化学反应工程原理篇1
一、绿色化学工程与工艺的开发
在传统化学的生产过程中,在有毒、有害物质的处理上存在较为严重的滞后性,因此导致化学工艺一直处于被动生产。应用这样的化学工艺对污染物进行处理无法取得理想的效果,资源优化也无法得到有效实现。化学工艺的应用不但导致化学生产污染物成本提高,还导致污染物处理效率严重下降。绿色化学工程的应用可有效弥补传统化学工程中存在的缺陷,其通过对相关科学技术及先进方法的利用,对化工生产相关污染物进行除尘、脱硫等处理。绿色化学工程与工艺具体实施方法主要有以下几种。
(一)采用绿色化学原料
在化工生产工艺及具体流程中,化学生产原料是起着决定性作用的主要因素,在传统化学工程中,所用原料大部分为不可再生能源。采用这些原料不但大大提高国家不可再生能源的消耗,同时还导致污染物的排放量大大增加,加重生态环境污染程度。将绿色化学原料作为化工生产材料是绿色化学工程重要研发内容之一。在化工生产过程中,可使用绿色化学物质、自然物质等无染/，！/污、可再生的化学原料。典型的绿色化学原料主要有芦苇、苞米杆、纤维植物等。将这些作为原料投入到化工生产过程中,可使其转化为酮、醇、酸类等多种化学品。在整个转化反应过程中,这些原料仅会产生一定量的氢气,而不会有任何一种有害、有毒的物质产生。
(二)提高化学反应的选择性
在化学工程的物质反应中,化学反应作为必不可少的重要组成部分存在。所有化学原料的转化均是需要化学反应才能得以实现。在化工生产过程中,合理选择有效的化学反应形式可有效促进化学工程生产效率及质量得到提高[2]。对化学反应产生影响的因素有很多种,反应原料、环境、时间、特点等均会对化学反应产生不同程度的影响。在化学生产过程中应用最为普遍的反应形式为氧化反应。在氧化反应过程中会有大量的热产生,所有化学原料均会在热的催化作用下发生变质,因此会大大降低化学品的生产质量。在绿色化学工程中,应用新型的反应形式,这种新型反应形式为烃类氧化反应。这种反应形式的应用不仅可促进催化物反应催化能力得到提高,同时还可有效促进生产物同分异构反应时间增加。
(三)使用无毒无害催化原料
随着化学工业发展速度的不断加快,将化学反应合理的应用于化工生产过程中已经成为促进工业可持续发展的重要前提之一。在化学反应过程中均离不开催化剂的使用。将催化剂应用于化学反应过程中,可有效加快反应速度,缩短法宁时间。所以,在化工生产过程中使用无毒无害的催化原料成为推动绿色化学工程与工艺不断深入发展的重要前提条件之一。目前,我国相关部门已经高度重视对催化原料的选择及应用进行深入研究。越来越多的催化剂得到开发和研制,化学反应过程中使用的催化原料不断得到改善,分子筛除催化剂等优良催化原料在化工生产过程中的应用越来越广泛。无毒无害催化原料的应用可有效提高化学反应效率,降低能源消耗量,同时也可减少环境污染。
二、绿色化学工程与工艺对化学工业节能产生的促进作用
目前,在各工业产业的生产过程中均已广泛应用到绿色化学工程与工艺。该工程中具有的应用性能不仅可有效改善化工产业发展过程中存在的资源浪费和环境污染问题,同时还可有效促进化工生产的结构不断得到优化。绿色化学工程与工艺在化工产业中的应用主要表现在如下几点。
(一)清洁生产技术的应用
清洁生产技术是一种具有较高价值的绿色技术,该种技术主要是通过对化工原料进行无害、无毒、无废处理,实现原料利用率得到提高,进而促进化学工程的生产质量得到提高。在清洁技术中,应用最为普遍的技术分别为脱硝和脱硫两种技术。应用该两种技术对存在较为严重的污染的化学废物、生活垃圾等进行绿色处理,经过相关技术的处理后,生活垃圾可有效转化为沼气。应用自然发电技术来代替传统发电技术。太阳能、风能的开发和应用是清洁生产技术飞速发展的重要标志。在生物工程中合理应用清洁生产技术,可有效促进细胞及基因工程的发展效果得到显着提高。在辐射加工中应用清洁生产技术,可促进催化剂的作用得到显着提高。
(二)与生物技术相互结合的应用
在生物技术领域中,其技术范畴具体包含细胞、微生物、基因、酶等多种技术。其在各化工生产中的应用主要包含有生物化工合化学仿生学两个方面的内容。在生物体内,生物酶作为催化剂存在,其具有显着的专一性和高效性,在生物合成的每个过程中均无法脱离酶的作用。在绿色化学工程与工艺中对生物技术进行合理应用,通过相关技术处理,可使再生资源转化为相应的化学品。早期所应用的有机化合物原料大部分是直接源自动物和植物,后来才逐渐发展为将煤炭、石油作为原材料使用。在绿色化学工程与工艺中,通常情况下均是应用工业酶或存在于自然界中的酶作为催化剂。将酶与通常应用的化学催化剂进行比较,酶在应用过程中的优点主要表现为无污染、产物性质好、反应条件温和等。例如通常情况下均是应用丙烯腈进行丙烯酰胺制备,当使用酶作为催化剂后,能耗消耗量大大降低,反应具有彻底性,并且在反应过程中无任何副产物产生。
(三)生产环境友好型产品
绿色化学工程与工艺的主要发展目的之一即为为社会生产处环境友好型产品,如清洁汽油、磷洗衣粉等无毒无害产品。通过绿色化学工程可以生产出与社会、自然环境发展相符合的友好型产品。绿色化学工程生产的出现在很大程度上起到了保护环境的作用。在社会生产、生活中,人们的购买的产品均为绿色产品,不仅有效保证了人们身体健康,同时也可促进社会健康、和谐发展。因此,在化工生产过程中,如能够促进绿色化学工程与工艺对的优势得到充分发挥,可有效降低生态环境的染污,促进国家自然环境和社会经济得到可持续发展,对国家的长远发展及社会的进步具有重要意义。
化学反应工程原理篇2
1.1核心课程体系构建的原则
钦州学院开设化学工程与工艺专业有良好的机遇,同时也有多方面的挑战。要办好钦州学院化学工程与工艺专业,贯彻学院打造五大品牌专业的精神,需要从紧密联系北部湾区域经济建设方面着眼,努力办出具有石化特色的化学工程与工艺专业,重点建立一套紧密结合石化下游产业链、注重过程开发和工程实践能力培养的核心课程体系。在核心课程设置方面,确立夯实专业基础、强化工程意识、注重实验技能、拓宽专业口径,注重石化特色的原则。
1.2核心课程体系的内容与相互关系
所谓化工过程,主要包含分离过程和反应过程两种过程。与这两种过程紧密相关的一系列化工类课程共同构成了化工类课程的核心。按照“门数适宜,重点突出,相互支撑,形成一体”的要求,选择化工热力学、分离工程、传递原理、反应工程和化工工艺学等五门理论课以及与这五门理论课相关的化工专业实验课作为核心课程,建设具有石化特色化学工程与工艺专业的核心课程体系,全力打造化学工程与工艺这一品牌专业。在这五门理论课程中,分离工程和反应工程分别研究各类分离过程和反应过程,它们构成了化工过程课程最核心的部分。化工热力学是化工过程研究、开发和设计的理论基础,是化学工程的重要分支之一,与化学反应工程、分离工程关系密切。化工热力学的核心价值在于研究过程进行的方向和限度,为分离过程和反应过程提供相平衡、反应平衡数据,并对化工过程进行热力学分析[1]。反应工程是与工程实际紧密联系的课程之一,它广泛地将化工热力学、化学动力学、流体力学、传热、传质以及生产工艺、环境保护、经济学等反面的理论知识和经验综合于工业反应器的结构和操作参数的设计和优化中[2]。
分离工程是化工专业基础课程,讲述的是如何将混合物进行分离与提纯的学科。作为专门研究分离方法的分离工程课程对学生工程素养的培养有很重要的作用。该课程阐明了化工分离过程的本质规律,重点研究分离方法的工业化途径,设备设计放大效应,最优分离路线的工业化,及最优操作条件。在选择具体分离方法时,不仅要考虑技术上的可行性、经济上的合理性,而且要考虑能耗、环保、设备放大和开发成本等诸多问题[3]。传递原理旨在研究化工动量、热量及质量(俗称三传)的传递现象,用一种统一的观点来处理三种传递现象,并研究动量、热量和质量传递之间的类似性,是研究分离机理、分离效率和宏观反应动力学的基础理论,同时也是反应器放大研究的基础理论之一。与化工热力学不同,传递原理是一门探讨传递速率的课程,它对过程开发、过程设计、生产操作、优化控制及过程机理研究都有重要的使用意义[4]。化工工艺学重在工艺过程的分析,即在特定条件下,进行分离过程、反应过程的比较选择、整合优化。化工工艺学是大学基础化学、化工热力学、化工动力学、反应工程、分离工程等专业基础可和专业课的综合运用。化工热力学和传递原理旨在加强专业基础,化工专业实验、反应工程和分离工程重在强化工程意识,化工工艺学拓展了专业适应面,可以突出石化特色。
2核心课程体系的优化
为了保障以上核心课程体系的顺利实施,建议结合钦州学院化学工程与工艺现有的教学计划,从下面几个方面作出适当的调整。
2.1加强数理基础教学力度,适度拓展
