气体地球化学

气体地球化学（共9篇）

气体地球化学 篇1

一、气体地球化学的概念

气体地球化学是研究自然界呈气态的元素及化合物的形成、运移、聚集和分布规律的科学。主要是指元素周期表中的H、N、O、S、卤族和稀有气体等形成的单质和化合物。根据气体组分的特征, 可将其分为三种类型, 烃类气体、非烃类气体以及元素周期表中的零族元素 (徐永昌, 1992) 。气体地球化学主要是研究这些气体的地球化学特征、成因类型、运移、积聚规律及其所参与的地球动力学过程和表征的地质学意义。

二、气体地球化学的研究现状

(一) 烃类气体的研究

1948年熊寿生就提出了天然气的分类方案, 但现阶段有学者提出将天然气分为有机成因气和无机成因气两类, 如下表所示。此外, 天然气的多源多阶段演化越来越受到重视, 许多研究者 (戴金星、廖永胜等) 先后用数理方法回归出天然气与源岩有机质成熟度Ro之间的关系。

(二) 非烃类气体

非烃类气体主要指CO2、N2等。80年代以来, 戴金星 (1985) 、熊寿生 (1984) 等分别研究了CO2气藏的特点及成因, 认为我国的CO2气藏主要有三种类型:火山岩成因、岩石化学成因和煤系成因。

(三) 稀有气体的研究

稀有气体主要指He, Ne, Ar, Kr, Xe等气体。已有氡 (Rn) 、氦 (He) 异常在地震中的应用。1956年, 日本学者Okabe发现氡气和地震之间具有正相关的关系, 并认为氡气是从岩石和土壤中逸出来的。通过测量地下水或土壤中的氡浓度异常, 我国也于20世纪70年代也开展了氡气的检测研究, 并发现地震前有氡的异常。

三、气体地球化学的研究依据

我们将CH4、H2S、CO2、Hg、Rn、He等气体作为研究对象, 与自然界其它气体相比, 这些气体具有如下特点:1) 气体的穿透能力强。在地下高温、高压的驱动下, 气体的穿透能力和挥发性极强, 这是气体测量的基础。2) 气体具有垂直向上的运移机制。气体的垂直运动能力远大于其水平运动的能力, 利用这一点, 能够探测到地下的隐伏矿床和深部矿, 以及勘探油气的分布范围。3) 气体浓度低。气体从地下深处向地表运移的过程中浓度不断减小, 因此对仪器的灵敏度要求较高。4) 稳定性差。在不同时间, 土壤或岩石中备测气体的浓度差别大。

四、气体地球化学的应用

气体地球化学在研究大气成分演化、油气和其它矿产资源预测、火山喷发、地震预测与机理、工程建设等方面有重要应用, 表现在以下几方面:

(一) 气体地球化学与断裂

通过对富蕴地震断裂带北段4个横切断裂测线的地球化学土壤气体Rn、Hg、CO2和He的探测与分析, 发现断层破碎带上测点处的气体含量普遍高于断裂两侧, 极震区地下气体逸出量明显高于外围地区, 其脱气强度与地震烈度分布基本吻合 (蔡仲琼, 2000) 。海原断裂带东南段端部土壤气中He和CH4有显著异常, 并且脱气强烈;土壤气中H2和Rn是指示海原断裂东南段破裂位置非常有利的气体组分, 在靠断裂中部通量最高;土壤气中Hg在断裂带的异常可作为指示断裂破裂位置的参考指标 (周晓成, 2011) 。郯庐断裂带温泉内也有气体产出, 气体成分以N2为主 (多数大于90%) , CO2含量较低 (多数小于1%) , 也证明了断裂与气体地球化学有一定的联系 (刘德良等, 2001) 。

(二) 气体地球化学在矿产勘查中的应用

地球化学勘查是一种重要的矿产勘查方法, 在危机矿山找矿中能够发挥重要的作用。气体地球化学是地球化学勘查中一种非常规的地球化学方法, 通过研究并利用与深部矿化有关的标志, 提取与深部矿化有关的信息方法, 可用于发现隐伏矿床。

(三) 气体地球化学与地震

在气体地球化学方面, 如何通过研究气体地球化学以对地震做出预测是气体地球化学研究中较多的一个方面。形成了以下观点:1) 在震后一定时间内, 利用观测震中及外围地区气体地球化学组份浓度的高低, 可以协助判定地震烈度值的大小。2) 某些气体的异常对地震具有指示意义, 但一定要注意气体指示意义的前提。以排除非地震因素的影响。3) 气体地球化学异常与地震可能存在的超远程关系。通过中国大陆科学钻探工程 (CCSD) 在线流体监测, 发现在苏门答腊岛地震前l个半小时, 流体组分发生了从基本上不含Ar、He、N2到富含Ar、但亏损He和N2的变化。通过分析认为是地震作用增强了深部岩石或破裂带的渗透率, 释放富含Ar但亏损He和N2的流体的原因。

(四) 气体地球化学与工程安全

气体地球化学主要是通过对断裂构造的勘察和评价以保证工程安全的。运用气体地球化学可以:1) 确定断层的位置、规模和产状;2) 定性分析断层的活动性;3) 研究断层的切割深度或断层性质。最终达到保证工程安全的目的。

(五) 气体地球化学与火山活动

2003年, 长白山天池火山的CO2 (岩浆来源) 体积分数升高, He和CH4体积分数出现了明显的趋势性转折;2004年其CO2体积分数降低, He的体积分数和锦江泉群的CH4体积分数仍就升高。期间2个泉群的3He/4He比值表现出明显的异常变化对应关系。由此推断岩浆来源气体CO2, He, CH4的含量及3He/4He比值等是监测火山区深部岩浆活动比较敏感的地球化学参数, 可以在预测火山喷发、火山地震活动中发挥一定的作用 (高玲等, 2006) 。在五大连池火山区, 地慢挥发分通过地壳不断向地表释出, 现今仍有大量的深源物质、能量向地壳浅部运移 (杜建国等, 1999) 。中国休眠火山区岩浆来源气体的地球化学特征, 也证明了气体地球化学在火山活动中很好的指示作用。

参考文献

[1]曾令森, 许志琴, 罗立强等.CCSD在线流体监测捕获的气体地球化学异常与2004年9.3级苏门答腊地震可能的超远程关系[J].岩石学报, 2005.

[2]汪成民, 李宣瑚, 魏柏林主编.断层气测量在地震科学中的应用[M].北京:地震出版社, 1991.

[3]上官志冠, 武成智.中国休眠火山区岩浆来源气体地球化学特征[J].岩石学报, 2008.

