化学气相沉积的概念汇总十篇

时间:2023-07-13 16:44:50

化学气相沉积的概念

化学气相沉积的概念篇(1)

大气颗粒物主要是自然过程产生的,但在局部地区(如人口集中的大城市和工矿区),人类活动释放的大气颗粒物较多,并成为这些地区大气污染的首要污染物。因此,大气颗粒物受到人们日益广泛的关注。但是,其分类和命名至今尚无统一的标准和方法。本文试就这一问题进行一点探讨,以供研究参考。

一分类与定义大气颗粒物的大小、形状和性质各异,按其特性、测量方法和研究目的等不同,有多种分类和描述方法。就大气颗粒物粒径的描述来说,可因测量方法不同而表述为光学等效直径、体积等效直径、空气动力学等效直径等。其中空气动力学等效直径较常用,即在气流中,如果待测大气颗粒物与一个有单位密度的球形颗粒物的空气动力学效应相同,则这个球形颗粒物的直径就被定义为待测颗粒物的空气动力学等效直径(本文所采用的大气颗粒物的直径数据,均为空气动力学等效直径)。而大气颗粒物的分类和定义,常见的则有以下几种:

1.按物理状态分类

按大气颗粒物的物理状态分类,可分为固态、液态和固液混合态颗粒物。

固态大气颗粒物主要是烟(smoke)和粉尘(dust)。烟是指燃烧过程产生的或燃烧产生的气体转化形成的颗粒物,其粒径为0.01~1μm(微米);粉尘是指工业生产中的破碎和运转作业所产生的颗粒物,其粒径大于1μm。也有学者认为,粉尘是指1~75μm的大气颗粒物,而小于1μm的粉尘称为亚微粉尘[1]。

液态大气颗粒物主要是雾(fog)和雾尘或尘雾(dust fog)。雾是大量微小水滴或冰晶形成的悬浮体系,按其对大气能见度的影响可分为浓雾和轻雾,其粒径分别小于10μm和大于40μm。尘雾是工业生产中的过饱和蒸气为凝结核凝聚,以及化学反应和液体喷雾所形成的悬浮体系。一般认为尘雾的粒径小于10μm[1]。

固液混合态颗粒物主要是烟尘(flue dust),是指燃烧、冶炼等工业生产过程中释放的尘粒为凝结核所形成的烟、雾混合体系,其粒径一般小于1μm。

2.按沉降特性分类

按大气颗粒物的沉降特性分类,可分为降尘(dustfall)和飘尘(floating dust)。

降尘是指在重力作用下能较快沉降的大气颗粒物,其粒径大于30μm以上,自然沉降速度一般在1cm/s以上。也有学者认为,粒径10μm以上的大气颗粒物,均能在较短时期内沉降,如粒径为10μm的颗粒物,其沉降速度为0.3cm/s左右,因此,将10μm以上的大气颗粒物统称为降尘。飘尘是指能在相当长的时期内漂浮在大气中的颗粒物,其粒径小于10μm,自然沉降很难,有的需要数月或数年的时间[2]。

3.按粒径大小分类

大气颗粒物的粒径与其沉降速度密切相关。一般情况下,颗粒物粒径越小,沉降速度越慢;反之,则越快。因此,大气颗粒物按粒径大小分类与其沉降特性相混合,形成降尘(dustfall)、飘尘(floating dust)、细粒子(fine particle ;fine particulate matter)、超细粒子(ultrafine particle; ultrafine particulate matter)等术语概念[3]。其中细粒子、超细粒子分别指粒径小于2.5μm和0.1μm的大气颗粒物。也有学者将大气颗粒物按其粒径分为粗粒子(coarse particle)和细粒子两大类,将粒径大于2.5μm的大气颗粒物统称为粗粒子。

4.按可进入呼吸系统的粒径范围分类

不同粒径的大气颗粒物可进入和沉积于呼吸系统的不同部位,并以此为依据,引入了可吸入颗粒物(inhalable particles)的概念。国际标准化组织建议可吸入颗粒物的粒径定义为小于或等于10μm的粒子,有关研究资料说明,可吸入颗粒物中,粒径大于5μm的多阻留于上呼吸道;粒径小于5μm的可进入下呼吸道,并在气管、支气管和肺泡中滞留或沉积,尤其是粒径小于2.5μm的颗粒物,可进入肺泡中,对人体造成的危害尤为严重[4-5]。

5.按其他特性分类

仍有多种分类和命名,如大气颗粒物按其主要成分,分为有机、无机和生物性颗粒物;按其物理化学性状在大气环境中的变化分为一次颗粒物和二次颗粒物。一次颗粒物是指自然或人类活动直接释放到大气中的颗粒物;二次颗粒物是指进入大气中的颗粒物通过化学反应或物理化学过程转化形成的颗粒物。此外,大气颗粒物还可以按其吸湿性,分为吸湿性、亲水性和非吸湿性、憎水性大气颗粒物;按大气颗粒物的形成状态,分为分散性、凝聚性大气颗粒物;按大气颗粒物的粒度模态,分为爱根核模、积聚核模和粗粒子模等。

二原则与方法大气颗粒物的各种粒子,按其分类和定义进行命名,须满足专有名词术语的基本要求。一般说来,其命名主要应具有单义性和科学性。其命名方法主要是在这一专业的知识体系,运用系统性原理进行全面、统一的分析研究,并按系统性原则确定其命名。

1.关于术语的单义性和科学性

专有术语所表达的概念应具有特定含义和准确的语义范围。它不仅应与相近的术语概念相区别,在其专业范围内具有单义性;而且其定义所标记的概念应反映其本质特征,其知识内容具有科学性。比如在大气颗粒物研究中,粒径大于10μm的颗粒物称为降尘,小于10μm的称为飘尘,其语义范围是准确的。当然,从定义科学性和完整性考虑,将降尘定义为“粒径大于10μm,自然沉降速率0.3cm/s以上的大气颗粒物”,将飘尘定义为“粒径小于10μm,自然沉降速率0.3cm/s以下的大气颗粒物”,不仅反映了降尘和飘尘的本质差异,而且揭示了降尘和飘尘所存在的现象的不同,有利于强化降尘和飘尘与其定义的联系,是一个科学、完整的定义。

中国在1982年首次颁布的《大气环境质量标准》中,将大气环境的飘尘浓度限值作为大气环境质量的参考标准。在1996年修订的《环境空气质量标准》中,将飘尘改称为可吸入颗粒物(inhalable particles)作为正式标准。此后,飘尘和可吸入颗粒物在一些文献中被作为同义词或术语,笔者认为是不准确的。实际上,飘尘和可吸入颗粒物尽管都是指粒径小于10μm的颗粒物,但前者所涵盖的知识内容是能较长时间内飘浮于大气中的颗粒物,而后者则是指能进入人类呼吸系统的颗粒物,其概念是不应混淆的。当然,有些术语可用于不同专业范围,如描述大气颗粒物的烟和雾等术语,虽然同属于描述大气颗粒物的物理状态的术语,但这些术语,在其他专业领域也被使用,这是常见的术语现象,并不会因此而损害其单义性,也不会因此而影响其概念的科学性。

2.术语的系统性命名

在一个学科或知识门类中,每个术语的地位和命名,只有在其专业范围的概念体系中,依据其本质特性进行统一的区分,才能加以规定。在大气颗粒物研究的专业范围内,如按大气颗粒物的粒径大小这一本质特征分类和命名,分为降尘、飘尘,或是分为粗粒子、细粒子,都是符合系统性的统一分类和命名原则的。而将其分为降尘和可吸入颗粒物,或分为可吸入颗粒物和细粒子,显然是把不同分类方法所确定的术语混编在一起,是不具有术语的系统性,也不利于知识概念体系的标记[6]。

三问题与思考在大气颗粒物研究中,人们从各自的研究角度采用不同分类方法,确定和使用不同的术语,这是无可非议的。但在实际应用仍存在一些值得探讨的问题,主要是:

1.术语的系统结构问题

一个学科或知识门类,其知识概念是通过相应的术语为载体进行规范的。知识概念系统和结构,也相应形成术语的系统和结构。例如,大气颗粒物按其粒径大小,采用超粗粒子、粗粒子、细粒子和超细粒子等术语来描述和标记,就是按统一的分类原则,形成的科学术语系统和结构。在环境科学领域,为定量定性描述和评价大气环境质量,选用总悬浮颗粒物(total suspended particulate)、可吸入颗粒物和细粒子等术语,并分别记为TSP、IP(或PM10)和PM2.5等。其中TSP是指悬浮于大气中各种不同粒径的颗粒物的总称。是用标准大容量颗粒采样器(流量1.1~1.7m3/min)在采样效率接近100%滤膜上采集已知体积的颗粒物,在恒温恒湿条件下,称量采样前后采样膜质量变化,从而确定采集到的颗粒物质量,再除以采样体积,求得大气颗粒物的质量浓度,这一数据通常被称为总悬浮颗粒物。其粒径在100μm以下,多数在10μm以下。PM10和PM2.5则是用于反映大气颗粒物污染的典型状况。一般情况下,城市大气颗粒物按体积或质量分布,在粒径10μm左右处有一个峰值,主要是地面扬尘和工业粉尘造成的;在粒径2.5μm之后,还有峰值,主要是燃料燃烧及其转化过程产生的颗粒物。从大气环境质量监测和评价角度,选用TSP、PM10、PM2.5等为参数,能较好地反映大气环境质量特性。但从大气颗粒物分类和命名的角度来说,总悬浮颗粒物、可吸入颗粒物、细粒子等术语,是运用不同分类方法所定义的术语,不能形成并不应用于描述大气颗粒物的术语系统结构的。

此外,在大气颗粒物研究中,即使是按系统性和统一性原则对其进行分类和命名,也会形成术语系统结构不完整的问题。例如,按颗粒物沉降特性分类命名,如果将降尘粒径规定为大于30μm的粒子,将飘尘粒径规定为小于10μm的粒子,那么,粒径为10~30μm的粒子,也需要确定一个术语予以标记。否则,也不能形成完整的术语系统结构。