新世纪的工程人才必须有熟练应用数学、科学与工程等知识的能力,有进行设计、实验分析与数据处理的能力。在两年的教学实践中,学生普遍反映数理基础不够扎实,一些数学问题不知所云,比如热力学计算中要应用迭代法求解状态方程、精馏过程计算、反映工程中的偏微分方程求解等等,问题大都源于数学基础较薄弱。因此建议加开线性代数、运筹学、概率论与数理统计、数值计算、C程序语言、数学物理方法,流体力学等数理和计算机基础课程。多所兄弟院校也早就开设了这些基础课程。线性代数和运筹学的开设可以解决反应器设计过程的优化问题;概率论与数理统计是实验数据处理和理解反应工程中一些基本概念的基础;数值计算和C程序语言两门课程是工科学生重要的基础课程,加开这两门课程也是落实我校化学工程与工艺专业培养计划中对学生计算机水平的要求,对学生的就业能力的提高有好处;数学物理方法和流体力学是传递工程等课程的基础,加开这两门课程可以大大的提高学生工程数学能力,为就业和进一步深造打下更坚实的数理基础。考虑到matlab在科学和工程计算领域的突出作用,建议开设matlab在化工中的应用的相关课程[5]。化工热力学和化工原理是反应工程的基础,故将化工热力学和从第四、五学期调整至第三、四学期;化工原理和反应工程两门课程共同构成了化学工程最核心的部分课程,将化工原理从第四、五学期调整至第二、三学期,反应工程从第三学期调整至第五学期,也是考虑到化工原理是反应工程的基础。同时,将计算机模拟与仿真删去,将其中的知识分散到加开的matLaB在化工中的应用和数值计算这两门课程中。从上表2中还可以看出,加开的课程中,突出了数理课程的基础,同时,适度的拓展经济和计算机相关的课程,也增加化工制图和电工学等实践性较强的课程,这对培养学生的工程实践能力是必不可少的。
2.2整合化工专业实验
为了整合学院教学资源,最大限度地利用现有的一切教学设备,建议从各门化学工程与工艺核心课程的专业实验中选出一些经典的、与石化行业紧密相关的进行重新编排,单独设置一门大学化工基础实验课程,分成三个学期展开教学。另外,考虑到传统的化工专业实验教材以单一验证实验为主,无法满足新世纪综合素质人才培养的要求,可将化工实验按由浅入深的原则划分成验证型实验、设计型实验和综合型实验三个层次。尽量精简验证型实验,增加设计型实验和综合型实验。可以从教师的一些科研项目中选出一部分让学生参与,将这些项目设计成设计型或综合型实验,这样,通过学生的亲身体验科研过程,培养了正确的科研习惯,为学生的就业和进一步的深造打下好的基础。
化学反应工程原理篇3
在材料科学与工程专业的本科教学工作中，本科学生在高年级就开始学习材料科学与工程专业的基础课程和专业课程。其中在材料科学与工程专业课程教学中，在讲述材料的制备工艺方法中讲述过原位反应自生法制备复合材料。原位反应自生法是制备金属基复合材料，金属陶瓷复合材料，以及金属间化合物/陶瓷基复合材料的主要方法。原位反应自生法是在一定条件下通过化学反应在基体内原位生成一种或几种增强相从而达到强化的目的。这种方法可得到增强体颗粒尺寸细小，热力学性能稳定，界面结合强度高的复合材料，是一种很有前途的颗粒增强复合材料制造工艺。原位反应自生法制备复合材料由于具有可以达到净近尺寸成形的优势，所以能够广泛应用于工程领域中。在材料科学与工程专业的本科课程教学中，在材料加工工程和材料制备方法中都讲述过原位反应合成技术。此外还可以将原位反应自生法制备复合材料作为一项实验教学内容安排学生进行实验，使学生认识和了解原位反应自生法制备复合材料的工艺过程。所以原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业教学实践中得到广泛的应用。本文首先讲述原位反应自生法制备复合材料的原理和制备工艺过程，并讲述原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业教学实践中的研究和讨论。并对原位反应自生法制备复合材料的未来发展趋势进行分析和预测。
二、原位反应自生法制备复合材料的原理和制备工艺过程
为了克服传统方法制备的复合材料存在增强体颗粒尺寸粗大，热力学不稳定以及界面结合强度低等缺点，出现了原位合成技术，即在一定条件下通过化学反应在基体内原位生成一种或几种增强相从而达到强化的目的。原位自生法是通过原料粉末中的某些化学反应生成所需要的反应产物并通过热压烧结工艺制备出复合材料试样。原位反应自生法可得到增强体颗粒尺寸细小，热力学性能稳定，界面结合强度高的复合材料，是一种很有前途的颗粒增强复合材料制造工艺。目前报道的原位合成技术主要有原位反应热压烧结技术，原位复合技术，定向氧化技术，熔体浸渍技术，反应结合技术及自蔓延高温合成技术等。定向氧化合成技术是利用放热反应在金属或金属间化合物基体中原位分散金属间化合物或陶瓷颗粒或晶须的原位复合技术。原位自生法是通过反应物之间的反应生成所需要的反应产物并通过热压烧结工艺实现致密化。原位合成法是利用化学反应在原位生成补强组元-晶须或长径比较大的晶粒来补强基体材料的制备工艺。原位合成法主要具有如下优点：简化工艺，降低材料成本，实现特殊显微结构设计和获得特殊材料性能，具有很好的热力学稳定性。金属间化合物/陶瓷基复合材料的制备方法主要有原位复合技术和定向氧化技术以及原位反应热压烧结工艺。可以采用原位反应热压烧结工艺制备金属间化合物/陶瓷基复合材料。原位复合技术是由于金属间化合物反应的形成热相对较低，因而采用自蔓延燃烧时系统不易达到较高的绝热温度，故一般采用原位复合技术制备和合成复合材料。原位复合技术是利用放热反应在金属或金属间化合物基体中原位分散金属间化合物或陶瓷颗粒或晶须的原位复合技术。传统的方法是将粉末压坯在恒定速率下加热到可使反应自发的产生并在整个混合物中处处发生反应。定向氧化技术是定向金属氧化工艺可用于制备金属基复合材料。原位反应热压烧结工艺是将原位反应和热压烧结工艺相结合制备致密的复合材料。
三、原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用
原位反应自生法主要用于制备金属陶瓷，金属间化合物，金属间化合物/陶瓷复合材料等。在材料科学与工程专业的教学课程中，其中材料加工工程和材料制备与合成方法讲述过原位反应自生法。原位反应自生法同粉末冶金技术和液相烧结技术一样都是材料制备技术。原位反应自生法同样是热加工工艺，原位反应自生法涉及到反应物高温化学反应制备产物的过程。在材料科学与工程专业课程的课堂教学中，在有些专业课程中原位反应自生法只是作为了解，对于原位反应自生法制备复合材料的具体内容和制备工艺步骤的研究和应用了解很少。所以就需要在材料科学与工程专业的实践教学课程中增加一些关于原位反应自生法制备复合材料的实验课程。通过原位反应自生法制备复合材料的实践教学活动可以使学生认识和了解原位反应自生法制备复合材料的原理，制备工艺过程以及对经过原位反应自生工艺后得到的金属基复合材料烧结制品的物相组成，显微结构和性能进行研究，使学生通过对复合材料的制备与研究过程可以加深学生对材料科学与工程专业课程学习的认识和了解。对于本科学生的教学实践课程，可以在本科学生的本科专业课程设计和本科毕业设计过程中安排采用原位反应自生工艺制备金属基复合材料和金属陶瓷复合材料的教学内容。例如采用原位反应自生工艺可以制备金属陶瓷复合材料，先将金属陶瓷粉末通过压力成型工艺制成坯体，并通过原位反应自生工艺和高温烧结工艺制备金属陶瓷复合材料。高温烧结工艺可采用常压烧结工艺，热压烧结工艺和放电等离子烧结工艺以及热等静压烧结工艺。采用原位反应合成工艺可以制备金属间化合物/陶瓷基复合材料，通常先将金属间化合物粉末和陶瓷粉末通过压力成型过程在一定压力下压制成具有一定形状和致密度的预制件，通过原位反应自生法和高温烧结工艺形成金属间化合物/陶瓷基复合材料。高温烧结工艺可采用常压烧结工艺，热压烧结工艺和放电等离子烧结工艺以及热等静压烧结工艺。有时将原位反应自生法和热压烧结工艺相结合制备致密的复合材料烧结块材。通过实验教学过程使学生认识和了解到原位反应自生法制备金属陶瓷复合材料的制备工艺过程，提高学生对专业课程学习的认识和了解。使学生通过实验教学认识和了解了原位反应自生工艺制备复合材料的制备工艺原理，使用方法和制备过程，以及对得到产物的物相组成和显微结构进行分析和测试。原位自生法可以制备金属基复合材料，金属陶瓷复合材料等。采用原位反应自生法可以制备颗粒增强的金属基或陶瓷基复合材料。
原位反应自生工艺制备复合材料涉及到反应物在高温下发生化学反应生成反应产物的过程，原位反应合成技术操作过程比较简单，对设备要求较低，只需要高温烧结炉，可以进行现场操作，因此可以作为本科学生的实验课程教学内容，可作为材料科学与工程专业课程的辅助教学实验，也可以作为本科专业课程设计和本科毕业设计教学内容。使学生通过实践教学来加深对材料科学与工程专业课程的认识和掌握。使学生认识到金属基复合材料的制备过程以及金属陶瓷复合材料的制备过程等，并使得学生对原位反应自生法得到的烧结制品进行分析和测试，使学生对材料的分析和检测水平有较大的提高。对于拓展学生的知识面有很大的帮助。为本科学生以后的本科专业课程设计和本科毕业设计打下坚实的实验基础。
四、原位反应自生法制备复合材料的未来发展趋势和应用
