时间：2023-06-15 17:26:11
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇如何提高化学转化率，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
[关键词]化学助剂 有机氯
中图分类号：TE622 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0143-02
1 引言
目前化学助剂检测的主要方法为Q/SHCG 39-2012《油田化学助剂有机氯含量测量方法》，此标准阐述了化学助剂检测的原理和步骤，但在实际检测过程中发现一些难点，直接影响检测速度和检测结果的准确度，本文通过有机氯检测技术研究与攻关，阐述在检测过程中的几点认识。
2 化学助剂检测原理
样品经氧瓶燃烧分解后有机氯转变为无机氯，通过NaOH溶液吸收后，用盐含量测定仪测出总氯的含量，再减去无机氯，即为油田化学助剂中的有机氯含量。
盐含量测定仪测试Cl-原理：将处理后的样品注入含一定量银离子的乙酸电解液中，试样中的氯离子即与银离子发生反应：
Cl-+Ag+=AgCl
反应消耗的银离子由发生电极电生补充，通过测量电生银离子消耗的电量，根据法拉第定律即可求得氯离子含量。
3 有机氯检测的影响因素
在日常检测过程中，要确保油田化学助剂有机氯含量测定数据的准确性，分析和判定出影响检测结果的相关实验环节是十分重要的。通过对标准长期实际操作和比对实验发现，在样品的称量、样品的清洗和转移、固体类助剂燃烧、盐含量测定仪转化率以及人员等环节存在一些需要引起注意的地方，处理不好会大大影响检测结果的准确性。
3.1样品的称量
化学助剂中大部分试样都是易挥发的，称量过程中极易损失，处理不好会大大影响检测数据的准确性。
3.2样品的清洗和转移
标准Q/SHCG 39-2012规定：用蒸馏水分三次冲洗氧燃烧瓶壁和支持杆，移至100ml容量瓶中，最后定溶至100ml。
在实际清洗过程中，三次清洗的用水量不同会产生不同清洗效果，从而影响检测结果，每次用多少量的水清洗能达到最佳效果成为难点。
3.3固体类助剂的燃烧
在标准Q/SHCG 39-2012中并未明确规定固体类助剂的检测细节，常规固体类助剂检测方法有如下两种；
a.研磨成粉后直接燃烧；
b.配制溶液，然后称取溶液进行燃烧。
两种方法的如何选择，两种方法对检测结果的影响有多大成为难点。
3.4盐含量测定仪的转化率
Q/SHCG 39-2012标准规定：氯离子标样的平均转化率应在80%-100%之间。
在实际检测过程中，盐含量测定仪的转化率经常出现转化率低于80%的情况，应该如何处理成为难点。
3.5人员
在标准Q/SHCG 39-2012并未对检测人员有相应规定。
但在实际检测过程中，同一实验，总氯和无机氯检测为不同的人员检测，会产生较大误差。
4 有机氯检测技术的要点控制
4.1样品的称量
对于易挥发的化学助剂，要减少失重误差。通过在检测中的大量实验证明：吸收样品的脱脂棉不能松散，必须把脱脂棉捏成紧致的棉球，减少样品的挥发量，样品必须滴在棉球上，称量过程读数变化较快，所以称量过程要快，且以第一次稳定读数为准。
4.2样品的清洗和转移
胜利油田样品的清洗方法：只清洗两次，每次用水量40ml，然后定容至100ml。
根据调研，最常用的清洗方案还有：30-30-30ml和40-30-20ml两种。
实验室为确定最佳清洗用水量，用标样（10mg/L NaCl）进行燃烧后清洗，结果如下：
表格分析：因为在初次清洗氧燃烧瓶时，瓶内无机氯含量最多，应尽可能的多用水来溶解瓶内无机氯，避免在此过程产生无机氯的损失；第二次可采用30ml来清洗，因为在此次清洗过程中，绝大部分无机氯已被转移，故可清洗用水可不需太多，最后用20ml蒸馏水进行扫底清洗。所以方案3应为最佳清洗方法。
4.3固体类助剂的燃烧
在实际检测过程中，实验室以粘土稳定剂JS-7进行了两种方法的对比实验，结果如下：
表格分析：固体类助剂研磨后直接燃烧，只有在清洗过程中产生部分损失，严格控制清洗程序，可使损失减至最少；而配制成溶液后，再用溶液进行燃烧，属于间接测量，造成的损失量会明显增强。因此，应优先选择直接燃烧法。
4.4盐含量测定仪的转化率
胜利油田对转化率低的处理方法是只要满足下列三个条件时，则认定此转化率为可行，条件如下：
①转化率不低于50%；
②转化率测定时，几次转化率的平稳性好、重复性好；
③转化率测定结束后，用标样做样品反注，所测值不超过真值的±5%。
我实验室与胜利油田实验室的差别：胜利油田的盐含量测定仪有转化率自动补偿程序，而我实验室的盐含量测定仪无此程序。
因此，我实验室盐含量测定仪的转化率必须达到标准要求的80%以上，否则损失量过大，对检测结果准确性影响较大。经实验室的分析研究，对策台下：
①与厂家联系，升级盐含量测定仪的程序，增加自动补偿程序；
②在未升级前，通过实验前对电解池进行光照来提高转化率，光照的时间确定如下：
表格分析：当电解池见光时，电解池内的银棒电极会遇光分解，使Ag+离子增强，从而使转化率升高。但光照会使电极寿命减少，不宜进行长时间的光照，从表格可看出，最佳光照时间可确定为：5-7min。
4、5检测人员的要求
为确定同一实验，总氯和无机氯检测分别为不同的人员检测，会产生多大的误差，实验室对样品杀菌剂进行了不同人员的测试，检测结果如下：
表格分析：从表格可看出，每个检测人员所检测出的有机氯均在300ppm左右；但如果总氯和无机氯检测分别为两个不同的人，则所检测出的结果将会产生较大误差。因此，在检测过程中，总氯检测和无机氯检测必须为同一人。
5 结论
1.称样过程要快，时间不能超过30s；
2.氧燃烧瓶清洗最佳用水量为：40ml-30ml-20ml；
3.固体类助剂燃烧，应优先选用直接燃烧法，只有当固体类助剂不能直接燃烧时，才选用配溶液燃烧法；
4.当转化率达到95%时的光照时间约为5-7min；
5.总氯检测和无机氯检测必须为同一人员。
[关键词]煤液化 供氢溶剂 供氢性
中图分类号：TQ529.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）42-0168-02
1 前言
煤炭的综合利用技术现在倍受重视，煤化工行业的前景尤为可观。煤直接液化工艺可简述为：先将煤磨成煤粉，与溶剂配比成煤浆，在高温和高压下对其直接加氢，将固态煤转化成液态产品[1]。溶剂在煤直接液化中起着不可或缺的重要作用，近年来相关技术人员一直在研究如何更高效的发挥溶剂的作用，从而进一步提高煤炭转化率。
2 溶剂（供氢溶剂）的阐述
2.1 溶剂简介
在煤炭液化反应过程中，溶剂的作用非常关键，它不仅与煤粉混合制成煤浆，使得气、液、固三相反应介质可处在一个相对稳定、均匀的状态，便于液化反应的进行，重要的是溶剂还能释放大量的活性氢，可稳定煤粉受热裂解产生的自由基碎片，抑制了缩聚反应的发生，从而使反应顺利进行。如何提高溶剂的供氢性来促进煤的转化，是能源工作者多年探索的课题，本文介绍了世界上几种典型的煤直接液化工艺中溶剂的发展及制备过程。
对煤炭直接液化溶剂的要求较高，不仅要具备普通溶剂的基本功能，重要的是还要兼有供氢和传递氢的性能。为保证煤炭直接液化溶剂性能良好，溶剂必须具备一定的条件，其分子结构和分子量都要符合指标要求。在液化反应装置正常运转中，可将自身产物中的中质和重质馏分油的混合油作循环溶剂（溶剂），但在装置首次试车时则需要填加外部油品作为起始溶剂，可以将与试验煤种不同的衍生油作起始溶剂来使用，例如选择使用产自高温煤焦油的脱晶蒽油、洗油等，由于含芳环节构，有很好的供氢性；也可以采用产自普通石油常减压装置的渣油，石油催化裂化装置生产的重质油处理后也可用来作起始溶剂使用[2]。上述起始溶剂还需经加氢处理才能达到煤直接液化溶剂所要求的指标，如控制环烷基芳烃的含量、芳碳率fa值、溶剂的密度、H/C原子比等。溶剂的性质的好坏对提高煤炭转化率和煤液化油收率有重大影响。通常煤液化反应装置经过十次以上的循环可使外购填加的起始溶剂油完全置换成为煤液化自身产生的溶剂。之后，煤液化装置运转时就可使用自身生产的循环溶剂。
2.2 溶剂的供氢性
通常用供氢指数PDQI（mg/g）评价溶剂供氢性能的好坏，即每克溶剂中环烷基芳烃上环烷基β位含有活性氢的毫克数。研究发现供氢指数与溶剂的化学组成有直接关系，部分被氢化的多环芳烃的供氢指数随着芳族碳数的降低而增加。根据芳香度fa值判断芳香族碳数的多少，而被氢化饱和的碳原子上的氢才有活性。大量试验数据表明，溶剂的芳碳率fa值控制在0.4～0.5时，溶剂的供氢性能较强。
2.3 溶剂的选择
根据近代煤科学研究，认为煤是由基本结构单元组合而成的，每个结构单元之间通过多种桥键相连接，基本结构单元含有脂肪族结构、脂环族结构及芳香族结构。溶剂的选择依据相似相溶的原理，溶剂的分子结构与煤分子结构单元相近的多环芳烃，对煤热解时产生的自由基碎片有较强的稳定作用，在比较链烷烃、环烷烃与饱和芳烃的供氢性中发现，饱和芳烃的供氢性能最好，部分被氢化的多环芳香烃具有较强的供氢性，并具有与煤相似的化学结构，是煤液化的首选供氢溶剂[3]。Orchin等所做的研究发现，使用被氢化的芳香族化合物作溶剂，供氢效果要比含脂肪族合物的溶剂的效果好很多，因为含有氢化芳香结构和酚羟基结构的物质在煤液化过程中能提供大量活性氢，能快速稳定自由基，这些溶剂常常被称作供氢溶剂[4]。供氢溶剂提供的活性氢，使自由基碎片在很短的时间里达到稳定，生成小分子的液态类产品。研究发现部分被氢化的多环芳烃（如四氢萘、二氢菲、二氢蒽、四氢蒽等）具有非常强的供氢性[5，6]。邹纲明等所做的研究中发现，煤焦油作液化溶剂使用，效果很好，因煤焦油中含一定量的蒽、萘等芳香族化合物，经过中压催化可生成四氢蒽、四氢萘等，这些化合物可很好的传递活性氢，适合作供氢溶剂[7]。此外，石油渣油、重芳烃由于含有芳环结构，经过加氢处理后同样也可作为煤液化溶剂油，重质馏分油经加氢处理也可有效地实现煤转化率的提高。比较几种溶剂的供氢性能发现：煤焦油>混合油>石油渣油，原因是煤焦油是煤经过干馏而来的，含有大量的芳香族结构的物质，分子结构与煤非常相近，所以更有利于煤的溶解与转化，因此煤焦油也是常常被选用作煤液化溶剂[8]。
3 溶剂的发展过程
3.1 溶剂的改进
二战期间（最早的煤直接液化工艺）采用加压过滤或离心分离的方法制备溶剂，溶剂含有固体和沥青，性质较差，煤浆浓度较低，加热炉容易结焦、反应器利用率低，油收率低等，称为第一代煤直接液化工艺。
上世纪70年代末开发出新的工艺，采用减压蒸馏的方法来制备溶剂，溶剂去除沥青和固体，溶剂性质得到了改善。称为第二代煤直接液化工艺。
第三代煤直接液化工艺采用部分芳香环饱和的供氢性溶剂，溶剂性能进一步提高，使反应条件缓和、油收率提高。
3.2 几种典型工艺溶剂的制备
（1）EDS工艺。EDS工艺的基本原理是采用溶剂加氢催化技术使固体煤转化为液体产品，即使用产自工艺本身的馏分作为循环溶剂，采用普通催化加氢的方法在特别控制的条件下先对循环溶剂进行加氢，提高其供氢性。经过加氢后的循环溶剂具有很强的供氢性能，在反应过程中便可释放出活性氢，提供给煤热解产生的自由基碎片使之稳定，失去了活性氢的循环溶剂则需通过再次加氢来恢复供氢能力。循环溶剂在固定床催化反应器中被加氢，使用传统的钴-钼或镍-钼氧化铝载体性催化剂，反应器操作温度控制为370℃，操作压力为11MPa，通过调整反应条件来控制溶剂的加氢质量和深度。普通的石油加氢装置就可进行溶剂加氢，经加氢后的循环溶剂可用来制备煤浆。循环溶剂的催化加氢是EDS工艺过程最主要的特点，循环溶剂经加氢后增强了其供氢性能，可相应地提高了煤炭的液化油产率。
（2）德国IGOR+工艺。IGOR+工艺基本原理是将煤粉、循环溶剂及“赤泥”铁系催化剂混合配成煤浆，再经过与氢气混合以后，预热后进入液化反应器，在反应器内反应生成的反应流出物进入高温分离器，高温分离器底部的产品为液化粗油，液化粗油被送入减压闪蒸塔。减压闪蒸塔底部的产物为液化残渣，闪蒸塔顶产出闪蒸油与从高温分离器分离出来的气相产物一同进入加氢反应器。此反应器所得产物被送入中温分离器，中温分离器底部所得到的重质油用于煤浆制备，作为循环溶剂。固定床加氢反应器内填有Mo-Ni型载体催化剂，反应器温度350～420℃，压力为30.0MPa。由于制备煤浆采用本工艺生产的加氢循环油作循环溶剂，溶剂供氢性能较高，这样有利于提高煤炭转化率和液化油的产率。
（3）日本NEDOL工艺。NEDOL煤炭液化工艺原理是先将煤、催化剂与循环溶剂配制成煤浆，配好的煤浆与氢气混合预热后进入到煤液化反应器内；反应器内的反应产物经过冷却、减压后被送至常压蒸馏塔，蒸出轻质产品。常压蒸馏塔底部产物再被送至减压蒸馏塔，经减压蒸馏塔所产出的中质和重质组分混合后，一起被送进溶剂加氢反应器内，反应器类型为固定床反应器，操作温度在320～400℃之间，反应压力10.0MPa。中质油和重质油经加氢处理后可作为供氢溶剂被使用。
（4）神华工艺。神华工艺是具有国内自主知识产权的新型煤直接液化工艺。反应技术采用了二级串联全返混悬浮床，反应器底部使用了循环泵，这样不但可以提高反应器内液相的流速，同时还可提高气、液、固三相的传热传质速率，避免了反应器内部固体颗粒物沉降与局部过热等问题。对反应产物的分离采取减压蒸馏的方式，固体产物从减压塔底抽出，加氢处理后作为供氢溶剂。煤液化装置需要的供氢溶剂是由T-star加氢稳定装置提供，同时T-star加氢稳定装置还将液化装置生产出来的液化油进行全馏分预加氢。T-star采用了AXENS公司有专利权的沸腾床技术和催化剂，可使来自液化装置的原煤液体升级并使循环溶剂得到氢化。T-star反应器系统采用的沸腾床技术有两大显著的优点，一是能在装置保持正常操作的同时，可在线添加或取出催化剂，使反应器内催化剂的活性维持在一个恒定的水平，并能使反应器处在恒定的温度下操作。另一个优点就是能够处理含有高含量沥青质甚至固体的原料，这些非理想原料通常会堵塞固定床反应器系统。T-star单元使用的催化剂为HTS-358，是一种以氧化铝为载体的镍-钼压出式催化剂，可对溶剂进行相对缓和的加氢精制，目的在于将循环溶剂中芳香族碳数的比例达到指标。
4 结束语
当代的煤液化工艺降低了煤液化反应的苛刻程度，使操作相对缓和便于控制，与此同时也提高了煤炭的转化率和油收率，充分体现了煤液化技术的发展。供氢溶剂的使用能有效地提高煤炭转化率。如何选择和处理供氢溶剂，使其供氢性增强仍是值得煤液化工作者探索的课题，对溶剂加氢时理想组分的含量控制仍存在一定问题。建议优化工艺参数，调整反应停留时间，增强催化剂的反应活性，使溶剂的供氢性不断增强，才能有望进一步提高煤的转化率。
参考文献
[1] 舒歌平.煤炭液化技术. 北京：煤炭工业出版社.2003：89～106.