2.术语的层次结构问题

一个学科或知识门类,其知识概念的层次结构,也相应决定了其术语的地位和层次。例如,在大气颗粒物的研究中,引入了可吸入颗粒物这一术语,其含义可认为是可吸入呼吸道(包括鼻、咽、喉、气管、支气管等)和肺(包括肺叶支气管、肺段支气管、细支气管、呼吸性细支气管、肺泡道、肺泡等)的颗粒物的总称。如果再引入可入肺颗粒物这一术语,并将其定义为粒径小于2.5μm的颗粒物,那么也应引入可入呼吸道颗粒物这一术语,并将其定义为粒径为2.5~10μm的颗粒物。显然,这两个术语属于同一层次,并同位于可吸入颗粒物的下一层次的。也就是说,可吸入颗粒物和可入肺颗粒物、可入呼吸道颗粒物是地位不同的、具有层次结构的术语概念。

四结语大气颗粒物是大气环境的重要组成部分,它不仅影响人体健康和造成大气污染危害,而且直接参与大气的干沉降、湿沉降(雨、雪、霜、雾等)过程和大气的化学反应和变化。另一方面,大气颗粒物能够吸收或散射太阳光,使大气能见度降低,削弱太阳辐射,影响环境热平衡,进而导致环境温度和生态系统的变化。因此,大气颗粒物的研究成为大气科学和环境科学研究的热点领域,尤其是关于大气颗粒物的浓度和化学组分的测定,其来源和归宿的研究以及产生的环境效应和危害的探索,受到各国科学家高度关注。与此同时,有关大气颗粒物的一些原有的术语被更多人所认识,一些新的术语也接踵进入人们的视野。因此,构建科学的大气颗粒物术语体系,已成为一项亟待强化的基础理论研究工作。本文所谈的内容,只是一点学习心得,不妥之处敬请专家和读者指正。

参 考 文 献

[1]环境科学编委会. 中国大百科全书. 环境科学[M]. 北京:中国大百科全书出版社,1983.

[2]林肇信.大气污染控制工程[M]. 北京:高等教育出版社,1991.

[3]唐孝炎. 大气环境化学[M]. 北京:高等教育出版社,2006.

化学气相沉积的概念篇(2)

在教学科学概念“溶解”的认识时,教师做演示实验。教师把高锰酸钾颗粒放在水中,学生观察实验所发生的现象,学生观察到高锰酸钾在水里搅拌后“慢慢地化了”、“水都变紫色”,这是学生对“溶解”初始的认知水平。但有的学生仔细地观察后发现:高锰酸钾颗粒在水里越来越小,直到化成肉眼看不见的微粒,均匀地分散在水中。教师再进一步引导学生仔细地观察高锰酸钾在溶解前后体积的变化,学生在大脑里对高锰酸钾在水中的溶解有一个清晰的表象过程,从而对溶解的科学概念有一个清楚的认识。

学生对科学概念的形成是逐步的,有一个从现象到本质的过程,也是学生经历从众多的现象中抓住事物本质属性的过程。

二、参与活动,理解科学概念。

教学《100毫升水能溶解多少克食盐》时,教师拿出了一只盛有水的烧杯,然后向烧杯里面加盐。接着问学生,“同学们,老师把一勺盐放进水中,食盐溶解了,再放一勺,又溶解了。如果老师继续放,食盐能无限溶解吗?”学生依据前科学概念,回答说:“能”。教师没有给予否决,而是让学生先参与活动。学生分组进行实验“100毫升水能溶解多少克食盐”,每组经过实验后发现一杯水(100毫升)不能无限量地溶解食盐,只能大约溶解36克食盐。学生从实验中获得的新的科学概念与已有的前科学概念产生了剧烈的碰撞,进一步理解了定量的水中只能溶解定量的食盐的科学概念。

三、比较感知,完善科学概念。

在教学《观察水》时,其中一个片段是让学生对“水”的特点这一科学概念进行构建。

师:刚才我们进行了积极的观察,现在我们来交流一下,看看同学们运用感官观察到水有哪些特点?

生:用鼻子闻,水是没有气味的。

生:用嘴里的舌头尝,水是没有味道的。

生:用眼睛看,水是没有颜色的,透明的。

这时学生中有好几只小手高高举起,表示有观察到不同的现象。一个学生说:“我认为水是有颜色的,是白色的”。其他举手的同学都说是的,观察到水是白色的。这时,教师并不急于纠正学生对水的观察所得出的结论——“水用眼睛观察,是白色的。”而是出示牛奶,让学生观察牛奶是什么颜色?然后要求学生把牛奶和水进行观察、比较,学生在比较中得知:牛奶是乳白色的,水是无色的,是透明的。学生知道水是没有颜色(透明)、没有味道、没有气味;水有流动性;水在流动或摇晃时会发出声音;水是没有固定形状的物体。进一步完善了“水的特点”这一科学概念。

在比较过程中,激发学生观察、思考、分析、判断,引导学生自主探究,能更好地帮助学生完善科学概念。

四、交流深究,形成科学概念。

在教学《物体在水中的沉浮》时,教师提出两个问题:1.物体的沉浮和它的轻重有没有关系,有什么样的关系?2.物体的沉浮和它的大小有没有关系,有什么样的关系?学生在实验探究后,得出物体沉浮与它的轻重和大小都有关系,经过小组交流和深入研究,更准确得出:物体体积小并较重就容易沉,体积大并较轻就容易浮,这打破了学生原有的认知水平以为重的沉,轻的浮以及大的浮和小的沉的前科学概念,理解了物体在体积相同的情况下,越重的越容易沉,越轻的越容易浮。物体在轻重相同的情况下,体积越小的越容易沉,越大的越容易浮。学生在交流深究中理性地感悟物体在水中的沉浮,使学生对物体在水中沉浮的条件这一科学概念的理解更深入了一步,在大脑中构建了关于这一科学概念的新体系。

在科学课堂中让学生理清材料与材料之间的层次关系,现象和现象之间的联结关系,数据与数据之间的逻辑关系,引导学生从不同的角度交流深究科学现象,能促使学生在大脑中深刻和理性地形成相关的科学概念,修正有误的前知,形成正确的新知。

五、解决问题,强化科学概念。

化学气相沉积的概念篇(3)

    教学浮力知识前,我们对本校154名初二学生进行了问卷调查,并访谈了部分学生,研究结果及分析如下:

    (一)对漂浮状态的认识

    1.对漂浮原因的认识

    近一半学生(48.1%)认为物体能浮在水面上是因为受到的浮力大(见下页表1)。一项对7~12岁儿童的研究发现,31.7%的儿童认为物体漂浮是因为这个物体很轻,17.2%的儿童认为物体是空心的;而本调查数据显示,持这两种观点的学生各占3.2%——百分比大幅下降,原因是学生经历了小学科学课程和初二大半年的物理课程学习,知识在增长,生活阅历逐渐丰富,一些错误的观念发生了潜移默化的转变,学生的自我教育在这种转变过程中发挥了重要的作用。而且,因为已经学习了密度知识,有45.5%的学生开始用密度的视角思考物体浮沉的原因。

    2.对漂浮浮力的比较

    大部分学生(71.9%)认为物体露出液面的体积越大,就是浮得越厉害,受到的浮力也就越大;仅有13.4%的学生认为一样大。这说明多数学生不能将漂浮与平衡状态联系起来,缺乏在具体情境中应用物理知识的能力(见下页表2)。

    3.对上浮和漂浮的理解

    91.6%的学生认为上浮与漂浮是有区别的(见下页表3);但他们只是从字面意思上区别了上浮和漂浮,在物理情境应用时却会犯错,正确率仅为37.6%,51.0%的学生把两者混淆了(见下页表4)。

    (二)对下沉状态的认识

    与漂浮原因的认识相似,学生思维主要集中在一个因素上,即物体自身的特点或者浮力的大小,认为与物体自身有关的(物体很重、物体是实心的)占10.3%,有43.6%的学生认为“受到的浮力小”。这些都是从一个维度考虑浮沉条件(实际上需要比较重力与浮力,或物体与水的密度大小关系),说明学生依据知识与经验构建起来的前概念一般不复杂,但前概念是学生与环境长期作用的结果,往往根深蒂固,不复杂并不意味着可以轻松转变。另外,因为掌握了一些密度知识,有46.1%的学生认为“物体密度比水大”(见下页表5)。

    (三)对悬浮状态的认识

    1.对悬浮现象的认识

    上浮、漂浮、下沉现象在日常生活中司空见惯,但悬浮却较为少见,学生缺乏这样的生活体验。27.9%的学生认为悬浮“不可能”,9.1%的学生“不知道”(见下页表6)。

    2.对悬浮原因的认识

    让表6中选A的学生继续回答下页表7的问题,36.4%的学生认为物体悬浮在液体中应还受其他外力的作用,说明学生心目中的“悬浮”与物理学上的悬浮概念存在偏差,进而表明学生对物理学上的悬浮现象持怀疑态度。

    3.对悬浮现象的理解下页表8中,59.7%的学生认为木块是悬浮的,事后通过访谈了解到原因:学生将“悬浮”拆开来理解,认为物体有上浮的趋势(即“浮”),但在外力作用下静止在水中(即“悬”),即为悬浮状态。表9中,65.6%的学生认为铁块不是悬浮的,理由是:虽然物体在外力作用下静止在水中,但有下沉趋势,故不是悬浮。但仍有34.4%的学生认为铁块是悬浮的。由此可见,在几种状态中,学生认识存在分歧的是悬浮现象。但从教学实践看,学生只要明确了悬浮的定义,这个看似复杂的前概念反而更容易转化。

    二、错误前概念的转变路径

    (一)体验证伪,引发认知冲突

    科学是靠证伪发展的。比如,比萨斜塔实验,证伪了亚里士多德关于物体下落的论断;卢瑟福的α粒子散射实验,证伪了汤姆逊的原子结构西瓜模型……科学史也表明:在科学探索的漫长岁月中,人们对自然科学现象及本质的认识都是不断地通过证伪错误的假说和理论而逐步深入的。通过体验感知,引导学生证伪前概念,可以激发学生修正或重构观念的心理欲望。

    【片段1】

    器材准备:盛水的水槽、带盖的小玻璃瓶、小泡沫块、苹果、橡皮泥以及学生自备的各种小物体(小玻璃瓶的体积大于小泡沫块的体积,苹果的质量大于橡皮泥的质量)。

    学生活动:将这些物体浸没在水中,松手,观察发生的现象,汇报下沉和上浮的物体分别有哪些。

    学生交流:下沉的物体有装较多水的小玻璃瓶、橡皮泥等;上浮的物体有装少量水的小玻璃瓶或空玻璃瓶、小泡沫块、苹果等。

    基于前概念研究结果,展示要讨论的问题:下列几种关于浮沉原因的分析是否正确?为什么?(1)轻的物体上浮,重的物体下沉;(2)空心的物体上浮,实心的物体下沉;(3)物体受到的浮力大,所以上浮,反之则下沉。

    尽管有些实验现象与以上说法一致,但一些反例足以使学生意识到自己的前概念存在瑕疵。例如,对于问题(1),橡皮泥比苹果轻,而橡皮泥下沉、苹果上浮,说明物体的浮沉并不由轻重决定;对于问题(2),装较多水的小玻璃瓶是空心的,但它下沉,苹果是实心的,但它上浮,说明物体的浮沉并不由实心或空心决定;对于问题(3),装有较多水的小玻璃瓶体积比小泡沫块大,受到的浮力大,但小玻璃瓶下沉、小泡沫块上浮,说明浮沉条件也不是仅由浮力大小决定的。学生自然就会产生疑问:物体的浮沉到底由什么决定呢?

