}{\sigma {}^2(x{}_n^{{\rm H}})}$用来补偿第二步加Hanning窗xn的能量损失。

从图5可以看出,在低频区域,电极的噪声电压均方根密度都能达到nV级的水平。在10 Hz以下基本降到背景噪声水平,这充分说明亚稳态孔蚀的生灭是慢过程[5]。从图4看出,Ag/AgCl固体电极在浓度为3.5%的NaCl溶液中的点蚀程度较高,点蚀对应的噪声峰比较明显,是较为典型的点蚀过程。图5 经过直线拟合得到斜率k为-17.556 5 dB/decade,表明电极存在局部腐蚀。另外,通过PSD谱的特征频率fc=1/2π,τ=50 Hz,τ为暂态峰时间常数,可以得知暂态峰的寿命τ=3.183 ms。

2.2 小波变换

窗口傅里叶变换,确实反映了窗口未知的局部信息,且当窗口的位置改变时,反映了不同位置的局部特征。但是,由于窗口一旦选定,则窗口的形状和大小保持不变,无法满足随着频率的改变调整窗口大小的要求。另外,对于Gabor变换是得不到正交基的,而小波变换弥补了窗口傅里叶变化的缺点。

理论上,小波分析的小波φ的复共轭$\overline{\phi }$是与信号f(t)相乘后在无限区间上的积分。这样,在有限信号的边界上就会出现边界问题。可以将有限的原信号看做一个周期信号进行拓延,但这种方法会使信号出现直流漂移。为了克服这种现象,在原信号的边界处使用特殊的小波,使其在时间结束点以外全部为零,这种方法可以不必在变换之前去除直流漂移。因此,边界条件限制了小波的选择。

快速小波变换(FWT)的整体方案如图6所示。这种多分辨分析的最终目的是力求在频率上高度逼近L2(R)空间的正交小波基,这些频率分辨率不同的正交小波基相当于带宽各异的带通滤波器。因此,该运算法则包括3个不同的操作:低通滤波器、高通滤波器和下采样。另一方面,如果经过A/D转换的信号xn=s0,n,那么,第j层低通滤波器和高通滤波器的卷积公式分别为

$s{}_{j,n}={\displaystyle \sum _{g}l}{}_{2n-g}s{}_{j-1,g}(13)$

$d{}_{j,n}={\displaystyle \sum _{g}l}{}_{2n-g}s{}_{j-1,g}(14)$

其中,系数lg和hg分别定义,如式(15)和式(16)所示。

$l{}_g=\frac{1}{\sqrt{2}}{\displaystyle \int \text{ϕ}}(t)\text{ϕ}(2t-n)\text{d}t(15)$

$h{}_g=\frac{1}{\sqrt{2}}{\displaystyle \int \Psi }(t)\Psi (2t-n)\text{d}t(16)$

式(15)和式(16)中的小波基函数Ψ(t)是由尺度函数ϕ(t)的平移伸缩得到的,且ϕ(t)与Ψ(t)满足〈ϕ(t),Ψ(t)〉=0。

另外,可以得到FWT的尺度能量分布(EDP)情况。对于一个频率范围为0～fmax的原始信号xn,采用FWT进行j层分解可以分解为频域区间分别为0～fmax/2j,fmax/2j～fmax/2j-1,…,fmax/2～fmax的分量Sj,Dj,…,D1。将信号的能量定义为

$E={\displaystyle \sum _{n=1}^{{\rm N}}x}{}_n^2,n=1,\cdots ,{\rm N}(17)$

信号在尺度j上的高频部分的能量为

$E{}_j^d={\displaystyle \sum _{n=1}^{{\rm N}}D}{}_{j,n}^2,j=1,\cdots ,J(18)$

信号在最后分阶层j上的低频部分的能量为

$E{}_j^s={\displaystyle \sum _{n=1}^{{\rm N}}S}{}_{j,n}^2(19)$

如果小波是正交的,则有

$E=E{}_J^s+{\displaystyle \sum _{j=1}^{J}E}{}_j^d(19)$

其尺度能量分布定义为

Tj=(100E${}_j^d$/E)% (21)

从图8可以看出,能量的分布不均匀,能量主要集中在d1～d4系数中,信号xn表现为较大的波动,存在较明显的暂态峰,而且从EDP中可以得出特征频率fc在48.8～97.6 Hz。利用小波分析可以获得暂态峰时域特征,解析出同时发生但是时间常数不同的暂态峰,得到其转换时间为2.05 ms,这些结果同PSD得出的结果相同。另外,EDP在高频部分,其变化趋势比较平缓,随着频率的降低其对应的能量也在缓慢减少,d1～d4主要体现的是测试仪器的背景噪声。

3 结束语

通过对Ag/AgCl固体电极ECN的PSD和小波分析,可以看出经过精心制备的Ag/AgCl固体电极的自噪声非常低,并且在整个电化学过程中,电极的动力学过程相当稳定。在多数情况下PSD分析与小波分析有较好的一致性,但是在特殊情况下小波分析表现出特有的优势,小波分析成为ECN测试方法未来的发展方向。

摘要：根据小波变换和FFT的基础理论这两种分析方法,研究了Ag/AgCl固体电极电化学噪声信号,说明了Ag/AgCl固体电极噪声性能优越,小波分析与PSD的一致性和小波分析的优越性。

关键词：电化学噪声,功率谱密度,小波变换,多尺度能量分布

电化学分析 篇2

XXXX年XX月XX日，XXXX大学教务处组织有关专家对学校立项、理学院承担的“专业分析化学A类课程”课题进行验收，根据《XXXX课程建设质量评估标准》，专家组听取了课程组的汇报、查看了相关材料、考察了实验室、浏览了课程网页。经答辩审查，形成以下验收意见：

1．课程组提供的材料齐全，数据可靠，符合验收标准。

2．课程组重视师资队伍建设，建立了一支结构合理、人员稳定、教学水平较高的教师梯队。

3．立足于专业课程的教学，以培养学生的应用能力、实践能力和创新能力为重点，对分析化学课程体系、教学内容和教学方法进行了较为全面、系统的研究和改革。

4．根据国家新课程标准要求，编写了相应的教学大纲和课程的电子教案，增加“分析化学中的质量保证与质量控制”内容。设计制作了多媒体CAI课件，编写出版了《仪器分析实验》《无机及分析化学实验》等教材，发表教改论文6篇。

专家组认为，课程组基本完成了A类课程建设的各项指标，课程建设分数得分为 92.5分，通过验收。

建议进一步加强教学研究，深化教学内容改革。

课程建设验收专家组：

组长（签字）：

成员（签字）：

电化学分析 篇3

关键词：电化学；质子交换膜；离子移动；电极电势

文章编号：1005–6629（2015）9–0092–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

2013年高考结束到现在，仍然有老师质疑2013年重庆化学卷11题中电极反应方程式的标准答案。原题节选如下：

化学在环境保护中起着十分重要的作用，催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。（1）略。

（2）电化学降解NO3-的原理如图所示。

他们坚持阴极为酸性，提出了三种理由：（1）装置中有质子交换膜，表明反应在酸性环境中进行；（2）阳极氢氧根放电，产生的H+迁移到阴极，使阴极呈酸性；（3）硝酸根在酸性条件下才能得电子发生电极反应，因此要求阴极区必须为酸性。

笔者认为，标准答案是准确的。以上三种理由，恰好反映出在电化学分析中存在的典型误解。下面针对三个误解进行分析，以消除对电化学研究和教学的影响。

1 质子交换膜不能作为酸性环境的依据

质子交换膜，是只允许质子（即H+）通过的特殊分离膜，主要的功能是将两个电极区分隔，同时选择性地允许质子通过而完成电流循环。不因“质子”而要求一定在酸性环境中使用。随着质子交换膜的性能提高，越来越多的原电池和电解池中加以运用。比如，查询文献发现，质子交换膜不但用于酸性环境的燃料电池，还用于碱性燃料电池。由美国GE公司首先开发成功的质子交换膜燃料电池（PEMFC），应用于吉米尼号（Gemini）宇宙飞船（1965年），为碱性燃料电池。用的就是全氟磺酸离子交换膜（Nafion膜和Dow膜），性能非常好，电池寿命可达5000h [1]。

以此可以看出，质子交换膜不只用于酸性环境，也可以用于碱性环境中，通过质子交换膜的存在判断溶液显酸性的观点不成立。

2 溶液中离子定向移动速率慢，H+不能快速到达阴极

可以看出，H的定向移动的速率非常慢，按照这个速率，H+通过1m长的距离需要27小时，远远低于电流速率。实际上，闭合开关的瞬间，电路中的各个位置迅速建立了恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的离子几乎同时开始定向运动。整个电路中几乎同时形成电流，电极反应立即开始。在本题的电解池中，阳极产生的H+向阴极方向移动，通过质子交换膜移向阴极区，阴极区反应产生的OH-向着阳极移动，在半透膜周围相遇，发生中和反应。

定量分析该电极反应，电路中转移10mol e-时，阳极产生10mol H+，阴极产生12mol OH-，反应后OH-剩余，说明随着反应的进行，阴极区碱性逐渐增强。据此进一步说明了阴极区溶液显碱性，证明标准答案是正确的。

3 碱性条件下，硝酸根在阴极有放电可能

不少教师根据平时解题中的一般思维，认为硝酸根在中性或者碱性环境中不表现氧化性，因此硝酸根在阴极得电子参加电极反应，必须要求酸性环境。产生这一误解的原因是将反应条件泛化，即没有其他外界条件干扰时，通过能斯特方程计算出氢离子浓度会对硝酸根的氧化能力有较大影响，但在本题中还有一个关键因素是，在电极上的反应不适用于此条件。根据实验和理论计算，硝酸根在碱性条件下，有在阴极得电子放电的可能。

3.1 借助实验研究硝酸根的氧化性

从标准电极电势可以看出，硝酸根的电极电势比较高，氧化性趋势比较大，该反应在热力学上是可能发生的。

4 结论

师者，所以传道授业解惑也。这是唐代教育家韩愈对教师职责的高度概括，也是对教师能力的明确要求。作为化学教师，应该具备准确教授化学学科知识，正确解答学生疑问并且促进学生思维和品德发展的能力。从本文的分析可以看出，正是由于教师本身对电化学原理的认识不够科学和准确，造成教学中的片面甚至错误理解，最终影响到学生对问题的认识和解答。

因此，作为化学教师，应该具备较强的化学学科素养，对化学知识及化学原理有准确、科学的认识。同时，化学学科本身在不断发展，相关技术的应用正发生着日新月异的变化。作为化学工作者，也应该紧跟时代步伐，主动了解和吸收前沿的科学及技术。只有这样，才能够正确传授化学学科知识，解答学生问题，更好地引领学生在化学学科上向前发展。

参考文献：

[1]毕道治.燃料电池的历史、现状和未来[J].电池工业，2000，（6）：248～253.

[2]范楼珍，王艳，方维海.物理化学[M].北京：北京师范大学出版社，2009：223.

[3]稽雷高.碱性条件下硝酸根真的没有氧化性吗[J].化学教育，2014，（11）：87～88.

[4]大连理工大学无机化学教研室.无机化学（第6版）[M].北京：高等教育出版社，2006：451.

