化学在工程中的应用

化学在工程中的应用（精选9篇）

化学在工程中的应用 篇1

1.1 使化学生产类型多样化

当前，在社会经济高速发展的大背景下，人们对化学生产产品的质量要求越来越高，对化学生产产品类型的需求也越来越多，因此，为了更好的丰富化学产品的类型，实现化学生产多样化，充分借助化学工程技术极为重要。化学工程技术无非就是利用各类化学元素及其对应的化学反应原理，进行深入剖析，进行从理论到实践的演练，进而使化學生产工作更加充分化，使化学生产类型更加多样化，一方面可以有效满足人们对化学产品日益增长的需求，另一方面可以有效推动化学生产工作的良性发展。

1.2 带动化学生产效率的提高

化工技术在化学生产过程中的最终目的就是提高化学生产的效率。就化学生产效率的提升而言，无非就是利用化学工程先进技术，紧跟社会发展步伐，不断创新化工技术理念，更新化工技术类型，使其得以在化学生产过程中更加完善，从而有效提高化学生产的效率和质量，为化学企业在社会的稳步发展奠定良好基础。

1.3 拥有更加完善的技术理论

化学在工程中的应用 篇2

一、涉及化学知识在港口安全工程的各方面

前期的港口建设项目,危险化学品在港口装卸、港区内运输、储存、生产、经营等等一系列活动的安全问题都是港口安全工程的重要方面。

1、《危险化学品建设项目安全监督管理办法》(国家安监局第45号令)明确规定要进行港口建设项目安全审查港口建设项目安全审查是指港口建设项目的安全条件审查、安全设施设计审查和专项验收,建设项目未经安全审查的,不得开工建设或者投入生产(使用),这说明安全审查是必要的和保障港口工程安全非常重要。这些安全审查所依据的《化工建设项目安全设计管理导则》、《危险化学品建设项目安全评价细则》等相关规范标准,其中大量是的根据化学知识所制定。

2、危险化学品的安全评价相对应的部分也需要化学知识。无论初期的港口建设还是后期的运营生产经营,都需要相对应港口危险货物安全评价。这是各项许可审批的重要材料、安全依据,也是为了安全生产,法律法规强制规定的内容。其中很多方面都用到化学知识,比如化学品的化学性质,储存的特殊要求,存在的可能性反应,混装和脱去杂质的方法与条件。

3、掌握一定的化学知识,在处理事故应急方面起着关键性的作用,无论发生爆炸,泄漏,火灾等事故,掌握了一定的化学知识,就能及时的作出相应的处理减少损失。比如化学品着火,用何种灭火材料加以灭火,这就需要用化学知识来区分,才能更有效的选择合适的灭火方法,扑灭大火。

二、以台州港来分析目前港口安全工程形势现状

到2012年末,台州港有各类液体化工泊位27个,以3000吨以下的小码头为主,1000吨或500吨码头占多数,按照泊位大小及危险程度,进行分级,规模都为三级,台州港共有液体化工储罐197个,小储罐数量较多,单体最大罐容为:1.22万m?,罐容总计29.9965万m?。台州港液体化工码头2012年总吞吐量为212.9万吨,主要货种包括汽油、柴油、煤油、燃料油、硫酸、液碱、醋酸乙酯、甲醇、MMA(甲基丙烯酸甲酯)、乙醇等数十种。就一个单单台州港就有如此多数量的危险化学品存在,这些危险化学品有易燃易爆的,有构成重大危险源的,有强腐蚀性的,危险化学品一发生泄漏爆炸、污染等事故,相比普通安全事故来说,危害更大,损失更加严重。因此掌握其理化性质,消除潜在的安全隐患,做好安全防护和应急措施,才能避免事故发生。

三、化学知识对一些重大港口安全事故的案例分析及应对方式

(一)2010年7月16日18时许,位于辽宁省大连市大连保税区的大连中石油国际储运有限公司原油罐区输油管道发生爆炸,造成原油大量泄漏并引起火灾。经初步分析,此次事故原因是:在新加坡太平洋石油公司所属30万吨“宇宙宝石”油轮已暂停卸油作业的情况下,辉盛达公司和祥诚公司继续向输油管道中注入含有强氧化剂的原油脱硫剂,造成输油管道内发生化学爆炸。

就化学知识方面的做如下分析:事故当中的原油脱硫剂是一种减少原油中硫化物含量的化学品,为了提高油品清洁性而添加的。化学爆炸的三要素:快速性,放热性,有气体产物。因为在已暂停卸油作业的情况下,仍然继续注入含有强氧化剂的原油脱硫剂,导致没有足够的硫化物参加反应减少气体的产生,氧化反应大多数是放热反应,结果一到临界点就发生了化学爆炸。关于应对,当然有如下建议:采用更安全有效的脱硫剂,加大对管道内气体压力的监测,对于原油装卸过程中抑制剂的使用进行管控。