气体地球化学 篇2

12月27日在南汇区下沙中学听了静安区“七一中学”过志慧老师的“气体的压强”（牛津版）一课，颇有收获。

这节课教师确定的教学目标是1、通过直观体验“黄豆对容器壁的撞击”，借助粒子模型，推理气体压强的产生；2、通过对系列演示实验现象的分析与讨论，体验大气压的存在，认识到气压是可以改变。3、通过体积改变对气压影响的探究实验，学习实验设计的方法，体验科学探究的过程，激发科学探究的欲望。

从整节课的教学过程来看，教师首先借助演示实验——“黄豆对容器壁的撞击”和PPT微观粒子模型动画，推理气体压强的产生。接下来教师、学生分别演示瘪掉的乒乓球复原实验、给足球打气实验，分析温度、气体粒子的数量对气压变化的影响，并借助PPT加以微观说明。然后请学生利用教师提供的注射器设计实验来研究气体体积改变（粒子数不变）对气压的影响。最后，以黑板上的吸盘为什么不掉下来引出有大气压强存在；演示马德堡半球实验并分析讨论马德堡半球很难拉开的原因，认识大气压的存在；演示实验如何让气球不吹自大并用气压改变的知识解释其原因。

本节课的`内容是教材的一个难点，知识抽象，思维量大，是一节很难上的课。但过老师的这节课设计思路清晰，借助于一系列的实验活动配以清楚的讲解，使学生明白了主要知识点。成功地突破了难点、突出了重点，知识目标达成度较高。实验、PPT的设计有独到之处，是很好的经验。过老师教态亲切、始终面带微笑、十分注意鼓励学生，语言流畅、应变能力强、善与学生交流对话，这些都是上好科学课、贯彻新课程理念的必不可少的教师素养，值得我们好好学习。这是一节相当好的课。

但从培养学生科学探究的兴趣、方法与能力的角度来看，本节课还有进一步改进的可能。例如，1、课的一开始就借助粒子模型来分析气压的产生，尽管用了“黄豆对容器壁的撞击”的实验来说明，难度偏高，若能利用生活问题如“如何使瘪掉的乒乓球复原？为什么能复原？”从生活切入主题，更会引起学生兴趣。2、学生利用教师提供的注射器设计实验来研究气体体积改变（粒子数不变）对气压的影响的活动，学生两人一组，学生交流的范围太小，思维的碰撞不够，教师只和学生探讨了针管里气体体积变小时观察到的气压变化，而没有向学生询问针管里气体体积变大时观察到的气压变化是什么，而是采用了推理的方法加以回避，但学生肯定是有疑问的，是否可以在讲完大气压后进一步解释一下。3、演示实验“如何让气球不吹自大”的学生活动记录单的设计偏难，超过了大多数学生的认知能力。

气体化学之父普利斯特里 篇3

1764年他写成《电学史》。由于这部书的出版，1766年他就当选为英国皇家学会会员。

39岁时，他又写成了一部《光学史》。也是18世纪后期的一本名著。当时，他在利兹一方面担任牧师，一方面开始从事化学的研究工作。他利用制得的氢气研究该气体对各种金属氧化物的作用。

同年，普利斯特里还将木炭置于密闭的容器中燃烧，发现能使1/5的空气变成碳酸气，用石灰水吸收后，剩下的气体不助燃也不助呼吸。由于他虔信燃素说，因此把这种剩下来的气体叫“被燃素饱和了的空气”。显然他用木炭燃烧和碱液吸收的方法除去空气中的氧和碳酸气，制得了氮气。

此外，他发现了氧化氮，并用于空气的分析上。还发现或研究了氯化氢、氨气、亚硫酸气体、二氧化碳、氧化二氮、氧气等多种气体。1766年，他的《几种气体的实验和观察》三卷本书出版。该书详细叙述各种气体的制备或性质。由于他对气体研究的卓著成就，所以他被称为“气体化学之父”。

在气体的研究中最为重要的是氧的发现。1774年，普利斯特里把汞烟灰(氧化汞)放在玻璃皿中用聚光镜加热，发现它很快就分解出气体来。他原以为放出的是空气，于是利用集气法收集产生的气体，并进行研究，发现该气体使蜡烛燃烧更旺，呼吸它感到十分轻松舒畅，他因此制得了氧气，还用实验证明了氧气有助燃和助呼吸的性质。

但是，他是个顽固的燃素说信徒，仍认为空气是单一的气体，所以他还把这种气体叫“脱燃素空气”，其性质与前面发现的“被燃素饱和的空气”(氮气)差别只在于燃素的含量不同，因而助燃能力不同。

同年，他到欧洲参观旅行，在巴黎与拉瓦锡交换好多化学方面的看法，并把用聚光镜使汞银灰分解的试验告诉拉瓦锡，使拉瓦锡得益匪浅。

拉瓦锡正是重复了普利斯特里有关氧的试验，并与大量精确的实验材料联系起来，进行科学的分析判断，揭示了燃烧和空气的真实联系。

可是，直到1783年，拉瓦锡的燃烧与氧化学说已普遍被人们认为是正确的时候，普利斯特里仍不接受拉瓦锡的解释，还坚持错误的燃素说，并且写了许多文章反对拉瓦锡的见解。

这是化学史上很有趣的事实。一位发现氧气的人，反而成为反对氧化学说的人。

然而，普利斯特里所发现的氧气，是后来化学蓬勃发展的一个重要因素。因此，各国化学家至今都还很尊敬普利斯特里。

1791年，他由于同情法国大革命，作了好几次为大革命的宣传讲演，而受到一些人的迫害，家被抄，图书及实验设备都被付之一炬。他只身逃出，躲避在伦敦，但伦敦也难于久居。

绿色化学:引领温室气体减排 篇4

许多化工公司正在开发新的技术和系统, 以用于减少CO2排放、封存CO2, 并且甚至使用CO2作为化工过程用的低成本原材料。据一些工业专家估计, 现约有1.2亿t/a CO2被用作化工原料, 但是为减少排放, 化工公司将会使CO2使用量大大增多。一些领先的公司如巴斯夫公司和帝斯曼公司都在加快使用或开发以CO2为原料的工艺过程。

排放交易机制将推动二氧化碳减排

包括美国空气产品公司和UOP公司在内的许多公司都将减少碳排作为重要的发展机遇, 有些公司超过CO2排放配额将面临数百万美元的罚款。然而, 全球排放交易机制不是局部的机制, 它需要化工部门齐心协力地去实施。化工部门在气候变化解决方案中应起到关键作用。

欧盟的排放交易机制 (EU ETS) 于2005年实施, 这是第一部重要的CO2排放交易体系。欧盟排放交易机制 (EU ETS) 是目前最大的商业化碳交易机制, 主要在欧洲气候交易所 (ECX) 交易。欧盟27国的厂商必须符合EU ETS规定的CO2减排标准, 如减排量超标, 就可卖出称为“欧盟排碳配额” (EUA) 的CO2排放权;反之, 如果减排没达标, 就必须从市场购买相应配额的排放权。澳大利亚和日本也计划推行排放交易机制 (ETS) 。

据排放交易专家预测, 从长期看, 国际市场CO2交易价格将在30~40欧元/t (44.2~59美元/t) 。欧盟的ETS价格截至2008年1月约为20欧元/t。据欧盟委员会估计, 到2020年其CO2排放交易的营业额将达到500亿欧元/年。

巴斯夫公司表示, 将遵循京都议定书要求, 该公司生产装置中约40套已于2007年执行欧盟排放交易机制 (EU ETS) 。

巴斯夫公司于2008年1月宣布, 公司成为生产过程及其生产产品计算“碳平衡”的第一家化工公司。这一成果表明, 巴斯夫公司的产品温室气体排放与该公司的产品生产与处理所造成的温室气体总排放量相比, 要少三倍以上。巴斯夫公司认识到, 气候变化是社会所面临的主要挑战之一。该公司面对这一挑战, 提出宽范围的解决方案, 以有助于阻止气候变暖。巴斯夫公司的碳平衡表明, 第一次计算了该公司的生产排放, 并计入了从原材料和前身物的排放以及所有产品处理的排放。巴斯夫也计算了90种关键产品的产品生命循环周期, 计算了产品使用终结时的CO2排放减少量。德国位于Freiburg的Oko研究院对巴斯夫公司的计算进行了评估和確认。据巴斯夫公司称, 在诸如建筑、汽车和工业生产等领域, 应用该公司的产品有助于其世界上的客户减少CO2排放超过2.5亿t。