电化学分析 篇4

分析化学作为高职高专医学院校药学、医学检验技术、卫生检验与检疫专业必修的专业基础课程, 着重要学习的内容是化学分析中的定量分析部分, 几乎占整个内容的近三分之二的比重, 即定量分析中四大滴定 (酸碱滴定法、沉淀滴定法、配位滴定法、氧化还原滴定法) 的原理, 主要解决包括滴定液的配制、标定、滴定 (即滴定过程中滴定曲线的绘制、滴定突跃分析、滴定终点的观察、结果的计算、滴定误差的分析等) 。

仪器分析掌握的主要内容为:以被测物质的物理或物理化学性质为基础、需要借助特殊仪器的分析方法, 不但要学会现代的仪器分析的原理与方法, 更要熟练掌握这些仪器的规范的操作方法。

在现在的分析仪器中, 配备相适应的仪器分析是一个非常重要的部分。例如, 一个企业要想生产出高质量的产品, 必须得有分析实验室, 这样才能保证产品的质量, 现在或多或少还有一小部分特别是一些小型企业的企业家认为这些东西无所谓, 因为一般的分析仪器价格都比较昂贵。这就是为什么这些年来“食品安全事故, 环境问题”等问题屡屡频出的原因。故无论从一个小小的产品, 还是到我们日常生活, 吃、穿、住、行, 到航空航天、宇宙探索等高端领域, 没有这些分析仪器, 科技无法进步, 文明就无法前行。

在科技水平先进的一些国家在生物技术与食品分析中已基本采用仪器分析方法代替化学分析方法即手工操作的老方法, 气相色谱仪、氨基酸自动分析仪、高效液相色谱仪、紫外分光光度计等均得到了普遍的应用。

分析化学的研究, 是方法和仪器的基础研究和应用研究并重。如今分析化学的研究工作方向明显向应用方面倾斜, 而分析仪器则向微型化、智能化发展。微型化和智能化是分析仪器发展的主要方向, 即“更小、更巧并带有更好的软件”。这不仅因为它可以提高效率, 节省开支, 实现自动化, 而且排污少, 是一种“绿色”技术。还可以做到便携式, 利于作现场监测以至做成穿戴式、植入式仪器, 便于随时随地观测所要的信息。

随着科学技术的发展, 仪器分析为什么不能完全取代化学分析?

一、根据分析原理来分化学分析与仪器分析

化学分析:以物质的化学反应为基础的分析方法 (历史悠久, 是分析化学的基础, 故又称经典分析方法) 。

化学定性分析:根据反应现象、特征鉴定物质的化学组成。

化学定量分析:根据反应中反应物与生成物之间的计量关系测定各组分的相对含量。使用仪器、设备简单, 常量组分分析结果准确度高, 但对于微量和痕量 (<0.01%) 组分分析, 灵敏度低、准确度不高。化学定量分析主要采用常量分析方法。

仪器分析:以物质的物理或物理化学性质为基础的分析方法 (光化学、电化学、热、磁、声等) 。

二、化学分析与仪器分析的相同点

两者都可以定性或定量的分析方法。化学分析法一般作为常量分析即含量较高的分析方法, 准确度较高, 一般可达到千分之几左右;而仪器分析方法一般作为微量、痕量分析即含量相对较低的分析方法, 准确度不高, 一般要高于百分之五及以上等, 一般的常量分析是无法使用的。

三、化学分析与仪器分析的不同点

化学分析和仪器分析的适用范围不同:化学分析主要适用于被测分析物含量在常量或半微量中的组分的测定, 化学分析的准确度较好, 但是精密度不好, 即对常量或半微量组分可以准确测出其含量;但是对于微量组分效果较差甚至不能检出, 其误差范围较小, 通常要求控制在0.1%以内;而仪器分析主要用于微量甚至是痕量组分的分析, 仪器分析准确度较差, 但精密度很好, 可以定性或定量地测出微量组分, 但误差范围较大, 在1%左右或更大。

例如, 某一样品要求检测的组分在被检测物中含量是90%, 那么检测的误差要求在1%左右就比较大了, 即检出89%-91%, 而要求误差0.1%左右就比较合理, 即检出89.9%-90.1%, 此时适用化学分析;使用仪器分析显然误差很大。而对于测定某一样品含量在0.1%左右的组分, 误差1%左右就可以, 即检出0.09%-0.11%, 而要求误差在0.1%则就没有这个必要, 即检出0.099%-0.101%, 此时便适用仪器分析。

四、仪器分析方法相对于化学分析方法的特点以及两者的关系

仪器分析:主要用于进行微量、超微量分析。主要有以下特点:快速、灵敏, 所需试样量少, 操作简便、分析速度较快、但相对误差较大, 准确度就较差, 故只能适于微量、痕量组分的分析。但两者并不是孤立的, 还是有密切联系的。

首先, 现代仪器分析方法是建立在经典化学分析方法基础上发展起来的, 一般的仪器分析方法所用的样品的前处理都要用化学分析的方法, 仪器分析方法一般可以理解为相对的化学分析方法, 因为用仪器分析方法测定样品时一般都要用标准溶液来校对的, 而标准溶液的配制与标定本身就是化学分析的范畴。

其次, 随着科技的飞速发展, 化学分析方法也逐渐实现现代化和自动化, 化学分析有自己的应用范围, 所用的仪器价格上比较低廉, 而仪器分析方法也需要化学分析方法来校正, 仪器分析方法是不可能替代化学分析方法的。

总之, 化学分析方法和仪器分析方法是分析化学中的两大重要分支, 两者各有所长, 各有所能, 相辅相成, 缺一不可。

参考文献

电化学分析 篇5

分析化学实验安全知识

1.1 实验室规则

(1)课前应认真预习，明确实验目的和要求，了解实验的内容、方法和基本原理。

(2)实验时应遵守操作规则。注意安全，爱护仪器，节约试剂。

(3)遵守纪律，不迟到，不早退，保持室内安静，不要大声谈笑。

(4)实验中要认真操作，仔细观察各种现象，将实验中的现象和数据及时并如实地记在报告本上。根据原始记录，认真地分析问题、处理数据，写出实验报告。

(5)实验过程中，随时注意保持工作地段的整洁。火柴、纸张和废品只能丢入废物缸内，不能丢入水槽，以免水槽堵塞。

(6)实验完毕后，将玻璃容器洗净，公用设备放回原处，把实验台和药品架整理干净，清扫实验室。最后检查门、窗、水、电、煤气是否关好。

1.2 化学实验室的安全知识

实验室安全包括人身安全及实验室、仪器、设备的安全。分析化学实验室在安全方面主要应预防化学药品中毒、操作过程中的烫伤、割伤、腐蚀等人身安全和燃气、高压气体、高压电源、易燃易爆化学品等可能产生的火灾、爆炸事故以及自来水泄漏等事故。

在分析化学实验中，经常使用水、电、煤气和易损的玻璃仪器，并常碰到一些有毒的、有腐蚀性的或者易燃、易爆的物质。由于不正确或不经心的操作，以及忽视操作中必须注意的事项往往都有可能够造成着火，爆炸和其他不幸的事故发生。因此重视安全操作，熟悉一般的安全知识是非常必要的。而且注意安全是每个人的责任，发生事故不仅损害个人健康，还会危害到他人，使国家财产受到损失，影响工作的正常进行。所以我们必须从思想上重视安全，决不要麻痹大意，但也不能盲目害怕而缩手缩脚不敢做实验。

安全措施是为了保护实验的顺利进行，而决不是实验的障碍。为此必须熟悉和注意以下几点：

(1)必须熟悉实验室及其周围环境和水闸、电闸、灭火器的位置。

(2)使用电器时，要谨防触电，不要用湿的手、物去接触电插销。实验完毕后及时拔下插销，切断电源。

(3)易挥发的有毒或强腐蚀性的液体和有恶臭的气体，要在通风柜中操作(尤其是用它们热分解试样时)，绝不允许在实验室加热。

(4)为了防止试剂腐蚀皮肤或进入体内，不能用手直接拿取试剂，要用药勺或指定的容器取用。使用浓酸、浓碱及其他具有强烈腐蚀性的试剂时，操作要小心，防止腐蚀皮肤和衣物等。浓酸、浓碱如果溅到身上应立即用水冲洗，洒到实验台上或地面上时要立即用水冲稀而后擦掉。取用一些强腐蚀性的试剂如氢氟酸、溴水等，必须戴上橡皮手套。

(5)不允许将各种化学药品任意混合，以免引起意外事故，自行设计的实验必须和教师讨论，征得同意后方可进行。

(6)对易燃物(如酒精、丙酮、乙醚等)、易爆物(如氯酸钾)，使用时要远离火源，敞口操作如有挥发时应在通风柜中进行。试剂用后要随手盖紧瓶塞，置阴凉处存放。低沸点、低闪点的有机溶剂不得在明火或电炉上直接加热，而应在水浴、油浴或可调电压的电热套中加热，用完后应及时加盖存放在阴凉通风处。

(7)热、浓的高氯酸遇有机物常易发生爆炸，如果试样为有机物时，应先用浓硝酸加热,之与有机物发生反应，有机物被破坏后，再加入高氯酸。蒸发高氯酸所产生的烟雾易在通风橱中凝聚，经常使用高氯酸的通风橱应定期用水冲洗，以免高氯酸的凝聚物与尘埃、有机物作用，引起燃烧或爆炸，造成事故。

(8)汞盐、砷化物、氰化物等剧毒物品，使用时应特别小心。氰化物不能接触酸，因作用时产生氰化氢(剧毒！)。氰化物废液应倒入碱性亚铁盐溶液中，使其转化为亚铁氰化铁盐类，然后作废液处理。严禁直接倒入下水道或废液缸中。用过的废物不可乱扔、乱倒，应回收或进行特殊处理。不可将化学试剂带出实验室。

(9)酸、碱是实验室常用试剂，浓酸碱具有强烈腐蚀性，应小心使用，不要把它洒在衣服或皮肤上。所用玻璃器皿不要甩干。在倾注或加热时，不要俯视容器，以防溅在脸上或皮肤上。实验用过的废酸应倒入指定的废酸缸中。

(10)实验室内严禁饮食、吸烟，一切化学药品严禁人口。切勿以实验用容器代替水杯、餐具使用。决不允许用舌头尝试药品的味道。实验完毕后需将手洗净，严禁将食品及餐具等带入实验室中。

(11)要特别注意煤气或天然气的正确使用，严防泄漏！在用煤气或天然气灯加热过程中，火源要与其他物品保持适当距离，人不得较长时间离开，以免熄火漏气。用完煤气或天然气灯要切实关闭燃气管道上的小阀门，离开实验室前还要再查看一遍，以确保安全。用完煤气后，或遇临时煤气中断供应时，应把煤气龙头关好，如遇漏气时，应停止实验，进行检查。

(12)使用高压气体钢瓶时，要严格按操作规程进行操作。例如在原子吸收光谱实验室中所用的各种火焰，其点燃与熄灭的原则是：前者先开助燃气，再开燃气；后者先关燃气，再关助燃气(即燃气按“迟到早退”的原则开启和关闭)。乙炔钢瓶应存放在远离明火，通风良好，温度低于35℃的地方。钢瓶在更换前仍应保持一部分压力。