[2] 吴秀章，舒歌平.煤直接液化装置开车过程中循环溶剂性质变化规律及其影响[J].煤炭学报.2009，34（11）：1527～1530.
[3] 张晓静.煤炭直液化溶剂的研究[J].洁净煤技术.2011，17（4）：26～29.
[4] Orchin M，Srorch M.Ind Eng Chem IEC，1948，40（8）：1385.Attar A . Pripr Pap Acs Div Fuel Chem，1978，23（4）：169.
[5] 薛永兵，凌开成，邹纲明.煤直接液化中溶剂的作用和种类.煤炭转化[J]，1999，22（4）：62～66.
[6]张晓静，吴艳，陈颖等. 用n-d-M法计算煤直接液化溶剂油芳碳率的方法探讨[J].煤炭学报.2009，34（8）：1129～1132.
新课标高考理科综合化学试题总分100分，其中选择题42分，主观题58分。主观题26、27、28三题为必考题，涉及实验、元素化合物、化学反应原理模块知识。主观题36、37、38三题是选考题，三题选一作答，分别是选修2《化学与技术》、选修3《物质结构与性质》、选修5《有机化学基础》。本文对2010年至2014年高考新课标理科综合化学必考试题及选考有机化学试题做粗略分析，探究命题规律，提高复习效率。
1必考题
1.1化学实验
2010~2014年高考化学实验考核具体内容，见表1。
2010年用SO2知识为载体,要求写出蒸馏烧瓶名称，解释SO2通入酸性高锰酸钾溶液褪色原因并写出离子反应式，解释SO2通入H2S溶液产生沉淀的原因，推断SO2具有氧化性和还原性，探究SO2 与品红反应的可逆性，环境保护，尾气处理。
2011年以登山运动中的供氢剂CaH2为载体，要求连接实验仪器组装实验装置，写出实验具体操作过程，写CaH2与水反应方程式，实验设计区别钙与氢化钙，评价用氢化钙作为登山能源的优点。
2012年实验室合成溴苯，考查仪器装置用途，溴苯的分离提纯方式，写出反应原理。
2013年Ⅰ卷环己醇制备环己烯，要求写出冷凝管名称，说明碎瓷片作用，写出实验副产物结构简式，考查分液漏斗的使用方法，分离提纯方法，计算环己烯产率。
2013年Ⅱ卷用正丁醇制取正丁醛，考查浓硫酸稀释问题，沸石作用，未加沸石补救措施，写出冷凝管和分液漏斗名称，分液漏斗使用，分液操作，液体分层分析，计算正丁醛产率。
2014年Ⅰ卷环己醇制备乙酸异戊酯，要求写出冷凝管名称，洗涤作用，萃取分离物质方法，化学平衡，仪器连接（识图）正误判断，计算产率，误差分析。
2014年Ⅱ卷以CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水，合成晶体X，主要考查安全瓶作用，中和滴定原理，指示剂选择，选取滴定管，装置气密性差对测定的影响，多步反应的化学计算，化合价，化学方程式书写，实验评价。
新课标高考化学实验试题，总体上注重对实验基本操作、实验基本技能、实验设计能力的考查，达到了《考试大纲》的相关要求。考查了常见仪器的结构、性能、用途，实验仪器名称，如2013年两套课标卷试题都要求考生写出实验仪器名称；考查了化学实验基本操作，如2013年Ⅱ卷浓硫酸的稀释问题、分液操作；考查实验设计能力，如2011年设计一个实验，区分钙和氢化钙；实验中考查化学计算，如2013年两套课标卷试题都要计算产物的产率；考查对实验的评价能力，如2012年评价登山中用氢化钙比用氢气做能源的优点；考查实验中的情感、态度、价值观，如2010年的尾气处理问题。
在高考实验备考中，要注意实验基础的复习，注意化学实验常见仪器结构用途，记住常见仪器的名称，规范常见实验操作，考前重温教材实验操作过程，加强实验设计能力培养，加强实验方案进行评价训练，加强运用数学知识处理实验数据训练，多关注分离提纯物质各种方式，关注老教材实验。
1.2元素及化合物
2010~2014年高考化学对元素及化合物的考核内容，见表2。
2010年第26题，以硫及其化合物、铜及其化合物知识为背景，以元素框图题形式出现，推断物质化学式；利用铜的电解精炼原理判断电极材料，计算平衡常数，书写浓硫酸与铜的化学反应方程式，计算平衡浓度，计算转化率。
2011年第26题，以硫及其化合物知识为载体，题目给出硫酸铜晶体受热分解曲线，推断不同温度下固体产物分别是什么，书写浓硫酸与铜的化学反应方程式，利用溶度积常数计算c(Cu2+) 、c(H+)。
2012年第26题，以金属铁及其化合物知识为载体，利用酸碱中和滴定原理计算FeClx中的X值，计算FeCl2和FeCl3混合物中FeCl3的质量分数，FeCl3与氢碘酸反应的离子方程式， FeCl3与KClO在强碱性条件下反应制取K2FeO4的离子方程式，K2FeO4-Zn电池正极反应式和电池总反应的离子方程式。
2013年Ⅰ卷第27题，废旧电池回收，铝及其化合物知识。题目设计好回收提纯反应流程，要求标出LiCoO2中Co元素的化合价；写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式；写出“酸浸”中发生的所有氧化还原反应的化学方程式；评价盐酸代替H2SO4和H2O2混合液的缺点；写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式；写出放电时电池反应方程式；“放电处理”有利于锂在正极回收的原因；写出整个回收工艺中回收到的金属化合物。
2013年Ⅱ卷第27题，题目设计好回收提纯反应流程，要求判断出流程②中除掉的杂质离子并写出反应的离子方程式；酸碱性对除杂的影响；判断流程③的反应类型；设计实验“检验沉淀是否洗涤干净”；计算产物ZnCO3·xZn(OH)2的x值。
2014年Ⅰ卷第27题，以次磷酸及其化合物为载体，要求写次磷酸电离方程式，判断次磷酸中磷元素化合价，写利用次磷酸化学镀银的氧化还原反应判断氧化产物，判断盐次磷酸二氢钠的类别，判断次磷酸二氢钠溶液的酸碱性，写次磷酸二氢钡与硫酸的化学反应式。用电解法制备次磷酸，分析电解池，写阳极反应式，产生次磷酸原理分析等。
2014年Ⅱ卷第27题，以金属铅及其化合物为背景，要求判断铅元素在元素周期表中的位置，氧化物PbO2和CO2的酸性强弱，写PbO2和浓盐酸反应的化学反应方程式，写由次氯酸钠与PbO反应制PbO2的离子反应式，以及电解法制PbO2的有关问题。
纵观上述分析，元素及化合物考题综合程度高，对考生的能力要求较高。注重考查考生的逻辑推理能力和综合运用所学知识灵活解答的能力。穿插考查电化学知识，氧化还原反应，离子反应，化学计算等。
元素及化合物是中学化学基础和核心，贯穿整个化学教学过程，高考对此部分的测查也很多，实验题、选择题等试题的解答都要用到元素及化合物知识。通过抓元素及化合物的物质分类、反应原理、物质特征3条主线，可以落实本知识点的高考复习。高考中要求掌握Na、Mg、Al、Fe、Cu、Cl、Si、S、N、C、O、H等元素及其化合物的性质，根据分类原理，可分为单质、化合物，非金属单质、金属单质，氧化物、酸、碱、盐、氢化物，两性氧化物，两性氢氧化物，等等。通过分类把相似的物质归类，同类物质具有相似的性质，由此推彼，举一反三，提高复习效率。通过复分解反应和氧化还原反应原理实现元素及化合物的复习，要掌握常见物质的溶解性、常见的强电解质及弱电解质、几种弱酸的相对强弱、常见的挥发性及非挥发性物质、常见元素化合价、常见氧化剂及还原产物、常见还原剂及氧化产物、既有氧化性又有还原性的物质、氧化还原反应的配平技巧。通过记忆物质特征实现复习元素及化合物，熟记特殊物质颜色、空间结构、密度等。
1.3化学反应原理
2010~2014年高考化学对化学反应原理的考核内容，见表3。
2010年第28题，试题情景用稀硫酸与锌制取氢气的实验呈现，写硫酸铜溶液与锌反应的化学方程式；分析硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因；通过实验寻找与硫酸铜溶液起相似作用的物质；加快实验中气体产生的速率其他措施；实验探究。
2011年第27题，根据H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热，求分解10 mol水消耗的能量；甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式；利用图像回答化学平衡问题；考查化学平衡，转化率，起始时与平衡时气体压强之比；甲醇燃料电池负极、正极的反应式书写；计算能量转换效率。
2012年第27题，以光气（COCl2）、甲烷等为知识载体，写实验室制备氯气的化学方程式；根据CH4、H2、和CO的燃烧热，计算生成1 m3（标准状况）CO所需热量；写实验室用氯仿（CHCl3）与双氧水反应制备光气的化学方程式；利用平衡图像，计算反应速率、平衡常数、判断反应温度大小、计算达到平衡时c(COCl2)、比较反应速率大小、影响速率的因素。
2013年Ⅰ卷第28题，以新能源二甲醚（CH3OCH3）等为知识背景，给出相关物质燃烧热化学方程式，写制备Al2O3化学方程式；分析影响CO转化率的因素；写H2和CO制二甲醚的热化学方程式；分析增加压强对制二甲醚的影响；分析CO转化率随温度升高而降低的原因；写二甲醚燃料电池的负极反应；计算产生的电量。
2013年Ⅱ卷第28题，题设情景A(g)B(g)+C(g)，ΔH=85 kJ·mol-1,结合表格数据，回答提高A的转化率应采取的措施；推导A的转化率α(A)的表达式；计算平衡时A的转化率；计算平衡常数K；推导反应体系中总物质的量n和反应物A的物质的量n（A）表达式；计算第4 h时A的浓度；推导反应中c（A）变化与时间间隔（Δt）的规律。
2014年Ⅰ卷第28题，由乙烯和水合成乙醇为背景，给出相关物质燃烧热化学方程式，写合成乙醇热化学反应方程式，合成方法优劣评价；图像分析，计算平衡常数，比较压强大小，平衡正向移动提高乙醇产率方式等。
2014年Ⅱ卷第26题，题设情景化学平衡N2O4(g) 2NO2(g)，结合平衡图像，判断反应吸热还是放热，计算N2O4的反应速率，计算平衡常数；根据图像及N2O4速率变化，推断外界温度变化关系，计算新平衡时的平衡常数；改变容器体积，判断化学平衡移动方向，并说明理由。
本部分考点主要考查学生对化学平衡图像的读图识图能力，热化学方程式书写，盖斯定律应用，焓变值计算，化学反应速率计算，计算平衡常数，溶度积常数应用，电化学原理，电池电极反应式书写，化学平衡时组分浓度计算，影响反应速率因素，影响化学平衡因素。
化学反应原理在高考备考复习中，应抓好热化学反应方程式、电池反应方程式、电解反应方程式的书写练习；重视电池、电解原理的应用；掌握溶度积常数、化学平衡常数的内涵；反应速率、焓变、转化率、平衡组分含量的计算；注意盖斯定律的应用问题；影响速率及平衡的因素。
2选考题
选考模块由《化学与技术》、《物质结构与性质》、《有机化学基础》三部分组成，每个模块一个考题，由考生任意选一题作答。这里仅分析《有机化学基础》模块试题。
2010年，PC可降解聚碳酸酯类高分子材料合成，考查有机物之间的相互转化关系、有机合成、同分异构体的书写。具体要求写出有机物A的名称，写出B的结构简式，有机反应方程式，限定有机结构的同分异构体结构简式。
2011年，以甲苯为原料合成香豆素，根据合成路线流程图，要求用香豆素结构简式写出分子式甲苯与氯气（FeCl3）反应生成A，A（C7H7Cl）的名称，A水解生成B（C7H8O），写出B在光照条件下与氯气反应生成C（C7H6OCl2）的反应方程式，推断B的同分异构体数目，写D（C7H6O2）的同分异构体结构简式。
2012年，用甲苯合成对羟基苯甲酸丁酯，要求写出A（C7H8）的名称；分析甲苯与氯气反应生成B（C7H7Cl），写出B与氯气光照下生成C（C7H5Cl3）反应方程式，判断反应类型； C水解得到D（C7H5OCl），写D的结构简式。
2013年Ⅰ卷，合成酮类化合物G流程，利用相对分子质量、燃烧量、产物水的量确定芳香烃A的分子式及命名，A为苯乙烯；苯乙烯与水反应生成醇B，要求写出醇B物质催化氧化生成C的化学反应式；D（C7H6O2）能发生银镜反应，能和Na2CO3反应，要求写出D与氢氧化钠反应生成产物E的结构式，判断反应类型；推导F（C9H10O2）同分异构体数目，写出符合条件的F（C9H10O2）同分异构体。
2013年Ⅱ卷，由A（C7H7Cl）及F（C7H8O）制备I（C11H12O3），结合其他条件命名A；写出2-甲基丙醛的结构简式；写出对甲基苯酚与氯气在光照条件下的化学反应方程式，判断该反应类型；写出I的结构简式；推断相对分子质量比I小14的物质J的同分异构数目。
2014年Ⅰ卷，合成席夫碱类化合物G流程，利用流程图、合成路线反应条件、题目另外5点信息，写A（C6H13Cl）在NaOH乙醇条件下B的化学反应方程式，判断反应类型。写出D的名称，结合信息③“D为单取代芳烃，相对分子质量为106”，推知D是乙苯；写D在浓硫酸和浓硝酸及加热条件下发生的化学反应的方程式；根据④“F苯环上有两种化学环境的氢”及F分子式，D与浓硝酸发生反应时对位取代，写C与F反应产物，G的结构简式。
2014年Ⅱ卷，立方烷及合成路线为背景，推结构简式，判断反应类型，写化学反应方程式，选择化学试剂，判断立方烷同分异构体，判断立方烷氢种类，推六硝基立方烷同分异构体数目。
有机化学基础模块试题分值都是15分，题号均是38，试题设置都是合成流程图，试题中的有机物质基本上有苯环结构，考查有机结构与性质，推断同分异构体数目，写同分异构体结构式，写反应方程式。
复习中要构建好有机物知识网络体系，理清烃、卤代烃、醇、醛、酸、酯之间相互转化关系，一定要注意它们之间相互转化时的反应条件；加强同分异构体的推断书写练习，掌握同分异构体的推导方式；注意苯环上有侧链烃基时，条件不同卤素单质与其发生取代位置不同；注意苯环上连接有酚羟基、醇羟基、羧基时，与Na、NaOH、NaHCO3、Br2等反应的量关系。5年来高考有机试题，试题间的相似度很高，认真分析历年高考题，改编好高考试题，做好高考试题变式训练练习。
3结束语
一、类比发散法
在元素化合物及有机化合物的学习中,我们注意这些章节的内容安排有一个共同特点,都是先派一种典型的代表物做“先行官”,介绍其结构性质制法,接踵而至的“大部队”就是它的同族元素或同系物。我们只要重点学习透彻掌握代表物的性质,即可根据“结构决定性质,结构相似性质相似”的化学原理大胆预测,充分推断同族其余元素或同系物的性质。并与课本上的内容加以印证。
二、具体化手法
元素周期律一章练习中有许多排序问题,如:原子半径大小,离子半径大小,最高氧化物对应的水合物酸硷性,气态氢化物稳定性,金属性(非)强弱的排序等。习题里不会具体给出是什么元素的微粒,而是一些字母代号,这就需要学生通过分析题意,将未知粒子一一对应于两组“靶心”粒子,然后对照讨论,这两组离子是:具有氖原子结构的 O 2-,F - ,Na + ,M g 2+ ,Al 3+ 和具有氩原子结构的 S 2- ,Cl - ,K + ,C a 2+ 。当然,学生对两组离子的性质必须有充分的认识。假如所给离子是 X n+ ,Y m+ ,Z n- ,电荷绝对值m > n,且三种离子M电子层的电子数均为奇数,然后要求选择性质排序,我们只要把 X n+ ,Y m+ ,Z n- 当成 N a+ ,Al 3+ , F- 问题不就简单多了?