巴斯夫公司还第一次设立气候保护办事专员, 他是巴斯夫公司可持续发展委员会的成员, 并协调该公司在世界上所有地区的有关业务活动。巴斯夫公司是全球工业公司中设立保护办事专员的第一家公司。

另外, 巴斯夫公司已確立目标:到2020年与2002年比, 其销售的每吨产品的温室气体排放要减少25%。巴斯夫也第一次確立了提高能效的定量目标。

罗地亚公司是践行联合国清洁发展机制 (CDM) 最好的公司之一, 该公司致力于为发展中国家减少温室气体 (GHG) 排放, 包括氮氧化合物 (N2O) 、甲烷、氢氟碳、全氟碳和六氟化硫以及CO2的排放。罗地亚公司在该公司位于巴西Paulinia和韩国温山的硝酸装置, 通过推行新技术而大大减少了N2O排放, N2O是比CO2温室效应强300倍的温室气体。

罗地亚公司也于2007年在巴西Paulinia实施了第二个较小的GHG减排项目, 相当于减少CO2排放8万t。该公司于2007年时就预计, 在今后4年内将减少排放相当于1 100万~1 300万t CO2。

罗地亚公司的罗地亚能源服务业务部也组建了一个小组, 服务于能源供应管理和生产, 以及GHG排放管理和该公司排放交易业务的优化。该公司也从事CO2化学捕集解决方案的研发。

二氧化碳减排为化工公司带来发展机遇

欧盟委员会表示, 欧盟化学工业有能力使其排放减少。不容置疑, 一些主要的化工公司都看好CO2减排的发展机遇。

如空气产品公司致力于为能源工业及化学公司和其他能源密集型行业提供大规摸CO2捕集或CO2减排技术。该公司正在采用三项技术以使发电厂减少或避免CO2排放。这些技术包括后燃烧洗涤系统, 用于在电厂排放烟囱的终端捕集CO2;以及预燃烧气化技术, 涉及CO2捕集和分离。

空气产品公司在气化技术方面的发展机遇已经显现, 该公司向通用电器 (GE) 公司提供的空分装置将设置在GE公司位于北美的600 MW一体化气化联合循环 (IGCC) 发电厂中。该公司也与依士曼化学公司合作, 为依士曼化学公司在美国得州Beaumont的石油焦气化项目提供氧气。依士曼公司计划在Beaumont的石油焦气化装置中捕集CO2。空气产品公司在该项目中涉及为装置供氧气和购买该装置产生的氢气。

空气产品公司第三项最新的技术是含氧燃料, 在燃煤电厂中以纯氧代替空气进行燃烧。这使排气中可不含氮气, 并且产生较高浓度的CO2。业已证明, 使用含氧燃料可产生富CO2烟气, 从而使分离和提纯CO2费用大大减少。空气产品公司正在开发专有的含氧燃料技术, 以应用于从过程侧捕集CO2。该公司已在小试规模采用了这一技术, 现正在验证装置进一步试验该技术。

从大型电厂捕集CO2将是空气产品公司一项大的业务项目, 能力为500 MW的电厂转而采用含氧燃料将需投资约3亿美元的空分装置。世界上拥有数百座能力为500 MW的电厂, 空气产品公司认为, 这一市场将会在今后20年内继续开发, 这将为含氧燃料和气化技术提供重要的发展机遇。

据欧盟委员会估计, 欧盟到2030年将会捕集1.6亿t CO2, 这相当于该地区遵循欧盟委员会方案届时需减排CO2的15%。

由于短期存在某些不确定性, 从排放取得效益的途径对于某些化工公司而言可能还不太明朗, 短期有关CO2交易价格的不确定性会妨碍一些公司在CO2减排项目中加大投资。开发CO2捕集技术和设置一些基础设施如CO2管道以封存CO2, 可能需要数百万美元的投资。但是, 已有不少公司在减排中捷足先登, 有所作为。

陶氏化学公司正在践行为期10年的承诺, 将使其所制造产品的能量强度每年降低2.5%。在20年内使CO2排放减少50%, 这将是一个有实质性的突破。

陶氏化学公司与巴斯夫公司及一系列其他的化学公司也均在开发基于化学品的后燃烧碳捕集技术, 以应用于发电厂。陶氏化学公司的CO2捕集技术重点是后燃烧措施, 如使用包括胺类和碱溶液在内的化学品将烟气中的CO2洗涤掉。

巴斯夫公司也与从事能源业务的德国RWE电力公司和林德公司合作, 组建了合资企业, 开发从燃煤电厂的其他燃烧气体中分离CO2的新工艺。该合资企业将在RWE公司德国Niederaussem燃烧褐煤的电站建设和运营投资为8000万欧元的中型装置。该中型装置将试验新开发的气体洗涤技术和由巴斯夫公司供应的溶剂。

欧盟己承诺, 在今后几年内, 将采用各种技术支持建设约12个CO2捕集验证项目。美国也承诺支持一些碳交易项目, 美国能源部于2008年1月30日表示支持投资为13亿美元的FutureGen项目, 该项目设计的燃煤电厂将采用碳捕集与封存技术, 使排放减少至几乎为零。

据称, 在今后15年内, 最大的改进将是能效提高或终端用能节约。约在15年内将会使一些技术如碳捕集和封存取得突破。

二氧化碳用作原料的工艺将加快开发

绿色化学正在引领温室气体减排。利用CO2作为原料的一些新工艺正在加快发展之中。巴斯夫公司已商业化利用CO2排气作为原料。该公司主要利用其合成氨装置的CO2排气, 作为生产尿素的原材料。巴斯夫运营的尿素过程, 在几年内, 已每年耗用数十万吨CO2。这些过程是CO2的主要用户, 但现仍仅占巴斯夫公司全球CO2排放量的很小份额, 公司2006年CO2排放总量为2 500万t。

制取水杨酸和甲醇的工艺过程是化学工业已经采用的以CO2为原料的其他过程之一。然而, 通常采用CO2为原材料, 由于CO2分子中碳的热动力学状态的极大限制, 因而采用CO2的大规模工艺过程存在潜在的能源损失。换句话说, 在能源生产中加工CO2甚至会产生更多的CO2。由于巴斯夫公司的一些生产基地已实施了高度热联合而极其高效, 因而其他一些工艺过程仅耗用相对少量的CO2, 对该公司总的碳平衡不产生大的影响。

不容置疑的是, 巴斯夫公司正在推进开发一些小规模的技术。该公司最近已通过用CO2替代传统的碳-氢单体而成功开发了一些共聚物。

UOP公司最近与美国南加州大学Loker烃类研究学院组建了合作联盟, 旨在使CO2转化为有用的燃料。南加州大学己开发了将CO2转化为甲醇或二甲醚的基础化学, 甲醇和二甲醚都是传统运输燃料潜在的可较清洁燃烧的替代物。UOP公司将参与合作从便将该技术推向商业化。这一技术的最大价值将在于可将诸如CO2这样丰富的物质转化成高价值的燃料或化学品。

UOP公司已经拥有一些商业化的技术, 可将甲醇用作石化生产的关键中间体。该公司相信, 甲醇也是未来生产运输燃料可行的原料方案。UOP与南加州大学的合作联盟旨在实现这一成果的突破。UOP公司已计划将其开发的所有CO2消减技术向其他公司进行转让。