(13)实验过程中万—着火，不要惊慌，应尽快切断电源或燃气源，用石棉布或湿抹布熄灭(盖住)火焰。密度小于水的非水溶性有机溶剂着火时，不可用水浇，以防止火势蔓延。电器着火时，不可用水冲，以防触电，应使用干冰或干粉灭火器。着火范围较大时，应尽快用灭火器扑灭，并根据火情决定是否进行报警。

(14)使用汞时应避免泼洒在实验台或地面上，使用后的汞应收集在专用的回收容器中，切不可倒入下水道或污物箱内，万一发现少量汞洒落，应尽量收集干净，然后在可能洒落的地方洒上一些硫磺粉，最后清扫干净，并集中作固体废物处理。

(15)启开易挥发的试剂瓶时，尤其在夏季，不可使瓶口对着自己或他人脸部，以防万一有大量气液冲出时，造成严重烧伤。

(16)如果发生烫伤或割伤，可先用实验室的小药箱进行简单处理，然后尽快去医院进行医治。

(17)使用自来水后要及时关闭阀门，遇停水时要立即关闭阀门。以防来水后发生跑水，离开实验室前应再检查自来水阀门是否完全关闭。

(18)实验完毕后，值日生和最后离开实验室的人员应负责检查门、窗、水、煤气是否关好，电闸是否断开。

1.3实验室中意外事故的急救处理

实验室内备有小药箱，以备发生事故临时处理之用。下面介绍一些遇到意外伤害时的处理办法：

(1)割伤（玻璃或铁器刺伤等）

先把碎玻璃从伤处挑出，如轻伤可用生理盐水或硼酸溶液擦洗伤处，涂上紫药水（或红汞水），必要时撒些消炎粉，用绷带包扎。伤势较重时，则先用酒精在伤口周围擦洗消毒，再用纱布按住伤口压迫止血，立即送医院缝合。

(2)烫伤

可用10%高锰酸钾溶液擦灼伤处，若伤势较重，撒上消炎粉或烫伤药膏，用油纱绷带包扎。

(3)受强酸腐伤

先用大量水冲洗，然后擦上碳酸氢钠油膏。如受氢氟酸腐伤，应迅速用水冲洗，再用5%苏打溶液冲洗，然后浸泡在冰冷的饱和硫酸镁溶液中半小时，最后敷上硫酸镁26%、氧化镁6%、甘油18%、水和盐酸普鲁卡因1.2%配成的药膏（或甘油和氧化镁2:1悬浮剂涂抹，用消毒纱布包扎），伤势严重时，应立即送医院急救。

当酸溅入眼内时，首先用大量水冲眼，然后用3%的碳酸氢钠溶液冲洗，最后用清水洗眼。

(4)受强碱腐伤

立即用大量水冲洗，然后用1%柠檬酸或硼酸溶液洗。

当碱溅入眼内时，除用大量水冲洗外，再用饱和硼酸溶液冲洗，最后滴入蓖麻油。(5)磷烧伤

用1%硫酸铜，1%硝酸银或浓高锰酸钾溶液处理伤口后，送医院治疗。(6)吸入溴、氯等有毒气体

可吸入少量酒精和乙醚的混合蒸汽以解毒，同时应到室外呼吸新鲜空气。(7)汞泄漏

立即用滴管尽可能将汞拾起，然后用锌皮接触使成合金而消除之，最后撒上硫磺粉，使汞与硫反应，生成不挥发硫化汞。

(8)触电事故

应立即拉开电闸，截断电源，尽快地利用绝缘物（干木棒，竹竿）将触电者与电源隔离。

(9)火灾

酒精及其他溶于水液体着火，可用水灭火；汽油、乙醚等有机溶剂着火时可用沙土扑灭；导线或电器着火时，先切断电源，用CCl4灭火器灭火。

以上事故如果严重，伤者应立即送医院医治。

1.4 实验室中的一些剧毒，强腐蚀物品知识

实验室常会用到一些剧毒或强腐蚀的物质，为了正确使用和处理这些物质，下面介绍一下它们的性质和处理办法。(1)氰化物和氢氰酸

如氰化钾、氰化钠、丙烯腈等，系烈性毒品，进入人体50 mg即可致死。甚至与皮肤接触经伤口进入人体，即可引起严重中毒。这些氰化物遇酸产生氢氰酸气体，易被吸入人体而中毒。

在使用氰化物时严禁用手直接接触，大量使用这类药品时，应戴上口罩和橡皮手套。含有氰化物的废液，严禁倒入酸缸。应先加入硫酸亚铁使之转变为毒性较小的亚铁氰化物，然后倒入水槽，再用大量水冲洗原贮放的器皿和水槽。

(2)汞和汞的化合物

汞的可溶性化合物如氯化高汞，硝酸汞都是剧毒物品，实验中应特别注意金属汞（如使用温度计，压力计，汞电极等）。因金属汞易蒸发，蒸气有剧毒，又无气味，吸入人体具有积累性，容易引起慢性中毒，所以切不可以麻痹大意。

汞的密度很大（约为水的13.6倍），作压力计时，应该用厚玻璃管，贮汞容器必须坚固，且应用厚壁的，并且只应存放少量汞而不能盛满，以防容器破裂，或因脱底而流失。在装置汞的容器下面应放一搪瓷盘，以免不慎洒在地上。为减少室内的汞蒸气，贮汞容器应是紧闭密封，汞表面应加入水覆盖，以防蒸气逸出。

若不慎将汞洒在地上，它会散成许多小珠，钻入各处，成为表面积很大的蒸发面，此时应立即用滴管或毛笔尽可能将它拾起，然后用锌皮接触使其成合金而消除之，最后撒上硫磺粉，使汞与硫反应生成不挥发的硫化汞。

废汞切不可以倒入水槽冲入下水管。因为它会积聚在水管弯头处，长期蒸发、毒化空气，误洒入水槽的汞也应及时捡起。使用和贮存汞的房间应经常通风。

(3)砷的化合物

砷和砷的化合物都有剧毒，常使用的是三氧化二砷（砒霜）和亚砷酸钠。这类物质中毒一般由于口服引起。当用盐酸和粗锌制备氢气时，也会产生一些剧毒的砷化氢气体，应加以注意。一般将产生的氢气通过高锰酸钾溶液洗涤后再使用，砷的解毒剂是二巯基丙醇，肌肉注射即可解毒。

(4)硫化氢

硫化氢是极毒的气体，有臭鸡蛋味，它能麻痹人的嗅觉，以至逐渐不闻其臭，所以特别危险。使用硫化氢和用酸分解硫化物时，应在通风橱中进行。

(5)一氧化碳

煤气中含有一氧化碳，使用煤炉和煤气时一定要提高警惕，防止中毒。煤气中毒，轻者头痛、眼花、恶心，重者昏迷。对中毒的人应立即移出中毒房间，呼吸新鲜空气，进行人工呼吸，保暖，及时送医院治疗。

(6)常用的有毒有机化合物有苯、二硫化碳、硝基苯、苯胺、甲醇等

这些有机化合物也是很毒的，它们又常用作溶剂，用量大，而且多数沸点又低，蒸气浓，容易引起中毒，特别是慢性中毒，使用时应特别注意和加强防护。

(7)氟

氟单质常温下为淡黄色的气体，极毒，与水反应立即生成氢氟酸和氧气并发生燃烧，同时能使容器破裂，量多时有爆炸的危险。氟、氟化氢和氢氟酸对玻璃有较强的腐蚀性。氟是氧化性最强的元素，只能呈-1价。单质氟与盐溶液的反应，都是先与水反应，生成的氢氟酸再与盐反应；通入碱中可能导致爆炸。水溶液氢氟酸是一种弱酸。但却是腐蚀性最强的氢卤酸，如果皮肤粘到，将一直腐蚀到骨髓。氟可与所有元素发生反应（除氦、氖、氩）。

(8)氯

氯单质常温下为黄绿色气体，可溶于水，1体积水能溶解2体积氯气。剧毒，与水部分发生反应，生成氢氯酸与次氯酸，次氯酸不稳定，分解放出氧气，并生成次氯酸，氧化性很强，可用于漂白。氯的水溶液称为氯水，不稳定，受光照会分解成氢氯酸与次氯酸。氢氯酸是一种强酸。氯有多种可变化合价。氯气对肺部有强烈刺激。氯可与大多数元素反应。

(9)溴

溴单质在常温下为深红棕色液体，可溶于水，100g水能溶解约3g溴。挥发性极强，有毒，易蒸发成红色蒸气，蒸气强烈刺激眼睛、粘膜等，能损伤眼睛、气管、肺部，触及皮肤，轻者剧烈灼痛，重者溃烂，长久不愈。使用时应带橡皮手套。

溴的水溶液称为溴水。溴单质需要加水封存，防止蒸气逸出危害人体。溴有氧化性，有多种可变化合价，常温下与水微弱反应，生成氢溴酸和次溴酸。

其他遇到的有毒、腐蚀性的无机物还很多，如磷、铍、铊、铅的化合物，浓硝酸、碘蒸气等，使用时都应加以注意，这里不一一介绍。

1.5灭火常识

(1)一般有机物，特别是有机溶剂，大都容易着火，它们的蒸汽或其他可燃性气体、固体粉末等（如氢气、一氧化碳、苯、油蒸气）与空气按一定比例混合后，遇到火花时（点火、电火花、撞击火花）就会引起燃烧或猛烈爆炸。

(2)由于某些化学反应放热而引起燃烧，如金属钠，钾等遇水燃烧甚至爆炸。

(3)有些物品易自燃（如白磷遇空气就自行燃烧），由于保管和使用不善而引起燃烧。

(4)有些化学试剂相混在一起，在一定的条件下会引起燃烧和爆炸（如将红磷与氯酸钾混在一起，磷就会燃烧爆炸）。

万一发生着火，要沉着快速处理。首先要切断热源、电源，把附近的可燃物品移走，再针对燃烧物的性质采取适当的灭火措施。但不可将燃烧物抱着往外跑，因为跑时空气更流通，会烧得更猛。常用的灭火措施有以下几种，使用时要根据火灾的轻重，燃烧物的性质，周围环境和现有条件进行选择：

① 石棉布：适用于小火。用石棉布盖上以隔绝空气，就能灭火。如果火很小，用湿抹布或石棉板盖上就行。

② 干沙土：一般装于砂箱或砂袋内，只要抛洒在着火物体上就可灭火。适用于不能用水扑救的燃烧，但对火势很猛，面积很大的火焰欠佳。砂土应该用干的。

③ 水：是常用的救火物质。它能使燃烧物的温度下降，但一般有机物着火不适用，因溶剂与水不相溶，又比水轻，水浇上去后，溶剂还漂在水面上，扩散开来继续燃烧。但若燃烧物与水互溶时，或用水没有其他危险时可用水灭火。在溶剂着火时，先用泡沫灭火器把火扑灭，再用水降温是有效的救火方法。

④ 泡沫灭火器：是实验室常用的灭火器材，使用时，把灭火器倒过来，往火场喷，由于它生成二氧化碳及泡沫，使燃烧物与空气隔绝而灭火，效果较好，适用于除电流起火外的灭火。