三、联系实际法
化学是一门以实验为基础的科学,因而与日常生活的关系非常密切,生活中的化学对学生来说大部分是未开拓领域,学生对此有极大的兴趣,当他们明白其中蕴藏的化学原理后,兴奋之情溢于言表,决不亚于因苹果砸到牛顿头上而发现“万有引力”。基于这点,我在教学中利用实物、图片、实验以及参观工厂等手段,着意加大学生探究生活化学的力度。讲完铁与水蒸气的反应,就让学生讨论铁匠铺中打铁时“淬火”的原理;讲了明矾的性质,就让学生探讨“炸油条”时加入明矾和小苏打的作用,并解释上面许多小洞的成因。最终目的是要让学生养成理论联系实际的好习惯。
四、口诀法
有些理论性较强的章节如“氧化还原反应 ”“周期律”等,概念多易混淆,而且关系复杂,辨证性较强,采用此法即可免去学生学习中“阴差阳错”之苦。在“氧化还原反应”初期教学中,就让学生掌握八字诀“升 ―失 ― 氧―还,降―得―还―氧”。乃至后期深入学习时采用更有趣的“绕口令”如:“还原性强的原子失电子后变为氧化性弱的离子”其相对应的另外一句话让学生自己说出。因此,在学习中起到理顺关系,提示引导的作用。其他的如原子核口诀:体积核小原子大,质量核大原子小。电量相抵呈中性,质量数作原子量。
五、冠名法
针对教学中的一些重点难点,教师如果一味地强调重要,结果往往适得其反。冠名的目的就是要为这些重点难点贴标签,加“绰号”。这样听起来响亮,奇特,可以增强学生注意力,一提名字则可代表一种方法,一类题目或一部分知识。如学生在学习“化学平衡”时对于“勒氏”原理压强变化的认识,往往张冠李戴,模糊不清,其原因是能引起压强变化的手段很多,可以是: 1.恒容,改变气体的物质的量(包括参与反应的与不参与反应的), 2. 恒容,改变温度。 3. 体积改变,气体物质的量不变。只要让学生认清正宗的勒氏压强变化指的是第三种情况,而其余则是“假冒伪劣产品”。
六、偏微分法
好的解题方法与好的学习方法并不矛盾,更不对立,后者包含前者,前者是后者的重要组成部分,数学有公式可寻,物理有定律可依,化学在这方面略显欠缺,因此归纳解题方法,并使之定型,已成为化学解题过程中的重要手段。“偏微分”是高等数学的一个名词,其运算原则是将一个函数中的两个变量分别讨论,将一个变量作常量时,讨论另一变量的变化所引起的函数变化。我们不妨借用这种思维方式,解决化学平衡当中的有关图像问题。如出现温度 -- 压强 -- 转化率关系图,我们只要固定温度,分析压强变化引起的转化率变化,则可解决可逆反应前后的计量数大小关系。若固定压强,分析温度变化引起的转化率变化,可以解决可逆反应的吸放热问题。
关键词: 高中化学 有效教学 实施策略
教学的有效性是学校教学活动的基本追求,它直接关系到教学的质量和人才的培养。提高化学教学的有效性,教师必须以学生发展为本,促进学生学习化学方式的改变,切实关注学生在化学教学过程中所表现的积极性、自觉性、创造性,掌握有效教学的理念,运用有效教学的策略、方法和技巧。
化学课堂教学的有效性是指通过化学课堂教学使学生获得化学方面的发展。这里的发展内涵式指的是化学知识、化学技能的发展,是学生学习化学的过程、方法与情感、态度和价值观三者的协调发展。化学课堂教学的有效性可以促使学生在学业上有更多的收获,在学习方法上有更大的提高,在学习成绩上有更快的进步。笔者认为实现化学课堂有效教学的基本策略有以下几个方面。
一、根据教材科学制订有效的教学目标
课堂教学的核心和灵魂是教学目标,教学目标在教学活动中具有指定方向的作用,它统帅和规范着课堂教学的实施,对确保课堂教学的有效展开有着重要的作用。教师要根据教材制订切实可行、行之有效的教学目标,要注意以预设的教学目标为指针,对照教学目标的真实达成度,科学地对课堂教学作出有针对性的调控,将课堂向着预期的目标不断引导。
高一化学“必修1”和“必修2”的教材内容难易适中、容量适当并且具有一定的灵活性,对化学基础和知识面作了强调和突出,而且还重点强化了化学与日常生活、科学技术和生产劳动等方面的联系,与此同时降低了对一些化学反应原理和基本概念的要求。例如,在“必修1”第一章中,“强弱电解质”、“氧化还原反应”、“离子反应”等内容上只是作了基本的要求;在“必修2”中,对“核外电子的排布规律”也只是作了简要的而非系统性的介绍,对原子结构示意图只要求识记1―18号元素。因此,化学教师在教学中一定要处理好打好基础与提高能力的关系,切实把握好教材的“度”,“因材而异”、“因材施教”地制订好有效教学目标。
二、注重有效讲授,促使学生掌握理解重点、难点
在课堂教学的改革中,讲授作为有效教学的一种具有传统意义的教学方式,以其优势将长久地在教学实践中延续下去。新课程改革强调学生的创新性自主学习和探究学习,但并未放弃教师的“讲授”,教师的讲授仍具有必要性和重要性。教学中必要的讲授是不能缺少的,带有启发性、精辟性、独到性的讲授,能够对学生产生吸引力,引发学生思考,并能促使学生有效地掌握和理解重点、难点知识。高中化学选修4《化学反应原理》这一模块理论性较强、知识点较为抽象,需要教师在原有知识点的基础上加以引导。比如在学习盐类水解的影响因素时,教师以CH3COONa的水解为例,改变温度,对水解平衡的影响可以从它的逆反应中和反应的热效应分析,判断平衡的移动方向,以及水解程度的变化。加酸碱可以利用勒夏特列原理分析平衡移动,而加入CH3COONa,平衡右移均会判定,但水解程度减小,往往学生自己判定时得到相反的结论,误以为平衡右移的结果会引起转化率的升高。教师需要从普通的化学平衡加以解释,用两种或两种以上的反应物,增加一种反应物的量,可以提高另一种反应物的转化率,而自身的转化率下降。比如在工业生产硫酸的过程中,通过鼓入过量O2来提高SO2的转化率,这样便于学生理解“越稀越水解”这一结论。
三、讲究有效提问,促进学生积极讨论思考
尽管教师的讲授在某种程度上精彩、生动、感人,但讲授毕竟也有其局限性,“有限”、“零碎”、“辅”就是讲授的特性,教师如果想有效地促使学生投入到化学学习中去,还必须有效地开展提问并引导学生进行思考和讨论,使教师与学生、学生与学生保持学习上的互动。对话式、互动式、学生自主性学习是化学有效教学的基本状态。在这种基本状态的教学中,教师的有效提问至关重要。
教师所提出的问题能够引起学生足够重视或很大兴趣的就是有效提问,而且这种重视和兴趣能让学生更积极地参与到学习过程中去,并且展开积极讨论。有效提问是一种教学技巧,一个令人深思的问题,能够使学生聚精会神进行思考,对提高学生的思维能力和思维积极性有重要的意义。反之,一个没有一定的深度且很平淡的问题,既不能激发学生的兴趣,又不能锻炼学生的思维能力。因此,具有严密的科学性、逻辑性是教师提问的前提。教师要善于提问,一是所提出的问题对于学生的发展、知识、技能的提高有积极的促进作用,并且提问是由浅入深的。二是要善于引导学生对提出的问题进行讨论、思考、探究。
四、抓好有效实验,提高教学质量
以实验为基础是化学学科的特点,在化学教学中有着重要地位和发挥重要作用的就是实验教学,由此可见化学教学实验的重要性是不言而喻的。化学由于具备了这一特点,因此明显有别于其他学科。变化神奇的化学实验教学能够极大地调动学生学习化学的兴趣,教师可以以此更好地进行有效教学。加强和改进实验教学是提高化学教学质量的关键环节。因此,教师如何设计好实验,设计出有针对性的实验,而且要让学生亲历实验的整个过程,从而掌握相关的化学知识就显得特别的重要。实验教学在激发学生学习和探索兴趣的同时,更重要的是促进学生学习化学由被动向主动转变;由消极学习走向积极学习;由学习低效迈向学习高效。
获取化学知识、培养学习兴趣、锻炼思维能力、培育高尚品德是化学实验所产生的功能。化学实验的重要作用在于促进学生形成化学概念,帮助学生理解和巩固化学知识,培养学生的观察能力、思维能力和创造能力,让学生通过实验原理、实验方法、实验步骤、实验现象学习观察更好地理解反应原理,透过实验现象来看清物质反应的本质,掌握基本方法和技能。设计实验、实验探究、观察实验是高中课程标准中列出的实验项目,不同的实验其功能和层次都是不相同。对于有效实验,教师要高度重视,既要对此精心设计,又要精心准备,充分考虑实验中可能出现的各种情况,同时还要使实验的目的和功能一目了然。教师特别是要充分考虑学生在做演示实验中的心理因素和他们能否准确理解实验的目的和教师的意图等。
五、运用学案教学,凸显学生主体作用
笔者在教学中发现,一部分学生缺乏良好的学习化学的习惯,具体表现为只看不听,只听不写,写而不全;有的学生缺乏主动性,被动地学习,作业马虎,甚至抄袭作业和不交作业。笔者认为要纠正和克服这些不良的学习习惯,培养学生创新性自主学习能力,提高课堂教学效益,教师要根据教学内容和教学目标,采用“学案”教学法。
“学案”教学法的核心概念就是以学案为载体、以导学为方法、以学生的自主学习为主体、以教师的指导为主导、师生共同合作完成教学任务的一种教学模式。这种教学模式摒弃了教师单纯讲、学生被动听的“满堂灌”、“填鸭式”的教学模式,充分凸显了学生的主体作用和教师的主导作用。“学案”模式其实质就是学生、教师、教材三者之间的相互渗透。这样的“学案”教学能最大限度地提高课堂教学效益。
综上所述,作为一种先进的教学理念和教学实践模式的有效课堂教学,引起了我们更多的、更深层次的思考、实践和研究。化学教师要科学而且熟练地运用课堂教学的有效性策略,在不断实践、完善和创新中,提高教学质量。
参考文献:
[1]张璐.略论有效教学的标准[J].教育理论与实践,2000.11.