原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程领域有着广泛的研究和应用。原位反应自生技术由于制备工艺简单，成本较低，对设备要求较低，只需要高温烧结炉，所以被广泛的应用到金属基复合材料，金属陶瓷复合材料，金属间化合物/陶瓷基复合材料等的合成与制备中。利用原位反应自生法可以开发新型的金属基复合材料和金属陶瓷复合材料以及金属间化合物/陶瓷基复合材料。采用原位反应自生技术可以开发出很多种类型的金属基复合材料和金属陶瓷复合材料。所研究和开发的材料种类也逐渐增多，应用范围也越来越广泛。原位反应自生技术在材料科学与工程专业教学与实践中也得到广泛的推广和应用，原位合成技术已经成为材料科学与工程专业实践教学课程进行的实验内容。所以本文作者认为应该在材料科学与工程专业的教学实践中增加一些采用原位反应自生技术制备复合材料的实验课程。
化学反应工程原理篇4
化学反应过程是化工生产过程的核心，流程中反应器的投资不一定最大，但反应器的设计精度、操作控制精度均要高于其它设备，是决定最终产品产量和质量的关键部位。化学反应工程是一门研究工业反应过程的开发和反应器设计、优化、放大的工程学科。目标是通过学习培养学生分析、解决工业反应器设计、操作和控制中遇到的实际工程问题的能力。化学反应工程是人类从科学实验和生产实践中总结发展起来的，它离不开科学实验和生产实践。学生在学习时普遍感到理论抽象、数学推导繁琐、工程问题多，不少学生认为化学反应工程课程是大学中最难学习的课程之一。本科生的工程背景知识不足，仅靠理论教学难易将反应工程基本原理与工业反应过程有效结合，难易将知识内化为学生的能力。开好这样一门课程，改革实践教学是深化书本理论知http://识、强化工程应用能力的有效途径之一。为此，青海大学化工学院(以下简称“我院”)在加强实践性教学方面进行了一系列的探索，采取加大课程实验、开设课程设计、开展反应器操作仿真实训、鼓励学生参加科研活动等一系列改革措施，取得良好的教学效果，显著加深了学生对化学反应工程基本原理的理解，有效提高了学生在反应器设计、科学实验研究、反应器操作等方面的实践动手能力。
一、开设课程设计、培养学生应用知识和反应器优化设计的能力
我院开设了为期2周的化学反应工程课程设计，要求每个学生独立完成硫酸转化器设计，采用二转二吸中的“3+1”或“2+2”式工艺、四段间接换热绝热式固定床催化反应器。每个学生的设计规模、进一段的原料气组成、净化率、转化率、吸收率不相同，学生自己查阅文献资料、查找设计方法、搜集计算公式、选择工艺参数进行设计。完成后撰写设计说明书，内容包括设计任务书、目录、设计
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方案简介、工艺计算、设计结果汇总、设计评述与讨论、参考文献，等等。设计过程中学生之间广泛讨论，商讨设计方法，学习氛围浓厚。虽然过程相似，但设计条件不同，每个学生都要单独完成自己的设计任务。通过该课程设计，学生对固定床催化反应器的形式和特点，固体催化剂的性能、内扩散有效因子的概念和计算方法，平衡温度、平衡温度曲线的概念和绘图方法，最佳温度、最佳温度曲线的概念和绘图方法，各段进出口温度、进出口转化率的最佳分配方法，利用本征动力学方程，通过数值积分计算反应时间的方法，催化剂用量的计算及校正方法，反应器直径、高度及其它附件尺寸的计算方法等知识点，有了深刻的理解和较好的掌握。
二、逐步加大实验、巩固所学知识、培养实验动手能力
对于化学反应工程这种实践性很强的工程学科来说，实验是学生参加实践获取知识所必需的学习途径。而化学反应工程的主要研究方法也是应用理论推演和实验研究工业反应过程的规律而建立的数学模型方法。所以教会学生如何建立各类实验反应器，如何进行实验设计、反应条件选择和数据处理非常有用。为此在课程建设中，我院通过专业实验课、综合设计型实验课，逐步加大与化学反应工程有关的实验。目前开设多釜串联流动特性的测定、管式反应器流动特性测定两个验证型实验；开设乙酸乙脂水解反应动力学的测定、乙醇催化裂解制乙烯反应动力学测定、乙苯脱氢制苯乙烯、反应精馏制乙酸乙酯等四个综合设计型实验。通过实验，学生对返混、脉冲法、阶跃法的概念以及停留时间分布的测定方法，多釜串联模型、轴向混合模型的流动特性，理想流动反应器与实际反应器停留时间分布的区别，连续均相流动反应器的非理想流动情况及产生返混原因，全混釜中连续操作条件下反应器内测定均相反应动力学的原理和方法，反应精馏与常规精馏的区别，连续流动反应体系中气——固相催化反应动力学的实验研究方法，温度、浓度、进料流量对不同反应结果的影响，转化率、选择性及收率的概念及计算方法等知识点，有了透彻的理解。课堂上学习的理论知识，不但在实验中得到验证和巩固，而且得到了应用，掌握了反应动力学的实验测定和相关设备的使用方法。
三、开展仿真实训、培养实践操作能力
我院以前有四周生产实习，实习中遇到企业为了安全和效益等因素不允许学生亲自动手操作时，学生得不到实际操作设备的锻炼机会；一般实习一个化工产品的生产过程，学生掌握了工艺流程、生产原理之后，实习后期学习兴趣、主动性降低，影响实习效果等问题。而且目前大部分化工企业采用dcs控制，技术员主要在控制室通过电脑操作控制生产过程。随着信息时代的到来，计算机仿真技术的应用越来越广泛，采用仿真技术将复杂的工业反应过程虚拟化，从而在计算机上以“慢速”再现反应过程及变化特征，将“抽象”化为“形象”，动态演示工业生产过程。并且，仿真实训具有无消耗、无污染、可重复操作等优点。为此我院购买了北京东方仿真软件技术有限公司的化工培训软件，在校内建立仿真实验室，开展仿真实训教学。将以前四周全在企业的生产实习改为前两周在企业生产现场实习，后两周在校仿真实验室开展仿真实训。目前我院开设的与化学反应工程有关的仿真实习项目有固定床反应器单元、流化床反应器单元、间歇反应釜单元，以及30万吨合成氨生产工艺中的反应部分、甲醇生产工艺中的反应部分，等等。学生要进行冷态开车操作、正常生产操作、停车操作、故障处理操作，以及单人单工段、多人单工段、多人多工段等操作环节的实训。通过仿真操作训练对于学生了解化工反应过程、以及工艺和控制系统的动态特性、提高对化工生产过程的运行和控制能力具有特殊效果。这种运行、调整和控制能力，集中反映了学生运用理论知识解决实际问题的水平。所以，仿真训练是运用高科技手段强化学生掌握知识和理论联系实际的新型教学方法。
四、参与科研活动、培养创新能力
化学反应工程原理篇5
关键词:化学反应工程;教学改革;教材;实施方案
《化学反应工程》课程是化工类及相关专业的核心课程之一，属于本专业重要的专业基础课和必修课，在化工类学生的培养过程中起着举足轻重的作用。化学反应工程是一门研究与化学反应工程相关问题的一门科学技术，是从上世纪30年代初萌生到50年代末形成的一门由过程控制、传递工程、物理化学、化工热力学、化工工艺学、催化剂等相关学科互相交叉互相渗透而演变成的一门边缘学科［1］。通过近几年的教学经验和调查研究发现，学生普遍认为化学反应工程是大学课程中最难学的基础课程之一，学习过程中发现理论计算公式复杂，反应器种类繁多，课程学习结束后感到一头雾水，抓不住重点。因此，面对这样一门课程，如何进行教学，让学生理解起来更加形象生动，从更本上改变化学反应工程的教学现状是我们目前的重要任务。本文结合不同种类高等学校选用教材的特点和差异，并根据我校化工专业的特色，提出了《化学反应工程》课程教学的侧重点，从多方面对本课程的教学提出了改革实施方案。
1《化学反应工程》教学在化工专业中的作用
化学反应工程的主要任务是研究化工生产过程中反应器内的反应规律和传递现象，使化学反应实现工业化生产的一门技术科学，是提高化工生产技术所必需的科学技术理论。化学反应工程在化学化工领域中起着举足轻重的作用，目前各种化学品的生产和应用无不借助于化学反应工程相关的理论知识。在20世纪40年代，一个化学反应过程的技术开发到真正的工业生产大概需要十年以上的时间，而现在只需要三到五年。此外，随着计算机技术的快速发展，中试试验的规模不断缩小，试验的次数也不断减少，大大加快了化工厂建设的步伐，降低了投资建设的成本［2］。因此，作为一门理论教学课程，将化学反应工程这门课程作为化工专业方向的重点课程进行建设，对于高等学校教学改革的促进、本科教学质量的提高、优秀化工专业人才的培养具有十分重要的意义。济南大学作为一所省部共建的大学，化学工程与工艺专业一直是本学校的特色学科，学校对化工类学生的培养目标一直是培养应用型高技术的人才，每年为我国的精细化工和石油化工行业输送大约240名高水平人才，对精细化工和石油化工行业的发展起到重要的作用。为此在化学反应工程教学过程中，我们紧密结合我校的特点和化工实际生产的需要，着重提升学生的反应工程知识储备，培养学生分析解决实际工程问题的能力，并在教学过程中不断地进行教学改革和实践，把课程、教材的理论研究和教学方法相结合，不断提升《化学反应工程》的教学效果。
2不同类型高校选用教材的特点和差异