⑤ 二氧化碳灭火器：在小钢瓶中装入液态二氧化碳，救火时打开阀门，把喇叭口对准火场喷射出二氧化碳以灭火，在工厂实验室都很适用，它不损坏仪器，不留残渣，对于通电的仪器也可以使用，但金属镁燃烧不可使用它来灭火。⑥ 四氯化碳灭火器：四氯化碳沸点较低，喷出来后形成沉重而惰性的蒸气掩盖在燃烧物体周围，使它与空气隔绝而灭火。它不导电，适于扑灭带电物体的火灾。但它在高温时分解出有毒气体，故在不通风的地方最好不用。另外，在有钠、钾等金属存在时不能使用，因为有引起爆炸的危险。

除了以上几种常用的灭火器外，近年来生产了多种新型的高效能的灭火器。如1211灭火器，它在钢瓶内装有一种药剂二氟一氯一溴甲烷，灭火效率高。又如干粉灭火器是将二氧化碳和一种干粉剂配合起来使用，灭火速度很快。

⑦ 水蒸气：在有水蒸气的地方把水蒸气对火场喷，也能隔绝空气而起灭火作用。⑧ 石墨粉：当钾、钠或锂着火时，不能用水、泡沫灭火器、二氧化碳、四氯化碳等灭火，可用石墨粉扑灭。

⑨ 电路或电器着火时扑救的关键首先要切断电源，防止事态扩大。电器着火的最好灭火器是四氯化碳和二氧化碳灭火器。

当在着火和救火当中，衣服着火时，千万不要乱跑，因为这会由于空气的迅速流动而加强燃烧，应当躺在地下滚动，这样一方面可压熄火焰，另一方面也可避免火烧到头部。

1.6 实验室三废无害化处理

实验室所用化学药品种类多、毒性大，三废成分复杂，应分别进行预处理再排放或进行无害化处理。

1.6.1 实验室废水处理

1．稀废水处理

用活性炭吸附，工艺简单，操作简便，对稀废水中苯、苯酚、铬、汞均有较高去除率。

2．浓有机废水处理

浓有机废水处理主要指有机溶剂收集、焚烧法无害处理，建焚烧炉，集中收集，定期处理。

3．浓无机废水处理

浓无机废水，以重金属酸性废水为主，处理方法有：

（1）水泥固化法

先用石灰或废碱液中和至碱性，再投入适量水泥将其固化。

（2）铁屑还原法

含汞、铬酸性废水，加铁屑还原处理后，再加石灰乳中和。也可投放FeSO4沉淀处理。

（3）粉煤灰吸附法

粉煤灰包含SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3等，属多孔蜂窝状组织，具有较强的吸附性能。当pH 4～7 时，Hg2+、Pb2+、Cu2+、Ni2+去除率达30％～90％。

（4）絮凝剂絮凝沉降法

聚铝、聚铁絮凝剂能有效去除Hg2+、Cd2+、Co2+、Ni2+等离子。

（5）硫化剂沉淀法

Na2S、FeS使重金属离子呈硫化物沉淀析出而除去。

（6）表面活性剂气浮法

常用月桂酸钠，使重金属沉淀物具有疏水性上浮而除去。

（7）离子交换法

是处理重金属废水的一种重要方法。

（8）吸附法

活性炭价格高，利用天然资源硅藻土、褐煤、风化煤、膨润土、粘土制备吸附剂，物美价廉。适用于处理低浓度重金属废水。

（9）溶剂萃取法

常用磷酸三丁酯、三辛胺、油酸、亚油酸、伯胺等，操作简便。萃取剂磷酸三丁酯可脱除高浓度酚，含酚废水多采用此法处理。聚氨酯泡沫塑料吸附法处理高浓度含酚废水，去除率达99％。表面活性剂Span-80对酚去除率也达99％。

4．废酸废碱液处理

对废酸废碱液，采用中和法处理后排放。

1.6.2 实验室废气处理

化学反应产生的废气应在排风机排入大气前做简单处理，如用NaOH、NH3·H2O、Na2CO3、消石灰乳吸附H2S、SO3、HF、Cl2等，也可用活性炭、分子筛、碱石棉吸附或吸附剂负载硅胶、聚丙烯纤维吸附酸性、腐蚀性、有毒气体。

1.6.3 实验室废渣处理

化学处理、变废为宝。如从烧碱渣制取水玻璃，盐泥制取纯碱、氯化铵，硫酸泥提取高纯硒，也可用蒸馏、抽提方法回收有用物质。对废渣无害化处理后，定期填埋或焚烧。

参考文献

电化学分析 篇6

绿色化学

实践

电化学难点突破与命题趋势分析 篇7

电化学是历年高考的重要考点之一, 考查的内容有:提供电极材料和电解质溶液判断能否形成原电池, 原电池电极名称判断及电极反应式的书写, 提供反应方程式设计原电池、电解池 (包括电镀池、精炼池) , 根据电解时电极质量或溶液pH的变化判断电极材料或电解质种类, 电解产物的判断和计算, 结合图像考查电极质量或电解质溶液质量分数的变化等。本文对高考命题热点中的原电池电极反应式的书写、学生复习中的易错点及电化学命题趋势三个方面进行探讨。

一、电极反应式的书写难点突破

1. 燃料电池电极反应式的书写

燃料电池的总反应式一般是可燃燃料与O2的反应, 其电极反应式的书写步骤是: (1) 找出总反应中的氧化剂、还原剂, 判断未变价物质是否是电解质溶液。 (2) 还原剂是负极反应物, 失电子;氧化剂是正极反应物, 得电子。预测并试探性地写出可能的反应式。 (3) 根据电解质溶液成分进行适当的增减、修正和改写。 (4) 将两极反应式等电子相加, 对比所得反应式与总反应式是否一致。

(1) 电解质溶液呈碱性

例1.某甲烷—氧气燃料电池的结构如下图所示, 该电池的两个电极均由多孔碳制成, 以30%KOH溶液为电解质溶液, 气体由多孔碳孔隙逸出并在电极表面放电, 其总反应的化学方程式为:CH4+2O2+2KOHK2CO3+3H2O。下列说法中正确的是 ()

A.用多孔碳作电极, 是为了增大气体与溶液的接触面积, 加快气体的放电速率

B.若b处通入的气体为氧气, 则B极为负极

C.当发生反应的O2为5.6L (标准状况) 时, 则有2mol电子发生转移

D.正极的电极反应为CH4+10OH--8e-CO32-+7H2O, 放电一段时间后该极附近溶液的pH降低

解析:在总反应CH4+2O2+2KOHK2CO3+3H2O中, 氧化剂是O2, 还原剂是CH4, 可知通O2极为正极, 通CH4极为负极, 故B选项不正确。由总反应知, 标准状况下每有22.4L O2反应时, 转移的电子数是4mol, 5.6LO2反应时则有1mol电子发生转移, 故C选项不正确。正极的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-, 故D选项不正确。答案为A。

(2) 电解质溶液呈酸性

例2.一种新型乙醇电池用磺酸类质子作溶剂, 比甲醇电池效率高出32倍。电池总反应为:C2H5OH+3O22CO2+3H2O, 电池示意图如右图。下面对这种电池的说法正确的是 ()

A.b极为电池的负极

B.电池工作时电子由a极沿导线经灯泡再到b极

D.设每个电子所带电量为q库仑, 则1mol乙醇被氧化产生6 NAq库仑的电量

(3) 电解质是熔融盐

例3.熔融盐燃料电池具有高的发电效率, 因而受到重视, 可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质, CO为阳极燃气, 空气与CO2的混合气为阴极助燃气, 制得在650℃下工作的燃料电池。完成有关的电池反应式:

阴极反应式:。

总反应式:。

(4) 电解质是熔融氧化物

例4.美国研究人员在《科学》杂志上发表论文说, 他们开发出了一种新的固体氧化物燃料电池, 在用碳氢化合物———异辛烷作燃料时能源转换效率有望达到50%, 电解质是用一层以氧化锆为主、含有少量钌和铈的催化重整多孔薄膜, 它在高温下能传导O2-。这种新型燃料电池经过更多试验后, 能广泛应用于汽车、飞机, 甚至众多家庭。下列说法正确的是 ()

C.固体电解质的作用是传递电子

D.电池中阴离子向正极移动

CO、有机物等作为燃料电池的负极反应物, 碳元素失去电子, 其电极反应产物规律是:在酸性电解质中产物为CO2;在碱性电解质中产物为CO32-;在中性或Li2CO3和Na2CO3高温熔融盐环境中产物为CO2。现图示如下:

另外, 一般来说, 一极有某离子消耗, 另一极就应该有某离子生成, 但两极消耗和生成的离子数目不一定相等。掌握上述规律可使电极反应方程式的书写变得简单。

2. 新型电源电极反应式的书写

各种新能源电池逐步进入实用阶段, 尤其是车用电池发展很快。为了让学生在一个全新问题情境下答题, 新能源电池电极反应式的书写成了近几年高考考查的热点。面对新型原电池, 要在燃料电池电极方程式书写方法的基础上, 结合新信息研读, 再对比、联想经典原电池, 全方位思考才能写出正确的电极反应式。

例5. (2013年安徽理综) 热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源, 一种热激活电池的基本结构如下图所示, 其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后, 电池即可瞬间输出电能。该电池总反应式为:PbSO4+2LiCl+CaCaCl2+Li2SO4+Pb。下列有关说法正确的是 ()

B.放电过程中, Li+向负极移动

C.每转移0.1mol电子, 理论上生成20.7g Pb

D.常温时, 在正负极间接上电流表或检流计, 指针不偏转

3. 可充电电池电极反应式的书写

电池充电时, 原电池的正极要接充电电源的正极, 负极要接充电电源的负极, 此时原电池变成了电解池。充电电极反应式的书写, 可在放电反应式的基础上, 把电子从一边移到另一边, 并把得 (或失) 电子改为失 (或得) 电子, 然后再将电极反应式中的产物与反应物颠倒即可。

A.外电路上的“→”表示放电时的电流方向

B.充电时发生还原反应的物质是LixC6

D.外电路有0.1mol e-通过, 发生迁移的Li+的质量为0.7xg

二、易错点分析

例1.在水中加入等物质的量的Ag+、Pb2+、Na+、SO42-、NO3-、Cl-, 该溶液放在用惰性材料作电极的电解槽中, 通电片刻, 则氧化产物与还原产物的质量比是 ()

A.35.5∶108 B.16∶207

C.8∶1 D.108∶35.5

错解:溶液中存在的阳离子是Ag+、Pb2+、Na+、H+, 其得电子能力Ag+最大, 故阴极析出的是Ag。溶液中存在的阴离子是SO42-、NO3-、Cl-、OH-, 其失电子能力Cl-最大, 故阳极析出的是Cl2。根据得失电子相等, 氧化产物与还原产物的质量比是35.5∶108, 选A。

例2.甲、乙两个电解池均以Pt为电极, 且相互串联, 甲池盛有AgNO3溶液, 乙池盛有一定量的某盐溶液, 通电一段时间后, 测得甲池中电极质量增加2.16g, 乙池中电极上析出0.24g金属, 则乙池中溶质可能是 ()