摘要
教学的本质是信息的传输、加工和内化的过程。信息转换是知识再生产与生产新知识相融合的一个思维过程。分析了信息呈现的多种方式，从“信息量多少、信息表征方式、信息的属性”等方面阐述了信息的转换方法策略。
关键词
化学教学；信息转换；文字信息；符号信息；图表信息
教学的本质是信息的传输、加工和内化的过程。化学教学中信息十分丰富，如各种文字信息、语言信息、符号信息、图表信息、音像信息、实物信息等。这些信息有的简单易懂、易学，便于接受和内化，有些则隐含、复杂，难理解和消化。要做到化隐为现，变难为易，变复杂为简单，变生疏为熟悉，变未知为已知，就需要教师探索创新教学方法，优化教学策略，提高教学效益。
1化学教学中的信息转换观
信息转换是解决问题过程中信息流的加工和相互作用的过程，并且可以看出信息转换在培养和训练集体成员解决问题过程中的加工和相互作用的过程［1］。换言之，信息转换是知识再生产与生产新知识相融合的一个思维过程。通过不同信息源获取的各种信息材料，输入大脑，进行编码、贮存，并经过大脑思维，进行筛选、组合等多形式、多频次的再加工。通过转换信息形式，逐渐内化为学生的知识和能力，并赋予个性化的理解，以一种或多种不同形式的信息贮存。课堂教学中，信息转换无时不在，无所不在。因此，教师要利用教材、生活、媒体等各种信息源，有效地实施信息加工和转换。教学信息形式转换得越好，在信息流动过程中失真、失散也越少，学生接收的信息量也越多，获得的知识量也越大，能力提升也越快。相反，如果教学信息转换得不好，就会造成信息离散、失真，学生获得的信息量就会减少，所获得的知识也减少，能力提升也慢。所以，科学有效地实施信息转换，在化学教学中有着十分重要的意义。
2丰富多彩的信息
呈现方式化学教学中的信息形式多样，精彩纷呈。
2．1文字信息文字是人们为了实现信息交流、信息贮存、信息加工所创造的一种约定的形象符号。化学学习中学生离不开对教材等各种文本的学习，从这些文字中学生提取到需要和有价值的信息。同样，教学过程中教师简明扼要的板书也是学生获取信息的重要途径。
2．2语言信息语言是一种符号系统，是一种交际和思维的工具。课堂教学更是如此。化学教学中大部分内容是通过语言信息来传输的，这其中既有知识信息的密码，更有师生之间的情感交流和思维碰撞。
2．3符号信息在信息传输系统中，视觉信息符号能有序地指引并实现信息的导向功能。有效地进行视觉信息符号的设计与传播，是信息传输中的重要环节。化学教学中有各种各样的信息符号，如表示物质组成的元素符号，表示化学反应的化学方程式，表示原子内部结构的原子结构简图、电子式、核外电子排布式、轨道表示式，表示分子结构的结构式，表示物质电离能力的电离方程式等。直观简单的化学符号信息表达了丰富的化学含义，成为研究化学和学习化学特有的语言。
2．4图表信息图表作为一种重要的信息源，通过丰富多彩的图像、表格或物理图形等信息视觉化表达。图表信息在化学教学中应用十分广泛，如苏教版《化学1》［2］正文中涉及到的图形有：实物图、物质分类树状图、物质转化关系图、物质制备流程图、分子模型图、原子结构模型图、实验装置图、实验操作示意图、物质（元素）含量柱形图、物质性质及应用示意图等图片79幅，另有表格24个。这些可视化图表信息很好地将所研究对象的属性或数据直观、形象地呈现在学生面前，大大降低了在信息传递过程中的衰减和弱化，使信息更加清晰、高效地传递。
2．5音像信息随着信息技术的不断发展，音像信息逐渐被人们所重视，通过音像信息将形、声、色、光等有机地结合起来，不仅能激发学生的学习兴趣，增加教学容量，拓宽学生的知识面，而且在化学直观教学中有明显的优势，能使复杂问题简明化，抽象问题形象化。
2．6实物信息实物信息是对具体的实物或事物观察过程中直接产生的有关信息。如通过具体实验清晰观察和感受到物质的消耗与生成，并伴随发光、发热、产生沉淀或气体以及气味等。这些直观、生动、形象的客观存在的实物信息，让学生真切感受到知识的真实、可信。
3信息转换的方法策略
化学教学中信息转换的方式很多，教学中要根据不同的教学内容、教学目标以及学生实际，选择恰当的转换方法与策略。
3．1从信息量多少看
3．1．1聚敛式转换聚敛式（多对一或多对少）转换是指将有关的信息集中起来，进行分门别类的整理，使原本零散、庞杂的信息组成系统，使其变成条理分明、相互联系、脉络清楚的信息源，并以某一目标为归宿，对信息进行抽象概括，使之朝一个方向集中、聚敛，从而找出事物的共同点，最终获得某种结论或规律。如在化学平衡、电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡中，虽然影响这些平衡的因素很多，有温度、浓度、压强、同离子、酸碱性等，但是平衡移动的规律是一样的，平衡总是朝着削弱这种改变的方向移动（聚敛）。同时它们的平衡常数也有一个共同的特点：只与温度有关，与其他条件无关，即平衡常数只是温度的函数。
3．1．2发散式转换发散式（一对多或少对多）转换是以某一信息为出发点，多角度、全方位引出问题，展开思维。这种转换不依常规，寻求变化，从不同侧面、不同角度、不同方向对给出的信息进行“再生”处理，获得多种信息和答案。如在元素化合物知识复习时，从二氧化硫的化学式（分子式）可解读出如图1所示信息。
3．1．3对等式转换在不改变问题或事件本质的前提下，将原有一个或几个信息转换成简便或易于理解或易于解答的一个或几个新信息。这种变换不仅可以达到变难为易的效果，而且还可以帮助我们巧妙地找到解决问题的方法。如：在体积不变的密闭容器中充入1molNO2，建立如下平衡：2NO2N2O4，并测得NO2的转化率为a％。在其他条件不变时再充入1molNO2，待建立新平衡后，又测得NO2的转化率为b％，则a和b的大小关系为：A．a＜bB．a＞bC．a＝bD．不能确定分析：很明显，若直接按题目描述的过程进行分析，解题十分困难，如果突破常规思维模式的束缚，进行等效变换（图2），问题将迎刃而解。假设状态Ⅰ容器体积扩大为原来的2倍，构造中间状态Ⅲ，其他条件不变时，状态Ⅰ和状态Ⅲ等效，故NO2转化率相同。再将状态Ⅲ体积压缩至状态Ⅱ，依据平衡移动原理不难看出，平衡向正反应方向移动，NO2转化率提高。因此，b＞a，则A选项正确。
3．2从信息表征方式看
3．2．1文字与符号的转换文字和符号既是信息表达的手段，也是信息交流的载体。都承载着传递、加工和贮存化学知识的功能，都是化学思维的重要工具。在教学中文字与符号可以进行互换，以何种形式转换视具体情况而定。如在学生刚步入化学殿堂时，化学反应都是用文字来表达。例：铁和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁。当学习了元素符号等有关知识后，上述反应可表示为：Fe＋CuSO4＝Cu＋FeSO4，这种表达更加简明直观。所以用元素符号、离子符号、原子结构简图、电子式、电子排布式、分子式、结构式、结构简式、化学反应方程式、电离方程式、热化学反应方程式等符号贮存和记忆物质组成、结构和变化规律更为科学。
3．2．2文字与图表的转换文字与图表的转换是信息转换最常见和最基本的形式。文字到图表的转换：该转换方式是将文字内容转化为图像或图表，用直观的图像或图表来表述冗长烦琐的文字内容，达到以图释文目的。例如：硫及其化合物的二维关系图（图3），从物质类别、硫元素的化合价及氧化还原反应等多维度清晰地呈现了元素化合物之间的转化关系，避免文字表达的烦琐。图表到图表的转换：教学过程中，常常将课本中的插图转化为其他形式的变式图，变换思维角度，培养学生多角度思考问题的习惯，并帮助学生深化对图表内容的理解和记忆。如美国《化学：概念与应用》上册教材中“爬梯子”［3］就是一种图片之间的转换（图4）。将原子核外电子能层与爬梯子进行对比转换，充分利用学习者所熟悉的生活情境，形象地展示了电子能级及其跃迁的有关知识，帮助学生理解并形成抽象概念，加深对这一知识的记忆。
3．2．3文字、符号与图表的转换化学教学中时常会出现多种表达方式之间的相互转换。如在探讨氧化还原反应与4种基本化学反应类型之间关系时，通过对不同形式表征方式的互换促进学生的理解和记忆。置换反应都是氧化还原反应，复分解反应都不是氧化还原反应，分解反应、化合反应部分是氧化还原反应，部分是非氧化还原反应。另外，还有文字与文字、符号与符号、符号与图表等形式的转换。
3．3从信息的属性看
3．3．1定性与定量的转换非实验性的，自然情境中的资料或信息，一般不用数量形式来表达，它更加突出在意义建构、经验积累、语言描述等。这往往只是一种定性的感性认知，并没有从事物的本质去考量。定量则要求从被研究对象的某些具有代表性的特征入手，通过测定某些物理量的变化或某些因素间物理量的变化规律，对事物及其运动的量的属性做出回答，从本质上理解和认识事物。如对元素的非金属性认知，可从元素在周期表中的位置、氢化物的稳定性及其形成难易、非金属单质之间的置换反应、最高价氧化物对应水化物的酸性强弱等入手。而造成元素性质差异的根本原因是原子的内部结构，决定于原子得失电子的能力。所以，从本质上看，衡量元素非金属性强弱要依据元素电负性的大小（定量）。
3．3．2具体与抽象的转换人类对事物本质属性的认识，是由现象到本质，由具体到抽象，由浅入深的渐进过程。感性认识常来自于对某些具体实践的思考；而理性认识则来自于对这些初步认识的概括和抽象的过程，从而达到对事物本质属性的认识。因此，只有从具体的感性认识上升发展为抽象的理性认识以后，才容易纳入原有的认知结构中，才可以转换为运用的能力，才能为更高级的抽象提供基础和保证。教学中有许多数量关系都是从具体生活内容中抽象出来的。因此，课堂教学应该充分利用学生的生活实际，运用恰当的方式进行具体与抽象的转换，把具体生活常识抽象转换为教学内容。如，燃烧与灭火是生活中屡见不鲜的现象，如何才能促进物质燃烧或进行灭火，需要在众多现象中抽象出燃烧的基本要素。即有可燃物和助燃物，温度要达到着火点。
3．3．3宏观与微观的转换在宏观物质、微观粒子和化学符号之间建立联系，是化学科学特有的思维方式［4－6］。物质在宏观上所表现出的各种属性，其本质决定于微观粒子的微观结构，所以进行宏观与微观的转换有利于全方位、多角度地认识客观事物。如一氧化碳和氮气，从物质组成（CO和N2）上看完全不同，但它们的性质却十分相似，其根本原因在于分子结构相似（互为等电子体），分子中都存在共价三键（CO、NN），且键能相近，这使得2种看似毫不相干的物质却有着相同或相似的性质。
参考文献
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最近世界原油价格急速上涨，己达20美元／桶。影响原油价格的因素很复杂。对今后原油价格的走向，各国看法也不尽相同。但从能源后备资源分析，煤及天然气均较石油丰富，世界油气储量比已从70年代的2.55:1降至目前的1:1。而天然气（包括油田气）的产量为油当量的1／2。因此，未来一段时间，天然气将成为世界能源的重要支柱之一。天然气是清净能源，热值高，易燃烧，污染少，是优质的民用和工业燃料，也是生产合成气的理想原料。当天然气价格适宜时，以天然气为原料生产化工产品，建设投资省，具有很强的竞争能力。以合成氨为例，使用天然气为原料的氨产量约占世界总产量的70％；美国和前苏联两大天然气生产国以天然气为原料的合成氨和甲醇约占其本国总产量的90％以上。我国与世界情况略有不同，天然气价格高，比中东高出4至8倍，约为美国的1.2至1.5倍，而其产量则仅为美国的约1／20，原苏联的约1/30，因此在利用和开采上都受到一定限制。我国煤炭资源较丰富，且煤炭产地价格便宜，如山西、内蒙、陕西几大煤炭基地，同等热值的煤价仅为世界煤价的1／3。因此，在一次能源中，煤炭一直占70％以上。但煤炭直接燃烧污染严重，用于生产合成气时建设投资高，因此在发展上也受到一定制约。众所周知，C1化学的起始原料为富含一氧化碳和氢气的合成气。以天然气和煤为原料都能生产富含一氧化碳和氢气的合成气。所不同的是，以天然气为原料生产的合成气含有较高的氢气；而以煤为原料生产的合成气则含有较高的碳。
下面，笔者拟就21世纪世界以煤和天然气为原料的C1化学的发展趋势作一些阐述，并对我国C1化学的发展提一些建议。
1. 国内外发展趋势
1.1 合成氨生产
1.1.1 以煤为原料的合成气生产
煤炭气化已有150多年的历史，气化方法达70～80种。开发新一代煤炭气化技术，不仅是经济、合理、有效地利用煤炭资源的重要途径，也是今后发展煤化工的基础。
综合分析各国煤炭气化技术的特点，其发展趋势是：
（1）增大气化炉的断面，以提高其产量；
（2）提高气化炉的气化温度和压力，以增加空时收率，降低合成压缩费用。
（3）采用粉煤气化，以降低对煤质的要求，适应现代化采煤细煤产率较高的趋势；
（4）研制气化新工艺和气化炉新结构，以减少基本建设投资和操作费用。
符合上述要求的现代气化炉主要有以粉煤添加催比剂的水煤浆为原料的德士古气化炉和两段陶氏气化炉；其最大单炉日投煤量已达3000～4000t。我国引进软件包和关键设备而大部分设备则立足于国内配套建设的日最大投煤量为450～800t的德士古气化炉，已分别在山东和上海投产，运转情况良好；前者限于老厂净化设备，气化压力约为2.0 MPa，后者操作压力为4. 0MPa。另外，在陕西渭河化肥厂全套引进的内径10ft、气化压力6.4 MPa的气化炉也已顺利投产。已实现工业化生产的以干粉煤为原料的GSP炉和谢尔公司开发的SCGP炉制成的粗合成气有效成份高（CO+H2超过95％），冷气效率高，不需要特殊耐火材料。但与以水煤浆为原料的气化炉相比，尚缺乏长期运转经验，而且其煤粉输送系统较复杂，阀门磨损问题尚待进一步解决，当前其引进费用也偏高。