    通过以上体验活动和证伪过程,让学生产生认知冲突,导致认知失衡,进而产生调整认知结构的内驱力。这种认识兴趣和认知内驱力是学习的内在动机中最活跃的成分,将激励学生充满热忱地从事学习和探究。

    (二)探究推理,建构科学概念

    认知内驱力点燃了学生求知的火把,如果及时地提供探究素材,构建科学概念就水到渠成了。

    【片段2】

    任务驱动:怎样使下沉的物体浮起来?怎样使漂浮的物体沉下去?并说明采用的方法。

    学生探究,交流方案:减少瓶中的水、将橡皮泥捏成船形,分别是通过减少物重、增大浮力的方法使沉底的物体漂浮;相反,增大物重或减少浮力,能使漂浮的物体沉下去。

    教师追问:以下沉的物体为例,减小物重或增大浮力一定能使沉底的物体浮上去吗?

    教师演示:将沉底的玻璃瓶取出,用注射器抽出少许水,做入水中,小玻璃瓶仍沉在底部;将绑有钩码的气球沉底(如图4),用打气筒给气球充少量气,体积变大,浮力增大,而它们还是沉底(如图5)。

    教师提问:前者减少物重,后者增大浮力,但都没有浮起来,这是为什么?

    对比演示:继续抽取一部分水,小玻璃瓶开始上浮;继续给气球充气,气球和钩码也开始上浮。

    教师追问:这又是为什么?

    引导学生从受力的角度思考,让沉底的物体上浮,减少物重或者增大浮力的最终目的是使浮力大于重力,让学生意识到浮沉条件由浮力和重力共同决定。学生归纳推理,得出结论:当浮力大于重力时,物体上浮;当浮力小于重力时,物体下沉。

    接着介绍漂浮和悬浮两种状态,并结合二力平衡知识得出漂浮和悬浮的条件,同时让学生讨论悬浮和漂浮的区别。对于悬浮,可以用鸡蛋悬浮在盐水中的实验强化对悬浮现象的感知,并说明鸡蛋只受重力和浮力作用,不受其他外力。最后,学生自主推导不同状态下物体密度和液体密度的关系。

化学气相沉积的概念篇(4)

化学概念反映物质及其化学现象的本质属性,包括物质的组成与分类,物质的变化与性质,化学用语和化学量,化学基本定律、分散系、氧化还原反应、离子反应,等等。中学化学教学的目的是打好基础、培养能力。近年来高考命题已完成基础型向基础加能力型的转变,这就要求中学化学教学必须在强化基础知识的同时,抓好能力培养。下面是我在化学基本概念复习中的探索,不正之处望指正。

一、做好演示实验澄清模糊认识

化学是以实验为基础的科学。初中化学中的《绪言》就是以实验把学生领进化学大门的。实验有着较强的直观性和感知性,是激发学生求知欲的有效教学方法。许多化学概念是借助于实验来说明的,为学生建立化学概念,理解化学原理,形成化学思想起了不可估量的作用。在复习中做好有关实验是强化概念的中心环节之一,特别是一些抽象概念,用实验来直观地加以说明,效果比讲解、比喻好得多。在复习离子反应的规律时,我出了这样一道例题:

例:把CuS0溶液与NaS溶液相混合后,有无沉淀产生?若有沉淀,则该沉淀是什么物质?

一部分学生从复分解反应的角度认为产生黑色CuS沉淀,另一部分学生从互促水解反应的角度认为产生蓝色Cu(OH)沉淀,对此我做了演示实验。由实验产生黑色沉淀的现象,学生理解了“离子反应的趋势是因为溶液中某种离子浓度降低的缘故,而离子浓度的降低表现为生成难(难电离物质)、难(难溶性物质)、气(气体物质)”这一基本概念,因为溶解度(实为溶度积常数)Cu(OH)>CuS,所以应生成更难溶解的CuS。并联想Mg(HCO)在溶液中煮沸的情况,澄清了模糊认识。我接着追问:例:已知溶解度AgCl>AgS,在AgNO溶液中依次加入适量的KCl、KI、KS溶液可能观察到的现象是什么?再追问:在CuS0溶液中通入HS气体可观察到产生黑色沉淀的现象,而在FeSO溶液中通入HS气体不能观察到黑色沉淀生成,这又可说明什么问题?这样以实验作为复习概念的手段之一,对澄清概念起了积极作用,并在一定程度上为其它知识的复习埋下伏笔。

在有些离子反应中,当试剂添加顺序不同时,反应中的现象产物及离子方程式的书写均有所不同。

如NaOH+AlCl;AgNO+NH•HO;NaCO+HCl;FeCl+NaS等,这是学生掌握离子反应规律的疑难之处。在复习中选取典型题目,配合以演示实验,教师点拨、引申,将会给学生留下清晰、难忘的印象,对强化化学概念,提高复习效果,增加类比、迁移素材,帮助甚大。

我认为高三复习阶段更应重视实验教学,凡是涉及能用实验说明、证明的概念,有必要做好演示实验,凡是学生遗忘或模糊的实验应重做,在实验中使学生掌握知识,学会科学思维的方法。

二、在剖析概念中理解概念

有些抽象性概念是难以用实验来说明的,教师应引导学生认真研读概念,剖析出概念中的关键字、词、句,以充分揭示概念的内涵和外延。

如:电解质与非电解质概念中的内涵是化合物本身能否电离出离子。这是其本质属性,而讨论的范围(化合物)、条件(溶于水或熔融)则是其外延,其中“化合物”、“或”、“都”则是反映概念本质属性的关键字词,弄清这些问题后,就不会出现把纯净的盐酸、食盐水、金属单质等说成是电解质,也不会出现把难溶性盐如BaSO说成是非电解质了。又如在溶解度定义中,四个限制性句式构成完整的溶解度概念,缺一不可,忽略任何一个都会造成知识缺陷,在掌握概念的过程中不记不背不行,仅靠死记硬背也不行。大多数学生恰恰习惯于死记硬背,结果是记得辛苦,运用时却经常出现似是而非的现象。究其原因,不外乎没有在研读剖析的基础上去记忆概念。所以在复习一个概念时,教师必须帮助学生明确这个概念反映的事物的本质属性的关键字、词、句是什么,在什么范围内讨论,限制条件是什么。坚持这方面的训练,不仅能达到复习好概念的目的,而且有益于提高学生分析问题的能力。我在复习阿伏加德罗定律时,首先让学生研读定义,找出关键字、词、句,然后师生共同剖析出“三同”是条件,“一同”是结论,适用对象是气体,并阅读课文,找出必须指明温度、压强时,气体体积大小才有意义的文字叙述,最后依据克拉帕龙方程导出阿氏定律的推论。

有些化学概念是从定量角度反映事物内涵的。如溶液组成的两种表示方法、四种原子量、气体摩尔体积、平均式量等。在复习时,教师可先对概念进行剖析,在弄清各量的关系后,导出数学表达式,然后根据数学表达式反过来叙述概念,在不断的反复中逐步强化对概念的理解。

三、回归课本培养自学能力

将历年高考试题与中学课本对照,我们可发现高考试题大多源于课本基础知识。高三学生手头资料多,作业量大,但课本是“根”,是学生最主要的复习材料。教师应把学生拉回到课本基础知识上来,根据考纲中的知识点,依托课本,有计划有目的地指导学生阅读课本,找出考点在课本中的落脚点及涉及到的实验,有关图示、表格、注释等。阅读是自学的基础,养成阅读习惯,学会阅读方法是提高自学能力的途径。教是为了不教,教的最高境界是教会其自学。高三学生一般已具备良好的思维理解、阅读能力,适时引导学生经过主动学习去获取知识,理解概念,弥补知识缺陷,从而获得自学能力,是教学任务之一,也是高考的要求。

我认为指导学生阅读课本,首先要让学生重视课本中图示、表格的阅读,如溶解度曲线表,HSO的浓度、密度对照表,晶体结构示意图,同族元素性质表,等等。这些图示、表格都是说明化学概念与原理的依据,通过教师导读,点拨重点、关键,以及学生的反复阅读,都会对复习起到事半功倍的作用。

其次,应以考纲为纲,结合考试说明中的知识点,反复阅读课本。高三各科的知识容量大,学生作业负担重,在高密度大容量的复习中,难免会出现知识的暂时遗忘。教师应督促学生对照《考试说明》中知识点的考查要求,在经常性地自查、补遗中巩固概念,磨刀不误砍柴功,日积月累将会形成清晰的概念系统。同时要求学生在自查、补遗中力求做到相关概念系统化,基本概念,基本定律理解化,特别是易混淆的概念在比较中阅读,采用异中抓同(如:同系物、同分异构体、同位素、同素异形体)、同中求异(如:气体与固体的溶解度概念)、列表比较等方法强化记忆,达到贮存有序、运用自如的境界。