A.CuSO4 B.MgSO4

C.Al (NO3) 3 D.Na2SO4

分析:上述解法是错误的, 原因是受“0.24g”的误导, 忽视了溶液中离子得电子能力的比较。电解MgSO4、Al (NO3) 3、Na2SO4溶液, 溶液中的Mg2+、Al 3+、Na+是不可能得到电子的, 得电子的是溶液中水电离出的H+, 两极只能分别得到H2和O2, 即阴极得不到金属。现在乙池电极上析出0.24g金属, 说明乙池中溶质只能是CuSO4。答案为A。

例3.用铂电极电解CuSO4溶液, 当Cu2+浓度降低至原来的一半时停止通电, 若加入下列物质, 能使溶液恢复成原来浓度的是 ()

A.无水CuSO4 B.CuO

C.Cu (OH) 2D.CuSO4·5H2O

错解:电解CuSO4溶液, 溶液中的阳离子是Cu2+和H+, Cu2+得电子能力大于H+, Cu2+浓度要下降;阴离子是SO42-和OH-, OH-失电子能力大于SO42-, OH-离子浓度要下降, 故溶液减少的是Cu2+和OH-, 在一起正好组合成Cu (OH) 2, 所以要添加Cu (OH) 2, 即答案为C。

分析:上述解法是错误的, 原因是没有进一步探究OH-失电子后的真实产物。阴极析出单质Cu, 溶液中Cu2+浓度下降;OH-失去电子以后生成了H2O和O2, 阳极放出的是O2, 即溶液中减少的是铜元素和氧元素, 故应向溶液中添加CuO, 答案为B。

例4.用导线将铜片和石墨棒连接起来, 一同放入盛有稀硫酸的烧杯中, 一段时间后, 可以观察到的现象和与之相关的叙述正确的是 ()

A.铜片和石墨都不与稀硫酸反应, 所以不能构成原电池

B.铜片为原电池的负极, 铜电极附近的溶液缓慢变成蓝色

C.石墨电极上有氢气放出

D.在正极上氧气被还原, 溶液的pH升高

错解:原电池的两极最少要有一极能与电解质溶液发生反应才能构成原电池, 而铜片和石墨都不与稀硫酸反应, 所以不能构成原电池, 故A选项正确。因不能构成原电池, 溶液中没有任何反应, 所以B、C、D选项都不正确。答案为A。

分析:上述解法是错误的, 原因是我们平时见到的和所举的原电池的例子中, 都是有一极电极材料能与电解质溶液直接发生反应的, 从而形成思维定式, 产生错觉, 认为只有一极电极材料能与电解质溶液发生反应时才能形成原电池。其实形成原电池的三个条件中, 没有要求电极材料必须有一极与电解质溶液反应。虽然铜片和石墨都不与稀硫酸反应, 但还是能构成原电池 (这种电池属于金属腐蚀, 电压很低, 没有实用价值) , 且铜片为原电池的负极, 发生的反应为:Cu-2e-Cu2+, 铜片逐渐溶解, 铜极附近溶液要缓慢变成蓝色, B选项正确;石墨为原电池的正极, 发生的反应为:4H++O2+4e-2H2O, 没有H2放出, 只有O2被吸收, 实质上发生的是金属的吸氧腐蚀, O2得电子被还原, 溶液中的H+浓度下降, pH升高, 故C选项错误, D选项正确。答案为BD。

例5.把Al片和Cu片用导线连接后。

(1) 放入盛有浓硝酸的烧杯中, 是电池的正极, 其正极的电极反应式是。

(2) 放入稀NaOH溶液中, 是电池的负极, 其负极的电极反应式是。

由上可知, 解题时要想少犯或不犯错误, 审题是关键。审题一定要严谨细致, 仔细推敲字句, 认真揣摩题意, 注意挖掘试题中的隐含信息, 摒弃干扰、去伪存真, 处理好化学中的“一般”与“特殊”, 及时进行思维转换, 运用迁移、深入思考, 才能跳出错误的泥沼。

三、命题趋势分析

1. 向新型电源方向命题

例1. (2013年全国理综Ⅱ) “ZEBRA”蓄电池的结构如下图所示, 电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是 ()

A.电池反应中有NaCl生成

B.电池的总反应是金属钠还原三价铝离子

D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动

2. 向融合元素化合物知识方向命题

例2.有X、Y、Z、W四种金属。已知X (OH) 3的碱性大于Y (OH) 3, X3+可使Z氧化, W可与热水反应产生H2, X不能与热水反应, 把X的金属片插入稀硫酸中, 让金属丝Z与X接触, 则X的溶解速率加快, 这四种金属活动性强弱的关系一定是 ()

A.X>Y B.Z>Y

C.W>Z D.Z>X

3. 向多种溶质混合方向命题

例3.某溶液中含有等物质的量的NaCl、CuSO4和Na2SO4, 用石墨作电极电解时, 根据电极产物, 可明显分为个阶段;两极由先到后依次析出的物质是:阴极, 阳极;最后电解质溶液中剩余的溶质是。

解析:本题应根据离子的放电顺序, 用物质重组法解题。各取2mol的NaCl、CuSO4和Na2SO4, 由于Cl-和Cu2+最先放电, 根据离子总量不变, 可以把三种物质重新组合成1mol CuCl2、1mol CuSO4和3mol Na2SO4。这样电解就分为三个阶段:第一阶段是电解1mol CuCl2, 阴极得Cu, 阳极得Cl2, 电解后电解质溶液变成CuSO4和Na2SO4。第二阶段是电解CuSO4, 阴极得Cu, 阳极得O2, 电解后电解质溶液变成了H2SO4和Na2SO4。第三阶段虽然电解的是H2SO4和Na2SO4溶液, 本质是电解H2O, 阴极得H2, 阳极得O2, 电解后电解质溶液成分不变。即最后电解质溶液中剩余的溶质是H2SO4和Na2SO4。

4. 向与数学图像结合方向命题

例4.用石墨电极电解只含有Cu2+、H+和M3+三种阳离子的电解质溶液, 其物质的量均为0.1mol, 电解过程中阴极产生金属的质量与电路中通过电子的物质的量的关系如右图所示, 下列说法正确的是 ()

A.三种离子的氧化性强弱顺序为:Cu2+>H+>M3+

B.电路中通过0.3mol电子时, 溶液中的阳离子只有H+

解析:在通电的情况下, 溶液中的Cu2+、H+要放电, 且放电能力Cu2+>H+, 故D选项不正确。图中曲线不通过坐标原点, 说明开始通电无物质析出, 从而推断出开始通入的0.1mol电子是与M3+反应的, 且仅使M3+离子变成M2+离子, 同时也说明氧化性强弱顺序为M3+>Cu2+>H+, A选项不正确。当电路中通过0.3mol电子时, 溶液中的Cu2+刚好完全反应, 溶液中的阳离子除H+外, 还有M2+, B选项不正确。答案为C。

5. 向多池并、串联方向命题

例5.如下图所示, 若电解5min时铜电极质量增加2.16g, 试回答:

(1) 电源电极X名称为。

(2) pH变化:A, B, C。

(3) 通电5min时, B中共收集224mL气体 (标准状况) , 溶液体积为200mL, 则通电前硫酸铜溶液的物质的量浓度为。

(4) 若A中KCl溶液的体积也是200mL, 电解后溶液的pH=。

解析: (1) 电解5min时铜电极质量增加2.16g, 说明溶液中的Ag+在此极析出, 所以Cu电极是阴极, Ag电极是阳极, 那么与Ag极相连的电源Y极为正极, X极为负极。

(2) A池在电解的过程中, KCl逐渐变为KOH, 故溶液pH增大。B池在电解的过程中, CuSO4逐渐变为H2SO4, 溶液的pH减小。C池是在Cu棒上镀Ag, 溶液的成分和浓度均不变化, pH也不变。

6. 向化学实验设计方向命题

例6. (2013年广东理综节选) (1) 能量之间可相互转化:电解食盐水制备Cl2, 是将电能转化为化学能, 而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池, 探究其能量转化效率。

限选材料:ZnSO4 (aq) , FeSO4 (aq) , CuSO4 (aq) ;铜片, 铁片, 锌片和导线。

(1) 完成原电池甲的装置示意图 (见下图) , 并作相应标注。

要求:在同一烧杯中, 电极与溶液含相同的金属元素。

(2) 以铜片为电极之一, CuSO4 (aq) 为电解质溶液, 只在一个烧杯中组装原电池乙, 工作一段时间后, 可观察到负极。

(3) 甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是, 其原因是。

(2) 根据牺牲阳极的阴极保护法原理, 为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀, 在 (1) 的材料中应选作阳极。

解析: (1) (1) 由题给试剂, 结合原电池的形成条件, 可知组合的原电池可以是:锌铜、锌铁、铁铜原电池。由图示所给电子移动方向, 可知左边为负极 (活泼金属) 、右边为正极 (不活泼金属) , 则组装的原电池装置图如下:

(2) 当铜片为电极之一时, 根据所给的电极材料, 铜片一定是原电池的正极, 则负极是活泼的金属, 失电子变成离子进入溶液, 故反应的现象是负极逐渐溶解。

(3) 甲可更有效地将化学能转化为电能。以Zn和Cu作电极为例, 如果不用盐桥, 则Zn与CuSO4反应, 置换出的Cu附着在Zn表面, 阻碍了Zn与CuSO4的接触, 不能提供稳定电流。

(2) 为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀, 根据牺牲阳极的阴极保护法, 可知被保护的Fe作阴极, 作阳极的金属要比Fe活泼, 即Zn作为阳极。

7. 向联系实际应用方向命题

例7. (2013年天津理综) 为增强铝的耐腐蚀性, 现以铅蓄电池为外电源, 以Al作阳极、Pb作阴极, 电解稀硫酸, 使铝表面的氧化膜增厚, 反应原理如下:

电解过程中, 以下判断正确的是 ()

解析:一般电解反应中, Al作阳极时Al要溶解进入溶液, 而这里是铝表面的氧化膜增厚, 所以本题是电化学知识的特殊实际应用。在原电池中H+移向正极, 即PbO2电极, A选项错误。每消耗3mol Pb, 转移6mol e-, 由等电子法知生成Al2O3是lmol, B选项错误。原电池的正极生成物是PbSO4, 而不是Pb2+, C选项错误。在原电池中, Pb电极由于生成PbSO4, 质量增加;在电解池中, Pb是阴极, 不参与反应, 质量不变, D选项正确。答案为D。

电化学命题在保留传统题型的基础上, 逐步向以实际应用为依托, 以元素化合物知识为载体, 融元素化合物知识、电化学基本概念和理论、物质推断与检验、实验设计和识图计算能力于一体的试题转化。

电化学分析 篇8

化学计量学是一门由化学与计算机技术、统计学、数学相结合的一门新兴的交叉学科, 其内容涵盖了化学量测的整个过程, 包括数据分析、单变量信号处理、多变量信号处理、选择实验条件、优化实验条件、实验设计、采样理论等等;研究内容主要包括人工智能、图书检索、实验室组织、合理性分析、过程控制、过程优化等。