上述四种炉型均适合于生产合成气，并且处于世界领先地位，用户可依据引进费用、煤种情况，经过经济比较加以选择。另外，国内正在自行开发多喷咀水煤浆气化炉，技术及设备均立足于国内，将大大节省制造费用，其炉膛利用效率也比传统的德士古气化炉高，是很有发展前途的，它的开发成功，将会进一步促进我国煤气化工业的发展。
1.1.2 以天然气为原料的合成气生产
目前已实现工业化的以天然气为原料生产合成气技术有部分氧化法和蒸汽转化法。部分氧化法需要使用纯氧为气化剂，目前已较少采用。蒸汽转化法又有一段蒸汽转化法，加热型两段蒸汽转化法和换热式两段转化法之分。一段转化法由于流程短，投资省，应用最广泛。加热型两段转化法第·一段用蒸汽转化，第二段用纯氧或富氧作气化剂，但用于制氨时可用空气替代纯氧作气化剂，同时又可减少一段炉的负荷，节省高镍合金钢，故广泛应用于制氨。换热式两段转化工艺最有发展前途。其二段转化炉出口高温气体热量供一段炉所需的热量，故可大幅度减少燃料天然气的热用量，存在的问题是副产蒸汽量减少。但从节能的角度来看，这种方法最有竞争能力，是今后大型装置的主要发展方向。
用天然气两段转化制合成气，含氢量高但碳量不足，因此一段转化炉采用副产的二氧化碳作为气化剂来增碳，不仅可改善合成氨的氢碳比，同时减少了工厂二氧化碳的排放，因此也是值得推广的一种工艺技术。
1.2 甲醇及含氧化合物的生产
1.2.1 甲醇
甲醇是一种重要的基本有机原料，也是C1化学的起始化合物，在基本有机原料中，甲醇仅次于乙烯、丙烯和苯而居第四位。
甲醇合成目前普遍采用帝国化学公司（ICI）和德国鲁奇（Lurqi）的工艺。由合成气合成甲醇，己有多年的工业化实践，技术上已臻成熟，能量利用效率已接近工艺本身可以达到的最佳化程度。尽管如此，由于一些固有问题的约束，当前的甲醇合成仍然是一个能耗较高的工艺过程，仍有改进的必要。这些固有问题主要是：（1）造气过程能耗高，投资大；（2）受合成过程热力学的控制，对于甲醇合成从化学平衡来看低温是有利的，但是传统的催化剂需要在较高温度下进行，因此单程转化率低，大量未转化的合成气需要循环，使操作费用相当昂贵；（b甲醇合成过程反应热的移出及利用尚有赖于反应卫程学的问题妥善解决；（4）传统的催化剂对硫过分敏感，增大了合成气脱硫的费用。
为了降低造气费用，国外正在研究甲烷（或天然气）直接氧化制甲醇及甲醛。加拿大、前苏联、日本都有研究，但均停留在小试阶段，目前尚无法与间接法竞争，估计实现工业化还需经过一段相当长时间的工作。
在甲醇合成反应器和催化剂方面的研究工作也取得了一些突破，较有成效的有：
（1）Dat/t/ Makee合成新工艺
这种工艺的特点是使用了耐硫催化剂，采用管式低温合成塔，比传统合成塔大大提高了空速。
（2）浆态合成甲醇反应器
早在70年代中期，美国化学系统公司即开始了浆态相合成甲醇的研究，通过5～8t/d的中试装置，成功地实现了连续运转，已进入了实用化阶段。该反应器有效地改善了合成过程的传热，使反应基本上在等温下操作，合成原料气通过新设计的环形气体分布器进入反应器，在保持高浓度催化剂浆液悬浮的同时，又保持了紧密的气／液接触，改进了传质。在温度250℃，5MPa下采用内部换热，无浆液外循环方式，空速11000L／h·kg情况下，出口甲醇浓度为7％～8％，每小时每公斤催化剂的甲醇产率可达到0.96kg。但浆态操作因催化剂均匀悬浮在液相介质中，其中毒机会是均匀的，因而对原料气杂质含量要求很严格：总硫含量要求低于0.06 X 10-6，HCl、Fe(CO)5及Ni(CO)4要求低于0.01 X 10-6，美国空气液化公司将与达科气化公司合作，在大平原煤气化厂建造一套日产500t的浆态床甲醇合成工业示范装置，项目预算约2.14亿美元。
（3）守固。固滴流反应器
气固一固滴流流动反应器（gas-solid-solid trickle flow reactor简称（GSSTFR）是一种新型反应系统。它集催化剂的催化作用和吸附剂的吸附作用于同一一反应器，在进行合成反应的同时，进行产品的吸附分离，产品甲醇一经生成，即被吸附剂吸附，使合成反应平衡不断向产品方向转移，从而克服了化学平衡的限制，CO的单程转化率已接近100％，循环操作可以取消。这项革新很有吸引力，受到了广泛的重视。GSSTFR系统气相是合成气和甲醇，一个固相是Cu基催化剂，固定在反应器的栅架上，另一个固相是硅铝裂化催化剂，以滴流状态流过催化剂床层，用于吸附反应区域中的甲醇。为了评价GSSTFR系统的可行性，荷兰Twente工业大学建立了一套微型试验装置，在解决了固体输送和气。固分离问题、实现连续化后，其经济效果是可观的。
（4）耐硫催化剂
最近日本公害资源研究所开发了一种新的Pd系合成甲醇催化剂，据称无需深度脱硫即可直接用于合成气的甲醇合成。这种新型催化剂以带状云母作为载体。它是一种具有层状结构物的矿物，层与层之间有Ni离子，这种矿物具有溶胀性和离子交换性。这种耐硫催化剂就是通过离子交换法使Pd载入载体中取代Ni离子而制得的。
（5) 超临界合成甲醇反应器
为了改变合成甲醇时大量未转化的合成气循环的情况，我国中科院山西煤化所开发了超临界相合成甲醇新工艺。该技术的特点是在甲醇反应器中添加超临界或亚临界介质，使合成的甲醇连续不断地从气相转移至超临界相，从而克服了传统的合成甲醇尾气大量循环（约为新鲜气的5～8倍）的情况。在山西太原化肥厂一所作的中试结果证明，在无尾气或新鲜气与尾气循环比为1：l时，CO转化率达到了90％，甲醇时空产率平均值达到0.46t/h·t催化剂，当放空气能合理利用时具有较好的工业化前景，现该所正与宁夏化肥厂合作进行进一步的开发和放大试验工作。
（6）燃料甲醇
在国家科委支持下，我国从德国引进了三辆以纯甲醇为燃料的汽车，经过长达8年的长期公路运行试验，取得了很好的成果。公路实际运行实践验证，1.6～1.7t甲醇，相当于1t汽油。按现行的汽油和甲醇市场价格对比，其经济效益明显，且尾气排放较汽油车大幅度减少，对改善城市环保有较好的效果。这种环保型汽车的发展，无疑将进一步促进甲醇工业的发展。
1.2.2合成其他含氧化合物
（1）甲醇碳基化制醋酸及醋酥
甲醇碳基化制醋酸及醋酐是近年来C1化学的重大进展，美国和英国均已实现了工业化。自1982年以来，世界醋酸生产能力中，甲醇碳基合成法已占50％以上。最近德国赫斯特公司（Hoechst）将含氢的CO鼓泡导人醋酸甲酯和甲醇的混合液中进行碳基化反应，所得醋酐产率可达1766g/gRh-h。在醋酸甲酯制备方面也取得了进展。美国联合碳化物公司已将甲醇碳基化制醋酸甲酯和醋酸混合液的反应选择性提高到接近100％。碳基化主要采用锗络合催化剂，助催化剂为碘化物。因此，各国都重视锗和碘的回收。据德国赫斯特公司发表的专利，它可使醋酸甲酯和甲醇碳基化产品液中的总碘量由2 X 10-6降低至5 X 10-12以下。我国在这方面也取得了小试成果。我国开发的固载化催化剂可以基本解决铐的流失问题。
（2）草酸及乙二醇
CO通过氧化偶联制草酸，也是一项新技术。甲醇与亚硝酸(N2O3)反应生成亚硝酸甲酯，在Pd催化剂上实现氧化偶联，得到草酸甲酯，经水解后生成草酸；氧化产品中的NO再氧化成N2O3，循环使用。这一过程实际并不消耗甲醇和亚硝酸，只是CO与O2和H20合成草酸。若用乙醇代替甲醇，则可生成草酸二乙酯，再加氢即可制得乙二醇，乙醇可循环使用。这是一条非石油原料合成乙二醇的路线。日本目前已将合成气制乙二醇列为C1化学技术开发的基本方向之一。日本工业技术院最近又获得了一项专利，它采用乙酞丙酮基二碳基锗作催化剂，合成气经液相反应制得乙二醇，产率可达17. 08 mol乙二醇／g原子铑。我国中科院福建物构所在CO常压催化偶联合成草酸用催化剂的研制方面，进行了原料配比和各种空速条件对催化合成草酸二甲酯的研究，并优选了适宜的反应条件。改进配制的Pd（2.0％）／a-Al2O3催化剂在常压、140℃、CO／CH3ONO=1.5、空速3000 h-l条件下，时空收率达到999g/L·h。该所并与福建石油化工设计院和福建南靖氨厂合作进行了规模为100t/a的合成氨铜洗回收CO、常压催化合成草酸二甲酯及水解制草酸的中试。
日本国立工业化学实验室开发了一种新的甲醇制乙二醇的工艺。它采用氧化锗催化剂在常温常压下通过光辐射活化，将甲醇与丙酮的混合液直接合成为乙二醇，据称选择性可达80％。
（3）甲醇碳基化制甲酸甲酯，再水解制甲酸
德国Hu1s公司以甲醇和CO在叔二胺与乙烷作用下进行加压碳基化反应制得甲酸甲酯（HCOOCH3），转化率为80.7％，选择性达99.4％。同时，该公司还开发了避免甲酸甲酯再酯化而制得无水甲酸甲酯的新工艺。
（4）合成气制甲基叔丁基醚
采用多组份催化剂，可从合成气制含60％异丁醇和40％甲醇的混合物，异丁醇脱水成异丁烯，从而可完成由合成气直接制取甲基叔丁基醚。这是一条很值得重视的由天然气（或煤）制取高辛烷值添加剂的技术路线。
（5）气相法合成乙醇
日本乙化学组合有关企业和研究所，目前已完成每日2. 2 kg的小试，在筛选催化剂的基础上，对以Rh／SiO，为母体的催化剂中添加各种金属对催化剂中Rh进行修饰，发现添加能促进CO解离的金属可提高催化剂活性，添加能促进加氢能力的金属可提高生成乙醇的活性和选择性。小试证明，采用复合式催化剂时，乙醇选择性可达70％，乙醇时空收率为250g/h。
（6）甲醇制醋酸乙烯
美国哈康（Ha1con）公司曾进行过从甲醇与醋酸出发制取醋酸乙烯的研究开发。该工艺是首先将醋酸转化成醋酸甲酯，再进一步转化成二醋酸亚乙酯，经热分解后得到醋酸乙烯和醋酸，但距工业化实用阶段尚有一定距离。
转贴于 1.3 合成烃类
1.3.1 甲醇裂解制烯烃
为了应付未来的石油危机，各国对甲醇裂解制烯烃的研究工作已进行了多年。主要研究方向是抑制生成甲烷和高级烷烃的选择性，提高烯烃选择性。美国飞马（Mobil）公司开发成功了ZSM-34沸石催化剂，甲醇转化为烯烃的选择性达到80％。德国BASF公司在日产It的中试中发现钙沸石具有良好的性能，在500～550℃下甲醇转化率为100％，乙烯加丙烯的选择性大于60％。日本用磷酸钙改性HZSM-5沸石，在600C下甲醇转化率为95％～100％，乙烯十丙烯的选择性达到了67.5％。我国中科院大连化物所在甲醇裂解制烯烃的科研工作方面居世界领先地位，从日产5kg模式试验获得了优良的效果，甲醇转化率为100％，对烯烃的选择性达到85％～90％，乙烯十丙烯的选择性达到了70％～80％。每吨烯烃消耗甲醇2.73 t（理论消耗量为2.3 t），每吨乙烯十丙烯的甲醇消耗约为3 t。
据有关文献报道，通过对轻石脑油和甲醇转化制乙烯的经济比较，可初步得出如下结论：
（1）天然气经甲醇制乙烯，其总投资要比传统的石脑油路线增加约84％。
（2）当轻质石脑油价格为200美元/t时，相应的天然气价格为3.6美分/m3此时两条路线的产品乙烯价值相当。
（3）以天然气为原料经甲醇生产乙烯，其工厂成本较低。当天然气价格为8美分/m3时，若欲使乙烯的工厂成本与轻石脑油为原料的相当，则轻石脑油的价格相应应为162美元/t。
1.3.2合成气制烯烃
目前，合成气制烯烃已成为费托合成化学中新的研究方向之一，一些研究结果已显示出明显的工业化前景。据报道，有的研究已取得了低碳烯烃收率接近70g/m3合成气的结果。前景尽管是诱人的，但离实际工业化尚有一定距离，由合成气制取低碳烯烃，还有一些在转化过程中的核心科学问题有待解决：一是在CO加氢合成烃类反应中，如何抑制甲烷的生成（低碳烯烃的合成反应需在高温下进行，而温度升高，甲烷生成量也随之增加）；二是经典的费托合成反应产物受Schulz一Flozy（F一y）分布规律的限制。为了解决这些问题，一些科研单位在改进催化剂方面作了大量研究工作，发现采用碱改性ZSM担载Fe-MnO催化剂，其烯烃的选择性达到了50％以上。
1.3.3 甲烷氧化偶联制乙烯
甲烷通过合成气转化，在能量利用上是很不经济的。将甲烷直接氧化脱氢生成乙烯，摆脱造气工序，无疑具有巨大的经济效益。这一方向近年来一直受到国内外的重视。美国阿尔科（Arco）公司开发的催化剂在700～800℃，600～10000 h-1）空速下，获得甲烷转化率25％，烃类选择性75％，其中乙烯选择性50％，催化剂寿命大于半年，完成了年产35万t乙烯装置的模拟设计，初步测算需投资1.6亿美元，预计乙烯成本可低于现行石脑油制乙烷的成本。肯达Eindhoren大学使用Twente大学研究的LiCO3／MgO催化剂完成了反应器设计。该设计在海牙召开的美国化学工程师欧洲年会上被认为是最有前途的。荷兰科学家提出了两种方案：方案一甲烷转化率30％，C2烃选择性为80％；方案二甲烷转化率50％，C2烃选择性50％。以1989年1月价格为计算基准，方案一投资1.7亿美元，方案二投资2.07亿美元。而采用传统的石脑油裂解工艺，投资则高达4.7亿美元。预计乙烯的成本为450～550美元/t，均低于石脑油裂解制乙烯的成本。我国兰州物化所通过3年多的工作，也取得了可喜的进展，有的催化剂（碱金属／过渡金属复合氧化物）甲烷转化率达到25％～35％，对C2+的选择性为70％～80％。国家计委科技司已把甲烷氧化偶联制乙烯的研究工作列为科技攻关重点项目。