早在1999年的《考试说明》中就出现了两处增添,其一是在常见元素的单质及其重要化合物部分增添了“了解在生活和生产中常见的无机物的性质和用途”;其二是在化学计算部分增添了“以上化学基本概念和基础理论、常见元素的单质及其重要化合物、有机化学基础,化学实验等知识内容中,具有计算因素的各类问题的综合应用”。这就要求教师在平时的教学中尤其在复习时,要引导学生在阅读课本的时候找出与中学化学知识相关的环境保护问题,并根据所学知识思考:如何防止污染,怎样治理污染。既树立学生的环保意识,又起到化学贴近生活、贴近生产、学以致用的作用。

与中学化学知识相关的环境问题

化学气相沉积的概念篇(5)

一、教师应有的基本观念和需要了解的基本概念

幼儿教师自身具有关于水的基本观念和基本概念有重要的意义,这不仅影响着教师作为人类的一员和地球上的居民在思想与行动上是否具有资源观和环境保护的意识与行动,而且影响着教师作为一名教育者所具有的视角、判断力和教育行动。

幼儿教师应该知道:水在地球上广泛分布,所有的生物都需要水,水对人类生活有着巨大的影响;水有不同的存在形式,这些形式之间相互转化需要一定的条件;水能与其他物质相互作用,而且这些相互作用会呈现出一定的规律性的变化,等等。

1.水的基本性质。

水具有液体的一般特性,可以流动,没有固定的形状。水还具有一些区别于其他液体的性质:透明无色、没有气味、表面张力小。

2.水的存在形式与变化。

水是唯一的以三种状态存在于自然界的物质,水具有三种不同的形态:固态、液态和气态,而且在一定条件下三种形态可以互相转化。水在一个标准大气压下,温度在0度以下为固体——固态水,0度为水的冰点;温度在0度~100度之间为液体,水在通常情况下呈液态;温度在100度以上为气体——气态水,100度为水的沸点。通过凝结、冻结、融化和蒸发过程,水蒸气、水和冰(冰晶)之间相互转化。自然现象和自然降水如天空大气层中的水蒸气和云,以及由此而形成的冰雹、雨、雪、雾和霜都是水的三态及其相互转化的真实例证。

3.水对其他物质的作用。水能够与其他物质相互作用,其结果呈现混合、溶解、排斥等现象。采用常见的熟悉的物质进行混合实验,可以了解到水对其他物质的作用。有些物质能溶于水,有些不能;物质溶解后其外观会发生改变,得到的混合物的状况也不同。在这些过程中都遵循着物质守恒原理。

一种物质(溶质)均匀地分散于另一种物质(溶剂)中,形成溶液的过程叫做溶解。例如,食盐、糖等溶解于水形成溶液。整个溶解过程通常包括两个方面:一是物理过程,即溶质的分子(或离子)的扩散过程;另一个是化学过程,即溶质的分子(或离子)和水分子(如溶剂为水)作用形成水合分子(或水合离子)的过程。因此在溶解过程中常伴有热量、体积及颜色的改变。

有些物质可以溶解在水里,形成不同的溶液(如盐),有的物质在水里不会溶解(如沙),有的物质遇到水会发生作用而变成另一种物质(如铁、小苏打),有的物质和水相互排斥(如油)。

不同的物体在水中还会发生有趣的沉浮现象:沉、悬浮和漂浮。沉是指物体完全沉入水底;悬浮是指物体在水中既不沉底,又不露出水面,即悬浮物体全部在水里;漂浮是指物体有一部分体积在水里,另一部分露出水面。

4.水对人和动植物具有重要的作用。

水是人和动植物赖以生存的基本条件,没有水,人和动植物的生命就会受到威胁。

水是人体内含量最多的成分。人体重量的50%~60%是由水组成的,儿童体内的水分更高达80%。人体只要失掉15%~20%的水,生命就有危险。一般来说如果没有水,人在1~2周后就会脱水而死。医学统计估算:人体每天需要补充1800~2500毫升水。植物如果缺水,很快就会死去。

5.水资源是有限的,要珍惜和保护水资源。

我们生活的地球大约有71%的地面被海洋覆盖着,然而,地球上的淡水资源却只占水资源总量的2.5%,可直接利用的淡水只有0.26%。中国是一个干旱、缺水严重的国家,加上人为的大量浪费、严重污染和地下水超采等原因,加重了水资源缺乏,生态环境非常脆弱。

二、幼儿有关水的经验与概念发展的特点

由于水是人们日常生活中常见的物质,因此幼儿很早就有关于水的经验,并随着年龄的增长而不断增加。清楚地了解幼儿已经具有的经验和向着概念发展的过程中所达到的水平,是提供高质量的有关水的探究活动的基本前提和基础。

1.幼儿能够初步认识和了解到水的基本物理特性。

在日常生活和幼儿园玩水区的活动中,幼儿可以了解到水作为液体的一些基本特性:水可以流动和形成水滴;水总是往下流,除非有外界的动力促使它们上升;水的形状取决于装水的容器的形状。

通过教师提供的有结构的材料,在玩水区的自由探究中孩子们会发现:我们把水倒进漏斗,它流出来;我们把水倒进滤勺,它流出来;我们把水倒进擦手纸,它流出来;水能够通过所有带窟窿眼儿的东西。我们把水倒进瓶子,水就留在里面;我们把水倒进罐头盒,水就留在里面;水没有形状,什么形状的容器都能放。

2.幼儿能够发现水的不同存在形式与变化,但无法理解其原因。

在日常生活中,幼儿可以发现,如果将水放在一个很冷的地方,水会变成冰;如果将冰拿到一个温暖的地方,冰又会变回水;他们还可能指出,当天变冷时,水会结成冰,冰的表面上会出现水;但是他们不可能解释这是怎么回事。还有一些现象比如蒸发,他们可能作出有趣的解释或者天真的理论。例如,他们发现水还可以消失,但他们可能认为放在一个碟子里面的水之所以不见了,是因为碟子把水吸收了,挂在绳子上的衣服干了是因为所有的水都流下来了,水坑里的水消失了,是因为水通过一些看不见的管道流到云朵里面去了。

可见,幼儿已经有了一些关于水在特定的循环环境下的因果关系的直观经验,但这些认识更多地是发现了有趣的现象,他们不可能理解和解释这些现象及其成因,对于幼儿来说,蒸发与凝结的含义在此时就是他们所看到的水的“消失”与“出现”的有趣现象。要真正明白相关的概念含义和原理要在几年之后。

3.幼儿乐于探究水与其他物质的相互作用,并能发现有趣的现象和简单的规律。

在日常生活中,在沙水区的游戏中,幼儿还能够发现石头、沙子、糖、盐这些材料和水放在一起相互作用和混合时,会发生不同的现象——有些材料不见了,而有些材料还保持原样。

在水中探索物体的沉浮是幼儿非常感兴趣的活动。给幼儿提供一盆水、一个软木塞、一小块木头、一颗弹子、一只乒乓球、一块海绵、一块石头、一个橡皮泥小球和一个带盖子的透明小瓶子等,当幼儿面对着好玩的水和各种物品时,他们急于把东西一个接一个地扔进水里,甚至把一小盒的东西都倒进水里去,心满意足地用他喜欢的方式在水里摆弄和操作这些物体。在这个过程中,他们发现有的东西浮起来,有的东西沉下去。随着教师引导幼儿关注“什么样的东西浮,什么样的东西沉”,幼儿逐渐发现轻的东西浮起来,重的东西沉下去。后来,他们进一步发现同样大小的东西,重的下沉,轻的浮着。

此时,教师及时为幼儿提供一些诸如海绵之类的东西,幼儿用各种方式操作这些材料,逐渐地,幼儿会发现里面“有空儿”“有空气”的东西会浮的秘密。可以说,幼儿通过对这些材料的探究和操作会发现,在水里,有的东西沉在水底,有的东西浮在水面上;重的东西沉下去,轻的东西会浮在水面上;同样大小的东西,重的下沉,轻的浮着;里面有空气的东西会浮着,当水把空气赶出来时,物体会沉下去。但这个年龄的幼儿还不能理解浮力和密度等复杂的概念,他们探究的重点应该放在发现有趣的现象上。

总之,幼儿已经具有了一些有关水的经验,并能够发现一些有关的现象,但基本不能理解概念的含义和原理。因此,沿着重要概念发展的方向,支持幼儿积累相关经验,引导幼儿通过探究发现一些有趣的现象,是幼儿阶段探究水的重点。此外,让幼儿了解水与人和动植物的关系,懂得从小珍惜水资源,也是非常重要的教育内容。

三、创设环境和条件支持幼儿对水的探究

幼儿主要通过感官和各种工具在实际深究和操作中初步获得对水的认识。根据幼儿的探究特点,可以通过许多方式为幼儿提供探究水的机会。就活动的性质与结构来说,可以划分为两大类:一类是幼儿的自由探究,主要发生在可选的有关水的区域活动之中;另一类是教师组织的具有较高结构的幼儿小组或集体的探究活动。

1.创设玩水区支持幼儿的自由探究。

教师为幼儿精心创设自由探究水的环境和条件,对于幼儿主动感知和发现水的特征及一些有趣的现象非常重要。例如在活动室里可以专门设置水的探究台,作为幼儿开展水的探究活动的场所。试管和水槽能引发幼儿探究水的流动的兴趣,不同大小的容器可以让幼儿做装水和倒水的实验,小点滴器可以让幼儿做水滴的实验,在一个装满水的容器里试着将物体漂浮起来可以让幼儿对浮力和密度有所认识。

有些幼儿园专门设置了沙水混合区,准备一些有趣的容器、石头、漂浮玩具等材料,幼儿可以探究水和沙子的特性,发现其相同与区别;探究水与其他各种不同的物质相互作用时所发生的各种有趣的现象。

2.设计有关水的小组或集体探究活动。

在观察幼儿自由活动的过程中,教师可以了解到幼儿关注和关心哪些问题,发现了有关水的哪些特点和现象,已经获得了哪些经验,并在此基础上判断、选择和设计有关水的小组或集体探究活动。教师还可以对各年龄段幼儿有关水的前期经验进行专门的调查,以期更好地把握幼儿有关水的经验水平,并在此基础上开展高质量的探究活动。