1 化学计量

化学是研究物质的变化规律、性质、结构及其组成的科学, 在研究的过程当中势必会存在着许多测量活动, 从一方面而言, 这些测量活动包含在计量学的研究范畴当中。研究化学测量准确度、测量方法及其量值的溯源性的学科就是化学计量, 通过一系列的连续比较链使得有关的计量基准和所测的计量结果相联系的特性就是化学测量的溯源性。对各种物理化学及其化学成分进行量值传递也是化学计量的内容质疑, 量值传递的基本单位的“摩尔”, 量值传递系统的形式如图1所示。

2 在化学分析中化学计量的实际应用方法

2.1 量值的传递的应用

在化学分析中广泛地应用化学计量, 通过化学计量来产生定量分析, 二者既有区别又有联系。化学计量是化学分析中的使用过程, 其目的在于保障量值的准确性和统一性, 提高化学分析的质量。要通过具有法制性和科学性的量值传递系统来保障化学计量的独立性。一般情况下, 主要是通过标准物质一般情况下主要是通过标准物质来实现化学计量中的量值传递。化学分析过程比较复杂, 容易由于各种原因而打断溯源链, 因此很难真正实现溯源。一般的化学分析过程主要包括称样、处理样品和测定, 一般通过化学法来处理样品, 常见的化学法主要包括离子交换、溶解、萃取分离、蒸发等。必须对经处理后的样品和原始样品溶液二者的关系进行明确, 才能建立溯源性。建立溯源性之后, 就可以进行最后的测定, 使用相对比较法、滴定法、库仑法、重量法等方法来测定。在测定时应该考虑到在建立标准曲线时可能会存在误差, 或者是否存在校准曲线不当的情况, 导致溯源链在最后的特定阶段被打断, 此时就应该运用化学成分的标准物质。

标准物质的化学成分必须非常明确, 已经通过可靠的方法进行了测定, 而且其元素量值和化合物都具有良好的溯源性。在化学分析中, 往往将标准物质作为基准物或者校准物, 因此标准物质应该具备特性稳定均匀、特性良好、准确度范围明确的特点。标准物质在化学分析中的主要作用在于对测量方法进行评定, 对材料的特性值进行确定, 对计量仪器进行校准等。

2.2 多元校正分析法的应用

随着相关人员对多元分析的开发及其迅速的发展, 分析研究的对象也越来越具有复杂性的特点, 这就要求分析工作者必须准确及时地给出结构分析、定性分析和定量分析的结果。现代的分析仪器正是依靠多元校正分析法则, 从而提供大量的可以进行解析数学统计方法的测量数据。现阶段, 相关人员已经研究出了多元分析的多种指标, 例如准确性、精密度、检测限、信噪比、灵敏度等等指标, 并优化了这些指标, 从而使得分析仪器的方法和功能具有实用性和有效性的特点[2]。优化析因设计、均匀设计、因子设计、正交设计等化学实验设计可以对包含多种因素的协同作用及其影响进研究, 既可以拓宽其应用范围, 又可以使分析选择性得到有效改善。而且随着环境科学、药物学、生命科学和生物学的快速发展, 对分析化学家的要求也越来越高, 分析化学家需要快速的对复杂混合物体系的定量和定性进行分析, 尤其是复杂的有机混合物体系。在电化学分析中, 电位滴定是一个较为重要的内容, 该领域对化学计量学应用较多。求解的方法主要有两种, 分别是非线性回归和多元线性回归, 求解的内容主要包括离解常数、被测组分浓度等未知参数。相关科学家在滴定分析中应用了多元校正法, 计算机则不需要对各组分算进行平衡和离解常数, 并且不需要严格校正电极系统, 从而使得分析范围大大拓宽, 准确度也得到了相应的提高[3]。

例如采用Ag+滴定CI-的沉淀滴定, 通过使用溶液的平衡关系, 能够的得到具体的计算模型:

其中, 加入Ag+溶液的体积及CI-溶液的初始体积就是V和V0;Ag+和CI-的分析浓度即cB和c;Ag+和CI-滴定过程中的平衡浓度即[Ag+]和[CI-]。

某些常数通常包含在线性滴定法的计算模型之内, 如Ksp等, 测定结果是否准确无误也受到该些常数误差的极大影响。在特定的条件之下, 也可适当简化计算模式, 例如Ag+滴定CI-, 当滴定达到具体的化学计量点后, 可令Ksp/[Ag+]=0, 即得到一个简化式, 且适用于化学计量点后:

按照类似方法, 还能够导出一些其他的计算模型, 例如氧化、配位、酸碱还原线性滴定法等。

2.3 人工神经网络分析法的应用

生物学家在现代生物学研究人脑组织的背景下提出了人工神经系统, 其主要方式是将许多简单的处理单元进行广泛的连接, 从而组成一个极其复杂的网络器, 目的是为了模拟人脑的神经网络行为及其结构。人工神经网络可以对数据模式进行有效的分类和解析, 适用于一些非线性测量数据, 例如结果关系不确定或者是处理原因不确定的情况下。而许多的化学问题也具有一些不确定性的特点, 因此, 人工神经网络在许多化学领域都得到了成功的应用。现阶段, 相关研究也报道了不少关于人工神经网络在蛋白质结构预测、药物分析药效预测、谱图分析等多方面的应用成功案例。在化学分析中对于遗传算法的应用也非常广泛, 例如分析生物大分子的构象、选择核磁共振脉冲波形、优化校正数据、选择发射光谱试验条件、选择多组分分析波长等。比如, 将人工神经网络应用在氟化物结构与Eu (Ⅲ) 离子跃迁发射光谱关系的分析中, 可以实现98%左右的识别率, 具有非常高的预测率;在对某些物质的紫外线光谱数据进行分析的时候可以实现很好地解析效果;在对有机物异构体进行寻找的时候, 通过遗传算法可以得到非常接近实际结果的效果。人工神经网络分析法如图2所示。

2.4 模式识别法中的应用

根据化学量测数据矩阵, 按照某种性质将样本集中的样本进行分类并选取特征的方法被被称为模式识别法。其可以根据一定的方式将量测的参量进行区分, 模式识别法主要有SIMCA法、K-最邻近法、线性判别分析法等等。模式识别法主要是为优化决策和过程提供一些具有使用价值的信息, 模式识别法对于我国的材料化工、石油化工等领域有着极其重要的意义, 为此类领域的研究难题的解决提供了新的思路[4]。此外, 使用K-邻近法来对微分电毛细管曲线以及电位阶伏安波进行分类处理, 其可以表征有机化合物之间的各种构效关系。

3 结语

计量学中的化学计量是一个比较年轻的分支, 其突破了传统的纯物理量的范畴。对于化学计量的广泛应用是当今社会设计仪器软件主体化的一个全新的突破口, 为仪器智能化的发展提供了新的方法和理论。除此之外, 化学计量与环境化学、工业化学、医药化学、农业化学等学科将会连接得更为紧密, 化学计量的应用将会越来越广泛。

参考文献

[1]张霁, 金航, 张金渝, 王元忠.生态化学计量学在药用植物资源研究中的应用[J].中国中药杂志, 2013 (01) .

[2]宋彦涛, 周道玮, 李强, 王平, 黄迎新.松嫩草地80种草本植物叶片氮磷化学计量特征[J].植物生态学报, 2012 (03) .

[3]杨惠敏, 王冬梅.草-环境系统植物碳氮磷生态化学计量学及其对环境因子的响应研究进展[J].草业学报, 2011 (02) .

电化学分析 篇9

交流信号很早在电分析化学中已有应用。阻抗谱法和交流伏安法都可以获得更丰富的信息[11]。上述两种方法采集的都是交流信号,即采样频率是以交流频率为参考,一般是以比交流频率高的采样频率进行采样,目前电化学工作站仪器的交流伏安法只能进行线性伏安法扫描,脉冲伏安法和交流结合的扫描方式未见报道。笔者研究了在新的仪器平台上,将交流信号作为扰动信号,按照方波扫描方式采集电流信号,对得到的新的波形进行了分析。

1 仪器的硬件系统实现

硬件系统的构成由电源模块、CPU模块、基于AD5934交流发生模块、恒电位模块、扫描电势产生模块和数据采集模块6部分组成(图1)。

电源模块产生3.3、5.0、-10.0V的模拟信号和1.8、3.3、5.0、12.0V的数字信号对电路中的数字和模拟器件进行供电。CPU采用的是LPC2214,这是一个基于支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7TDMI-STM CPU的微控制器,ARM芯片因其有明显的优势得到广泛的应用[12,13],并带有128/256K字节嵌入的高速Flash存储器。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。采用LPC2214构建最小的ARM模块系统,有利于仪器功能的扩展。交流产生模块采用AD5934实现,AD5934是一款高精度的阻抗采集分析系统芯片,其内部包含有一个12位频率信号发生器和每秒采样1M次的模数(analog-to-digital ADC)转换器。芯片的内核包括3个主要单元:用于提供频率扫描的直接数字频率合成器(DDS)波形发生器,用于测量传感器响应的12bit、每秒采样1M次的模数转换器(ADC)和能够对ADC测量数据进行1 024点离散傅里叶变换运算的DSP引擎。AD5934波形发生器的性能特点是:频率最高值为100kHz,频率的分辨率是27位,大约0.1Hz,产生波形的峰峰值和对应的直流偏移值有4个档值。本设计主要采用AD5934进行交流信号的产生,通过与数字电位器的结合,产生振幅和频率可调的交流信号。扫描电势产生模块由DAC8820实现。恒电位模块由OP07和CA3140组成。DAC8820产生的扫描电势与AD5934产生的交流扰动信号通过加法器输入到恒电位模块中控制电极系统。数据采集模块由I/V转换电路和放大电路构成,使用OPA4344进行电流到电压的转化,初步放大后,再通过MAX501内部电阻网络控制OP07进行放大倍数可控的二次放大,通过AD7622对放大的响应信号进行转换,供ARM(LPC2214)采集。

2 试验部分

2.1 试剂及电极系统

K3Fe(CN)6和KCl为分析纯,试验用水为超纯水。称取3.29g K3Fe(CN)6,用500mL的容量瓶定容配制成0.02mol/L溶液以供使用,称取74.5gKCl用500mL容量瓶定容配制成2mol/L溶液以供使用。

工作电极为玻碳电极(直径3mm),对电极为铂电极,参比电极为银/氯化银电极(饱和KCl溶液)。

2.2 试验操作

分别在无交流、交流振幅不变和交流频率不变3种情况下,以0.5mol/L KCl为电解质,对0.01mol/L K3Fe(CN)6进行方波扫描。有交流两种情况下的交流参数分别为:交流振幅20mV不变,频率在4～62Hz的频率间隔为4Hz;交流频率52Hz不变,交流振幅在10～100mV的间隔为10mV。对0.001、0.002、0.003、0.004、0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.010mol/L系列浓度的K3Fe(CN)6,在交流频率为98Hz,振幅为20mV的条件下,进行方波扫描。方波扫描参数为:

3 结果与讨论

3.1 不同交流频率和振幅下方波扫描响应结果

图2为无交流情况和交流频率在4～60Hz频率间隔为4Hz条件下,0.01mol/L K3Fe(CN)6方波伏安法曲线。从图中可以看出不同交流频率的响应整体相似,都是以无扰动下的形貌为基础,但具体细节波形有所不同。在溶出峰上的子峰响应值相对较大,不同频率下相应的子峰数目不同。