1.4 合成液体燃料
合成液体燃料主要有间接法和直接法两大类。间接法是先制取合成气再进一步合成油品；直接法是在高压下进行煤的直接加氢液化。国外一些化工公司对合成液体燃料进行了评价和经济分析，结论是当油价每桶在25～30美元时，合成液体燃料方具有工业化价值。
1.4.1 合成气制汽油
国外合成气制汽油已经工业化的技术有费托（F一T）合成工艺和甲醇制汽油（MTG）工艺。前者在南非已建成了三个大厂，合成汽油产量已达350万t/a，并副产乙烯453卜山后者系美国飞马公司（Mobil）的技术，新西兰采用该技术已建成了年产50万、无铅汽油的工厂。正在开发的工艺有美国飞马公司的两段改良费托合成和丹麦托普索公司的Tigas工艺。托普索公司分析了MTG法的不足之处，将一段催化剂改为合成含氧化物复合催化剂，然后使用HZSM-5分子筛将含氧化物转化成汽油，已建设了规模为每小时处理合成气400m’的小型中试装置。中试工厂加工了2.0 X 106m3合成气，共生产了280 t 烃类，其中汽油为205 t 相当干每m3合成气生产140g烃类，其中汽油为103g。日本新能源组合在四日市建成了合成气制汽油（AMSTG）中试装置，规模为日产汽油1桶。试验证明，每立方米合成气可生产汽油105～150g。此外，荷兰壳牌公司开发了SMDS 工艺，用一氧化碳加氧合成高分子石蜡烃，再加氢异构化成为发动机燃料，其柴油模试产品分布为：15％石脑油，25％煤油，60％柴油。
我国山西煤化所对两段改良费托合成也做了大量科研开发工作，已完成了模试，并分别在山西代县和晋城两个化肥厂进行了中试和工业试验。前者设计能力为汽油100t/a，后者为年产80号汽油2000t。阶段试验结果表明，每标准立方米CO＋H2的C5+矿产率接近100g。工业试验由于采用了不成熟的常温甲醇洗脱硫，造成甲醇降解，消耗过高，未能长期进柴行下去，但试验证明，其一段铁系反应器和二段分子筛反应器设计是成功的，为下一步工业放大创造了条件。所生产的汽油马达法辛烷值大于80。此后煤化所又对一段催化剂进行了筛选，制成了超细粒子铁锰催化剂，通过低碳烯烃制汽油。该工艺融合了Tigas和MFT I艺的优点，可以在较低压力和高CO转化率下实现一、二段反应在等压下操作。单管试验证明，每标准立方米CO＋H，的汽油收率达到了140g，接近世界水平，此过程联产城市煤气或化肥，工业化前景明朗。为了给实现工业化打好基础，现山西煤化所正在中科院支持下进行万吨级SMFT合成气制汽油的软件包开发工作。
1.4.2 煤炭直接液化
煤炭直接液化，尽管前景并不明朗，但发达国家从战略技术储备出发，均投入了较大的人力和物力进行技术开发工作。美国和德国目前在这方面处于领先地位。由于煤炭含氢量严重不足，因此需要在高压（20MPa）下进行加氢液化。液化需要消耗大量氢气，因此制氢的成本在一定程度上决定着煤炭液化在经济上是否可行。最近中国神华集团煤炭科学研究总院与美国碳氢化合物技术公司（HTI）合作，采用HTI开发的煤炭液化技术进行日处理干煤12000t日产汽油2900t、柴油4170t等产品的预可行性研究工作；其配套所需的纯氢量高达11.5 X 106m3/d。该工程投资巨大，按目前的油价，前景尚不明朗。但从战略需要出发，在当前我国发动机燃料大量进口的严峻形势下，很有必要对煤炭液化进行积极探索，以便为在条件成熟时建设工业规模示范装置打好基础。
2. 对发展我国C1化学的几点建议
面对21世纪高科技发展和我国即将加入WTO的挑战，我国以煤和天然气为原料的C1化学也应当而且必将有所发展，有所进步。为此，笔者特提出如下建议。
2.1 建立以天然气为原料、以甲醇为主体的C1化学基地
前已述及，按现行甲醇和汽油市场价格，甲醇作为汽车的燃料，既有明显的经济优势，又有很好的环境保护效果。为此，在天然气资源丰富的地区，以国产设备为基础，适当引进国外先进技术建立年产45万、甲醇的大型装置，以甲醇为基础原料，一方面向醋酸、醋片、醋酸乙烯等下游产品发展，另一方面，可在附近幅射建设甲醇贮、运和甲醇燃料添加站，把烧甲醇汽车逐步推向市场。
2.2 建立煤、电、化联合企业集团
21世纪是环保世纪。为了改变现有燃煤电站锅炉排放烟气的严重污染情况，借鉴德国吕恩、美国冷水和普拉昆曼等1GCC联合循环发电示范厂运行经验，在煤炭产地附近利用廉价煤为原料，集中煤、电、化各方面力量，建立煤制气、联合循环发电（IGCC）和生产化工产品的联合示范企业集团，应当是21世纪初期我国的一项重点工作。煤、电、化联合示范装置的建立，不仅能解决烟气排放污染问题，又能提高能源利用效率，还可回收硫磺和CO2等资源，使资源得到较好的综合利用。
2.3 积极开发合成气制乙二醇和合成气及甲醇制烯烃技术，并建立示范装置
福建物构所开发了合成气制乙二醇技术，并和天津大学合作，在天津有机化工厂进行了扩大试验，有较好的经济效益。甲醇及合成气制烯烃技术，也已由大连化物所、清华大学等进行了多年试验，取得了接近世界水平的成果。按目前的油价和烯烃价格，甲醇制烯烃的预期经济效益，已与以石脑油和轻柴油为原料制烯烃大体相近。因此，建议选择合适地点建设相应示范装置，为工业化打好基础。
关键词：教材；等效平衡；教学；技能；建构
文章编号：1008-0546（2013）09-0055-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B
一、问题的提出
1. 对比与思考
等效平衡不仅是化学平衡中的一个概念，更是比较转化率大小或平衡体系中物理量大小常用的一种思维分析方式。它对促进学生抽象建模能力和理解化学平衡体系涵义极其重要，但人教版新旧教材对该内容的处理各不相同。
从上表看出，新旧教材均无明确的等效平衡概念，但旧教材以信息形式给出了其“模型”，指出了其“核心”是“组成相同”，还用“实验证明”表明了此为经验规律。新教材对此无任何提及，是新教材暗指要舍弃掉该内容吗？如果不是，如何实施教学呢？
2. 问题与认识
课程标准在认识化学科学主题中指出：“认识模型、比较等科学方法对化学研究的作用”；在化学平衡主题中指出：“认识化学平衡的调控在STSE中的重要作用”。而等效平衡观念建立过程是将化学平衡移动原理建模、比较等科学方法相融合的过程，在此基础上形成的一种行之有效的定量比较的思维分析方法，是不应舍弃的。它依旧是当前各级测试的重要内容，事实上，一线教师一直也没有放弃等效平衡教学。
二、现行教法的缺陷
当前教学基本是沿用旧教材信息呈现的方式引出话题，然后告知等效平衡三种类型后进行演练巩固。此法看似短平快，但学生只会僵硬地依葫芦画瓢，缺乏理性认同，故对“效”的含义自我感知不足，容易受其他物理量的干扰，解决起问题来也缺少灵活性，很多构造等同模型解题的文章也是对此种教学效果的反馈。
事实上，新教材引入化学平衡常数后，等效平衡的教学完全可以借助化学平衡常数的意义，将逻辑思维和建模思维相结合，推动学生以自己的认知方式深入理解等效平衡的含义，在感悟基础上将问题解决的思维方式和建模手段灵活应用于实际问题解决中。
三、等效平衡教学主要环节
1. 用化学平衡常数确立数量关系
请问：（1）甲和乙达平衡时混合物中各物质的物质的量、浓度及其体积分数，达到平衡的时间，热量变化有何关系？导学辅助：温度不变，则化学平衡常数不变，可利用“三步法”寻求突破。
（3）丁和甲平衡时为等效平衡，则c为何值？学生可自行解答。
从上述教学设计可感受到，新教材其实将等效平衡的法则隐含在了化学平衡常数意义之中，而化学平衡常数作为平衡体系的重要性质的功能，可能是受旧教材体例的影响，在当前教学中重视还是不够，依旧沿袭旧教材体例设计等效平衡的教学，学生缺乏对数量关系的感悟，更缺少对构筑中间状态的体验，对概念和方法都自然颇感突兀和抽象。
也不可否认，为了计算方便，在上述计算中所用数据都比较特殊，如果完全把等效平衡问题转化为计算解决，显然是不明智的。
2. 借助平衡移动培养建模思维能力
上图侧重于展示过渡态的作用，即将甲和乙的平衡状态串联成连续变化过程，应用过渡态解题并非学生思维的困惑点，教学难点在于如何解决上图中两个“？”。
学生经过计算感受和思维建模，能够认可并自我建构问题解决的途径和方法，便促进了学生知识技能结构化过程。勒夏特列原理是定性的，其概括性比较强，综合应用起来比较抽象。用平衡常数定量手段进行过渡，通过数据感悟概念核心，借助数据分析从猜想到归纳概括，符合学生的认知心理。
四、结束语
概念原理的教学，本质在于促进学生认知发展，包括认知角度的丰富和认知水平的提高。上述教学过程通过计算促使学生体会等效平衡的这种数量关系特点，突出了如何运用新教材定量研究特点习得这种技能，较好地解决了学生“已知”、“能知”和“怎么知”的关系，相比直接告知成熟的方法来解决问题，多了点引导，便少了份困惑，更挖掘出了新教材变更的合理性。化学反应与原理是学生学习倍感困难的内容，如何破局，需要走进新教材站在学的立场实践实践再实践。
参考文献
[1] 宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书：化学（选修4）[M].北京：人民教育出版社，2011：28～30
[2] 人民教育出版社化学室编著.全日制普通高级中学教科书（试验修订本·必修）：化学（第二册）[M].北京：人民教育出版社，2000：40
【关键词】化学教学；绿色理念；环境友好
新的课程标准明确指出：“在化学教学中，通过帮助学生了解化学制品对人类健康的影响，懂得运用化学知识和方法去治理环境，合理地开发和利用化学资源，逐步学会从化学的角度认识自然与环境的关系，分析有关的社会现象。”在高中化学教学中渗透绿色化学理念，寓环保教育于化学教学之中，建立学生绿色化学理念，培养他们与环境友好相处的意识，树立可持续发展的观念。
一、绿色化学理念的内涵和意义
1.绿色化学理念的内涵
绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学或清洁化学，是指化学反应和过程以“原子经济性”为基本原则。绿色化学的目标是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料，最大限度地节约能源，在各环节都实现净化和无污染的反应途径。具体内涵包括：在提高转化率的前提下，尽可能减少使用量，减少废物排放；重复利用催化剂、载体等，降低成本减少废弃；回收可利用资源，循环操作；有关原材料的再生利用；拒绝使用高污染原材料。
2.绿色化学理念的价值和意义
绿色化学理念注重控制化学污染源，减少或消除有害物质。提高原料的使用率和副产品的再利用，实现污染的预防。因此，绿色化学更关注人对自然的尊重及人与自然的和谐关系。
绿色化学理念要求我们在化学教育教学中以绿色意识为指导，用化学的技术、原理和方法，科学利用对人体健康、安全和生态环境有毒有害的化学品，发展新的、对环境更友好的化学，避免化学污染对环境造成的危害；让学生了解绿色化学、接受绿色化学、为绿色化学做出应有的贡献。
二、结合教材资源，渗透绿色化学
1.元素化合物知识内容的中已体现的绿色化学理念引导学生。如硫元素在自然界中以哪些形态存在及相互转化，结合汽车尾气排放，酸雨的形成等，让学生明白污染的产生来源并启发学生如何回收利用SO2尾气，使学生参与其中，切身体会绿色化学理念的内涵。
2.在有机化学教学中渗透绿色化学理念。如煤的综合利用中，探讨如何提高煤燃烧热效率，如何减少煤利用污染，煤的干馏产物如何综合利用，怎样减少二氧化碳的排放和综合利用等。
3.在化学工业生产制造的介绍中渗透绿色化学观点。如在工艺流程中都采取了哪些循环操作，目的是可以节省资源、提高原料的利用率。
4.在最新的科学信息和研究中介绍绿色化学最新进展。由于教科书存在着滞后性，教师要让学生了解最新的科学动态，丰富学生信息资源，深刻了解绿色化学的社会价值。
三、在实验教学中进行绿色化学教育
1.身教重于言传。教师作为学生的引导者，在演示实验中有意识渗透绿色化学理念：一是“微型化”是演示实验优化的必由之路。尽可能用少的药品获取最有效的实验信息,不仅试剂量少，仪器容量小，更要尽可能无污染，实验现象直观明显；二是改进实验仪器，优化实验设计。部分产生污染，危害人体健康安全的演示实验，通过改进实验仪器或者寻找化学替代试剂的方法，降低或消除污染，增加实验的安全性。例如铜与稀硝酸反应演示实验：取一只无色磨口滴瓶，将一段细铜丝插入胶头滴管中，用胶头滴管吸满稀硝酸（6mol/L），胶头滴管中的稀硝酸和铜丝产生反应。将胶头滴管迅速插入滴瓶中，铜丝表面产生气泡，溶液逐渐变蓝色，滴管中的液体滴入滴瓶内。当滴管内液体排空后，滴管内迅速出现红棕色气体。与此类似，很多实验都可以采用这种改进方法，以减少污染、降低危险性；三是计算机多媒体技术的利用。改变传统教学中，为增加实验现象增加实际用量的教学模式，利用计算机多媒体技术模拟实验，在避免环境污染降低危险性的同时，帮助学生更好地观察实验现象，理解实验原理。
2.学生在进行实验之前，教师要做好准备工作。实验教学中要向学生介绍试剂的性质以及预防环境污染的措施。如：药品的储存、试剂的量取、减少废弃物。教师准备好废液桶，要求学生将实验中的废液倒入指定的容器中，将实验中的废酸、废碱收集起来，减少了对下水道的腐蚀和环境的污染，回收有毒试剂，实现对实验药物的回收和综合利用，提高学生的环境意识。