根据有关水的关键概念,幼儿有关水的概念发展特点,幼儿对水的特点与现象的关注点、兴趣点和有疑惑的问题,教师可以有针对性地设计一系列有关水的探究活动。有关水的探究活动可以是单纯的科学探究活动,如运水(重点感受水的流动性)、物体的沉浮(重点探究水与其他物质相互作用时发生的沉浮现象);也可以是科学探究与其他相关领域相结合的探究活动,如,哪种纸适合做染纸画 (科学与美术综合活动)、哪种纸做的小船在水面上漂浮时间最长(认识水的特性与认识纸的特性相结合)、哪个瓶子装水多(探究水的特性与数学中对容积的初步认识相结合)等。

化学气相沉积的概念篇(6)

在对本校高三学生化学学科压力的随机抽样中发现:学科压力主要来自学习方法,表现在学科知识整合、应用能力、提取信息能力等方面的薄弱,以及综合考试时间分配、学科交叉思维转换方面的困扰。

怎样在高三化学教学过程中,有效地进行知识整合与能力提升?根据教学一线的研究实践,笔者探索出以下几点提高学习效率的教学策略。

二、有效策略探究

1. 迷思概念转变策略

在对现行浙江省高中理科教材的研究中发现:不同课程教材中存在着概念不一致与出现次序问题(见表1)。

教材选用的地区性、版本不同,概念侧重、陈述不同,造成学生的概念混乱,高三阶段需要教师通过各种途径帮助学生走出概念迷思,把握化学核心概念。

(1)凸现关键词,可视化导图构建知识网络[2]

概念中“关键词”的理解与掌握对迷思概念转变起到重要作用,在解决实际问题时,对信息的提取、审题中“关键词”的把握也起到决定意义。

思维导图是用画图的方式,将主题与众多关键词构成一张知识网络图,“正是这些特点使得思维导图成为知识之间建立联系的有效工具”。关键词的使用将某个观点简化为所要表现的核心,在概念复习中采用思维导图的方式,可将内隐的知识转化为外显的知识,有效地帮助学生加速对科学概念的把握、对概念迷思的转变。

如对电解质及相关概念作出的思维导图,如图1。

(2)设陷尝误,典型例题的应用

例1 沉淀溶解平衡复习案例

范例I 已知氢氧化铁的溶度积常数为2.6×10-39,假设有一瓶溶液,其Fe3+浓度为0.01mol・L-1,现要使Fe3+开始沉淀,溶液的OH-浓度至少要多少?

学生活动:利用溶度积常数,计算使Fe3+沉淀的OH-浓度。通过计算获得使Fe3+产生沉淀的OH-最低浓度为2.9×10-12 mol・L-1。(从学生已有知识出发,利用Ksp进行计算)

[提问]那么此时溶液pH为多少?

学生计算回答:pH=2.46。(把学生引入教师精心设计的知识冲突中)

[提问]一般情况下,当溶液中一个离子物质的量浓度小于1×10-5 mol・L-1时,我们认为这个离子已沉淀完全,那么本题中,要使Fe3+沉淀完全,溶液pH至少为多少?

学生计算获得答案为:pH=3.20。(引发知识冲突)

[提问]这些数据意味着什么?对你有哪些启示。

学生讨论。

[提问]经过讨论后,谁能总结一下。

学生总结:事实一:金属离子在酸性条件下也能沉淀。

事实二:Fe3+的沉淀区间也意味着Fe(OH)3的溶解区间。(引导概念转变)

范例Ⅱ 25℃时,往1L纯水中加入0.1mol氯化铁固体,能否配制成0.1mol・L-1氯化铁溶液?(不考虑体积变化)

学生讨论:不能,氯化铁要水解。

[提问]如果需要0.1mol・L-1氯化铁溶液,应怎样配制? 已知:25℃时Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39。

学生计算过程:Ksp=c(Fe3+)・c3(OH-) =0.1×c3(OH-) =2.6×10-39

c(OH-)=2.96×10-13 mol・L-1

pH=-lg(Kw/2.96×10-13 )=1.47

学生回答:加入浓盐酸,调节pH=1.47,或将氯化铁固体溶于浓盐酸中。(巩固概念,具体应用)

2. 化学规则的教学策略

化学规则的教学研究并不多,笔者对于化学规则的理解,是在对化学内在规律的融合下,外显的应用能力。

(1)高中化学规则的分类

表2 高中化学规则的分类[3]

(2)几种化学规则的教学策略

①实验解题规范与书写规则

从近几年高考实验题的阅卷中发现,学生对于实验题中文字描述类填空,往往关键点(得分点)未凸显,得分率不高,特别需要教师帮助学生归纳总结,用简单高效的方式理解和掌握,为此笔者在教学中进行如下设计与强化。

A. 阅读题目,找出中心思想――实验目的。

读懂题目提供的新信息准确提取实质性内容与已有知识整合知识重组解决问题。

B. 按照实验目的进行分类。

一般可分为物质的检验、分离提纯、制备与性质、定量实验、探究实验等。

C. 寻找关键词,关注信息与已知条件;上看下阅,关注题干与各小题的前后联系。

一般的问题设置都会围绕达成实验目的展开,很多关键点都存在于题干和小题信息中,正确地理解题意是答题关键。

D. 熟记“通式”,思维有序。

如物质检验过程按照“操作―现象―结论”的规范描述;滴定终点判断“当最后一滴××溶液滴下,溶液由××变为××,且半分钟内不褪色或不恢复”;检验沉淀是否洗涤干净“取少量最后一次洗涤液于试管中,……”类似的还有气密性检验、喷泉原理、防倒吸原理等。

E. 实验现象描述的完整性。

如海(溶液变化)、陆(固体变化)、空(气体变化)的描述;制备性质实验中观察描述现象的顺序:发生装置―净化除杂―性质或制备收集―尾气处理。

F. 后期实验复习还应注意“语言表达能力”的训练。

对应性――强调表达有要点;完整性――对现象、操作过程描述的完整;顺序性――强调描述的顺序性。

②元素推断思维模式和方法

A. 熟练掌握元素的性质特点、原子结构特点,充分运用“位―构―性”的相互关系。

B. 建立合理的思维模式。

③平衡判断规则

v正=v逆 是判断达到平衡的一种依据,如何让学生熟练运用?笔者用图式说明两点:I. 看是否正确表现正逆方向;II. 看不同物质表达的速率数据是否按照计量数比。

v正=v逆 方向数据

经过几次强化,学生已能运用自如。

④竞争反应的判断规则

竞争反应是指在化学反应中,由于反应能力不同,多个反应按一定的先后顺序进行。竞争反应既存在于同种反应类型之中,也存在于不同种反应类型之中。如因还原性(氧化性)强弱次序的氧化还原反应;因生成更难溶解或更难电离物质的优先次序;复分解反应之间的竞争;沉淀和络合反应竞争;氧化还原反应与非氧化还原反应之间的竞争;因溶剂结合质子能力差异的竞争;动力学与热力学因素的竞争反应等。

例2 已知:H2CO3的Ka1=4.3×10-7,Ka2=5.6×10-11, HAlO2的Ka=6.3×10-13,25℃时,向含有相同浓度的OH-、CO32-、AlO2-的溶液中逐滴加入盐酸发生反应,请用各平衡常数Ka来说明离子反应的顺序。

在《溶液中的离子反应》的复习课中设置此题,目的在于引导学生通过竞争反应规则明晰原理,并通过规则计算迅速得出结论。

例3 往含Fe3+、H+、NO3-的混合液中加入少量■,充分反应后,下列表示该过程中氧化还原反应的离子方程式正确的是( )

A.2Fe3++■+H2O=2Fe2++■+2H+

B.2H++■=H2O+SO2

C.2H++2NO3-+3■=3■+2NO+H2O

D.2Fe3++3■+3H2O=2Fe(OH)3+3SO2

此题考查不同氧化剂与一种还原剂竞争的反应次序问题,看上去似乎4个选项都可能发生,但我们知道氧化还原反应一般优先于非氧化还原反应,因此B、D不正确。那么■是先与Fe3+反应还是先与H++NO3-反应呢?可以用“假设法”进行判断:如果先与Fe3+反应,则生成的Fe2+又会与H++NO3-反应,所以应先与H++NO3-反应,故应选C。

⑤ 化学计算

计算类规则有很多,如常用的守恒法。守恒是解计算题时建立等量关系的依据,巧妙地选择化学式中某两数(如正负化合价总数、正负电荷总数)始终保持相等,或几个连续的化学方程式前后某粒子(如原子、电子、离子)的物质的量保持不变,很快建立等量关系,达到速算效果。

例4 14克铜银合金与足量的某浓度硝酸反应,将放出的气体与1.12升(标准状况)氧气混合,通入水中恰好全部被吸收,则合金中铜的质量为( )

A. 9.6克 B. 6.4克 C. 3.2克 D. 1.6克

因为没有具体的硝酸浓度,故不能确定气体是纯的NO还是NO2,还是它们组成的混合物,若是混合气体,NO和NO2的体积比也不知,解题条件似乎不足,但是我们可以换个角度思考问题:合金失去电子给硝酸,硝酸得到电子之后生成NO或NO2或两者的混合物。此后,气体又将电子转移给氧气,全部变回到硝酸。这样一来,可认为电子转移直接发生在合金和氧气之间,而硝酸只是转一下手而已。1mol铜失2mol电子,1mol银失1mol电子,1mol氧气得4mol电子。设合金中铜有xmol,银有ymol,① 64x+108y=14 ② 2x+y=0.05×4 联立方程式,解得铜有3.2克。在解此题时就用到了得失电子守恒。

三、问题思考

1. 对高中教材编写的建议

适当考虑教材选用地区性、版本的兼容性与整体性,避免因概念侧重、陈述不同、出现顺序等造成的信息不对称;科学合理地借鉴现代学习理论(如问题解决理论、图式理论等),对核心概念、规则进行系统的介绍,可以专题探究的形式放在章节末尾或者学生化学学习手册中;在附录中增加化学史话、数学工具、交叉学科等相关内容,为学生自主学习、个性发展提供条件,以契合“以学生发展为本”的新课程理念。