直到20世纪70年代，化学反应工程的相关研究成果才开始被大量地介绍到国内，其中华东理工大学的陈敏恒教授，天津大学的李绍芬教授，浙江大学的陈甘棠教授，四川大学的王建华教授等是国内最早从事反应工程教学的学者。到了80年代以后，国内从事化学反应工程学科教学研究的队伍迅速壮大，并且化学反应工程的研究逐渐渗透到各种化工领域，与世界研究水平之间的差距也不断缩小，不同版本的教科书和各种各样的专著也相继出版。反应工程已经成为我国化工类专业学生的一门非常重要的专业课程。目前国内已有120所大学和科研单位培养化工类相关专业的人才，例如清华大学、天津大学、华东理工大学、北京化工大学、中国石油大学、南京工业大学、浙江大学、大连理工大学、四川大学、华南理工大学和济南大学等。目前化学反应工程学科正在蓬勃发展，由于国内高校地区和专业特色的不同，不同高校在化学反应工程教材选择上也存在差异，各有各的特点。作者就不同高校所使用的《化学反应工程》教材进行了汇总和分析。首先介绍一下陈甘棠教授主编的《化学反应工程》(第三版)，这本教材是国内许多化工类高校选用的主要教材之一，随着我国在化学反应工程这一重要学科的教育方面日渐普及，该部教材自1981年第一版问世以来，已经出版到了第三版，受到广大化工类专业师生的好评［3］。该部教材的特点是着重基础，本书共分为十章，分别介绍了均相反应过程，包括均相反应动力学基础、均相反应器、非理想流动:非均相反应过程，包括气—固相催化反应过程、非催化两流体相反应过程、固定床反应器、流化床反应器;聚合反应过程，包括聚合过程的化学与动力学基础;生化反应过程，包括生化动力学基础、生化反应器。该部教材注重反应工程研究方法的介绍，在不同的章节内容中论述了反应工程学的发展方向，有助于读者进一步深入研究。朱炳辰老师主编的《化学反应工程》也受到国内很多工科类高校化工专业老师和学生的青睐。本部教材的第一版是由化学工业出版社于1993年出版，截至目前本部教材已经出版到第四版，其中第三版累计发行量高达32000册。《化学反应工程》第四版主要吸收了一些关于现代化学反应工程发展方向方面的知识，本部教材的主线是围绕化学反应与动量、质量、热量传递交互作用的共性归纳综合的宏观反应过程，以及如何解决反应装置的工程分析和设计。该书对近年来出现的化学反应新概念、新理论和新方法做了大量阐述。另外，对于国内一些偏工科的化工类高等院校，选用的教材大多数以郭锴老师主编的《化学反应工程》为主，本部教材的主要内容包括:均相单一反应动力学和理想反应器、复合反应和反应器选型、非理想流动反应器、气固相催化反应本征动力学、气固相催化反应宏观动力学、气固相催化反应固定床反应器、气固相催化反应流化床反应器、气液相反应过程与反应器、反应器的热稳定性和参数灵敏性。本部教材的特点是主要突出了该门课程的重点和难点，删除了一些与教学大纲联系不是十分密切相关的内容，并着重讲解解决化学工程问题的基本方法。除此之外，罗康碧老师主编的《化学反应工程》教材结合了理科和工科的综合优势，吸收了国内外相关教材的许多内容和好的经验，增添了一些反应工程研究方面的最新成果。另外，本部教材在贯彻“少而精”的原则上更注意删繁就简，将重点放在化工专业领域内共性的基本问题上，并且同时体现了其教学性。本部教材先重点阐述基本概念和基本原理，然后结合实际生产，详细论述各种常用反应器的设计方法，并列出详细的例题和课后习题，用于帮助学生利用所学到的反应工程原理去分析和解决实际应用问题。近年来，梁斌等老师主编的《化学反应工程》第二版也受到国内许多化工类高校老师和学生的欢迎。在本部教材中，主要内容是以《化学反应工程》、《反应器理论分析》及国内外相关优秀教材为基础，致力于培养学生的分析问题能力和提高学生的工程实际知识储备，减少了教材内容在模型分析上的过程描述，加强学生在建立模型方面的训练。另外，本部教材还增加了工业应用背景的实例分析和课后习题，在分析解答这些习题的过程中让学生充分掌握反应工程的基本原理和相关知识，使教学内容尽量与科学研究和工程实践同步。
3我校化工专业的特点和教学侧重点
济南大学的化学工程与工艺专业属于理论性和应用性兼顾的一门特色化工学科，本专业始建于1992年，前身为山东建材学院精细化工专业，1993年招生，是济南大学重点学科的重要组成部分，2007年被学校授予校级特色专业，2012年成为山东省品牌(特色)专业，现为山东省氟化学化工材料重点实验室依托专业之一。其中化学反应工程这门课是本专业重要的专业基础课和必修课，另外，化学反应工程课程的理论教学是本专业本科教学的重要组成部分，起着理论指导和基础知识培养的作用。另外，从学校每年安排的工程实习学时就可以看出，学校对学生的动手能力和实践能力提出了更高的要求。例如学校每年组织化学工程与工艺专业大三学生去山东金城医药化工有限公司进行生产实习，主要参观和学习2－甲氧羰基甲氧亚胺基－4－氯－3－氧代丁酸生产车间的反应器设计和工艺装置流程图。通过调研每年的学生生产实习效果发现:学生在学习完实际工业生产装置后，对课本上的基本概念和原理理解的更加透彻。根据我校化工专业的特点，在《化学反应工程》的课程教学上，我们选择的教材是郭锴老师主编的《化学反应工程》第二版。在课堂教学过程中我们的教学目标为:通过对反应工程理论的学习，能够运用化学反应工程的理论方法建立数学模型，优化设计反应器、或者改善化学反应场所、改进现有的化工生产工艺;进一步提高学生的理论联系实际的能力，培养学生判断和解决问题的能力，使学生学会研究的方法，为进入研究生学习打下良好的基础;掌握由化学动力学特性建立动力学方程、建立数学模型、优化和设计反应器及改进化工工艺的理论;运用化学反应工程的知识，能够进行基本化工反应装置反应器的设计。
4拟采用或已经实施的教学方法
化学反应工程具有跨接多种学科的特点，结合本校化学工程与工艺专业的特色和优势，笔者从以下方面进行了教学方法的改进。(1)结合我校特点济南大学在医药中间体工业化生产、氟化学材料合成、精细化学品制备和环境催化方向具有鲜明的特色和优势，已经发展成为以新产品开发、新工艺设计、新技术应用为特色的精细化工和化工领域高级人才培养、科学研究和新技术开发的重要基地之一，并多次获得国家科技进步奖和发明奖。因此，在本科教学过程中，要结合我校化工专业的特色，着重讲解气固相催化反应和气液相反应过程，并要求学生能够运用化学反应工程的知识进行基本化工反应装置或反应器的设计，进一步提高学生的理论联系实际的能力，培养学生判断和解决问题的能力，为社会培养优秀的化学化工(医药中间体、氟化学材料和精细化学品)相关人才。(2)阐述方法和教学方式的改进目前全国高等学校的教学方式还是以灌输式教学为主，老师主动讲，学生盲目听，导致课堂利用率低，学生学习效率不高。随着计算机技术的不断发展，多媒体技术在高校已经普遍使用，虽然这样可以改善课堂教学方式，丰富课堂教学内容，提高学生的学习兴趣，但是多媒体技术的使用导致每节课的授课内容大大增加，学生并不能高效率的吸收每节课中所有的知识点，导致在学期末时学生对这门课的了解程度并不高［4］。例如，我在第一次讲授《化学反应工程》这门课程时，由于讲课经验和技巧都很欠缺，所以在整个课堂教学过程中完全按照多媒体上的内容进行阅读，这样生硬的填鸭式的教学模式，导致整个课堂教学效果很差。因此这样的灌输式教学模式会导致学生盲目听从，其自主性和能动性大大缺失，所以在以后的教学过程中，我们要“授之以渔”，而非“授之以鱼”，这需要我们在教学方式上加以引导［5］。笔者认为改变这种填鸭式的教学模式，主要的突破口就是让学生参与到课堂教学过程中，充分调动学生的积极性并培养学生对本门课的学习兴趣。针对这一措施，笔者在教学过程中进行了一些探索和改进，取得了很好的效果。具体探索过程如下:在阐述一些基本概念和原理的时候，可以在课前让学生充分的查阅资料，然后在课堂上让学生进行讲解，在这过程中并进行充分讨论，最后老师做总结，并纠正学生的错误观点。这种“查阅资料－主题讨论－问题反馈”的教学模式，能够让学生参与到课堂教学过程中，让学生做课堂真正的主人，提高学生的主观能动性，改变填鸭式教学的不足。(3)注重理论和实际的结合在高校的课堂教学过程中，教科书是一种不可或缺的教学工具，但也不能作为唯一的使用工具，教科书在本科教学过程中只能作为一种辅助的工具。这样就要求老师在教学过程中要灵活应用教材，既不能完全拘泥于教材，也不能完全脱离教材，在讲清楚基本原理和基本概念的基础上，注重理论和实际相结合。在每一章的讲述过程中，把每一个知识点都与实际工业应用相互关联，并阐明其主要的热量传递、动量传递、质量传递及化学反应在实际过程中是如何应用的，以加深学生对每一个知识点的理解。另外，还要注意结合科研成果，对学科前沿知识进行讲解，让学生了解目前化学反应工程的研究动向，例如在讲解气固相催化反应本征动力学时，可以引入最新发表的经典文献，通过对文献的讲解，加深学生对气固相反应本征动力学的理解，知道如何来研究一个催化剂的本征反应活性。通过这种理论与实际相结合的方法，可以大大提高学生在课堂上的学习效率。在对《化学反应工程》课程教学方法不断改进后，获得了良好的课堂效果，这不仅对教师的教学能力是一种转变和提高，对化工类学生思维和能力的培养也具有重要的意义。
参考文献
［1］金涌，程易，颜彬行.化学反应工程的前世、今生和未来［J］.化工学报，2013，64(1):34－43.
［2］王安杰，周裕之，赵蓓.化学反应工程［m］.北京:化学工业出版社，2005:1.
［3］陈甘棠.化学反应工程［m］.北京:化学工业出版社，2011:1－3.
［4］吴元欣，朱圣东，吴迎.以多尺度理念构建新的化学反应工程体系［J］.武汉工程大学学报，2011，33(1):2－3.