3.课后建立绿色化学实验小组。在布置化学作业时，要有意识挑选一些渗透绿色化学理念，结合生活实际的习题，让学生在练习中不断强化绿色化学理念。
四、结论
绿色化学的广泛应用需要一代又一代具有绿色化学意识、懂得绿色化学知识和技术的“绿色”人才。而“绿色”人才离不开绿色教育，需要通过教育来树立学生的绿色化学理念。通过教师有意识的绿色化学教学的渗透，充分利用新教材中的绿色化学素材，联系化学发展的新动态，注重学生的兴趣特点，激发学生学习的求知欲，培养学生自我获取新知识的能力，锻炼学生综合运用知识的能力及实践能力，使学生了解绿色化学原理、树立绿色化学意识，实现绿色化学教育的目标。
【参考文献】
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[2]骆治琼,在化学教学中渗透绿色化学理念的思考[J].中国科技教育，2010(6):102～104
实验室制取乙酸乙酯，一般都是由乙酸和乙醇在浓硫酸催化下制得的。除了浓硫酸以外，催化剂还可以采用干燥的氯化氢、有机强酸或离子交换树酯等。
在制备甲酸酯时，却不要使用催化剂，其原因是甲酸虽是弱酸，不能全部电离，但酸性较强。常温下，其电离常数为1.77×10-4，比苯甲酸的酸性还要强（常温下苯甲酸的电离常数是6.46×10-5）。
2.在制备乙酸乙酯实验中，往往用过量的乙醇，为什么？
乙酸与乙醇制备乙酸乙酯，是一个可逆反应，乙酸乙酯易发生水解成乙酸和乙醇，在反应达到平衡时，反应物的转化率一般只有2/3，为了提高产物乙酸乙酯的产率，根据化学平衡移动理论，通常都采用增加反应物的用量或不断移去产物的方法。可见，用过量的乙酸或过量的乙醇，都是可行的。从低成本的角度看用过量的乙醇，正是因为乙醇较乙酸便宜。在制备乙酸正丁酯时，因乙酸比正丁醇易得，则用过量的乙酸。
3.如何控制反应温度？
制备乙酸乙酯的温度要求在110℃～120℃范围。最好采用油浴加热，油浴的温度大约在135℃左右。也可以用小火直接加热，但反应液的温度必须不能超过120℃，否则将会增加副产物乙醚的生成。即便采用油浴的加热办法，实验过程中也要控制蒸出液的速率，因为若速率过快，乙酸和乙醇可能未完全反应就随产物一同蒸出，进而影
响乙酸乙酯的产率。反应完毕，可将温度升到130℃继续加热几分钟，直到不再有馏分溜出为止。
4.如何提搞产物乙酸乙酯的产率？
将收集的馏分加入饱和碳酸钠溶液，其主要作用是除去乙酸乙酯中的未参加反应的乙酸，加入的碳酸钠溶液以不再有气泡产生为止，
然后进行分液。分出的酯层先用一定量的饱和食盐水洗涤一次，再用
饱和的氯化钙溶液进行洗涤两次，所得酯层用无水MgSO4干燥。
要说明的是，要充分除去乙酸，加入的饱和碳酸钠溶液应是过量的，必须洗净，否则下一步用氯化钙溶液除醇时，将会产生絮状的CaCO3沉淀，造成分离上的困难。为减少酯在水中的溶解，一般用饱和食盐水洗涤一次。
饱和CaCl2溶液除去未反应的乙醇，其原理是CaCl2和乙醇形成
CaCl2・6CH3CH2OH沉淀，此法也可制得固态酒精。
无水MgSO4可以与酯中少量的水，形成
MgSO4・7H2O，这样得到的乙酸乙酯的纯度就更高了。
5.实验中，一般不采用过量乙酸的原因是什么？
主要有两方面：一是乙醇比乙酸便宜，经济合算；二是如果使用过量的乙酸，在产物中乙酸也毕竟多，这就给乙酸乙酯的提纯带来了困难。
6.酯化反应中，浓硫酸的用量一般为乙醇量的3%即起到较好的催化效果，但实际使用的硫酸却偏多，为什么？
反应中，硫酸的作用有两个，即催化剂和吸水剂。“3%”的浓硫酸是催化作用，偏多的那部分，应是吸收酯化反应生成的水，有利于反应正向移动，以提高酯的产率。
关键词：生物柴油，可再生能源，酯交换法
随着社会的发展和世界范围内车辆柴油化趋势的加快，未来柴油的需求量会愈来愈大。而石油资源的日益枯竭和人们环保意识的提高，大大促进了世界各国开发利用生物柴油替代化石燃料。生物柴油作为一种可再生的能源，对环境污染小，同时对其开发研究可以减少对石油的需求，达到节约资金的目的，因而受到各国的极大关注。
1、生物柴油开发应用现状
欧盟是全世界生物柴油发展最快的地区。预计到2010年产量将达到8-10Mt，生物柴油在整个柴油市场中的份额将达到5.75%，2020年可升至20%。德国是目前全球最大的生物柴油生产国，主要以纯态生物柴油(B100)作为车用燃料，政府给予享受免征燃油税的优惠政策。法国的生物柴油以5%的调和比例，加入到石油柴油中进入市场。意大利则是目前欧洲生物柴油使用最广的国家，生物柴油主要用于柴油车辆和农业机械方面。
除欧盟外，还有很多国家也在大力发展生物柴油。美国主要用大豆油来生产生物柴油；巴西采用其丰富的蓖麻油为原料；印度是通过大规模种植麻疯树等油料作物来开发生物柴油；菲律宾用椰子油生产生物柴油；马来西亚采用棕桐油和废油生产生物柴油。
我国生物柴油的研究与开发虽起步较晚，但发展速度很快。早在20世纪80年代，原机械工业部和原中国石化总公司就拨出专款立项，专题研究长达10年之久。中国科学院、中国农业工程研究设计院、辽宁省能源研究所、中国科技大学、长沙市新技术研究所与湖南省林业科学院等单位都对生物柴油作了不同程度的研究。
近两年在产业化方面，海南正和生物能源公司等民营企业相继开发出拥有自主知识产权的生产技术，并建成年产超过10kt的试验生产厂。此外，江西巨邦化学公司进口美国转基因大豆油和国产菜籽油生产生物柴油，正在建设100kt/a生产装置。由于生物柴油作为替代燃料的重要意义和发展潜力，我国相关行业和各地政府对此都给予了高度重视。相对有比较丰富的麻疯树果油资源的湖北、广东、贵州、四川、福建、海南等省份，都相继把发展生物柴油作为近期科技攻关项目和发展规划。在生产规模方面，目前海南正和生物能源公司生产能力为30kt/a，古杉集团公司生产能力为40kt/a，福建卓越新能源发展公司生产能力为30kt/a。
2、生物柴油的制备方法
生物柴油的制备有物理方法和化学方法两种。物理法包括直接使用法、混合法和微乳液法。化学法包括高温热裂解法、超临界法、工程微藻法和酯交换法。其中以酯交换法工业应用最为广泛。
2.1酯交换法
酯交换法是目前研究最多的一种制备生物柴油的方法，其反应方程式如下所示。由于酯交换法所采用的催化剂不同，其工艺路线也略有不同，下面将按照催化剂的种类进行介绍。
2.1.1碱催化酯交换过程
(1)无机碱催化酯交换过程。它的反应速率比酸催化要快得多。常用无机碱催化剂有甲醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸钾等。Gemma Vicente等人以甲醇钠、甲醇钾、氢氧化钠和氢氧化钾等均相碱催化剂，对催化太阳花油合成生物柴油进行了比较。结果表明，采用甲醇钠和甲醇钾为催化剂可获得近100%的收率，而使用氢氧化钠和氢氧化钾的收率只有85.9%和91.67%；甲醇钠在用于制备生物柴油的碱催化剂中活性相当高，但易溶于脂肪酸。Alcantara等在用甲醇钠作催化剂制备生物柴油过程中发现，在60℃时，甲醇/油的物质的量比为7.5:1，加入质量分数为1%的甲醇钠，转速600r/min，3种油脂基本完全转化。然而，油脂中若含有水，甲醇钠活性将大大降低。同时氢氧化钠和氢氧化钾相对于甲醇钠的价格要便宜些。
由于醇与油属于两相而不互溶，使得催化剂的催化效果差。为解决两相不均匀的问题，Boocock提出了在甲醇—油体系中加入共溶剂THF(四氢呋喃)，使得反应速率大幅度提高。另外，Quintana为使两相混合均匀，采用了超声波技术。其最优条件是反应温度40℃，醇油物质的量比为6:1，进行超声振荡，反应转化率在15min内达到99.4%。目前工业上常以天然油脂为原料生产生物柴油，因为天然油脂几乎都含有一定量的游离脂肪酸，它的存在不利于酯交换的进行，所以，单纯采用碱催化酯交换法生产脂肪酸甲酯损失大、得率低。一般先加入酸性催化剂，对原料进行预酯化，然后加入碱性催化剂进行酯交换。
(2)有机碱催化酯交换过程。传统的酸碱催化酯交换，由于油脂中水和游离脂肪酸易产生大量副产物，分离比较难。含氮类的有机碱作为催化剂进行酯交换，分离简单清洁，不易产生皂化物和乳状液。
Schuchardt等对1，5，7—三氮杂二环[4，4，0]—5—癸一烯(TBD)、1，3—二环己基—2—n—辛基胍(PCOG)、1，1，2，3，3—五甲基胍(PMG)、2—n—辛—1，1，3，3—四甲基胍(TMOG)、1，1，3，3—四甲基胍(TMG)和胍(G)等一系列胍类有机碱，催化油菜籽油与甲醇酯交换进行了研究。结果表明，TBD催化活性最高：70℃的温度条件下，1%(摩尔分数)的TBD催化3h后，产物的产率能达到90.0%。Schuchardt等将TBD和NaOH以及K2C03的催化活性进行了对比。结果发现TBD活性比NaOH稍差一些，但在反应过程中无皂化物生成，且TBD活性比K2C03要高一些。
(3)多相碱催化酯交换过程。在传统的酸碱催化酯交换过程中，催化剂分离比较难。因此，多相催化酯交换过程逐渐受到人们的关注。Peterson等首先将多相催化引入油菜籽油的酯交换过程中。由于多相催化剂的存在，反应混合物形成油—甲醇—催化剂三相，因而反应速率相对较慢，但大大简化了反应产物与催化剂的分离。
Wenlei Xie等人报道了以NaX沸石催化剂负载KOH作为异均相催化剂，通过酯交换法制备大豆油甲基酯的情况。当NaX沸石负载10%KOH时，在约120cC下热处理3h效果最好。在约65℃下进行甲醇回流，甲醇与大豆油的物质的量比为10:1，反应8h，催化剂用量为3%时，大豆油的转化率可达85.6%。
Hak—Joo Kin等人首次考察了以非均相碱催化剂Na/NaOH/γ—A1203，催化植物油酯交换反应制备生物柴油的情况。结果表明，在最优的工艺条件下，Na/NaOH/γ—A1203催化剂具有和传统的均相催化剂NaOH同样的催化活性。GryglewiczS以引入超声波和共溶剂THF来促进反应，对多相催化油菜籽油的酯交换进行了深入研究。通过对Ba(OH)2、Ca(MeO)2和CaO催化剂进行对比，认为Ba(OH)2和Ca(MeO)2催化活性比CaO高。Suppes等采用一系列NaX分子筛、ETS—10分子筛和金属催化剂催化大豆油酯交换，发现ETS—10分子筛比NaX分子筛更具有催化活性。Sehuchardt等将胍类负载在有机聚合物如聚苯乙烯上，与均相催化相比，催化活性稍有下降，但经过较长时间后，也能达到同样高的转化率。多相催化虽解决了分离的问题，但反应时间太长，且有些催化剂如分子筛和固体碱制备成本比较高。此外，催化剂易中毒，需解决其寿命问题。
2.1.2酸催化酯交换过程
碱催化法在低温下可获得较高产率，但对原料中游离脂肪酸(FFA)和水含量有严格限制。因为在反应过程中，FFA与碱反应产生皂类会在反应体系中起到乳化作用，使产物甘油与脂肪酸甲酯产生乳化而无法分离；所含的水则能引起酯水解，从而进一步引起皂化反应，最终减弱催化剂活性。因此，碱催化法在实际应用中受到很大限制。许多研究者开始把目标转向酸催化法，酸催化法虽然反应温度较高，但FFA和少量水的存在对酸催化剂催化能力影响不大。另外，FFA会在该条件下发生酯化反应，且其速率远大于酯交换速率，这时可采用成本较低废餐饮油(FFA占油重2.0%左右)为原料制备生物柴油，从而降低生产成本，使生物柴油较石化柴油更具竞争力。
(1)均相酸催化酯交换反应过程。该法常用催化剂有硫酸、盐酸、苯磺酸和磷酸等，多数都是Brφnsted酸。硫酸价格便宜，资源丰富，是最常用一种均相酸催化剂。用酸催化时，耗用甲醇量要比碱催化时多，反应时间更长，通常要求含水量小于0.5%。另外，FFA酯化产生水也会使催化剂活性下降。
Siti等研究以硫酸为催化剂，米糠油为原料采用两步法制备生物柴油，研究发现，米糠油中FFA含量与米糠油的储存温度、时间和湿度有一定关系，当FFA含量较高时，利用两步酸催化法可获得较高产率。Serio研究了Lewis酸催化制备生物柴油以降低催化剂成本。最具有活性的有Cd、Mn、Pb、Zn的羧酸盐，并对其活性和阳离子酸度之间进行了关联。醋酸铅的活性会随着反应中因发生FFA的酯化反应生成水而有所降低，因此采用较低浓度的醋酸铅(与油质量比为4:1000)时可获得较高的FAME的产量，并且FFA的浓度可低于1%。
Edgar Lotero对酸催化合成柴油的情况进行了综述，尽管均相酸催化活性相对碱催化而言要慢4000倍，但却不易受FFA的影响，且酸催化剂对酯化反应和酯交换反应有同等的催化能力。
(2)多相酸催化酯交换反应过程。采用均相酸作为催化剂时，虽油脂转化率高，但催化剂由于均相而难以与产物分离，反应后需进行中和水洗才能除去；同时，催化剂也会随产品流失，从而使催化剂消耗增加，生产成本升高。因此，多相酸催化剂逐渐成为研究热点。在多相酸催化过程中，Brφnsted酸和Lewis酸可同时起作用，在有水存在的条件下可以相互转化。
Furuta等采用固定床反应器在常压下，分别以W03/Zr02(WZA)S04/Zr02(SZA)和S04/SNO2(STO)为催化剂催化大豆油与甲醇酯交换反应。研究发现，在250cC时，20h后生物柴油产率达到90%，且该催化剂活性持续100h后未见降低。另外研究还发现，WZA、SZA和STO在250℃时催化FFA酯化率为100%，因此，该催化剂能同时催化酯化和酯交换反应，可用于生物柴油生产。Abreu等报道将锡复合物Sn(3—羟基—2—甲基—4—吡喃酮)2(H2O)2负载到离子交换树脂上作为催化剂催化植物油与甲醇反应，结果发现在60cC时，3h后脂肪酸甲酯产率可达93%，但由于其在离子交换树脂上脱落而无法重复使用。另外，他们还发现将Sn复合物负载到有机树脂上后，其催化活性降低，而使用SnO时则表现出较高催化活性，且可重复使用。