2. 对教师的专业要求

“Al能发生铝热反应,Mg为何不能?”“铜锌原电池内电路硫酸根离子的移动方向”“电池内离子迁移的动力” ……这些问题的解决不仅需要扎实的学科专业基础,还有跨学科的知识借鉴;更多新词汇的出现,科学、心理学、交叉学科等的新研究新发现,促使教师不断探究、交流、学习提高。

3. 以生为本,因材施教

教师教是为了学生更好地学,针对不同群体、个体的调查反馈,能及时帮助教师调整教学策略,以期达到最优化效果。

参考文献:

化学气相沉积的概念篇(7)

一、以构建完整的核心知识体系为基础

土地的荒漠化是区域生态建设中的主干知识。对荒漠化复习要形成完整的概念体系,这一体系包括荒漠化概念的本质、内涵和外延。同学们在复习中要细化考点、分解目标、构建知识结构。如下页图所示。

二、创设情境,为构建核心概念的知识框架提供支撑

在复习中仅仅靠构建框架是不够的,也无法解决实际的问题,所以在进行概念学习时需要结合大量地理学事实,也就是学习情境,才能为构建框架提供支撑。只有把核心概念放在一定的应用情境下,将事实性知识置于我们的概念框架中, 概念的不同层次被各种丰富的有代表性的事实细节展现出来,知识框架的构建才会显得生动和有意义。

例如,对荒漠化的情境复习可分成三个层次。

第一个层次:创设情境,构建主体知识框架结构。

以楼兰古国的兴衰为背景材料,可设置两个基础问题:

(1)分析楼兰文明消失最主要的原因。

(2)楼兰古国的灭亡对现代的绿洲城市有何启示?

设置以上问题的目的是解决荒漠化产生的条件和治理的措施。第一个层次的复习难以使同学们达到对概念的本质和不同层次的把握、对知识的灵活运用。

第二个层次:选择具有相似h境和差异环境的区域,进行概念的运用和迁移。

(1)以贺兰山为背景,分析贺兰山东、西两侧土地荒漠化类型差异的原因。

该问题增加了地形这一因素。在自然环境变化的情况下,荒漠化产生的类型是不同的。

(2)以南方丘陵为背景,分析南方地区的主要荒漠化问题。

可通过比较干旱区域和湿润区域自然条件的差异,分析归纳出南方地区荒漠化的成因。这是在差异明显的环境下对概念的使用和辨析,客观上呼应荒漠化的本质是土地的退化,表现为荒漠的景观。

第三个层次:新情境下概念的应用。

通过不同层面的练习,利用结构化的知识体系,来解决地理问题是提升推理和应用能力的有效方法。而在高三复习中选择经典的案例和高考题来训练是明智的选择。例如,2013年高考新课标全国文综卷Ⅱ第36题、2014年高考新课标全国文综卷Ⅰ第36题,从表面上来看都是考查风沙活动,从本质上来看都是变相地考查荒漠化。

因此,复习地理的目的绝不是使同学们记住一些地理事实,而是使同学们关注核心概念,通过地理事实与情境,归纳与分析概念的本质,理解地理规律,并以此来构建合理的概念框架,进而能够在新情境下解决实际问题。

三、通过比较和辨析,深刻理解概念

同学们头脑中有时会有一些相似概念的存在,在复习过程中要通过比较、辨析、练习巩固等方式来深刻理解头脑中的相似概念。例如,荒漠化、沙漠化、荒漠的概念,很多同学都是混乱使用的。原因是这些同学对概念辨析不清,导致在考试中不能准确答题。在复习中要对这些概念进行比较和辨析:荒漠是一种景观。荒漠化是土地退化的过程。沙漠化是荒漠化发生于干旱环境下的一种土地的退化,而在云贵高原的土地退化则表现为流水侵蚀下的土地退化。同学们要在概念的辨析中明确不同区域自然环境的特征不同,产生荒漠化的类型也不同。

四、引入系统地理原理,转换对主干知识的理解角度

沙漠化从生态问题的角度看,是土地的退化过程,景观上表现为沙丘的扩展。从外力作用对地表形态的影响看,沙漠化是风力的侵蚀和搬运过程,其实就是风沙的活动过程。从天气的角度看,主要表现为沙尘暴天气。风力沉积的地貌类型表现为沙丘,而沙丘的存在是地表荒漠化的一种表现。运用系统地理的原理来解释地理现象,转换对主干知识的理解角度,能帮助同学们形成地理联系的能力,有效提升地理的核心能力。

五、关注主干知识的形成过程,建立概念间的关联

复习中如果只死记硬背荒漠化形成的原因,是无法将知识进行灵活变通与应用的。核心概念的主要功能就是为解决地理问题提供思路和方法。同学们要能够运用核心概念来解决问题,学习和体验概念的形成和应用过程,建立概念间的关联,以形成综合思维。

化学气相沉积的概念篇(8)

Abstract:In this paper, the Jilantai Saline Lake was taken as an example, it dissertates the formation of the Saline Lake, the geological environment system evolution and development trend, and put forward important proposition of replenishment of the implementation of the Saline Lake.

一、地质环境概念体系

吉兰泰盐湖位于内蒙古西部阿拉善左旗吉兰泰镇境内,地理坐标:东经105?30′,北纬39?48′。湖区面积120平方公里,矿床面积37.19平方公里,探明的经济的可开采储量3956.56万吨,资源总量9186.61万吨,属内陆中型盐湖,是内蒙古主要的盐化工业生产基地之一。

盐类矿床是特定地质环境条件下的产物,它作为盐湖地质环境体的重要组成部分,只占据着相当有限的空间,然而它的形成、演化及其发展却是大气圈、水圈、生物圈以及智慧圈与岩石圈长期相互作用的结果。

那么,所谓盐湖地质环境概念,它是怎样一种概念模式,又有哪些特性呢?

盐湖地质环境体是一个由诸多环境要素构成的具有一定空间概念的地质实体。它包含了大气圈、水圈、生物圈、智慧圈与岩石圈的复合部位(图1-1),是一个庞大复杂的多成分系统,系统内部包括水圈和岩石圈两大子系统,大气圈、生物圈和智慧圈对地质环境子系统有很大的影响,是其外部系统,各子系统之间存在着物质能量的转换关系,构成一个有机整体,盐类矿床蕴孕其中。其概念模型如图所示(图1―2)。

1.1盐湖大气圈特征

大气圈包含着盐湖形成的气候环境演化特征。

本区深居内陆大漠腹地,其气候特点是:干旱少雨,蒸发强烈,冬寒夏热, 日照充足,四季分明,属典型的大陆性干旱荒漠气候。

据中科院盐湖研究所在吉兰泰盐湖83―CK1钻孔岩芯孢粉分析结果来看,现在的气候是更新世晚期气候的延续。晚更新世晚期以来的古气候演变大致可划分为如下三个阶段:

Ⅰ干冷气候阶段:大约距今25000―10000年期间,属于干燥气候环境。

II温暖湿润气候阶段:全新世中――早期,约距今1000―5000年期间。该阶段气候比较温暖湿润;

Ⅲ干冷气候阶段:全新世中――晚期,大致相当于距今5000年以来,属于冷的气候环境。

从盐湖古气候的演变来看,更新世晚期以来的气候环境变化基本上是由温暖向干冷气候环境演化,一直延续至今,这对盐类矿床的形成演化及成盐环境方面起着极积作用。

1.2盐湖生物圈特征

生物圈包含了盐湖的生态环境特征。

湖区生态环境十分脆弱,荒漠化现象日趋严重,然而就是在这种极端的高盐环境条件下,盐湖的盐生生物资源却相当可观。以盐湖卤虫、盐藻、螺旋藻及嗜盐细菌等构成的生物资源为发展盐湖生物工程提供了丰富的物资来源。

1.3盐湖智慧圈特征

智慧圈包含着人类开发盐湖资源的一切经济――即人类工程活动。

吉兰泰盐湖的开发可追溯到公元1812年,已有180余年的历史了。1965年始,经二期大规模的改造,现实现了完全机械化采掘的工艺。目前本区已建成一座年生产能力达100万吨再生盐的大型机械化盐场,为成为内蒙古重要的盐化工业生产基地。

1.4盐湖水圈特征

1.4.1盐湖水文地质条件

吉兰泰湖盆是一个典型的山间闭流汇水盆地,依据地下水补迳排条件,由基岩山区至湖盆中心可划分为三个水文地质区(带):

Ⅰ基岩山区地下水形成――补水区:分布在贺兰山和巴音乌拉山山区,构成区域地下水的形成――补给区;

Ⅱ山前倾斜平原地下水迳流区:分布在贺兰山和巴音乌拉山山前倾斜平原区,为区域地下水的迳流区;

Ⅲ冲积湖积平原地下水排泄――盐湖卤水区:地下水迳流条件由山前倾斜平原迳流良好带渐变冲积湖积平原迳流缓慢带,至湖心区处于停滞状态,为区域地下水排泄区。

盐湖地下水,根据含水层分布的相对位置及水化学成份(见表1.4)特点,可分为晶间卤水,承压卤水和周边潜水。

1.4.1.1 晶间卤水

分布于盐类化学沉积区,面积37.19平方公里。卤水主要赋存于石盐晶间孔隙与溶洞中,石盐孔隙度为31.3%。

不同含水层水化学成份对比表 表1.4

1.4.1.2 承压卤水

位于盐类矿床底板粘性土层之下,分布面积与晶间卤水相近,为24.20平方公里,卤水化学成份在重直方向上变化较稳定,在水平方向上山湖心区到湖边缘,无论是浓度,总矿化度及其组分含量等,均有显著降低的趋势,并逐渐过渡到周边淡水。