另外, 位于美国新墨西哥州Albuquerque的桑地亚 (Sandia) 国家实验室也在开发利用CO2生产清洁燃料技术。该技术仍处开发阶段, 涉及将CO2转化为CO, CO再较容易地用于制取燃料, 包括氢气、甲醇和汽油。转化过程涉及在集聚的太阳能热量存在下, 将CO2通过载以铁酸钴的陶瓷材料。拋物面太阳能集热器可使称之为反向旋转环状接受反应蓄热器 (CR5) 的新型反应器温度提升至1 500℃。这一反应可将CO2分解为CO和氧气。在CR5反应器的另一腔室用于从水产生氢气, 然后, 将氢气与CO化合可生成烃类燃料。研究人员已计划建造反应器规模像油桶大小的CR5装置。该反应器将使22 kg CO2和15 kg水转化为约9.5 L/天液体燃料。

据称, CR5技术的商业化可望在至少15 a内实现。其实用潜力在于可从工业来源捕集排放的CO2, 并可将CO2重新用作燃料。

帝斯曼公司最近也组建了帝斯曼企业投资公司, 对位于美国纽约州Ithaca从事材料技术研发的Novomer公司进行投资。Novomer公司从CO2和可再生材料生产功能聚合物和其他化学品。帝斯曼公司将与其签署技术合作协议并投资该公司。Novomer公司专有的技术基于由当地Cornell大学教授和Novomer公司首席科学家Geoffrey Coates开发的先进催化剂。诸如β-二咪唑乙酸锌的金属催化剂是Novomer公司聚合物制造过程的基础。这类催化剂结合CO2以及CO和其他可再生材料, 可生成液体环氧化物。Novomer公司的催化剂技术对生产各种材料, 包括脂肪族聚碳酸酯、聚 (3-羟基烷基酯) 以及聚烯烃, 可对分子量、共聚单体组合及功能性提供从未有过的控制能力。

据Novomer公司称, 与已进入市场、基于可食用原料和组合发酵的其他可再生塑料不同, 该技术采用易得的和极需处理的构筑物料, 这些原料简单、易得、丰富而廉价。这类催化剂有高的选择性并且高效, 同时反应可在比其他催化剂所用温度和压力要低的条件下进行加速。该类催化剂系统可减少化学品废弃物、能耗、投资费用和操作费用。帝斯曼与Novomer的合作将会进一步推进该领域的开发。

此外, 一些能源和化工公司正在开发无碳排的生物燃料。壳牌公司与位于美国夏威夷Kona海岸的HR Biopetroleum公司联合组建了称为Cellana公司的合资企业, 开发从海藻制取柴油的工艺过程, 长期计划是采用来自工业设施的CO2排气来繁殖海藻。Cellana公司已于2007年12月建设了中型装置在Kona海岸的生产地试验该技术。

海藻因其快速生长而有很大的发展前景, 其数量可以每天翻几倍。海藻也富含植物油, 可在海水池槽中培植, 能最大限度地减少使用肥沃的土地和新鲜用水。海藻系统与传统作物替代物如油菜、棕榈油或大豆相比, 每公顷潜在的产油量要高出15倍。

雪佛龙公司也在开发从海藻生产燃料。该公司于2008年1月与位于旧金山从事生物技术开发的Solazyme公司组建联盟, 开发和试验从海藻生产生物柴油构筑物。Solazyme公司很有把握的自信, 该公司的技术将会用于商业化规模运转, 并且在2~3年内达到商业化的经济性。雪佛龙公司自从2007年起就与位于柯罗拉多州Golden的国家可再生能源实验室分别开展了从海藻生产喷气燃料和其他燃料的项目研发。

一些大学和研究院对使用CO2作为化学原料的技术开发兴趣倍增。美国得州A&M大学的化学教授Donald J.Darensbourg正在开发生产塑料的工艺过程, 包括从CO2生产聚碳酸酯, 以及基于使用磷铝金属络合物为催化剂生产环氧乙烷或氧杂环丁烷。Darensbourg表示, 通过采用新的催化剂和化学过程及技术, 可生产高效发光材料与保温材料, 并从水生产氢气。

据科学界人士分析, 在最理想的情况下, 化学工业可使排向大气的CO2排放减少5%。

正在开发中使用CO2作为原料的其他过程包括E.coli系统, 该系统可产生类似汽油的燃料, 以及产生可用于燃料电池的甲酸。

CO2捕集技术近期也取得了一些新的进展, 如化学家Omar Yaghi带领的研究团队在《科学》杂志上披露, 发现了一种新的多孔材料, 可吸附高达其体积80倍的CO2。这种沸石咪唑啉盐骨架 (ZIF) 材料可望大大降低CO2捕集系统的费用。

初三化学气体的制备复习教案 篇5

一、教学目标：

1.通过复习使学生深刻掌握氧气和二氧化碳的制备、收集、检验及区别

2.通过复习使学生掌握选择制取气体装置的方法

二、教学重点：

氧气和二氧化碳的制备、收集、检验及区别

三、教学难点：

掌握选择制取气体装置的方法

四、课时安排

一课时

五‘教学过程

1.气体的制取装置分为：气体的发生装置和气体的收集装置

发生装置的选择：反应物的状态和反应条件 收集装置的选择；气体的密度和溶解性

2.制取氧气

（1）操作步骤：检查装置的气密性——装固体——连接仪器——加热——收集气体——去导气管——去酒精灯（2）注意事项：

1）酒精灯中酒精量不能超过其容积的2/3； 2）药品尽量平铺在试管的底部； 3）用酒精灯外焰对准盛药品部位加热； 4）铁夹夹在离管口约1/3处（或试管中上部）； 5）试管管口略向下倾斜；

6）伸入试管中的导管稍露出橡皮塞；

7）排水法收集氧气实验结束时，应先从水槽中移出导气管，再熄灭酒精灯。

（3）检验与验满：

检验：将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，则收集的气体是氧气。

验满：将带火星的木条放在（或靠近）集气瓶口，若木条复燃，则已收集满氧气。

3.制取二氧化碳

（1）操作步骤：连接仪器——检查装置气密性——加大理石——加稀盐酸——收集气体（2）注意事项：

1）长颈漏斗必须液封？——防止气体从长颈漏斗口逸出 2）导管应在橡皮塞下少许——便于排出气体

3）导管应接近集气瓶底部——能充分排走集气瓶中的空气（3）检验与验满

检验：将气体通入澄清石灰水，或往气体中滴加澄清石灰水，振荡后石灰水变浑浊，说明该气体是CO2。

验满：将燃烧的细木条放在集气瓶口，木条熄灭说明CO2集满。4.课堂练习

a.已知氨气（NH3）是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水。在实验室中通常用加热固体氯化铵和熟石灰的混合物来制取氨气。试回答下列问题：

（1）实验室制取氨气的装置可以和制取

的装置相同。（2）氨气可以用

法收集，收集氨气的集气瓶必须十分干燥，这是因为

。（3）现欲制取一瓶氨气，除已有试管、带导管的橡皮塞、铁架台（附铁夹）外，要完成该实验，还必须用到的仪器有。

b.实验室常用加热醋酸钠和碱石灰的固体混合物来制取甲烷（CH4）气体，甲烷是一种无色无味、密度比空气小、极难溶于水的气体。制甲烷时，气体的发生装置与实验室制

气体的发生装置相同，气体的收集可选用

法。

五、作业布置

化学专项37页

六、板书设计

气体的物理性质与化学实验装置 篇6

一、气体具有流动性

气体具有流动性, 可以由高浓度向低浓度方向扩散, 故用管道将气体按生产要求方向输送, 使生产连续化。实验室中, 使用玻璃管时, 玻璃管间必须使用橡皮管连接, 以便于操作, 防止玻璃管折断。