2.1.3生物酶催化酯交换法
酶催化制备生物柴油具有条件温和、醇用量小、产品易于收集、无污染排放等优点。研究表明，脂肪酶对醇与脂肪酸甘油酯的酯交换反应具有较好的催化性能。另外，酶作为一种生物催化剂，具有高的催化效率和经济性，日益受到关注。D.Royon报道了以酶催化由棉花籽油为原料，t—丁醇为溶剂生产生物柴油。采用脂肪酶Candida Antarctica为催化剂。原料混合物浓度为32.5%t—丁醇，13.5%甲醇和54%油，酶催化剂为0.017g/g油，在间歇式反应器里50℃下反应24h，产物收率可达97%，在固定床反应器中以9.6mL/h.g酶的流量进料时，产物酯的收率可达95%。
Andrea在不采用溶剂的情况下，比较Candida Antarctica B和Pseudomonas cepacia生物酶合成生物柴油的情况，结果表明Pseudomonas cepacia生物酶更具有催化活性，反应6h后转化率可达100%。Kazuhim等以多孔高岭石作为载体的固定酶催化剂，与其他催化剂相比，不但寿命长，无需经常更换，而且活性高，易于分离，是一种性能上和经济上都具有竞争力的新型催化剂。
3、结论
生物柴油的制备有物理方法和化学方法两种。在化学法中尤以酯交换法工业应用最为广泛。由于酯交换法所采用的催化剂不同，其工艺路线也略有不同，主要有：碱催化酯交换、酸催化酯交换和生物酶催化酯交换等。
(1)碱催化剂具有活性高，反应速率快等特点，是目前应用最为广泛的催化剂，但是碱催化剂对原料中少量的游离态脂肪酸和水分也具有敏感性，因而其适宜催化的原料等级较高。
(2)酸催化剂反应温度较高，催化活性远低于碱性催化剂，但对水分不敏感，具有反应活性稳定，同时可对原料中游离态脂肪酸进行酯化反应，增加生物柴油的收率等特点，因而可以用来催化较低等级的原料。
(3)酶催化剂可以避免传统的酸碱催化剂所存在的醇消耗量大、工艺复杂、污染环境等缺点，但由于酶价格高，反应时间太长，反应产率低，如何提高酶的活性和防止酶中毒是该方法的关键。
随着世界经济一体化进程的加快，地区之间人力、财力、物力之间的差别越来越小，知识产权成为提高地区核心竞争力的主要因素。世界各国都将知识产权保护作为国家发展的基本国策，纷纷制定知识产权战略。美国早在2001年就了知识产权发展战略，对专利技术进行大力保护；日本在2002年也提出“知识产权立国”的口号，其它发达国家也纷纷出台知识产权保护的政策，依靠知识产权和专利技术，发达国家不仅获得了巨大的经济利益，也得到了很多政治利益。我国在2008年出台了《国家知识产权战略纲要》，提出要大幅度提高我国知识产权创造、实施、管理和保护水平，提高创造拥有自主知识产权的核心技术的能力。时至今日，我国知识产权保护工作取得了长足的进步，全社会知识产权保护意识不断提高，知识产权数量不断增加，知识产权转化效果不断增强，知识产权保护状况得到明显改善。
高校是知识的聚集地，承担着科学研究和技术创新的重任，为整个国家及社会贡献了大量的知识技术。根据统计，影响人类生活方式的重大科技成果有70%产生在高校，我国也出现了诸如北大方正、清华同方等诸多知名企业。高校在知识产权创造中的重要性可见一斑。但与此同时，由于我国知识产权保护工作仍处于初级阶段，存在知识产权意识淡薄，无形资产大量流失，知识产权法律纠纷日益增多，高校科技成果转化率低等诸多问题，高校在国家科技事业发展中的作用与高校本身的地位不相称。因此，如何对高校知识产权进行保护和管理，不仅是高校，也是全社会需要关注的重要课题。
1 高校科技创新中存在的知识产权问题
1.1知识产权流失严重
为了加强高校知识产权保护，教育部出台了《高等学校知识产权保护管理规定》，但由于传统观念的制约和宣传工作的滞后，高校知识产权流失现象十分严重。主要体现在以下几个方面：一是职务发明与非职务发明的混淆。根据规定，职务发明成果的所有权属于高校，但很多高校科研人员将职务中的发明创造，以私人的名义申请专利，然后私自专卖，造成高校知识产权的流失。根据数据显示，我国职务发明的比例远远低于非职务发明，全国专利申请中，职务发明专利申请仅占40%左右，而在国外职务发明专利申请比例达到94%左右。二是高校科技人员借调动和离职之便，将高校技术成果占为己有，造成高校知识产权流失。例如宁波大学某教师办理了停薪留职手续，将学校几项专利带走，自己成立公司，利用学校专利牟利，其以个人名义申请的专利多达十多项。三是某些高校科研人员，素质不高，经不起诱惑，将课题研究成果私下出卖给企业，造成高校知识产权流失；四是技术泄密情况经常发生。高校课题负责人缺乏知识产权保护意识，在课题完成后，没有及时将实验报告、实验记录、原始手稿等技术资料收集好，造成泄密。研究生、博士生在校期间，会参与导师的课题项目研究，当其毕业后往往带走在校期间参与的技术成果，造成技术泄密。
1.2专利申请数量和质量堪忧
一个国家或地区的专利申请量和批准量是衡量知识创新能力的重要指标。近年来，随着国家加大对科研事业的支持力度，我国的专利申请数量逐年攀升，自2000年至今，我国每年向国际提交的专利数量以30%的速度递增，到2006年我国专利数量已经跃居世界第六位。到2012年我国专利申请数量再攀新高，发明专利授权21.7万件，平均每万人拥有专利数量达到3.23件，截至2013年底，我国每万人口发明专利拥有量已达到4.02件，这充分体现了我国科研创新能力的不断增强，同时也说明我国在知识产权保护上的意识提高。但与发达国家相比，我国人均专利数量依然处于偏低的位置，而且在申请的专利当中，真正能够体现先进技术和市场价值的发明专利并不多，体现基础性、原创性的发明专利更是数量偏低，很多专利都是在前人研究的基础上，将他人已经研究的项目或者已经申请的专利进行重复研究，浪费了巨大的人力、物力和财力，而且这样的专利研究成果投入市场后，很容易引发侵权行为。这些问题在高校中体现的尤为明显，目前，我国数量已经超过美国，跃居世界第一，但高校专利申请积极性不高、专利数量偏低，甚至有很多高校多年来没有申请任何专利，高校论文数量与专利数量严重失衡，这也与当前的职称评审制度有关，为了职称评定和职务晋升，高校教师会第一时间将研究成果以论文形式发表出来，而不是申请专利。结果很多专利技术由于缺乏新颖性不能收知识产权的保护，这已经成为高校普遍存在的一个突出问题。
1.3知识产权意识淡薄
目前，很多高校并没有设置独立的知识产权管理机构，也没有针对学生的知识产权课程。据统计，仅有不到10%的高校设立知识产权机构，仅有13%的高校开设有知识产权课程。其他高校既没有知识产权组织机构，又没有开设相关的课程。有些高校尽管设立了知识产权管理机构，但缺乏具体的实施细则，缺乏系统性和全面性，在科技保密制度、人才流动的知识产权管理、技术合同管理、校誉等无形资产的管理上存在很大漏洞，很多高校在与企业合作时，往往只关注有形资产和技术使用权，对校名等无形资产关注度不够，结果校名被抢注和冒用的现象十分严重，这也是高校知识产权流失的一个重要表现；开设知识产权课程的高校也仅仅是在法学专业开设此项教学，真正从事知识产权研究的教师屈指可数。因此，很多大学生和教师对知识产权的重要性认识不清，高校很多科技成果通过的形式成为公开信息，丧失申请专利的机会，也不受知识产权法律的保护。例如在70年代，我国研究人员经过长达十多年的研究，开发出化学药物—青篙素，引起全世界医药界的广泛关注。但由于没有及时申请专利，而是通过论文形式发表成为公开信息，国外企业稍作变动就申请了专利，结果造成我国每年将近5亿美元的损失，其原因就是知识产权意识的淡薄引
起的。
1.4高校知识产权成果转化率低
目前，我国科技成果转化率大约在25%左右，能够实现产业化的不到5%。远远低于发达国家80%的成果转化率，高校也是如此。根据统计数据表明，我国高校每年取得的科技成果在6000项至8000项之间，在高校申请的专利中有超过60%是发明专利，这 充分显示了高校的科研平和原创能力。但不可否认的是，我国高校专利转化率非常低，普遍低于10%，平均寿命也仅仅为3年左右。转化率低的原因是大量的科技成果属于基础研究项目，不需要转化为生产力。例如我国“985”、“211”等重点高校承接了国家“863”、“973”诸多科研项目，大部分项目都集中在基础研究的学科前沿，研究成果主要以课题形式展示，市场转化的可操作性不高。还有一些研究成果属于重复研究，没有转化的价值，例如我国科研部门曾准备投入巨资研究32纳米技术，但该项技术已由英特尔公司推出，技术已经十分成熟，继续研究价值不大，相关生产工艺也难以配套，很难将成果进行转化。另外，，目前我国高校将专利技术投向市场，会经过多环节审批，不仅增加了校方负担，也会延长技术转移周期，使转移风险增加甚至减损专利价值。这些原因都造成了高校知识产权成果转化率低的难题。
2 加强高校科技成果转化中的知识产权保护对策
2.1加强宣传、提高知识产权意识
高校知识产权管理是一项系统工程，需要全校上下的共同关注和参与，无论学校领导、科技人员、管理人员或者普通师生都要加强知识产权意识。为此，高校要加大宣传教育力度，将知识产权宣传作为学校普法教育的重要内容，学校可以邀请行业专家开展知识产权法律讲座，针对具体的知识产权案例进行专题报告，强化相关人员的知识产权意识。同时利用校内广播、学校网站、橱窗报栏等多种形式强化知识产权意识。对于学校领导，更是要提高自身的法律意识，熟悉《著作权法》、《专利法》、《商标法》、《高等学校知识产权保护管理规定》等法律法规。新入职的教师，其工作与科研紧密相连，要着重加强对其的知识产权教育，一方面有利于教师在教学过程中深入知识产权教育，另一方面也可以避免由于不慎，出现技术泄密等问题的发生。同时也要加强对学生的知识产权教育，尤其是博士生和硕士生，他们经常帮导师做课题研究，会接触到大量的科研信息，对学生进行知识产权教育，可以尽量避免学生对科研信息的泄露，对其以后的发展也非常有益。
2.2加快高校专利的成果转化
首先，加大对专利转化的资金投入。高校专利要转化为生产力，就要与具体产业进行承接，这一过程不仅周期长，而且需要大量的资金投入。在当前的高校专利研发中，专利申请成功后，主管部门就会收回大部分的剩余资金，导致高校在专利管理、维护和成果转化过程缺乏有效资金。纵观国外高校，有大量的基金来帮助高校将专利成果进行转化，从而创造出更多的价值。我国高校基金主要用于学校建设、设备购买等方面，在专利研发和转化方面的投入较少。为此，高校需要建立多层次的资金投入机制，除了政府投入之外，还要充分发挥校友捐助、质押贷款、风险投资等多种渠道，为高校专利转化提供资金支持。同时，为了提高高校专利技术与企业对接的有效性，高校在科研项目立项时，要多征求企业的意见，某种专利技术应不应该研发、研发成功能否与市场对接，能带来多大的市场价值，企业往往比高校科研人员更多发言权，因此高校要加强与企业的深度合作，征求企业的建议，减少由于“学术思维”主导带来的立项误区。
2.3完善知识产权管理组织机构建设
完善的知识产权管理组织机构建设是高校知识产权管理的保障，高校应该设立专门的知识产权管理机构，来加强知识产权管理工作。目前，部分高校建立了知识产权管理办公室，有的学校还是将科研处作为管理知识产权的部门。从实施效果看，成立独立的知识产权管理机构可以承接高校科研处、产业办等部门的一些职能，将其进行重组结合，通过转让、技术许可等方式充分发挥其内在价值，使高校利用相关收入创造出价值含量更高。成立独立的知识产权管理部门可以将知识产权与高校科研部门进行分离，有些知识产权，例如校名，并不属于科研成果，将其分类管理可以各行其职，避免互相混淆。另外，还要加强知识产权管理组织人员的素质建设，高校知识产权管理是一门专业性很强的工作，工作人员不仅要具备高度的责任性和职业素养，还要具备专业的法律知识、一定的技术背景和较强的沟通交流能力。高校要选择高素质和能力的人员从事知识产权管理工作，并加强对其的培训和教育，不断提高其管理能力和执行能力。
2.4完善教师（科研人员）考核工作评价标准
高校应该根据实际，调整考核和评价科研人员业绩的体系和指标，在课题申报项目和成果评价时加大对知识产权的分量，在知识产权工作中，可将授权专利计入高校教师工作的考核范围，在职称评定、职务晋升等工作中对知识产权创造及转化中有突出贡献的人实行倾斜。在职称评审、职务晋升等评定时应把是否获得知识产权作为衡量是否有价值的重要标准，同时不能仅看其专利证书或者论文成果，应该结合社会中介机构对该成果的评价以及成果是否实施以及实施的程度等进行综合的分析。对于高校的在校学生可以成立专项奖学金，鼓励学生在校期间发明创造和申请专利，如果在校生获得相关知识产权，对于贡献较大的指导老师应该授予教学成果奖。
总之，在知识产权保护意识日益强烈的今天，高校作为国家知识产权战略的重要组成部分，应该树立知识产权保护意识，加大知识产权保护力度，提高知识产权转化效率，为国家科研发展做出更大的贡献。
参考文献
[1]王敏，谢再根.试论我国高校科技创新体系建设[J].大学教育科学，2006（4）.
[2]谢焕忠.高校在创新型国家建设中的地位和作用[J].中国高教研究，2007（3）.