1.4.1.3 周边潜水

周边潜水分布在盐类矿床区,埋藏在冲积、湖积细砂层中。该水层愈近盐湖矿化度愈高,并在短距离内矿化度急剧增加,NaCl含量由8.98克/升增至238克/升。

1.5盐湖岩石圈特征

岩石圈包含了盐湖的地貌形态、地质构造、地层岩性、矿床特征,沉积类型以及内外动力地质现象等。

1.5.1 地形地貌

本区在地貌单元上为一山间冲积、湖积盆地,次一级地貌单元分别由贺兰山、巴音乌拉山低山丘陵区、山前倾斜平原和湖积平原组成。盆地东南和西北两侧地势较高,分别为贺兰山和巴音乌拉山低山丘陵区,海拔标高为1500―2500米,盆地长200公里,宽34―40公里,面积约2000平方公里。吉兰泰盐湖坐落于盆地的最低处,湖面标高为1025米,湖区面积120平方公里,矿床面积37.19平方公里,湖面相继被近代砂砾、粉砂粘土及粉细砂和蒸发盐类沉积覆盖。四周分别为山前倾斜平原、冲积湖积平原及各种型态的风成沙丘环绕。

1.5.2 地质构造

本区属中朝地台阿拉善台隆东部的吉兰泰凹陷带,为一新生代继承性地堑式断陷盆地。总体构造呈北东向延伸,自东南往西北向分别由贺兰山隆起带,吉兰泰沉降带和巴音乌拉山隆起带三大构造单元构成。其中巴音乌拉山以断裂为主,贺兰山以褶皱为主,盆地延伸方向与两大构造线方向相一致,呈北东――南西向展布,沉降带构造复杂,发育有断裂,次一级隆起和凹陷。

1.5.3 地层岩性

吉兰泰湖盆是中――新生代形成的构造断陷盆地,基底由前震旦系变质岩组成。

据石油部长庆油田钻孔揭露:湖区内沉积物总厚度可达3000米以上,以第三系和第四系沉积为主。其中第三系为一套巨厚的陆相红色砾岩、砂砾岩及泥质粉砂等碎屑岩类,沉积厚度达1800米;第四系以冲积层、湖积层和风积沙土组成,沉积厚度达260米,其中湖积层为盐湖的赋存部位,沉积幅度为15―25米。

1.5.4盐湖矿床地质特征

吉兰泰盐湖为现代陆相化学沉积的中型盐湖,湖区面积约120平方公里,矿床面积37.19平方公里。盐湖矿床为固液相并存的石盐矿床,固相有石盐和芒硝及石膏,液相有晶间卤水和承压卤水。据钻孔资料揭露,矿床综合剖面自上而下为:

(1)石盐(NaCl):石盐矿床在盐湖东北部呈椭园形,长轴方向173?,延伸9.66公里,短轴6.40公里,面积37.19公里,探明石盐矿资源总量为9186.61万吨。石盐矿层直接地表,产状水平,矿体连续,厚度一般为3―4米,最大厚度为5.94米,中部矿层厚,向四周逐渐变薄至尖灭。其主要组份为NaCl,平均含量74.03%,最低为38.20%,最高达94.32%,富矿地带分布在中、北部和东部。

(2)含石膏石盐:一般分布在盐层中部和下部,厚度为0.22―3.35米,CaS04含量大于25%,除钙后可利用。

(3)芒硝:呈透镜体产出,分布在石盐层之下,位于矿床中部,矿体连续,但不均匀,矿层厚度变化较大,在中部较厚,平均1.35米,Na2S04平均含量为57.16%,最高达88.40%,最低为32.27%。

(4)粘土、砂粘土:分布在石盐矿层下部,为矿层的底板,厚度一般为1―5米,隔水性能良好。

(5)粉细砂:主要由石英、长石构成,分选性好,厚度一般达5―10米,为承压卤水含水层。

(6)粘土:呈棕红色,致密块状,分布连续,隔水性能极好,为盐湖的稳定底板。

1.5.5 盐湖沉积特征

根据岩相特征,盐湖沉积大致可划分为三种湖相沉积类型:盐湖碎屑沉积,粘土――淤泥沉积和蒸发盐类沉积。

盐湖碎屑沉积:从山区到湖盆中心,依次出现砾石、砂砾、粗砂和粉砂等碎屑岩类沉积。广泛分布于盐湖底部及湖盆边缘。属盐湖形成演化早期发展阶段――未成盐阶段洪水湖相沉积产物;

粘土――淤泥沉积:以粘土质粉砂或粉砂质粘土、含碳酸盐、石膏晶粒的细碎屑岩沉积,一般为灰色、紫红色,属于干旱环境下的沉积产物。个别地段含有机质,具H2S气味,多呈灰色或灰黑色,为物源充沛的潮湿环境下未成盐阶段形成的沉积物;

蒸发盐类沉积:主要以石膏、芒硝和石盐等盐类矿物组成。沉积厚幅度15―23米,蒸发盐类沉积5―8米,属于湖泊形成演化过程中,发展到成盐阶段的沉积产物。

该湖蒸发盐类沉积分异现象明显,下部为石膏沉积,中上部分别为芒硝和石盐沉积;湖相沉积结构清楚,构成一个完整的地台型――正向单旋回沉积类型。反映出沉积过程中潮湿――干旱――干燥的自然气候环境特征。

吉兰泰盐湖为一现代陆相化学沉积的中型盐湖,它是由中――新生代形成的构造断陷盆地的基础上长期发展演化而来的。

二、盐湖地质环境的形成、演化及其发展态势

中生界白垩纪末期燕山运动发生了强烈的褶皱与断裂,形成了贺兰山、巴音乌拉山,与此同时产生了一系列断陷盆地,吉兰泰断陷盆地就在此时形成。

新生界第三纪末期由于喜马拉雅山运动开始活跃,贺兰山巴音乌拉山相继抬升,古湖盆发生不均匀的隆起或陷落作用,湖盆内出现紫红色第三纪砂砾岩,砂岩和泥岩沉积。

在第四纪地质时期,吉兰泰盐湖盆地在形成演化过程、沉积作用、成盐环境等方面都发生过明显变化。

第四纪早期,受区域温湿气候影响,湖泊水源充沛,水域宽阔,湖水含盐量较低,未出现盐类沉积,此时为内蒙古高原大水湖时期;晚更新世末――全新世早期,距今大约15000――9000年期间,在以上升作用为主的新构造运动和区域性干旱气候影响下,湖盆水域开始收缩,湖盆边缘出现了洪积――冲积相砂砾、砂泥岩沉积,此时湖盆仍接收外缘山系水源的补给,湖水含盐量较低,仍属于湖泊形成演化过程中的未成盐阶段的古湖沉积环境;全新世中期,距今9000――6000年时期,在新构造运动和持续干旱气候影响下,湖盆发生了深刻变化,湖盆沉积中心逐渐北移,出现了一些小湖盆地,盆地内出现粉砂粘土与粉细砂交替的碎屑物沉积,此时湖水大幅度退缩,含盐量有所增加并开始咸化,但仍未达到析盐程度。处于未成盐的咸水湖发展阶段;全新世晚期,距今大约5000年时,区域干旱气候开始加剧,降水量明显减少,蒸发量日趋增大,湖水因蒸发浓缩而含盐量逐渐增大甚至达到饱和状态。继粘土、淤泥等细碎屑岩沉积之后,现出了石膏、芒硝和石盐等蒸发盐类沉积,标志着湖泊开始演化到一个新发展阶段――盐湖成盐阶段。(见图2:吉兰泰盐湖盆地演化趋势)

近半个世纪以来,由于自然和人类工程活动,特别是受区域性干旱气候条件影响,盐湖自然环境严重荒漠化,湖泊范围逐年缩小,加之人类工程大面积开采加剧了卤水的垂向蒸发消耗,从而导致卤水水位持续下降,湖表开始干涸并形成10―20cm的盐盖层,湖表相继被盐壳或粉砂土覆盖,进一步向着沙下湖的方向演化,标志着该盐湖已发展演化到新的成盐时期――干盐湖阶段。

纵观盐湖的地质发展史,它已经历了由胚胎期:内陆湖盆形成,湖水水面很大,其含盐量不足万分之二婴年期:干旱少雨,蒸发量增大,湖水浓度增高,终达饱和状态少年期:湖中含盐量继续增高,湖水继续减少,先有石膏、芒硝沉积于湖底及湖边,继而有大量食盐析出,日积月累,渐与湖水面同高壮年期:盐湖表面形成坚固盐盖,初期湖中水量甚丰,湖面仍有积水,到后期水面终年在盐盖之下,历时再久终至全部坚结为盐层。按照盐湖成长发育的常规,如果自然环境条件没有大的变化,它将很快步入老年期:湖水最后完全干涸,盐盖连接池底,此时湖中盐份增加甚微,暴雨之后泥土随水而下,皆停积于盐层之上,而成为地下盐层,至此盐湖逐渐告终,参见图2吉兰泰盐湖盆地演化态势。

由此可见,扼制盐湖老化,实施盐湖人工补水意义重大。

参考文献:

[1]内蒙古自治区工业设计研究院等1999年《吉泰盐湖石盐矿资源储量可行性评价报告》

化学气相沉积的概念篇(9)

随着石油勘测技术的发展,地震-地质一体化的研究思路和方法逐渐被人们广泛接受,但由于相对的技术还不够成熟,所以本身存在相应的缺陷,针对地震-地质一体化的应用方法,对其研究思路进行分析和探讨。

1 石油地震地质概念

石油地震地质的概念很早就被提出,在早期作为利用地震的资料对石油资源研究的学科,受到很多的关注,随着近些年的研究与探索,将其定义成涉及石油地质学、沉积学、石油构造地质学、勘探地震、计算机图形图像学和开发地震学等多个学科的综合研究。从上面提到的概念中可以看到,石油地震地质学中包含石油地质的各分支学科(如构造、成藏、沉积等)。随着科技和地震勘测技术的发展,地震资料在石油资源的研究有着越来越重要的地位,而地震资料的应用也由原先的定性化发展成为如今的定量化。所以,高精度的三维地震资料是在石油资源研究中的基础。目前石油地震技术成为石油的地质与开发的理论基础,综合利用地震、测试、地质、测井、采油和分析化验以及钻井等各种资料,对含油气的盆地形成和演化、油气圈闭和资源潜力、地层和构造特征、生烃、沉积、油气运移和保存、储层、区带评价、油藏建模、油藏描述、油藏数值模拟和油藏动态分析以及剩余油进行研究的一门综合技术,包括了勘探开发油气的整个过程。