二、气体产生压力

气体不断产生、聚集、膨胀, 对器壁、管道壁产生压力。

1. 在反应速度过快、管道堵塞、气体不能及时扩散, 当管道或仪器承受不了气体的压力时, 可能发生爆炸。

例1:图1中A所示的装置可能是气体发生器 (产生气体的装置) , 也可能是气体反应器 (气体参与反应的装置) , 其装置有不妥之处, 试判断该装置的特点与作用, 并纠正其错误之处。

分析:此图类似氧气、氨气制备, 为气体发生器, 又与氢气、一氧化碳还原氧化铜装置相似, 为气体反应器。如果作为气体反应器, 当气体由a流向b时, 由于多余气体无出路而在试管中聚集、膨胀而易发生爆炸。故气体只能由b流向a, 可为气体发生器, 但由于玻璃管伸入试管内过长, 固体颗粒在加热时会溅出堵塞玻璃管, 而发生气体堵塞、膨胀、爆炸, 故两种情况均存在错误。当作为气体发生器时, 只有一个出气口, 没有进气口, 此时出气管伸入试管要短, 且出气管前放棉花团, 以防玻璃管被堵塞, 如B装置。当作为气体反应器时, 必须有两个口, 一个为进气口, 一个为出气口, A装置去掉橡皮塞即可, 如C装置。注意当一氧化碳还原氧化铜时, 由于一氧化碳有毒, 必须封闭下实验并进行尾气处理, 如D装置, c口可点燃、可接橡皮球收集。

图2是容易混淆, 比较相似的三个装置, A可以作为气体干燥管, 为了防止气体被堵塞, 其干燥剂只能是固体颗粒, 而不能是液体。B可以作为洗气装置, 干燥装置或排水收集气体装置, 前两者气体流向由a到b, 后者气体流向只能是由b流向a。C不可以作为干燥器, 它常用于存储气体, 均匀地提供气体, 并防止液体回流。

对于反应速度过快而无法控制的实验, 用常规的“封闭式”装置是很危险的, 教材采用的是铝箔包裹下“开放式”装置做此实验, 避免了气体对仪器超负荷压力。

2. 气体对管壁产生压力。当反应仪器封闭不实时, 气体就会溢出, 故实验前必须检查仪器的气密性。根据气体热胀冷缩现象, 用手握住仪器或加热给气体预热, 根据仪器中是否有气泡冒出、没入液体中的导管是否有水柱上升等现象判断是否漏气。

三、气体发生器中反应停止、温度降低或

气体溶于水都可以使气体减少, 相对于外界大气压力而产生真空 (小于外界压强) , 导致液体回流

1. 在加热制取并用排水法收集气体时, 如先撤去酒精灯, 则反应渐停, 温度降低, 试管内压强减小, 水槽中的水沿导气管回流至试管, 骤冷, 致使试管破裂。故不能随意中止气体发生器中的反应。

2. 对于极易溶于水 (如HCl、NH3) 或与溶液反应后迅速减少 (如尾气吸收) 的气体其吸收装置采用倒立漏斗的特殊吸收装置, 当发生回流时, 液面脱离漏斗口而回落。

3. 利用极易溶于水的气体溶于水或与溶液反应后气体迅速减少致使液体回流的现象, 可以做“喷泉实验”。

四、气体的溶解性

1. 对于溶解度小或不溶的气体, 我们可以用排水或排某饱和盐溶液法收集气体。注意:先排出的是反应器中的空气, 应先排空, 后排水收集, 导气管应插入集气瓶底部。

2. 对于溶解度大的气体:

(1) 不能用排水法收集气体, 只能用排空气法收集气体。

(2) 实验开始前, 仪器、固体药品必须烘干, 液体药品浓度大水份应少。反应中往往要加热, 以利于部分溶解的气体溢出。

(3) 对于极易溶解于水或与溶液反应后迅速减少的气体, 可以做“喷泉实验”, 采用特殊水吸收装置。

3. 根据不同气体溶解度大小的差别, 通过溶于水或某饱和溶液而清除溶解度较大的杂质气体。如用盐酸制备SO2、Cl2、CO2、H2S气体时, 气体中常混有杂质气体HCl, 可以利用HCl极易溶于水, 使混合气体通入水或分别通入Na HSO3、Na Cl、Na HCO3、Na HS饱和溶液来收集较纯净的气体。

五、气体的毒性、腐蚀性

有毒或有腐蚀性的气体对人体和自然界都有危害。故在实验中注意:

1. 只有用手左右煽动下才能闻气体的气味。

2. 实验装置必须是全封闭的。

3. 实验应有尾气吸收或处理的装置与过程。

六、相对分子质量与气体的密度

气体由于密度不同混合时略有分层, 大者在下, 小者在上, 由此判断无毒无危险且与空气不发生反应的制取气体采用排空气收集气体的方式。相同状态下气体的密度大小取决于气体的相对分子质量且正比于相对分子质量, 空气的相对分子质量M=29, 设制取气体的相对分子质量为M:

当M>29时, 气体比空气重, 用瓶口向上排空气法收集气体。

当M<29时, 气体比空气轻, 用瓶口向下排空气法收集气体。

但当M≌29时, 如N2、CO、NO (也可与O2反应) 、C2H4、C2H6等气体, 与空气密度相近, 不能与空气分层, 或与空气发生反应的气体均不能用排空气法收集气体, 只能用排水或排某饱和溶液法收集气体。

七、气体的颜色、气味

气体呈现的特殊颜色、气味, 可以用来判断气体的存在, 流动方向, 用于鉴别、区别气体。如硫化氢的臭鸡蛋气味、一氧化氮与二氧化氮间的转变与颜色的变化。

对于无色无味但有毒或易燃易爆的气体, 由于它不易被发现而带来更大的危险, 如煤气中毒。为此可以混入有色或有气味的气体, 借此判断其存在、流动方向、浓度, 如石油液化气中就加入有刺激性气味的气体。

八、气体发生器装置取决于反应物与生成物的物理、化学性质, 如反应速度、物质状态、溶解性等

一般固体与固体之间, 接触面积小, 反应速度较慢。故常将固体大颗粒粉碎, 混合均匀, 在试管内摊平并加热, 以增加其受热面积和接触面积。为防止液体回流至高温的试管底部而使试管骤冷、破裂, 试管口应向下倾斜。

一般液体与液体、液体与固体之间接触面积较大, 反应速度快, 产生气体迅速而且多, 故气体发生器多用容积大的烧瓶代替试管, 并通过漏斗控制液体反应物的参与量来控制反应速度, 并根据反应速度, 再决定是否加热。

启普发生器是利用气体产生、聚集、膨胀, 产生的压力将液体反应物压回至球型漏斗, 并与反应物隔离而中止反应, 从而实现操作的可控性。故它是液体与固体间的反应, 该固体与气体必须都不溶于水或该溶液, 否则任何一方面都不能中止反应。

例2. (1996年全国高考化学试卷28题) 在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应, 可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应, 生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉具有很高的反应活性, 在空气中受撞击或受热时会燃烧, 所以俗称“引火铁”。请分别用下图 (图3) 中示意的两套仪器装置, 制取上述铁的氧化物和“引火铁”。实验中必须使用普通铁粉和6摩/升盐酸, 其他试剂自选 (装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去) 。

填写下列空白:

分析:此题设计打破学生的思维惯性, 将解题突破口-气体发生器不是按常规放在左边, 而是放在中间或右边, 同时将较为相似的装置 (如A和E、C和G) 进行比较, 从而考核学生的思维与分析能力, 它依靠题海战积累的经验很难下手, 具有创新与经典两大特点。很遗憾, 该题没有经过命题者严格推敲检查, 在设计中出现两个原则性的错误。