化学反应工程原理篇6
一、2012年-2014年全国高考新课标卷i化学反应原理大题考点分布
三年来，化学反应原理大题依据“重视理论联系实际，关注与化学有关的科学技术、社会经济和生态环境的协调发展”的考纲要求进行命题。在内容选择上体现了时代性和实用性，彰显了化学的价值。2012年（27题）以“在塑料、制革、制药等工业中有许多用途的光气合成”为载体，2013年（28题）以“新型能源二甲醚的合成”为线索，2014年（28题）则以“重要有机化工原料乙醇的合成”为素材。考查到的主要内容有化学反应能量、化学反应速率、化学平衡和电化学等内容。具体考点为：
①化学方程式书写、②盖斯定律应用、③信息条件下化学方程式书写、④平衡常数计算及应用、⑤速率及影响速率因素大小比较、⑥勒夏特列原理应用、⑦电池电极反应及计算、⑧工艺比较等。每一年对以上考点考查的方向及频率略有差别。具体情况见图1（数字①②③④⑤⑥⑦⑧为考点序号，下同）。
由图1比较分析可知，2012年化学反应原理大题涉及到的考点有6个，分别是①②③④⑤⑥。其中①②③⑥考点出现的频次为一次，速率及影响速率因素大小比较出现的频次为三次，平衡常数计算及应用出现的频次为两次。2013年考点较为集中，重点考查方程式书写、勒夏特列原理应用、电池电极反应及计算，出现的频次皆为三次，占试题考点数的90%。
2014年考点共五个，分别为②③④⑥⑧。考点分布较为均匀，重点考查勒夏特列原理应用，出现频次为3次。
二、2012年-2014年全国高考新课标卷Ⅰ化学反应原理大题命题特点
1.考点稳中有变，变中有新
“稳、变、新”是高考试题的主旋律，对于同一类型的试题，命题者都会删减某些考点，引入新的考点，在传承中求变求新。2012年-2014年化学反应原理试题考点关系见图2。
从考点关系情况来看，三年都考查到了盖斯定律应用和勒夏特列原理应用。盖斯定律应用主要考查的视角为计算热效应（2012年）或书写信息条件下的热化学方程式（2013年）或求陌生反应的焓变（2014年）等。勒夏特列原理应用的考查手法则相对较灵活，2012年为应用勒夏特列原理来比较温度的大小；2013年则是应用勒夏特列原理进行过程分析。如“分析二甲醚合成反应（Ⅳ）对于Co转化率的影响、分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响、Co转化率随温度升高而降低的原因”；2014年整合了2012年和2013年有关勒夏特列原理考查方式。既有压强大小的判断，又有分析进一步提高乙烯的转化率所采取的措施。
从相邻两年考点关系看，2012年有6个考点，而2013年只涉及到4个考点。其中相同的考点为①②⑥。2013年在2012年的基础上减少3个考点，新增“电池电极反应及计算”。2014年重现了2012年和2013年中的4个考点，新增了“工艺比较”。
2.植入新知识，突出考查考生重组信息的能力
考纲将学生的学习能力分为“接受、吸收、整合化学信息能力”、“分析问题和解决（解答）化学问题的能力”、“化学实验与探究能力”。其中“接受、吸收、整合化学信息能力”排在第一位。纵观近三年来化学反应原理试题，它主要考查考生“从试题提供的新信息中，准确地提取实质性内容，并经与已有知识块整合，重组为新知识块的能力”。2012年-2014年化学反应原理大题中的新信息详见表1。
从表1可以看出，近三年来，化学反应原理大题都植入一些新知识，信息呈现方式有文字描述、坐标图和定义等。解答形式为书写信息条件下的化学方程式、热化学方程式、求焓变及热效应、根据给出的定义进行相关计算，依据坐标图分析解答等。在试题中植入新知识，有利于“选拔具有学习潜能和创新精神的考生”，测试考生重组信息的能力。
3.隐藏部分信息，提升设问难度
化学反应原理形成是一个抽象与概括的过程，因此在解答此类试题时，考生必须依赖试题的载体，运用抽象思维与概括思维，对试题信息进行筛选、重组、整合，然后输出原理。命题者若将部分信息隐藏起来，试题的难度便会陡然增加。这就要求考生不但要具备灵活的思维，还要有扎实的基础。
2012年化学原理大题中的第（2）问：“已知CH4、H2和Co的燃烧热，计算生成1m3（标准状况）Co所需热量？”，该问主要是考查教材新增内容盖斯定律。从江西省的阅卷数据看（下同），考生的正确率为1.4%。正确率如此之低，一方面说明考生不会灵活运用盖斯定律解决相关问题，但更重要的原因是，此问隐藏了人教版《选修2》中的“一碳化学”和“高温重整”关键内容。很多考生将CH4与Co2进行高温重整生成的产物写成了Co和H2o，而不是Co和H2。
2013年化学反应原理题第（1）问：书写“工业上从铝土矿制备较高纯度al2o3的主要工艺流程的化学方程式？”，当年该问的零分率为79%。为什么呢？因为没有告之铝土矿中还含有Fe2o3、Ga2o3、Cao、mgo、Sio2等杂质。该问意图是考查工业制铝的工艺流程，属于知识再现型问题。但因隐藏铝土矿所含杂质的信息，难度系数仅为0.082。同样该题的第（5）问：“列式计算能量密度？”，此问目的是测试学生即学即用能力。虽然能量密度以定义的形式给出，但是缺少法拉第常数或电子的电量，当年整个江西省仅有78人答对此问。
2014年化学反应原理大题第（2）问：“与间接水合法相比，气相直接水合法的优点？”，此问的参考答案为“污染小、腐蚀小”。很多考生回答了“无需催化剂”或“产品利用率高”或“无副产物”等。间接水合法制乙醇的副产物主要是乙醚。其优点是反应条件温和、乙烯的转化率高。其缺点是生产流程长、浓硫酸对设备腐蚀严重。而直接水合法制乙醇的副产物除乙醚外，还有乙醛、丁烯、丁醇及乙烯聚合物等。其优点是直接合成乙醇，生产流程短、以固体酸（磷酸）作催化剂，减少对设备腐蚀。其缺点是乙烯的转化率低。由于试题缺少以上两工艺优缺点的关键信息，仅给出两工艺的原理，考生要正确回答此问，多少要凭点运气。这是导致此问得分率极低的主要原因。
化学反应工程原理篇7
复杂的“表面”
物质的两相之间密切接触的过渡区称为界面，若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。在相界面上所发生的一切物理化学现象统称为界面现象或表面现象，而研究在表面上所发生化学反应过程的科学称为表面化学。
表面并不简单，实际上，发生在固体表面的反应非常难以研究。对于相对简单的气相反应体系，往往只涉及到反应分子之间的碰撞和相互作用。但是，在对固体表面发生的化学反应进行描述时，人们还必须同时对反应分子与固体表面的相互作用，以及固体表面结构的影响进行深入了解。
早在19世纪末，以朗缪尔为代表的物理化学家已经充分认识到固体表面的结构对诸如吸附、催化和电化学反应过程的重要影响，并陆续提出了一些重要的理论和假设。但是，由于表面研究的特殊性和复杂性，在精确的实验和系统的理论方面一直没有出现重大突破。
20世纪60年代，由半导体工业发展出的真空技术促成了现代表面化学的诞生。埃特尔是最早洞察到真空技术巨大潜力的科学家之一。由于物质表面的化学活性很强，在普通状态中很难研究某个独特的变化。借助超高真空实验设备，就可以观察金属表面原子和分子是如何运作的。而在此之前，对于表面化学的认识仅停留在分子层次以上。
自上世纪60年代以来，埃特尔逐步建立了研究固体表面化学过程的方法学，通过利用多种研究技术的组合，在原子分子层次提供了一个表面化学反应的完整图像，为固体表面化学研究奠定了科学基础。他发展的方法学不仅应用于化学过程的研究，对相应工业过程也具有重要的指导意义，如化工催化剂的研发、半导体元件的加工、金属表面的防腐、燃料电池的研究等等。
科学界公认，合成氨反应过程的催化机理的认识和表面非线性反应动力学理论的建立是埃特尔教授对固体表面化学过程研究的两个最典型的重要贡献。
合成氨机理的研究
哈伯－博施(Haber－Bosch)合成氨过程是最重要的多相催化反应之一，在这个过程中，空气中的氮气被分离并转化为生产化肥所需要的氨。上世纪初，合成氨催化剂的发现不仅启动了现代化学工业，也宣告了现代农业的到来。德国科学家弗里茨・哈伯由于发明了合成氨的铁基催化剂而获得了1918年诺贝尔化学奖。卡尔・博施由于开发合成氨高压催化工艺而分享1931年诺贝尔化学奖。
由于哈伯－博施合成氨反应的重要性，其反应机理被广泛研究。这个过程是以精细的铁粉作为催化剂，让氮气与氢气同时被吸附到铁粉表面，然后进行反应生成氨。那么，在这一反应过程中，哪个步骤是速控步，也就是对提高整个过程的速度起到至关重要作用的那一步?还有，氮分子是以分子还是原子的形式与氢反应?50年来科学研究给出的最肯定的结论是合成氨反应的速控步是氮气的化学吸附，而表面吸附氮物种是氮分子还是氮原子则没有定论。
埃特尔设计了一个理想系统：在真空中铺上一层清洁和光滑的铁粉，再控制性地输入不同的气体。他发现，当氮气分子到达铁粉表面时，它首先是以分子的形式吸附，完全吸附后，氮分子中两个氮原子之间的键断裂，以氮原子的形式与铁离子吸附。埃特尔使用不同的方法测量分子在铁表面停留的时间，发现氮分子分裂成氮原子这一过程是催化反应的速控步，氮原子一旦分裂出来就立刻与周围的氢原子结合生成氨。如果要提高整个反应的速度，就必须加快氮气分裂成氮原子的速度。
为了搞清氮是以分子还是原子的形式与氢反应，埃特尔在增加氢气的同时测量了铁粉表面氮原子的浓度，发现氮增加得越多，铁表面氮原子的浓度就越低，这表明氮是以原子而不是分子的形式与氢反应。
测量铁表面氮原子的浓度并不是一件容易的事。埃特尔用光谱分析方法来区分氮原子和氮分子，同时，他又用另一种方法来测量氮的浓度，即研究铁粉表面的形状，因为当氮吸附在铁粉表面时，表面的形状会有微小变化，他用电子轰击铁粉表面，电子不同的散射模式揭示了表面的不同。
之所以要同时使用不同的方法，是因为研究这种类型的表面，极有可能眼见非实，因为系统中任何微小的杂质都会立即吸附到表面。所以，这种表面必须用尽可能多的不同方法来研究，以确保所获得的图像没有因污染而扭曲。