图3为无交流情况和交流频率90Hz不变,交流振幅在10～100mV间隔为10mV,0.01mol/L K3Fe(CN)6的方波伏安法曲线。在K3Fe(CN)6的溶出峰区间内标注了交流扫描的9个子峰,分别为子峰1～9。用虚线矩形框框内的每条曲线的最大值和最小值的差值作为峰高值结果,各子峰的交流振幅与峰高线性关系如图4所示。线性回归方程分别为:

式中 H——电流峰高值,mA;

A ——振幅,mV。

从各子峰的斜率可以看出在无交流时溶出峰顶点附近的3个子峰4、5和6的斜率分别为0.065、0.066和0.065,斜率相近且明显高于其它子峰,在无交流时溶出峰对称处的子峰斜率相近,子峰1和9的斜率分别为0.050和0.049,子峰2和8的斜率分别为0.055和0.054,子峰3和7的斜率均为0.06。交流扰动可以降低检测限,并且保留方波伏安法原有的整体峰形特点。

3.2 K3Fe(CN)6系列浓度溶液的方波伏安结果

图5是0.001、0.002、0.003、0.004、0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.010mol/L系列浓度的K3Fe(CN)6方波扫描结果,每条曲线上的A点(x轴坐标为0.136 8)与B点(x轴坐标为0.772 8)连接直线,曲线顶点到该直线的距离作为峰高值。图6是0.001、0.002、0.003、0.004、0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.010mol/L系列浓度的K3Fe(CN)6在交流频率为98Hz、振幅为20mV下的方波伏安曲线,图中标注了两个较明显的峰,峰1和峰2,每条曲线上的A点(x轴坐标为0.106 2)与B点(x轴坐标为0.738 0)连接直线,峰1和峰2的最大值点到该直线的距离作为峰1和峰2的峰高值。无交流时的峰高和有交流时峰1、峰2的峰高值与浓度线性关系如图7所示。无交流时线性回归方程为:H=0.358+67.65C,相关系数为0.999 2,有交流时峰的线性回归方程为:

峰1 H=1.153+55.43C

峰2 H=1.187+62.26C

式中 C——溶液浓度,mol/L。

峰1相关系数为0.999 3,峰2相关系数为0.996 3。从相关系数结果可以看出,交流扰动的峰高值要高于无扰动的扫描结果,因此可以降低检测限,并且有扰动时和无扰动时相关系数差不多,新的峰高值可以进行定量分析。

4 结束语

电化学分析 篇10

电化学的内容是历年高考的重要知识点之一, 主要以选择题的形式出现, 已成高考的常考题。考查的内容有:原电池、电解池、电镀池的电极名称及电极反应式;根据原电池、电解池的电极变化判断金属活泼性的强弱;根据电解时电极变化判断电极材料或电解质种类;新型电池的简单应用;有关电解产物的判断和简单计算。其中原电池的工作原理、电解产物的判断是高考命题的热点。

从本质上说, 原电池和电解池的原理是一样的, 二者都和电子的转移相关, 而氧化还原反应的本质就是电子的转移。

如果是一个自发的氧化还原反应, 则可以借助原电池装置使氧化和还原两个过程在两个电极分别进行, 两极产生电势差使电子转移过程经过外电路, 就获得了可利用的电能, 实现了由化学能到电能的转化, 即构成了原电池。

如果是一个非自发的氧化还原反应, 也可以借助电解池装置, 外加电源, 在外接电势差的作用下“强迫”氧化和还原两个过程在两个电极分别进行, 实现了由电能到化学能的转化, 即构成了电解池。

在教学中要抓住二者本质相同这个特点, 帮助学生掌握二者的不同点。

以氢氧燃料电池及水的电解为例, 说明原电池反应过程及电解过程中的电极反应及能量转化关系。

氢气在氧气中的燃烧, , 通常能量以热能、光能的形式释放, 如果在碱性条件下, 设计为原电池反应。

负极是电子流出的一极:H2-2e-+2OH-=2H2O, H2在电极表现为失电子, 发生了氧化反应。

正极是电子流入的一极:O2+4e-+2H2O=4OH-, O2在电极表现为得电子, 发生了还原反应。

电子由负极流出, 经过外电路流向正极, 在电势差的作用下, 电流经过外电路过程中, 可对外做功, 构成闭合回路, 实现了自发的氧化还原反应, 将化学能转化为电能, 而电极反应的加和为, 满足氢气在氧气中燃烧的化学反应方程式。

水的电解过程为, 此反电解应要吸收热量, 如果在外加电源的作用下, 设计为电解池反应。

与电池负极相连的为电解池的阴极, 为电子流入的一极:2H++2e-=H2↑, H+在阴极表面得到电子发生了还原反应。

与电池正极相连的为电解池的阳极, 为电子流出的一极:4OH--4e-=2H2O+O2↑, OH-在阳极表面失去电子发生了氧化反应。

电子由负极流入, 经阴极的还原反应和阳极的氧化反应, 电子由正极流出, 构成闭合回路。实现了被动进行的氧化还原反应, 把电能转化为化学能的过程。两电极反应的加和为, 正是氢氧燃料电池的逆反应。

知识点一:原电池和电解池的比较

知识点二:掌握电解反应产物及电解时溶液p H值的变化规律

1.要判断电解产物是什么, 必须理解溶液中离子的放电顺序

阴极:放电的总是溶液中的阳离子, 与电极材料无关。放电顺序是

阳极:若是惰性电极 (Pt、Au、石墨) 作阳极, 溶液中的阴离子放电, 放电顺序是

若是非惰性电极作阳极, 则是电极本身失电子。

要明确溶液中阴阳离子的放电顺序, 有时还需兼顾到溶液的离子浓度。在离子浓度相差悬殊的情况下, 离子浓度大的有可能先放电。如理论上H+的放电能力大于Fe2+、Zn2+, 但在电解浓度大的硫酸亚铁或硫酸锌溶液时, 由于溶液C (Fe2+) 或C (Zn2+) >>C (H+) , 则先在阴极上放电的是Fe2+或Zn2+, 因此, 阴极上的主要产物则为Fe和Zn。但在水溶液中, Al3+、Mg2+、Na+等是不会在阴极上放电的。

2.电解时溶液pH值的变化规律

知识点三:实例分析

(一) 原电池电极反应式的书写

以具有代表性的钢铁在不同情况下的电化学腐蚀和可燃气体甲烷燃料电池为例帮助学生了解相关的电池电极反应。

1. 钢铁的析氢腐蚀及吸氧腐蚀

2. 在不同的环境下甲烷燃料电池电极反应式的书写方法

酸性条件

燃料电池总反应:CH4+2O2=CO2+2H2O (1)

燃料电池正极反应:O2+4H++4e-=2H2O (2)

(1) - (2) ×2, 得燃料电池负极反应:

碱性条件

燃料电池总反应:

(1) - (2) ×2, 得燃料电池负极反应:

固体电解质 (高温下能传导O2-)

燃料电池总反应:CH4+2O2=CO2+2H2O (1)

燃料电池正极反应:O2+4e-=2O2- (2)

(1) - (2) ×2, 得燃料电池负极反应:

(二) 电解池电极反应式的书写

对于电解池的电极反应以最具代表性的电解饱和食盐水及铜的电解精炼和电镀铜为例。

1. 电解饱和食盐水

阳极反应:2Cl--2e-=Cl2↑ (氧化反应)

阴极反应:2H++2e-=H2↑ (还原反应)

总方程式:2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑

2. 铜的电解精炼和电镀铜

阳极:Cu-2e-=Cu2+ 阴极:Cu2++2e-=Cu

电镀铜和精炼铜的原理是一致的, 但阴、阳两极材料略有差别:

(1) 精炼铜时, 粗铜板作阳极, 纯铜片作阴极, 用CuSO4溶液 (加入一定量的硫酸) 作电解液。

(2) 电镀铜时, 镀层金属 (铜片) 作阳极, 待镀件 (铁片) 作阴极, 用含有镀层金属离子的电解质 (CuSO4) 配成电镀液。

(三) 铅蓄电池

铅蓄电池可放电亦可充电, 具有双重功能。它是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳, 用含锑5%～8%的铅锑合金铸成格板, 在正极格板上附着一层PbO2, 负极格板上附着海绵状金属铅, 两极均浸在一定浓度的硫酸溶液 (密度为1.25～1.28g/cm3) 中, 且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。放电的电极反应为:

负极:Pb+SO42--2e-=PbSO4↓

正极:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4↓+2H2O

铅蓄电池的电压正常情况下保持2.0V, 当电压下降到1.85V时, 即当放电进行到硫酸浓度降低, 溶液密度达1.18g/cm3时即停止放电, 而需要将蓄电池进行充电, 其电极反应为:

阳极:PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-

阴极:PbSO4+2e-=Pb+SO42-

当密度增加至1.28g/cm3时, 应停止充电。这种电池性能良好, 价格低廉, 缺点是比较笨重。

蓄电池放电和充电的总反应式:

蓄电池放电和充电过程实现了原电池和电解池的统一。

总结:理解电化学的关键

1. 能量转化观念的建立。

2. 闭合电路 (包括电子及离子的定向移动) 。

3. 电极反应 (氧化、还原在两电极分别进行) 。

4. 电极的活泼性及粒子放电顺序。

参考文献

[1]物理化学[J].南京大学物理化学教研室

电化学分析 篇11

关键词: 中等化学教学; 期刊 ;化学史; 研究情报

文章编号：1005－6629(2009)01－0078－02中图分类号：G633.8文献标识码：B

化学史教育是化学教育的重要内容，它在培养学生的科学素养方面起着非常重要的作用。

笔者登陆河北师大期刊网，在检索词一栏中键入“化学史”以“题名”作为检索项进行“跨库检索”， 以中等化学教学类三大化学期刊《化学教育》[2]、《中学化学教学参考》[3]和《化学教学》[4]为研究对象,对这三种期刊中1998-2007年10年间发表的37篇关于化学史的文章进行情报分析，通过统计和分析我国基础教育中有关化学史的研究现状，从侧面看到对化学史的关注及挖掘程度，以及尚存的不足，以便更好地采取措施，顺利推进新课程改革，促使学生科学素养的提升。

1论文的统计分析

1.1论文年代分布

论文数量的多少，在一定程度上可反映人们对该方面的关注程度。表1列出了三种期刊从1998-2007发表的关于化学史的研究论文分布情况。

由表1可得出以下结论:

(1)三种期刊从1998-2007年10年间共发表有关化学史的论文37篇,总数量较少。其中《化学教育》29篇；《中学化学教学参考》5篇；《化学教学》有3篇。

(2)对化学史的研究呈上升的趋势。化学史的教育在我国基础教育体系中还处于起步阶段，但已经越来越受到广大教育者的重视，从2003年以后有了较大程度的提高，2003-2007年5年间共发表27篇，占总数的73%，尤其2005和2006年，每年的数量几乎与前五年的总量相当。说明随着新课改的推进，大家对化学史的关注程度在提高，逐渐意识到化学史对提高学生科学素养起着举足轻重的作用。