气体发生器只有一个气体导管出口, 且出气管伸入仪器短, 而气体反应器装置必须有两个导管口 (包括敞口, 一为气体进口, 一为气体的出口) , 故B、I是气体发生器。气体发生器I烧瓶中的漏斗插入较浅, 不能被反应液密封, 生成的气体可通过漏斗溢出到空气中, 或者即便将反应液加至淹没漏斗口, 但烧瓶剩余的反应空间过小, 难以周转气体而发生爆炸, 这是该题出现的错误之一。作为气体反应器的A中, 为防止固体加热溅出堵塞导气管, 气体进入的导气管可伸入仪器较长, 气体流出的导气管伸入仪器中短, 而A装置中导气管伸入仪器长短刚好相反, 这是该题出现的错误二。

根据H2可用排水法收集, 知第一个装置图为用普通铁粉和水蒸气反应制取H2的装置, 第二个图为利用盐酸与普通铁粉反应生成H2来制取“引火铁”的装置。B为水蒸气的发生器, 在D中直接用排水法收集气体时, 如氢气流不均匀, 则可能引起倒吸, C装置无一长一短导管非洗气装置, 这里它起的作用是防止水倒吸, 起到缓冲、均匀气流的作用。未经干燥且含有HCl气体的H2不利于“引火铁”的生成, 故U型管G起到洗气 (去除HCl) 与干燥的作用, 但不能使用液体干燥剂, 否则会发生堵塞。考虑到“引火铁”在空气中受撞击或受热时会燃烧及氢气为可燃性气体, 故E中不能有空气, 充分排气后在E管中发生反应前 (加热) , 在F出口处必须检验氢气的纯度。E管中发生反应后, 点燃F出口处氢气, 以防止氢气逸散到空气中引起燃烧而发生危险。

答案: (1) 普通铁粉;作为水蒸气发生器;防止水倒吸 (或用作安全瓶) ;氢气。

(2) 固体Na OH (或碱石灰、Ca O等碱性固体干燥剂) ;6摩/升HCl。

(3) A、B、E。

(4) 加快氢气产生的速度。

(6) 检验氢气的纯度;点燃氢气。

气体地球化学 篇7

1 爆炸的分类

爆炸是物质的一种非常迅速的物理或化学变化,也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象,通常通过气体膨胀功来实现。一般来说爆炸具有爆炸过程进行很快、产生冲击波等特点,如果爆炸过程中有可燃物参与,还会产生热辐射。尽管大部分的爆炸事故影响范围有限,然而爆炸带来的二次事故的影响范围却很大,比如爆炸导致毒性物质的意外泄漏[1]。

根据爆炸的性质和特点,爆炸可以分为不同的种类,如图1所示。

(1)物理爆炸。物理爆炸是物质的状态参数(温度、压力、体积)迅速发生变化,导致能量迅速释放的过程。最常见的物理爆炸包括可燃蒸气扩展蒸气云爆炸(BLEVE)和快速相变爆炸。

(2)化学爆炸。化学爆炸就是物质由一种化学结构迅速转变为另一种化学结构,在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。

化工生产过程中,化学爆炸是最常见的。通常可以分为均质爆炸和非均质爆炸。对于均质爆炸来说很难清楚地划分其反应区域和未反应区域的界限,也就是说这个可燃物质全部同时爆炸。

非均质爆炸是最典型的爆炸类型,在非均质爆炸中,随着火焰前锋在爆炸性混合物中的推移,可以清楚的划分反应区域和未反应区域。根据火焰前锋的移动速度,非均质爆炸可以分为爆燃和爆轰[2]。

爆燃过程中,火焰前锋以小于声速的速度传播,通常为几百米每秒,火焰前锋的传播主要以热量传递(包括传导、对流和辐射)为主。在某些情况下,加速的爆燃过程可以转变为破坏力非常大的爆轰(DDT)。

爆轰的主要特点是火焰前锋的传播速度非常大,以高于音速传播,通常为1～2km/s。爆轰的传播主要是以冲击波快速压缩未反应爆炸混合物使其燃烧释放化学能量来维持[3]。

2 爆炸风险

2.1 影响爆炸敏感性的主要因素

(1)爆炸极限(FL)。指可燃气体、可燃液体的蒸气与空气混合,遇到火源会发生爆炸的浓度范围,此范围的上限称作爆炸极限上限(UFL),下限称为爆炸极限下限(LFL),爆炸极限范围越宽,下限越低,爆炸危险性也就越大。控制爆炸性混合物的浓度使其远离爆炸极限,是工程实践中控制爆炸的主要方法之一。

(2)极限氧含量(LOC)。指可以导致爆炸发生的最低的氧气浓度,也叫做最低氧含量或最大安全氧含量。极限氧含量是一个非常重要的参数,工程实践中通过控制氧气浓度,使其低于极限氧含量,可以使爆炸性混合物转变为非爆炸性混合物。

(3)最小点火能(MIE)。可燃气体与空气混合物引燃所必需的能量临界值,也叫做最小火花引燃能或者临界点火能。最小点火能数值愈小,说明该物质愈易被引燃。

(4)最低引燃温度(MIT)。能够使物质在空气中自燃的最低温度,也叫做自燃温度。自燃点越低,发生爆炸的危险性越大。

(5)闪点(FP)。是指可燃性液体表面上的蒸气和空气的混合物与火接触而初次发生闪燃时的温度。闪点是评定可燃液体火灾爆炸危险性的主要标志。化学物质的闪点越低,危险性越大。

2.2 衡量爆炸严重程度的参数

(1)最大爆炸压力(MEP)。爆炸性混合物在密闭容器中爆炸时所产生的压力的最大值称为最大爆炸压力。最大爆炸压力越高,最大爆炸压力时间越短,最大爆炸压力上升速率越高,说明爆炸威力越大,该混合物越危险。

(2)最大压力上升速率。最大爆炸压力上升速率是爆炸性混合物在密闭容器中爆炸时,单位时间内的最大压力上升速率。换句话说这个压力上升速率,就是爆炸性混合物爆炸过程中达到最大爆炸压力的最快速度。

(3)爆炸指数K值。爆炸指数K值是一个常数,表示了最大爆炸压力上升速率与容器的体积的关系,称为“三次方定律”。即:

(4)火焰速度。火焰速度是指爆炸时火焰在爆炸性混合物中的传播速度,速度越高,爆炸发生的越快,爆炸的后果越严重。

3 爆炸预防

从影响爆炸敏感性的因素可以发现,避免爆炸性混合物的形成和控制点火源都可以预防爆炸,但是在化工生产过程中,点火源的数量太多,存在范围广,不足以作为预防爆炸的首要手段。通常比较实用的途径是将防止爆炸性混合物的形成作为预防爆炸的主要手段,把消除和控制点火源作为辅助的预防手段。而判断爆炸性混合物是否存在的一个很重要的工具是燃烧区域图。图2是一个典型的燃烧区域图,三角形的三条边分别代表了可燃物(甲烷)、氧气和惰性气体(氮气)的浓度。A点代表的混合物是由60%的甲烷、20%的氧气和20%的氮气组成。虚线范围内表示所有的混合物都能够发生燃烧。A位于燃烧区域外,表示A代表的这种混合物不会发生燃烧。

空气线代表了所有可燃物(甲烷)与空气可能组成的混合物。空气线与氮气相交于79%氮气(和21%空气),这一点代表了这种混合物是纯的空气。空气线与燃烧区域的交点就是混合物在空气中的爆炸极限上限和下限。