埃特尔利用多种现代表面科学研究技术系统研究了哈伯－博施合成氨过程的模型催化体系，并利用多种谱学技术鉴定了反应过程中全部的反应中间物种，并给出了反应的势能图。埃特尔同时发现高压反应条件下的变化关系与低压反应条件下模型催化体系测得的变化关系一致，从而证实了在这个催化反应体系中，模型催化体系表面化学研究结果可以推广到工业催化体系。埃特尔教授对哈伯－博施合成氨反应机理的研究，已经成为如何合理利用多种现代表面科学研究手段的组合来研究并理解复杂催化反应相关的表面化学过程的教科书般的典范。
非线性反应动力学的研究
埃特尔还对铂等贵金属催化荆在一氧化碳氧化反应中的作用进行了深入的研究，这是发生在净化汽车尾气的催化转化器中的一个重要反应。通过对这个催化反应的模型体系的研究，开创了固体表面化学之非线性反应动力学研究领域。
早在1982年，埃特尔的研究小组便报道了铂单晶表面催化的一氧化碳氧化反应表现出非线性反应动力学行为，即二氧化碳的生成速率随反应时间发生振荡。这在当时是表现非线性反应动力学的唯一实际催化反应。在随后的一系列开创性的工作中，埃特尔研究了一氧化碳氧化反应速率与铂表面反应物种浓度、铂单晶表面结构之间的关系，提出了铂单晶表面催化一氧化碳氧化反应非线性反应动力学的微观模型：反应过程中，取决于一氧化碳表面浓度；铂单晶表面存在两种表面结构，两者对一氧化碳氧化反应的催化活性相差较大，从而表现出反应速率的振荡；在振荡反应体系中，体系变量还依赖于其在体系内的空间位置，因此振荡反应会表现出时空斑图。为观察铂单晶表面上的时空斑图，埃特尔研究组发展了光发射电子显微镜(peem)，能够原位动态
观察表面吸附物种的浓度变化。观察到振荡反应过程中吸附一氧化碳物种和吸附氧物种在铂单晶表面形成的丰富的时空斑图，从螺旋波到混沌。这些研究结果无论是从深度，还是广度都极大加深了我们对固体表面反应动力学的理解。
埃特尔的研究是完全基础性的研究，但他对表面分子反应动力学过程的研究，对以固体催化剂为基础的多相催化过程的研究，基本上是化学领域最具有支撑作用的核心技术。目前，现代大型化工生产过程中，催化过程达80％以上，并已渗透到精细化学品的合成、药物中间体的合成及环境保护等领域。新催化剂的开发已由技艺水平向分子设计方向发展。新催化剂和新催化工艺的出现，已成为现代化学工业发展的增长点。除了在化工领域已取得的实际应用之外，埃特尔的研究还对包括煤炭、天然气以及太阳能等新能源在内的能源利用有着深远的影响，并推动表面化学向纳米科学、生物科学等诸多学科渗透。
表面科学在中国的发展
催化和表面化学研究在中国的开展，可以追溯到上世纪30年代。1933年，张大煜先生在获得了德国德累斯顿工业大学博士学位以后，便回国开创和发展胶体化学和表面化学的研究。从50年代初期开始，他致力于工业上广泛使用的催化剂担体研究，结合水煤气合成石油的钴催化剂和合成氨催化剂的催化性能研究，逐步建立了物理吸附、化学吸附等一系列研究方法，提出了表面键理论的设想，并以此为指导，研制成功了合成氨新流程3个催化剂，在当时达到了国际先进水平。
在表面化学研究方面特别值得一提还有郭燮贤和邓景发两位院士的工作。前者在基础研究方面先后提出了表面“空位”对吸附和催化反应作用的概念；氢和一氧化碳活化吸附方面的“易位吸附”和“协同机理”的新概念等；后者自行设计、组装了多种近代能谱仪，在国内较早建成了一个从分子水平研究表面吸附和催化过程的表面催化实验室，系统开展了银系列催化剂的基础理论研究。
作为表面科学和技术研究领域的杰出代表，埃特尔教授也为中国表面化学和催化研究发展做出了重要的贡献。他分别从1997年和2000年开始担任中科院大连化学物理研究所《催化学报》顾问和催化基础国家重点实验室国际顾问，先后在他的研究室长期工作的中国学者超过了10位。其中大连化物所的包信和研究员从1989至1995年一直在埃特尔教授的指导下研究高压条件下氧与银表面的相互作用以及甲醇催化选择氧化机理。
由于年事已高，埃特尔很遗憾自己不能将模型催化的研究拓展到纳米和生物领域。当包信和提出回国后希望拓展模型催化剂的基础研究，进一步将催化表面化学的研究与纳米技术相结合，从纳米尺度上深入理解催化反应过程时，埃特尔表示极大支持，并将他们自行研制的一台光发射电子显微镜(peem)赠送给包信和。他还积极推动大连化物所与弗里茨一哈伯研究所共同成立了中科院和马普学会“催化纳米技术”伙伴小组，并亲自担任专家组组长，利用表面科学的表征、制备手段，研究催化反应的纳米作用基础。
相关链接：
格哈德・埃特尔小传
化学反应工程原理篇8
一、试题背景分析
此类试题的背景材料对学生来说常常是陌生的，一般涉及生产、生活实际及后续（如高中）学习内容；试题呈现形式主要包括生产流程、操作流程、物质变化流程、装置流程、实验流程等，常以物质的制备流程、工业生产流程、废物处理流程、实验操作流程等为主线给题。一个完整的物质制备的化工生产流程，一般具有以下特点：[生产原料][对原料的预处理][核心化学反应][产品的提纯与分离][目标产物][图1]
熟悉流程中的背景资料、工艺设计原理、生产原理、相关思想及操作目的，明确原始生产原料、目标产物、生产过程、核心反应及相关知识等，是解答此类试题的前提和保障。
二、解题策略与步骤
（1）阅读题头提取信息明确目的。
工艺流程型试题常以学生未知的知识或方法作为题源背景，并将生产或实验目的置于引题信息中。因此，解题时要认真阅读题头资料，找准关键字，获取有用信息，明确生产目的和工艺设计思路。
（2）精读流程对比分析理解原理。
工艺流程图主要包括三部分，即三线（进线、出线、循环线或可逆线），核心反应，框图文字（表明主要原料及产品）。箭头进入框图的是反应物（原料），离开框图的是生成物（常指副产物），箭头最终指向的常是目标产物。解题时应首先关注流程图中的起始物与目标产物，其次关注每一个箭头的指向（进或出），每一个框图内的中转物及副产品，每一条可逆线、循环线上的提示或说明等，从而明确核心反应及生产原理，找到解题线索。另外，审题时要注意查看生产过程中的副产品及环境污染问题，对污染物是怎么处理的，有没有可循环利用的物质等；明确生产过程，尽可能节能减排、避免浪费；明确一切反应或操作都是为了获得产品。
（3）浏览设问纵观全局分析解答。
该类试题常以独立设问或关联设问的形式将要解答的问题置于题尾，每一个设问都可以从框图信息中找出答案。因此，关注题尾设问，沿主线探寻答案及线索，关注核心反应及箭头提示，及时检索并灵活应用所学知识与方法进行分析，是解答问题的关键。
三、中考题型例析
题型1物质的制备流程
该类试题常以生产、生活实际为背景，主要考查物质的制备与合成，如侯氏制碱、合成氨、合成化肥等，解题时应明确生产原理、生产目的及生产主线，根据箭头指向寻找转化关系，生产原料有时不止一种，常见于流程图的开始，目标产物常现于图末。
【例1】（2015年安徽省）我国制碱工业先驱侯德榜发明了“侯氏制碱法”。其模拟流程如图2：[贝壳
主要成分为
CaCo3][煅烧][反应①][饱和食盐水][H2][nH3][n2][Co2][操作a][naHCo3
固体][nH4Cl
溶液][反应②][纯碱、Co2、
H2o][一定条件][图2]
（1）反应①的化学方程式是，反应②的基本反应类型为。
（2）工业上用分离液态空气的方法制取氮气，属于（填“物理”或“化学”）变化。
（3）操作a的名称是，实验室进行此操作所需的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、。
（4）写出nH4Cl的一种用途：。
【解析】（1）反应①是高温煅烧贝壳（主要成分为碳酸钙），生成物是氧化钙和二氧化碳。反应②是2naHCo3[]na2Co3+Co2+H2o，属于分解反应。（2）工业上分离液态空气制取氮气时没有生成新物质，属于物理变化。（3）过滤是分离固体和液体的操作，操作a是为了分离naHCo3固体和nH4Cl溶液，属于过滤操作。（4）nH4Cl中含有氮元素，可用作氮肥。
【答案】（1）CaCo3[高温]Cao+Co2分解反应（2）物理（3）过滤漏斗（4）用作化肥（合理即可）
【思路点拨】由“侯氏制碱法”的模拟流程图可知，该生产流程的原料是贝壳、氮气、饱和食盐水，它们在一定条件下反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠受热分解可得到最终产物――纯碱。读懂流程图，熟悉二氧化碳的工业制法，化学反应基本类型，物质的变化与用途，过滤操作的适用范围和主要仪器等知识，这些是解答此类题的得分关键。
题型2金属的提炼流程
该类试题常以金属矿物的冶炼、废旧金属的回收及利用等为背景给题，主要考查金属的性质，金属活动性顺序，有关实验操作及化学方程式的书写等问题。理解主线中提炼金属或其盐类的主要反应原理，弄清生产过程中添加试剂的目的等是解题的关键。
【例2】（2015年北京市）生物浸出技术在金属冶炼中应用广泛。嗜热细菌在65～80℃酸性水溶液及氧气存在下，能氧化黄铜矿（主要成分CuFeS2）产生硫酸盐，进而生产铜和绿矾。主要流程如图3：[黄铜
矿粉][试剂a、
氧气、
嗜热细菌][65～80℃][含硫酸铜和硫酸铁
的溶液][矿渣][硫酸铜
溶液][氢氧化
铁沉淀][试剂b][反应①][试剂a][反应②][铜][硫酸铁
溶液][绿矾][图3]
（1）分离出矿渣的操作是。
（2）若试剂b为Fe粉，反应①的化学方程式为。
（3）氢氧化铁与试剂a发生中和反应，反应②的化学方程式为。
【解析】（1）分离固体和液体的操作是过滤。（2）试剂b为Fe粉，b与硫酸铜溶液反应可得到铜，因此，反应①为铁与硫酸铜溶液的置换反应。（3）中和反应的反应物为酸和碱，氢氧化铁与试剂a发生中和反应生成硫酸铁，可推知试剂a一定是硫酸，由此可写出反应②的化学方程式。
【答案】（1）过滤（2）Fe+CuSo4=FeSo4+Cu（3）3H2So4+2Fe（oH）3=Fe2（So4）3+6H2o
【思路点拨】本题的生产原料是黄铜矿粉，目标产物是铜和绿矾两种物质（绿矾即FeSo4・7H2o）。生产过程比较复杂，框图出现“断崖”，具有跳跃性，但题目中要解答的问题比较简单。解题时，弄清生产目的和生产原理，联系问题中的信息提示，可推知试剂a和试剂b。理解置换反应和中和反应的原理，掌握有关化学方程式的正确书写等是得分关键。
题型3废物的转化流程