2论文作者的统计分析

2.1论文第一作者所在区域分布的统计分析

表2说明,3种期刊上发表有关化学史研究论文的作者分布在全国18个省、直辖市和自治区，作者覆盖我国56.3%的区域。其中江苏、安徽、浙江、北京、湖北5个省市的作者总数22人，占作者总数的59.4%，是化学史研究论文发表的核心地区。但从总体看出，作者所在省份的覆盖率较低，占全国总区域的一半刚过，说明对化学史关注程度还较低，对化学史的研究仍然不平衡，这将影响化学史教育功能的发挥，影响学生科学素养全面提高。

2.2论文第一作者所在系统单位分布分析

从表3可以看出,化学史研究主要集中在中学和高等院校，分别占45.9%和29.7%。另外，随着新课程的实施，其他单位对化学史的研究也逐渐增多，比如，教研室对化学史的研究占总数的10.8%。教育家、学科专家等参与研究，为一线教师在化学教学中进行化学史教学提供策略和方法，为化学教师提供理论指导，推动对化学史教育功能的挖掘，重视学生科学素养的培养。

从表4可以看出,3种期刊发表的有关化学史研究的37篇论文中，作者总人数为54人，其中2人及2人以上合著论文14篇，占总数的37.8%，值得一提的是，在2人合著11篇论文中，有4篇是中学教师和师范院校的学科专家合作，占2人合著总数的36.4%，这种合作有助于促进一线教师研究水平和能力的提高，为教师成为教育教学的研究者打下良好基础，适应新课程对教师的要求，促进教师专业化发展。

3论文内容的统计分析

论文内容直接反映研究趋势。以“化学史的教育形式、方法、途径”、“教育功能”、“调查报告”、“内容呈现方式”、“课程资源开发”、“案例教学”、“书评”、“编译”、“习题编制”、“图片解读”、“教学模式建构”、“化学史上的中国人”，将论文分为12类。

从表5可以看出：

（1）对中学化学史教育的研究重点有二：一是化学史教育的形式、途径与方法，二是化学史的教育功能研究。在发表的37篇论文中，有关化学史教育形式、途径与方法的论文共13篇，占总数的35.1%；有关化学史教育功能的论文共9篇，占总数的24.3%，两项研究共占总数的59.4%。

（2）化学史研究领域逐渐扩大。除对化学史教育形式、方法、途径、教育功能的研究以外，开始关注课程资源开发的途径，对有效指导化学史教学有重要意义；调查报告共有3篇，通过对化学史教学现状的调查与分析，反思教学缺失，为充分发挥化学史的教育功能，探讨化学史的教学形式提供可靠依据；有关化学史习题编制的论文1篇，数量虽少，但提供了以化学史为素材编制化学习题的方法以及注意事项，很有价值；还有2篇教学案例，为大家具体展示了结合化学史进行教学的详细运作过程，指导性很强；还有化学史内容呈现方式、教学模式建构、评《20世纪化学史》等几篇论文都从不同角度开阔了读者的视野。

4结论与评价

作为中等化学教育核心期刊的《化学教育》、《中学化学教学参考》和《化学教学》，其发表的论文在中等化学教育研究领域具有权威性，代表着该研究领域的前沿水平。从论文发表的年代分布可看出，化学史正逐步引起广大教育者的关注，化学史在培养学生科学素养方面独具的教育功能逐渐被挖掘。从3种期刊中得到的有关化学史研究信息，对我们的教学实践、新课改的推进都有参考价值。

4.1化学史课程资源的开发迫在眉睫

对化学史的研究涉及领域比较广泛，但研究的重点集中在化学史教育形式、途径、方法和化学史的教育功能两个方面，而课程资源的开发，或化学校本课程开发较少，有关中学化学史的校本课程开发研究还未检索到，此外,目前中学化学史教学的内容介绍笼统，缺乏系统性，所以积极研究和开发中学化学史校本课程是十分必要的。

4.2发展极不平衡

从表中的数据可看出，对化学史的关注、研究程度还很低，研究涉及的区域仅占全国区域的56.3%，还有近一半的地区未参与化学史的研究。传统的教学活动和研究活动是彼此分开的，研究被认为是专家们的“专利”，但教学具有很强的实践性和情景性，教师照搬现成的理论是不能有效解决所有的实际问题的，所以新课程要求教师应该成为教育教学的研究者，以研究者的心态置身于教学情景，不断积累经验，提升教师的教育科学的研究能力, 促进课程改革更好地进行。

参考文献:

[1]化学教育. 1998-2007．

[2] 中学化学教学参考.1998-2007．

基于化学用语的化学课程教学分析 篇12

关键词：化学用语,分化点,原因,难点,措施

一、产生分化点的原因分析

1.“看戏”心理。

在学生升入初中，刚刚接触到化学时，往往会感到很新奇。在加上老师用生动的语言和有趣的实验，可以把学生带进一个神秘的化学世界，学生的直觉、兴趣和好奇心在老师的不断激发下充分被调动，几乎所有学生对化学学习充满信心。但从第四单元开始，因没有实验的“戏剧”做引导，学生们便对化学的兴趣大打折扣。

2.“懒惰”心理。

化学理论知识的开始后，该记忆的化学用语内容的复杂、繁多，让学生在劣势学科中的陋习——懒惰，在化学学习中逐渐体现出来。

3.“压抑”心理。

在化学初始学习中，大量的符号压抑了学生的认识兴趣；一部分外语基础差的学生由于负迁移而产生心理上的相抑作用，使化学用语成为他们的“包袱”；部分学习优良的学生，由于化学用语可以发展理解记忆的范围比较小，从而压抑了对化学的学习热情。

二、化学用语“难”的具体体现

从九年义务教育初中化学（人教版）教材看，出现的化学用语有：元素符号（35种）与离子符号（5种）；原子结构示意图（22种）；离子结构示意图（5种）；化学式（108种）；化学方程式（62个）。

1. 学生理解的难度增加。

从前3个单元的“实验不断”，到第四单元中的“没戏可看”；从原来解释每个实验的“有理有据”，到现在化学用语的“横空出世”、“无规律可循”。这让才树立起“化学是以实验为理论”观点的学生，突然要接受“化学是理科中的文科”观点，无论是习惯上、还是理解方面都变的无所适从。

2. 教材编排中难点集中。

化学教材的编排尤其独特性，在编排中，对于知识难点和重点是比较集中的。新知识和新公式的出现，以及抽象的化合价、化学式等集中出现，让学生接受起来有些困难。

3. 化学用语知识难点的环环紧扣。

从“绪言”到第四单元课题二是元素符号、化学式的识记阶段；从第四单元课题2到第五单元是元素符号、化学式、化学方程式的理解阶段。而第四单元课题四，更是化学用语的升华点，在这个小节的课程中涉及了：从第六单元到十二单元，着重巩固、扩大和应用化学用语。由利用概念进行记忆和书写的阶段，过渡到用物质结构的知识进行理解记忆和书写阶段，再过渡到利用组成、结构、性质、变化的规律进行练习和总检验的综合演绎阶段。这一阶段非常重要，往往难度叠加，不容喘息。

三、化学用语的逐一攻克

1. 从化学教学起始阶段就要不断渗透有关化学用语的知识内容。

根据教材的内容，有计划地分散难点，让学生轻松地学习，提高学习化学用语的兴趣。如元素符号识记方法是：在开学初始，化学识记内容知识较少，而更强调学生化学兴趣和思维的培养，这时，借着学生对化学的热情，将1～20号元素的名称和符号当作一种基本语言，以化学竞赛的形式让学生加以识记，在开学两周内就能收到很好的效果。

对化学式的渗透就更要灵活借助教材中化学式的编排规则了。如在绪言出现的这些词就要灵活运用：青铜剑、纳米铜中的铜可以用Cu表示，水的符号是H2O，氧气的符号是O2，二氧化碳的符号是CO2，贝壳、蛋壳、石灰石中都含有的碳酸钙的符号是Ca CO3，暂时利用机械记忆将几个特别的化学用语存底。像这样的方法多用、巧用，就会在学生的脑海中形成观点，看到一个化学名称就会想想有没有符号式可以表达。这样到了后面的章节中，自然形成化学符合表达习惯。

2. 巧用口诀，加深记忆。

化学用语的很多基本内容都能变成顺口溜，这既增加了学生兴趣，又加深了记忆程度。相关1～20号元素、化合价的顺口溜很多。根据各自学生的特点和地方特色，给以选择和编排，增加化学用语的使用率。

3. 培养和发展学生用化学用语进行思维的能力，把规律教给学生。

利用实验和生动活泼的教学形式激发学生的直觉兴趣是容易凑效的，但稳定的学习兴趣，在与把学生的兴趣引向揭露事物的组成、结构、性质、以及客观变化规律。因此，必须加深对概念、原则、定律、规律的理解，培养演绎、推理能力，让学生具有驾驭知识的本领。

如：通过原子结构的学习，发展对化合价的理解记忆；通过化合价规则，掌握化合式的书写原则和方法；进一步，运用规律，综合演绎。化学用语的学习，由利用概念进行记忆和书写，到用物质结构的知识进行理解记忆和书写，再到利用组成、结构、性质、变化的规律进行练习和总检验，这一阶段非常重要，给学生打开了利用规律书写化学用语的道路，使学生对知识的掌握和学法掌握产生了飞跃。

4. 多比对，定能事半功倍。

在我的教学中，出现了许多学生小结的好方法，可供参考。例如在原子团的记忆中，单纯的机械记忆会很容易把原子团右下脚的数字写混，学生小结的方法是：先写出自己记得最深的一个含原子团的化学式，如碳酸钙Ca CO3里面含有碳酸根（CO3），然后通过对比后得到硝酸根（NO3）脚标的数字和它一样；在比对硫酸根（SO4）、磷酸根（PO4）的脚标数字比它多一个为4，这样通过比对，易混淆的原子团就印象深刻了。再如，元素符号、化学式、化学方程式的意义，都可以记一个最熟悉的例子，然后通过比对将题目完成。

5. 多练多用，提高记忆与书写效果。

化学用语和化学教材的各部分知识紧密地联系在一起。化学用语的特点是学生容易理解，但不用又容易遗忘，因此，教师应在每周抽出几段时间，进行化学式、化学符号、化学方程式等听写，减少遗忘率。同时也可以变换模式进行，如小测试、竞赛等，充分调动学生写和记的热情。

6. 化学是一门严肃的学科，容不得半点马虎。

教师严格要求化学用语读、写规范化，纠正化学用语读、写中的错误习惯，比学习新知识更困难。因此教师在教学过程中，比如从细节做起，从制度做起，严格要求学生的每一个习惯，纠正学生的不良习惯。对于作业和考评要严格、细化，培养学生良好的学习习惯。

7. 适时加入实验，方便学生理解。

例如在讲解化学方程式中，沉淀符号的标注时，同学们很不理解什么样的物质才能算做是“沉淀”，在这个时候，我们可以演示二氧化碳使澄清石灰水变浑浊的实验，硫酸铜溶液中加入氢氧化钠溶液的实验，学生观察后就很容易理解什么是沉淀了。