2 地震-地质一体化研究思路

对油气地区的勘查开采必须由正确的研究思路和方案方法作为前提,石油地震地质学从地质到地震再到地质的研究思路作为地质资料标定,表现出由点到面到体的方式。方法主要概括为四部,简称“四步法”。

第一步,对现有的地质材料作出充分利用,包括地面的露头、测井、钻井和分析化验以及测试等。整体的地质模型是建立在“点”上的。

第二步,根据地质模型的指导,对各种地震技术进行利用,把地震资料信息转换成地质信息的数据,如波阻抗、自然伽马、自然电位、各类属性体、电阻率、和剖面等。

第三步,将地震和地质资料相结合,对获得的数据进行分析,并建立相应的数据模型。

第四步,通过相关的地质资料对得到的结果进行检测和标定,得到准确的结果,再针对结果建立更为全面和精确的地质模型。

“四步法”的实现流程是根据“四步法”的研究思路从地质出发,通过地质和地震的结合研究,再回到地质模块的过程,充分地显现了地震和地质结合为一体的理念。拿一个拥有地震资料的工作区域为例,具体四步的实现过程为:

第一,通过地面的露头和钻井取心以及分析化验的资料,对取心井段的沉积相做出分析,用分析的结果来标定取心井段关于自然电位和自然伽马等的测井曲线,同测井曲线的形式将沉积相表达出来,再通过获得的测井曲线进行研究,了解未取心的井段沉积相,从而对所标层段的沉积相做出分析;

第二,通过储层参数反演,将地震数据体转换成波阻抗、自然电位、自然伽马等数据体,或者通过地震数据体的分类、聚类等分析,将地震数据转换为多种地震相:

第三,在所得的沉积相引导下,利用地震数据和地质数据相结合,解释沉积相所表达的内容,获得比较准确的剖面图以及沉积相平面,直到利用建模与三维可视化做出所得的沉积相的立体模型:

第四,最后利用单井的沉积相做出检测和标定,得到最后的结果。

作为“四步法”顺利实施的关键,地震和地质的结合也是石油地震地质学重要的研究方法。将地震和地质有机结合的内涵是资料的合理利用。地震和地质是相辅相成的,在通过地震资料完成地质研究的同时,地质的标定还能够解决地震的多解性,所谓地震多解性是地球物理本身不能解决的问题。例如,地震的同相轴表示为波阻抗界面,且在各类的属性体中,同相轴代表着不同的属性值大小,但属性值不可能有地质含义.所以需要地质的标定来给予它相应的地质含义。常用的地质标定方法有以下三种:

第一,通过地质模型进行地质标定。用已存在的地质模型来标定地震资料,再通过地质原理对其进行分析,然后对地震资料进行地质含义的赋予。

第二,通过合成记录进行地质标定。运用声波与密度的测井资料合成地震记录,然后与实际的地震记录做出对比,最后赋予其地质含义。

第三,通过正演模拟进行地质标定。通过现有的资料,在地下建立二维和三维的地质模型。利用射线的追踪或者波动方程等方式,正演模拟地质模型的相关地震记录 ,再经过偏移成像与反演。这种方法的主要原理是利用模拟记录和实际地震的记录进行对比分析,经过修正初始的模型,使模型更加接近地下的真实地质,从而对地下的地质进行了解。

随着计算机科技和地震资料的不断发展,在油气勘探和开发中也开始广泛应用,形成了地震资料采集和处理以及解释三个不同层次的有效技术体系。石油地震地质学研究的目标是通过了解地下真实的地质情况在实践中解决相应的实际问题。做好地质和地震之间的结合与一体化是石油地震地质学研究的精髓。

3 结语

随着经济社会的不断发展,人们清楚的认识到石油的重要性,在勘测和开采的技术上也开始了不断的研究,石油地震地质学作为一门新的研究理论在实践的应用中尚不完善,如何更好地做好地震和地质的一体化,更好地将多领域的研究应用在石油的勘测过程中,还需要更多的研究和探讨,特别是沉积单元和烃类检测等研究方面将成为石油地震地质研究的努力方向。

参考文献

[1] 云金表,赵利华.东营凹陷中央隆起带构造特征、沙箱模拟与形成机制研究[J].地质力学学报,2009(2)

[2] 宗国洪,肖焕钦,李常宝.济阳坳陷构造演化及其大地构造意义[J].高校地质学报,2010(3)

化学气相沉积的概念篇(10)

(一)教材分析

本节内容是应用前一章所学化学平衡理论,解决化学平衡在难溶电解质中具体应用的问题,是中学化学中难度较大一节,由于学生不能将宏观现象和微观动态的抽象概念联系统一在一起,难以理解溶解沉淀的微观动态过程,加之与溶解度相互关系,很难解决一些问题。

(二)学情分析

经过高二学习及化学平衡知识复习,学生已经掌握了勒夏特列原理,并能用原理解决电离平衡和水解平衡,因此对于在难溶电解质溶解平衡,就可以采用“问题链”模式进行教学。

(三)教法分析

采取“问题链”教学法。利用氯化银在水中溶解情况实验作为源头,深入分析,提出探究问题一,帮助学生回顾溶解平衡建立、概念、特点及其影响因素。在此基础上,层层递进,继续发问。围绕氯化银溶解问题,通过三个问题探究,重点解决本节三个方面问题:溶解平衡相关概念;溶度积常数概念及计算;溶解平衡的应用,能用溶解平衡知识解决实际问题。

二、知识梳理

(一)知识梳理一:沉淀溶解平衡

(1)沉淀溶解平衡的概念。(2)溶解平衡的建立。(3)溶解平衡的特点。(4)影响沉淀溶解平衡的因素:①内因:难溶电解质本身的性质,这是决定因素;②外因:以AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0为例。

基础过关:

1.下列说法是否正确正误,说明原因。

(1)25℃时,Cu(OH)2在水中的溶解度大于其在Cu(NO3)2溶液中的溶解度。( )

(2)饱和的石灰水中加入少量CaO,恢复至室温后溶液的pH不变。( )

(3)在含有BaSO4沉淀的溶液中,加入NaSO4固体,c(Ba2+)增大。( )

2.相同温度下,将足量氯化银固体分别放入相同体积的①蒸馏水、②0.1 mol/L盐酸、③0.1 mol/L氯化镁溶液、④0.1 mol/L硝酸银溶液中,Ag+浓度大小为: 。

问题探究:

1.如果向上述氯化银溶液中滴加0.1 mol/L KI溶液后,在向其中滴加0.1mol/L的Na2S,有什么现象?解释原因。(25℃溶解度:AgCl、AgI、Ag2S分别为1.5×10-4g、3×10-7g、1.3×10-16g)

2.难溶电解质AgCl存在溶解平衡,能否像电离、水解平衡一样,用平衡常数来描述?如何表示?

3.AgCl的Ksp=1.80×10-10,将0.002 mol・L-1的NaCl和0.002 mol・L-1的AgNO3溶液等体积混合,是否有AgCl沉淀生成?

4.已知25℃时BaSO4饱和溶液中存在:BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq),Ksp=1.1025×10-10,向c(SO42-)为1.05×10-5 mol・L-1的BaSO4溶液中加入BaSO4固体,SO42-的浓度怎样变化?试通过计算说明。

(二)知识梳理二:溶度积常数及其应用

1.溶度积常数定义。

2.表达式及意义。

3.Ksp的影响因素:(1)内因:难溶物质本身的性质,这是主要决定因素。(2)外因:①浓度:加水稀释,平衡向溶解方向移动,但Ksp不变;②温度:绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程,升高温度,平衡向溶解方向移动,Ksp增大。

4.应用。判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解:①Qc>Ksp:溶液过饱和,有沉淀析出;②Qc=Ksp:溶液饱和,处于平衡状态;③Qc

过关检测:

1.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”。

(1)Ksp(AB2)小于Ksp(CD),则AB2的溶解度小于CD的溶解( )

(2)不可能使要除去的离子全部通过沉淀除去。一般认为,残留在溶液中的离子浓度小于1.0×10-5 mol・L-1时,沉淀已经完全

( )

(3)在一定条件下,溶解度较小的沉淀也可以转化成溶解度较大的沉淀( )

(5)溶度积常数Ksp只受温度影响,温度升高Ksp增大( )

2.在t℃时,AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示(图略)。又知t℃时,AgCl的Ksp=4×10-10,下列说法不正确的是( )

A.在t℃时,AgBr的Ksp为4.9×10-13

B.在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体,可使溶液由c点变到b点

C.图中a点对应的是AgBr的不饱和溶液

D.在t℃时,AgCl(s)+Br-(aq)AgBr(s)+Cl-(aq)的平衡常数K≈816

D正确。

问题探究:

1.如果向上述氯化银溶液中滴加0.1 mol/L KI溶液后,产生黄色沉淀,再向Na2S溶液后,产生了黑色沉淀。如果将上述实验中的沉淀生成和转化的操作步骤顺序颠倒,会产生怎样的结果?原因是什么?

2.试利用平衡移动原理解释下列事实:

(1)FeS不溶于水,但能溶于稀盐酸中。

(2)CaCO3难溶于稀硫酸,却能溶于醋酸中。

(3)分别用等体积的蒸馏水和0.01 mol/L硫酸洗涤BaSO4,用水洗涤造成的损失大于稀硫酸洗涤造成的损失。

过关检测:

1.下列说法是否正确,说明原因。

(1)用Na2S作沉淀剂,除去废水中的Cu2+、Hg2+( )

(2)向AgCl悬浊液中滴加Na2S溶液,白色沉淀变成黑色:2AgCl+S2-=Ag2S+Cl( )

(3)ZnS沉淀中滴加CuSO4溶液可以得到CuS沉淀 ( )

2.(4)在0.10 mol・L-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成,当溶液的pH=8时,c(Cu2+)= mol・L-1(Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20)。

若在0.1 mol・L-1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体,使Cu2+完全沉淀为CuS,此时溶液中的H+浓度是 mol・L-1。

本节总结:本节重点有三个方面内容:(1)难溶电解质溶解平衡概念、建立、特点、影响因素及应用;(2)溶度积常数概念及应用;(3)沉淀的溶解、生成和转化及其应用。

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