该题型主要考查将废旧物品、物质转化与利用的问题，涉及工业“三废”（废水、废气和废渣）的处理等。题中常呈现多种设备及原理，涉及多种物质或方法。解题时注意箭头的指向：箭头指向设备，表明是添加的反应物；箭头离开设备，表明是生成物。设备中的排出物不会对环境造成污染，如H2o、o2、Co2等。
【例3】（2015年北京市）某烟气脱硫的工艺不仅能消除So2，还能将其转化为石膏（CaSo4・2H2o）等产品，实现“变废为宝”。主要物质转化关系如图4：[o2、Co2][H2o][H2o][o2][CaCo3][烟气（o2、Co2、So2）][H2So3][设备1][设备2][设备3][设备4][CaSo4][CaSo3][石膏][图4]
（1）设备1中，通过喷淋水脱去烟气中的So2，该反应的化学方程式为。
（2）设备2中，加入CaCo3的目的是将H2So3转化为。
（3）设备3中，反应前后化合价发生改变的元素是。
【解析】（1）设备1中，烟气中的So2与H2o反应生成H2So3（亚硫酸），o2和Co2释放到空气中。（2）设备2中发生的核心反应为CaCo3+H2So3=CaSo3+H2o+Co2，加入CaCo3的目的是将H2So3转化为CaSo3。（3）设备3中发生的核心反应为2CaSo3+o2=2CaSo4，CaSo3中硫元素为+4价，CaSo4中硫元素为+6价，o2中氧元素的化合价为0，变为化合物后化合价为-2，可见，反应前后化合价发生改变的元素是氧和硫。
【答案】（1）H2o+So2=H2So3（2）CaSo3（3）氧、硫
【思路点拨】本题以烟气转化――脱硫技术的流程图为载体，考查了工业废气中二氧化硫的去除与转化过程。解题时要注意每个设备中临时添加或转化的物质及所发生的核心化学反应。根据箭头指向可推知除了烟气外，设备中临时添加的H2o、o2、CaCo3等物质也是反应原料，石膏是终极产品。
题型4海水的综合利用流程
该题型主要以海水淡化，海水中某种金属的提取，海水晒盐及粗盐中可溶性杂质的去除，海洋中贝壳类资源的利用等为背景，以工艺流程图的形式给题，考查海水资源的综合利用，综合性较强，涉及知识面较广，对学生能力要求较高，看懂流程图是正确解题的关键。
【例4】（2015年烟台市）海洋中蕴含丰富的资源。
（1）海水淡化是解决淡水资源不足的重要方法。下列方法中，可以使海水变为淡水的是（填字母）。
a.滤纸过滤B.吸附
C.沉降D.蒸馏
（2）从海水中提炼出来的重水（D2o）可作原子能反应堆的中子减速剂和传热介质。重水中重氢原子（D）的相对原子质量是2，则重水中氧元素的质量分数为。
（3）从海水中制备纯碱和金属镁的流程如图5所示：[海水][粗盐][母液][精盐水][吸氨、酸化][加热][Ⅵ][Ⅰ][Ⅲ][Ⅳ][Ⅴ][Ⅱ][mg（oH2）][mgCl2][电解][mg][石灰乳][Cao][贝壳
（主要含碳酸钙）][naHCo3][na2Co3][图5]
回答下列问题。
①步骤Ⅴ中所加试剂是。
②粗盐水中主要含有CaCl2、mgSo4等可溶性杂质，可加入下列物质，利用过滤等操作进行除杂。则加入下列三种物质的先后顺序为（填字母）。
a.适量的盐酸
b.稍过量的na2Co3溶液
c.稍过量的Ba（oH）2溶液
③第Ⅲ步反应的化学方程式是。
④在海边用贝壳作原料制生石灰，优于用石灰石作原料的原因是（写一条）。
【解析】（1）过滤是除去水中难溶性杂质的方法，不能除去水中的可溶性物质，故a项错误；吸附是除去水中的色素、异味或细小颗粒等杂质的方法，不能除去水中的氯化钠、氯化镁等可溶性盐，故B项错误；沉降可使大颗粒不溶物快速沉淀下来，可溶性物质无法靠沉降而除去，故C项错误；蒸馏是通过加热的方法将水变成水蒸气，水蒸气再冷凝成水的方法，采用这种方法可将盐分除去，得到纯度较高的蒸馏水，达到淡化水的目的，故D项正确。（2）重水中的重氢原子的相对原子质量为2，则重水中氧元素的质量分数为[16×12×2+16×1]×100%=80%。（3）①由流程图分析可知，步骤Ⅳ中，母液与石灰乳反应后得到的物质主要是氢氧化镁，步骤Ⅴ中所加试剂与氢氧化镁反应生成氯化镁，推知该试剂是盐酸；②粗盐水中主要含有CaCl2、mgSo4等可溶性杂质，所加试剂的顺序是，先加稍过量的Ba（oH）2溶液，除去mgSo4，再加稍过量的na2Co3溶液，除去CaCl2和过量的Ba（oH）2，引入新杂质naoH，最后加适量的盐酸，除去naoH和过量的na2Co3，即加入试剂的先后顺序是c、b、a；③第Ⅲ步反应是加热碳酸氢钠，其化学方程式为2naHCo3[]na2Co3+H2o+Co2；④在海边用贝壳作原料制作生石灰，既可减少贝壳的污染，又可提高经济效益，减少资源浪费。
化学反应工程原理篇9
关键词：石油化工危险化学品辨识方法风险评估
中图分类号：X937文献标识码：a文章编号：1672-3791(2012)03(a)-0000-00
1石化企业危险化工工艺概述
1.1石油化工工艺的危险性
化工工艺是指通过原料处理、化学反应、产品精制等化学生产方法，将原材料转变为产品的过程，这些过程通常需要相应的操作条件要求，并需使用特定的仪器和设备，使材料发生物理学上或化学上的变化，而危险化工工艺就是指在化工生产过程中，可能导致中毒、火灾或爆炸等安全事故的工艺。石油化工企业的生产过程主要是将石油、天然气等原材料，通过相应设备使其进行一系列的物理变化或化学反应，其工艺普遍具有连续性强、操作复杂的特点，原料、产品中包含大量有毒、有害、易燃、易爆、高腐蚀性的物质，且反应多是在高温、深冷、高压等特殊环境下进行的，因此反应装置的运行、检修、运输、安装等环节也普遍存在危险性。
1.2石化工艺危险源的具体分析
（1）危险化学品。国务院颁发的危险货物品名表与危险化学品名录中，将危险化学品分为爆炸品、压缩与液化气体、易燃液体、易燃固体及自燃固体、氧化物及过氧化物、以及毒害品和感染性物品等几大类。可以说，这些化学品在石化生产中都有所涉及，其中一些还是重点石化工业的主要原料与产品。以其中的主要危险气体而言，最为常见的就包括液化石油气、氢气、氨气和硫化氢气体等，液化石油气作为一种从油气田或石油炼制中获得的碳氢化合物，可以作为重要的化工原料或燃料使用，但它同时也是一种易燃易爆气体，并具有很强的挥发性且极易受热膨胀，在大量被吸入人体后，还会导致窒息中毒等问题；氢气作为工业原料广泛应用于石化工业的各个领域，生产中需加入氢气通过去硫和氢化裂解来提炼原油，但气体具有无色无味、燃烧火焰透明等特性，因此发生泄漏时，通常很难被察觉，一旦液氢外泄至空气中，就有可能与空气混合引发燃烧爆炸事故；而其他常见的氨气、硫化氢气体等，也各具可燃性、腐蚀性等危险，必须妥善管理，加强预防控制。
（2）反应装置的危险性。石化生产设备的危险性主要来自其生产原料、产品、以及相关工艺条件，催化裂解、常减压蒸馏、延迟焦化以及汽油加氢等工艺中，设备的安装、运行，及维护都面临一定的安全风险。以催化裂化装置为例，该装置主要包括反应器和再生器、加热炉和辅助燃烧室、裂解余热锅炉、油气分离器、气分装置等。生产过程主要包括原料油催化裂化、催化剂再生和产物分离3个主要工艺流程，以原油蒸馏所得的馏分油为原料，在热和催化剂的作用下发生裂化反应，以获得轻质油品和液化气等产品，其原料与副产品、产品均易于与空气形成爆炸性气体，在生产过程中产生的硫化氢有毒，且易泄漏，具有中毒危害。故整个装置具有易燃、易爆、有毒等危害特性。此外，工艺中的高温、高压等工艺条件和装置自身的缺陷等也构成了生产过程中的危险性因素。
2重视风险评估加强安全管理
要全面控制石化企业化工工艺中的危险性因素，就必须建立安全生产数据库，以计算机技术、通信技术等现代科技手段为支撑，通过完善的风险评估系统实现生产全过程的危险源辨识、风险评价、安全方案设计、费用计算等一系列高效管理工作。
2.1危险源辨识
应根据不同企业的具体生产过程对其工艺中各物质与装置的固有危险性、危险物质容量、温度、压力、操作方式、反应放热与腐蚀性等多个项目分等级赋值并进行累计计算，所得的危险程度再结合其风险指标、危害程度及后果、控制方案等建立完备的资料数据库。以危险物质容量为例，该指标是针对工艺装置中各种反应物的含量，参考《危险化学品重大危险源辨识》或《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》等标准进行分级，含量的计算应以反应物的反应形态为标准，有触媒的反应还应去掉触媒层所在的空间。在计算机的自动识别和控制程序设计中，还应完善系统中的查询、保存、修改等功能。
2.2安全评价
石化生产的安全评价具有多目标、多属性的特点，单一的评价方法并无法全面反映评价对象的特征、危险程度，因此应根据不同的评价对象，提供多种评价方法再进行优化。评价方法包括定性评价和定量评价，预评价、中间评价和现状评价，工厂设计的安全性评价、安全管理的有效性评价、人的行为安全可靠性评价、作业环境和环境质量评价以及物质的物理化学危险性评价等，实践中应将多种方法相结合，并引入行为矫正技术，模糊数学理论、层次分析法、风险指数法等，提高评价的科学性。
2.3其他管理内容
其他管理内容包括方案设计与评估、数据管理、预算管理等。要确保安全辨识与评价的可靠、实用，必须对包括生态环境污染等内容在内的危险辨识及控制、工艺路线的科学性、作业的安全性、以及工程进度计划等方案进行综合评估；而针对企业的未来发展规划，数据库应具有运行稳定、更新快、可扩充的性能，预算管理则应根据实际风险特点，合理配置安防费用，降低企业的经营成本。
3结语
能源需求量的增大带动了我国石油化工产业的快速发展，但也同时促使企业在激烈的竞争中不断扩大规模、提高技术工艺水平和自动化水平，但由于这些行业涉及的危险物品与危险装置种类多、范围广，并广泛分布在石化生产全过程的各个环节中，因此也带来了重大的安全风险。目前我国的危险化工工艺的安全保障系统在风险辨识方面仍处于起步阶段，且未形成通用性的评价方式，因此相关工作人员必须在不断总结经验教训的基础上，结合理论分析，参考专家的咨询意见，建立有针对性的评估指标体系，以科学的管理方法，实现石化企业的安全生产。
参考文献
[1]赵来军,吴萍,许科.我国危险化学品事故统计分析及对策研究[J].中国安全科学学报,2009,(07).