化学计算线代表了所有可燃物与氧气的化学计算,燃烧方程式可以表示为:

1(可燃物)+Z(氧气)=燃烧产物

计算线与氧气的交点(百分数)可以由下式得出,计算线一直由这一点延伸到100%氮气。

极限氧含量(LOC)通过与燃烧区域相切且平行与可燃物(甲烷)的直线来确定。极限氧含量与可燃物、温度、压力以及惰性介质的种类有关。极限氧含量如果无法从实验中获取,可以通过燃烧方程式来估算LOC=Z (LFL),这种方法适用于许多碳氢化合物。燃烧区域的形状和大小取决于一系列参数,包括可燃物、温度、压力和惰性介质种类。因此爆炸极限和极限氧含量的值也会随着这些参数变化[4]。

下面以甲烷储罐的卸料和装料过程举例说明使用燃烧区域图来避免爆炸性混合物的形成。

卸料过程(图3),在氮气被注入罐过程中,气体混合物沿着AS线移动,一种方法是一直注入氮气,直至这个罐中充满氮气,但是这种方法需要大量的氮气,成本比较大。一种更加经济有效的方法是,注入氮气至S点,然后注入空气,使气体混合物沿着SR线移动,直至到达R点。在这种方法下,卸料过程可以完全避免爆炸性混合物的形成。

装料过程(图4),装料前整个罐中全是空气,氮气被注入,直至到达S点,然后注入甲烷,混合物将沿着SR,直至到达R点。在这种方法下,装料过程可以完全避免爆炸性混合物的形成。

燃烧区域图提供了避免爆炸性混合物形成的目标,惰化和吹扫则提供了实现这种目标的途径。惰化和吹扫是通过惰性气体来改变工艺单元中的气体浓度使其不可燃烧。通常用到的惰化和吹扫方法有真空惰化、压力惰化和吹扫等:

(1)真空惰化。将容器抽真空至预定状态,然后充入惰性介质至大气压,如此循环数次,直至容器中氧气达到预定浓度。

(2)压力惰化。向容器加入加压的惰性介质直至扩散到整个容器后,容器中的混合气体排入大气直至容器压力降到大气压,循环数次,直至容器中氧含量达到预定浓度。

(3)吹扫。将惰性介质连续从容器的一端充入,混合气体从另一端排除。

4 结语

爆炸是在一定的条件下产生的,也是可以通过一定的手段控制的。通过对影响爆炸敏感性的因素分析可知,避免爆炸性混合物的形成和控制点火源都可以预防爆炸,但是对于化工工业来说,单单依靠消除点火源来防止气体爆炸的发生是难以实现的,一个比较可靠的方法是将防止可燃性混合物的形成作为主要的控制手段。对于确定是否形成可燃性混合物,以及为惰化及惰化过程提供目标浓度来说,燃烧区域图有着重要的作用,我们建议在工程实施中推广应用。

参考文献

[1] Daniel A.Crowl,Understanding Explosions,The Center for Chemical Process Safety (CCPS),2003．

[2] Roll K.Eckhoff,Explosion Hazards in the Process Industries,Gulf Publishing Company,2005．

[3] Frank P.Lees,Loss Prevention in the Process Industries (2nd ed),1995．

气体地球化学 篇8

1.知识内容分析

氯元素是一种典型的化学性质活泼的主族元素, 也是生活中一种很常见、化工生产中很重要的元素, 了解氯元素的性质有助于学生进一步探讨卤族元素的性质, 从而与其他系列元素性质比较来归纳元素周期律, 关于氯气的性质本节教材的内容包括三部分: (1) 氯气的物理性质; (2) 化学性质[氯气与非金属 (氢气) 、金属 (钠、铁、铜) 、水、碱的反应]; (3) 氯离子的检验。在氯气的化学性质中, 重点讨论了氯气与水的反应以及氯气与碱的反应, 同时重点探究氯气与水反应的产物以及次氯酸的漂白作用。

2.学生分析

高二学生已经上过一年的信息技术课和化学实验课, 具备一定的自主学习、合作学习能力, 同时在计算机操作技能和信息素养方面已经具备进行网络自主探究的能力。在该教学过程设计中, 学生自行阅读指定的网页内容, 也可以自行查找相关网络信息, 通过“自主发现、自主探索”式学习, 自主建构知识体系, 然后对知识进行梳理, 从而获取知识。

3.教学方式与教学手段说明

利用网络环境下的探究式教学方式, 引导学生自主获取知识或信息, 对于培养学生学会学习、终身学习具有重要意义。同时由于网络能为学生提供丰富多彩、图文并茂、形声兼备的学习信息资源, 学生可以从网络中获得的学习资源不仅数量大, 而且还是多视野、多层次、多形态的。与传统教学中以教师或几本教材和参考书为仅有的信息源相比, 学生有了很大的、自由的选择空间。

二、教学目标

1.知识目标

(1) 氯气的物理性质

(2) 化学性质[氯气与非金属 (氢气) 、金属 (钠、铁、铜) 、水、碱的反应]

(3) 氯离子的检验

2.过程方法

利用网络多媒体图文并茂、形声兼备的学习信息资源, 采用实验探究、合作学习的方法, 引导学生自主获取知识或信息。

3.情感与态度

通过实验探究, 归纳结论, 学生体会科学探究艰辛和喜悦的过程中, 树立不畏艰难的科学探究精神, 并同时加强环保意识, 强化团队精神。

三、教学重点与难点

重点:氯气、氯水的化学性质、氯离子的检验方法

难点:氯水的性质及漂白原理;氯气的实验室制法

课时安排:2课时

四、教学方法

网络多媒体资源、实验探究、分组讨论、归纳总结

五、教学过程设计 (第一课时)

情景导入:观看视频印度孟买发生氯气泄漏事故

过度:今天我们就来讨论这种特殊的气体

(一) 学习目标展示

1.氯气的物理性质

2.化学性质[金属 (钠、铜、铁) 、氯气与非金属 (氢气) 、水的反应]

(二) 阅读教材

学生按以下问题阅读课本:

1.氯气的发现过程?

2.氯原子的结构示意简图?

3.根据氯原子的结构说明氯在自然界为什么不能以游离态形式存在?

提问、板书:一、氯的原子结构归纳: (略)

观看多媒体:打开晋中教育网资源库观看视频《氯气的物理性质》

提问、板书:二、氯气的物理性质

归纳:氯气是一种黄绿色气体, 有刺激性气味, 有毒, 易液化, 密度比空气大, 能溶于水。

过度:根据氯的原子结构, 大家分析一下氯气的化学性质怎么样?下面我们来学习氯气的化学性质。

观看多媒体:

提出问题:1.氯气与钠的反应和氯气与铜及的反应的实验现象有哪些?

2.写出反应的化学方程式。

打开晋中教育网资源库观看视频《氯气与金属钠的反应》《氯气与铜的反应》

演示实验:铁丝在氯气中的燃烧提问、板书:三、氯气的化学性质

归纳:1.氯气与金属的反应 (大多数金属都能在氯气中燃烧)

Cu+Cl2=CuCl2

2Na+Cl2=2NaCl

2Fe+3Cl2=2FeCl3

过度:氯气除了能与金属反应外还能与一些非金属反应。

观看多媒体:打开晋中教育网资源库观看视频《氯气与氢气的反应》

提出问题:1.氢气在氯气中燃烧的现象是什么?写出反应的方程式?

2.通过氢气在氯气中燃烧的实验, 你对燃烧的条件和本质有什么新的认识?