[2]付师兵.石油化工工艺设备检修过程中火灾事故成因分析及安防措施[J].江西化工,2011,(01).
化学反应工程原理篇10
一、命题特点
化学工艺流程试题是新课程改革催生的一种新题型，也是近年来中考化学试题的特色之一。化学工艺流程试题就是将化工生产过程中的主要生产阶段，即生产流程，用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。工艺流程题的结构一般分为题头、题干和题尾三部分：题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括副产品)，题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来，题尾主要是根据生产过程中涉及的化学知识设置成系列问题，进而构成一道完整的化学试题。
在近年来的中考中，“化学工艺流程试题”命题内容广泛，密切联系生产、生活实际，设问方式灵活，充分体现了“化学是真实的”的命题指导思想，其主要特征如下：
1.以化工生产为背景，用框图的形式表述生产流程，主题内容广泛，密切联系生产、生活实际，题材丰富。
2.工艺流程所包含的学科知识比较基础，具有一定的代表性和典型性，流程图中可能出现超纲知识，但试题设问时不会涉及。
3.解答流程题不必将图中每一种物质都推出，一般是问什么推什么。试题的设问一般没有“连带效应”，即前后问题之间没有必然的联系，主要考查学生对已学知识的掌握、理解、迁移、转换、重组和应用的能力。
二、解题策略
1.明确目的，提取有用信息。题头一般是简单介绍该工艺生产的原料和工艺生产的目的(包括副产品)，以及提供一些课本上未出现过但题中必须要用到的信息。通过阅读题头，了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，进而明确生产目的――制备什么物质，找到制备物质时所需的原料及所含杂质，提取出所给的相关信息――物质反应的化学方程式、物质稳定性、物质溶解性等。
2.分析流程，弄清各步作用。首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质（原料）与最后一种物质（产品），从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清：生产流程过程中原料转化为产品的过程中依次进行了什么反应？每一步除目标物质外，还产生了什么杂质或副产物？杂质是否要除去？若要除去，采用什么操作方法除去？采取这样的方法，其目的是什么？
3.看清问题，准确规范作答。无论流程如何陌生复杂，最终命题者设置的问题仍然是课本、考纲所要求掌握的知识点。大多数问题用所学知识便可直接回答，但个别地方往往有悖所学知识，这时就要考虑产物、环保、产量、成本等等。所以答题时要看清所问问题，不能答非所问，要注意语言表达的科学性，如化学方程式要配平，分清所问是实验操作名称还是具体操作步骤等等。
三、解题方法
1.首尾分析法。对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙生产工序)试题，首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质（原料）与最后一种物质（产品），从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。
2.截段分析法。对于用同样的原料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的工艺流程题，用截段分析法更容易找到解题的切入点。
3.交叉分析法。有些化工生产选用多组原材料，事先合成一种或几种中间产品，再用这一中间产品与部分其他原料生产所需的主流产品。以这种工艺生产方式设计的流程题，为了便于分析掌握生产流程的原理，方便解题，最简单的方法就是将提供的流程示意图划分成几条生产流水线，上下交叉分析。
4.“瞻前顾后”分析法。有些化工生产，为了充分利用原料，变废为宝，设计的生产流水线除了主要考虑将原料转化为产品外，同时还要考虑将生产过程中的副产品转化为原料的循环生产工艺。解答这类题，可以用“瞻前顾后”分析法。“瞻前顾后”分析法，是指分析工艺生产流程时，主要考虑原料转化为哪种产品(即“瞻前”)，同时也要考虑原料的充分利用和再生产问题(即“顾后”)。
四、真题解读
1.考查生产硫酸的工艺流程。
例1(安徽)以黄铁矿(主要成分是FeS2)为原料，生产硫酸的简要流程图如下：
(1)写出流程图中一种氧化物的名称：。
(2)将黄铁矿粉碎，目的是。
(3)流程中So2转化为So3的化学方程式为。
(4)实验室稀释浓硫酸时应注意什么？。
(5)炉渣(Fe2o3)在工业上可用来。
解析：本题主要考查工业上生产硫酸的工艺流程。(1)氧化物是指由两种元素组成，其中一种元素是氧元素的化合物，流程图中出现了三种氧化物，即二氧化硫(So2)、三氧化硫(So3)、三氧化二铁(或氧化铁)(Fe2o3)。(2)将黄铁矿粉碎，其主要目的是增大反应物的接触面积，使黄铁矿反应更加充分，提高原料的利用率。(3)流程中So2是在加热和有催化剂存在的条件下被氧气氧化为So3，书写化学方程式时要特别注意反应条件的标注。(4)实验室稀释浓硫酸时，应将浓硫酸沿着烧杯壁缓慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，使浓硫酸溶于水放出的热量尽快散失，以免酸液沸腾，溅出伤人，切不可将水注入浓硫酸中。(5)炉渣(Fe2o3)中含有丰富的铁元素，在工业上可以用来炼铁。
答案：(1)二氧化硫(或三氧化硫或氧化铁)
(2)使黄铁矿与空气(或氧气)充分接触(3)2So2+o2催化剂2So3(4)将浓硫酸沿着烧杯壁慢慢倒入水中，不断搅拌(意思相近即可)
(5)炼铁(合理即可)
2.考查合成尿素的工艺流程。
例2(南京)以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示(图中某些转化步骤及生成物未列出)：
(1)尿素与熟石灰混合研磨(填“有”或“无”)刺激性气味。
(2)甲烷和水蒸气在高温及催化剂的条件下反应，生成Co和H2，该反应的化学方程式为。
(3)分离出氨后，可循环利用的两种物质是、。
解析：本题主要考查工业上合成尿素的工艺流程。(1)铵盐与熟石灰研磨会放出氨气，而尿素不属于铵盐，与熟石灰研磨不会放出氨气。(2)书写此类信息型化学方程式，关键是准确找到反应物、生成物和反应条件。(3)从氨气的合成塔出来的气体是氮气(n2)、氢气(H2)和氨气(nH3)的混合气体，氨气被分离后，剩余的两种气体为氮气(n2)和氢气(H2)，这两种物质可以循环利用。
答案：(1)无(2)CH4+H2o催化剂高温Co+3H2(3)氮气(或n2)氢气(或H2)(顺序可颠倒)
3.考查联合制碱法的工艺流程。
例3(梅州)我国化学家侯德榜发明了联合制碱法，其生产产品纯碱和副产品氯化铵的工艺流程如下图所示：
(1)nH3溶于水得到氨水，将无色酚酞溶液滴入氨水中，溶液呈色。
(2)写出反应Ⅰ的化学方程式：，该反应的基本类型为。
(3)操作a的过程是蒸发浓缩、、过滤。
(4)上述工艺流程中可循环利用的物质是。
解析：本题主要考查侯德榜的联合制碱工艺。(1)nH3溶于水得到氨水，氨水显碱性，可使无色酚酞溶液变红色。(2)纯碱是碳酸钠，碳酸氢钠在加热条件下生成碳酸钠、二氧化碳和水，该反应特征是“一变多”，属于分解反应。(3)操作a的过程是蒸发浓缩、冷却结晶和过滤。(4)由工艺流程可知，上述生产中反应物需要通入二氧化碳，生成物中也有二氧化碳，所以二氧化碳可以循环利用。
答案：(1)红(2)2naHCo3na2Co3+H2o+Co2分解反应(3)冷却结晶
(4)Co2
4.考查制备新型净水剂氯化铁的工艺流程。
例4(潍坊)潍坊市继续实施农村集中供水工程，集中供水覆盖人口已达到90%以上。自来水厂常用氯气杀毒，用明矾、氯化铁等絮凝剂净化水。以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3・6H2o)的工艺流程如下：
回答下列问题。
(1)流程中需用30%的盐酸“酸溶”焙烧后的残渣(主要成分是氧化铁)，写出反应的化学方程式：。
(2)二氧化硫能形成酸雨，危害环境。常用下列方法除去：
方法1：将含二氧化硫的废气通入氨水中吸收二氧化硫。氨水的pH(填“大于”、“等于”或“小于”)7。
方法2：将含有二氧化硫的废气通入石灰石悬浊液中，在空气作用下生成硫酸钙和二氧化碳，从而除去二氧化硫，写出反应的化学方程式：。
(3)自来水厂通常用电解饱和食盐水制备Cl2，反应的化学方程式为：2naCl+2H2o通电2naoH+Cl2+H2。现需要71t氯气用于自来水消毒，理论上需要含杂质10%的粗盐多少吨？同时生成烧碱多少吨？
解析：本题主要考查新型净水剂氯化铁的制备流程。(1)盐酸与氧化铁反应生成氯化铁和水。(2)氨水是一种弱碱，因此氨水的pH大于7；将含二氧化硫的废气通入石灰石悬浊液中，在空气作用下反应的化学方程式为：2CaCo3+2So2+o2=2CaSo4+2Co2。(3)根据需要的71t氯气，通过化学方程式可以计算出需要的氯化钠的质量和生成的氢氧化钠的质量，然后根据氯化钠的质量可计算出粗盐的质量。
答案：(1)Fe2o3+6HCl=2FeCl3+3H2o
(2)大于2CaCo3+2So2+o2=2CaSo4+2Co2
（3）设电解的氯化钠的质量为x，生成烧碱的质量为y。
2naCl+2H2o通电2naoH+Cl2+H2
1178071
xy71t
11771=x71tx=117t
需要含杂质10%的粗盐的质量为：117t1-10%=130t
8071=y71ty=80t
答：略。
5.考查从海水中获取化工产品的工艺流程。
例5(内江)海水是巨大的资源宝库。下图所示为利用海水为原料获得许多化工产品的流程图：
(1)要鉴别海水是硬水还是软水，可选用的试剂是。
(2)步骤①中选用蒸发结晶法而不用降温结晶法的理由是。
(3)制纯碱过程中，过滤操作所需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗和。
(4)步骤②发生反应的化学方程式是，其基本反应类型为。用镁制造的一种镁铝合金，常用作生产飞机外壳的材料，该材料具有的优良性能有(任答一点)。
(5)步骤④发生的反应为置换反应(类似于金属与盐溶液之间的反应)，试写出该反应的化学方程式：，此反应能够发生是因为。