板书:2.氯气与非金属的反应

归纳:Cl2+H2=2HCl

过度:打开自来水龙头, 会闻到一股刺激性的气味, 你想过这是什么原因吗?

学生活动:阅读教材84页, 回答下列问题

1.氯气为什么能够杀菌消毒?

2.写出氯气与水反应的化学方程式。

3.次氯酸有哪些性质?

提问、板书:四、氯气与水的反应

Cl2+H2O=HCl+HCl O

实验探究、提出问题:

氯气和水反应后所得产物都是酸, 若向石蕊试液中滴加少量氯水和较大量氯水比较, 会有什么区别?

实验:向石蕊试液中滴加不同量的氯水。

观察实验现象并分析归纳:

实验结果与预期结果不同, 越滴加氯水, 颜色越浅, 说明氯水中存在具有漂白性的物质。

提出问题:

氯水中存在哪些物质?什么物质具有漂白性?如何验证?

分析归纳:

氯水中存在Cl2、H2O、HCl、HCl O四种物质, 其中H2O、HCl没有漂白性, Cl2和HCl O最少有一种物质具有漂白性, 干燥的氯气中不含有HCl O, 可以通过干燥的氯气与湿润的氯气是否具有漂白性进行比较。

探究实验:

将干燥的氯气依次通过干燥的有色布条和湿润的有色布条

观察实验现象并分析归纳:

干燥的有色布条没有退色而湿润的有色布条退色了, 说明氯气没有漂白性, 具有漂白性的是氯气与水反应的产物次氯酸。

思考、分析进行科学推测:

可能的原因:

日晒的过程中氯气挥发, 浓度降低, 毒性降低

日晒过程中发生了一定的化学反应, 导致次氯酸发生反应, 浓度降低

板书:2HCl O=2HCl+O2

(三) 练习

1.新制备的氯水显黄绿色, 说明氯水中有Cl2分子存在。向氯水中滴加几滴Ag NO3溶液, 立即有白色沉淀生成, 说明氯水中有Cl-存在, 氯水光照后, 黄绿色逐渐消失, 并放出无色的O2气体, 生成该气体的化学方程式是2HCl O=2HCl+O2。

2.下列物质中属于纯净物的是 ()

A.氯水 B.氯化氢 C.液氯 D.漂粉精 E.盐酸

3.下列物质中, 不能使有色布条褪色的是 ()

A.次氯酸钠溶液

B.次氯酸钙溶液

C.氯水

D.氯化钙溶液

4.判断下列说法正误 (用√或×表示)

(1) 红热的铁丝在氯气中燃烧, 生成棕色固体Fe Cl2 (×)

(2) 有氯气参加的化学反应, 必须在溶液中进行 (×)

(3) 钠在氯气中燃烧生成白色固体Na C√)

(4) 氯水的p H小于7 (√)

(5) 任何发光发热的剧烈的化学反应都可以叫做燃烧 (√)

(6) 氯水能使有色布条褪色, 所以氯气具有漂白性 (×)

(7) 氯水、氯气和盐酸中都含有氯元素所以它们都呈黄绿色 (×)

(四) 小结

1.氯气是黄绿色有毒气体, 可溶于水, 比空气重。

2.氯气化学性质比较活泼, 能与金属、非金属、水等反应。

3.次氯酸是一种弱酸, 具有较强的氧化性, 有漂白性和消毒杀菌作用, 见光易分解。

布置作业:课后习题1~4

六、教学反思

1.本课例遵循新课标的要求, 紧密结合现实社会中的有关事件和生活中的相关情景, 通过引发问题—阅读观察—实验探究—总结规律等教学过程, 引起学生的好奇、困惑和矛盾, 从而激发学生的探索热情, 形成探究问题的情境, 促使学生积极思考、相互讨论、查阅资料、构思实验。

2.以氯气性质为主线, 紧扣教学重点, 突破教学难点。通过实验形象生动地介绍了氯气的物理性质和化学性质, 让学生概括出本课时的相关知识, 并使之条理化、系统化。

气体地球化学 篇9

, 酵t.:_龜_:适用于各种大型先进煤气化装置和高浓度C O的控温变换新技术用相变移热控温变换炉替代传统变换炉、废热锅炉和蒸汽过热器, 副产大量高品位蒸汽;用自热式净化炉替代脱毒槽、进料分离器和粗煤气预热器, 彻底解决换热设备易堵问题;用内冷激式控温变换炉替代变换炉、废热锅炉和增湿器, 热效率高, 解决“带水”问题;新技术充分发挥催化剂变换和净化双重功能, 流程简单、阻力小、操作简便、投资省和占地少, 可实现装置高效、安全和稳定运行。高、中、低压耐硫变换催化剂及变换工艺设计耐硫变换催化剂为国家科技成果重点推广项目, 具有优异的催化活性、机械强度和热稳定性, 适用于不同水气比、C 0含量及不同变换压力的变换系统, 已成功应用于鲁奇制气、水煤浆制气、壳牌制气、航天炉制气、恩德炉制气、B G L炉及固定层造气等变换工艺中。B 303 Q是国内唯一通过全低变工业应用鉴定的国家牌号产品, 质量国内领先, 已在1000多家氮肥和合成氨企业应用。根据企业工况设计0.8〜8.0M Pa的不同低消耗变换工艺, 通过优化工艺设计, 充分发挥催化剂的低温性能, 吨氨蒸汽消耗最低可降至1〇〇kg以下, 已在300多家合成氨企业应用。耐硫除氧除二氧化硫催化剂可用于各种含硫化工原料气中氧及含氧并带有多对孤电子对的化合物进行有效的脱除 (转化) , 已经在100多家企业成功应用。兰炭气、焦炉气、电石炉气和黄磷气制氢技术及净化技术开发了由净化剂、保护剂和催化剂组成的成套净化技术, 能有效脱除气体中的多种微量毒物, 开发了针对气体特点的耐硫全低变制氢技术, 有利于资源环保利用。工业应用表明:该工艺净化度高、流程简单、设备投资少、操作方便, 可实现装置长周期稳定运行。R e p p e法合成1, 4-丁二醇三项关键催化剂已通过湖北省科技成果鉴定, 三种催化剂综合性能达到国际先进水平, 拥有完全自主知识产权, 可提升R eppe法合成1, 4-丁二醇工艺指标, 增加企业经济效益。S C R脱硝催化剂和工艺适用于双加压硝酸工业生产尾气中NOX的脱除, 净化效率高;常压低温脱硝工芝, 可用于常压法硝酸尾气或硝盐尾气中N O X的脱除;N20分解催化剂可用于气体中N20的脱除。合成气€度净^技术及E T系列净化剂能有效将含硫和不含硫气体中微量羰基金属、氯、砷、氰化氢、磷化氢、氨和油等杂质脱除至<0.1 X 1CT5.保护下游催化剂, 已在100多套氮肥和甲醇装置应用。1卩氢化七对煤制气、兰炭气、焦炉气、电石炉气和黄磷气等气体中不饱和烃和各种形态的有机硫具有很好的氢解转化能力。E K系列硫磺回收催化剂应用于石油化工及煤化工等行业的克劳斯硫磺回收装置。甲烷化催化剂适用于煤制合成天然气工艺。联系人:李新怀13971358299张雄斌13808651990李小定13808644385电话:0 2 7-8 7 8 0 0 2 1 2传真:0 2 7-8 7 8 0 1 9 1 8E-m a il:h s g y c h@163.co m地址:湖北省武汉市洪山区光谷街3 0号