(二)2012年5月份舟山辖区的两起油污水接收船火灾事故,均是在接收石脑油洗舱水时发生,事故原因也同出一辙。“百达清9”轮的三名船员均无船舶适任证书和专业培训证书,“百达清9”轮和“宝大9”轮作业人员不了解石脑油易挥发扩散、爆炸极限低的化学特性,接收过程中没有对接收船货舱舱口进行封闭,导致石脑油挥发蒸气从货舱口溢出扩散至驾驶台和生活区,遇明火后引发爆炸。

化学知识分析事故原因:石脑油:一部分石油轻馏分的泛称。闪电只有-2℃,极易燃,危险特性:其蒸气与空气可形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂能发生强烈反应。其蒸气比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇火源会着火回燃。

四、港口安全工程中港口危险化学品安全需要亟待解决的一些问题

就目前来看港口安全工程中有以下几方面问题:一、由于港口相关法律法规出台比较晚,《危险化学品安全管理条例》(2002年3月15日起施行,2011年修订)、《港口法》(2004年1月1日施行)都出来的较晚,因此各项可操作的细则规定标准没有跟上,因此存在管理上的漏斗,管理上存在多部门交叉,很多安全强制措施未能落实等现象。因此亟待出台港口各方面的细则规范港口安全生产。二、目前港口工程和化学工程没有相关结合的专业,在现在各地港口都在兴建大石化,PX项目,炼化一体化等港口危化品储存与中专基地的背景下,特别需要既东港口工程又有化学知识的专业为其提供知识理论和技术支持来源。三、各地港口相关化学专业知识的人数比较少,不仅仅参与危险化学品经营储存的企业,甚至各地港口行政管理部门,拥有化学知识相关背景的人员及其缺乏。

五、新形势下所学的化学知识在本人实际工作中的作用

化学在工程中的应用 篇3

关键词:化学灌浆技术;优缺点;实例

中图分类号:TD7 文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)24-0044-01

目前,在各项应用化学工程建设中,由于化学灌浆技术有着它独特的性能,从而能够被广泛的应用到相关领域中,但是,过去人们对于化学灌浆材料并不了解,所以对其在环保性和耐久性等方面存在疑虑,对该项技术的推广产生了不利的影响。文章从化学灌浆技术的优点和效果入手,分析其在相关领域的应用情况,以期对人们对化学灌浆技术的了解有所帮助,进而促进化学灌浆技术的进一步应用。

1 化学灌浆材料的优缺点

①加固工程领域中化学灌装技术应用的优点。化学灌浆技术在临时加固工程中的应用,尤指地下工程,在基坑开挖的过程中,进行加固施工的时候,通过对粉细砂层的固结操作,进而使得地层的支护能力得到提高,可以达到施工简便和适用性强的特点。

②化学灌桨技术的缺陷。相对水泥灌浆技术来说,化学灌浆技术虽然有着非常多的优点,但是,化学灌浆技术不能够完全的取代水泥灌浆技术而应用于化学工业中,因为它也有着特定的缺陷,包括:施工繁杂;需要有很多的辅助材料和设备;要求十分专业的施工人员素质;另外,还有造价高,较差的耐久性,有一定毒性,污染环境等。

这些随之而来的不利影响,正在随着化学工业的发展以及灌浆技术水平的不断提高而逐步的在得到改善与克服,比如,紧接着开发出来的低毒性的环氧浆材,是一种非常好的化学灌浆材料。

2化学灌桨技术在各个行业中的应用

①水电工程中化学灌浆技术的应用。在国内,水电行业利用化学灌浆技术进行堵水和裂缝补强的操作是比较早的,在水电大坝中化学灌浆技术的应用体现在下面几个方面:与传统的水泥灌浆技术相结合,建构起作为大坝基础的防渗帷幕,目的是用来保护大坝;对中/微风化的岩石结构作加固补强的处理,从而减少了开挖和回填;针对已经建好的混凝土坝体来说,如果已经产生裂缝,可以对其进行修复和补强;针对深埋在大坝基础下的结构来说,尤其是断层破碎带和泥化夹层,可以对它们进行加固补强处理,以期能够避免开挖和回填,但是这类工程对化学灌浆的材料要求非常的高。

②交通行业中化学灌浆技术的应用。在对桥梁和隧道混凝土结构进行裂缝补强处理时,因为对力学强度的要求比较高,而且对其耐久性和耐腐蚀性要求也较高,一般来说会选用环氧树脂类化灌浆材,这涉及到化学灌浆技术中的使用,还有比如,对于非结构面的裂缝补强处理来说,也可以选用聚氨酯类浆材,它的强度是低于环氧的。

3举例——化学灌浆在混凝土裂缝处理中的应用

在对三峡大坝上游坝面浅层温度的裂缝处理中LPL灌浆材料的应用

LPL注射树脂是由德国研发的,一般情况下适用于注射灌浆中,是一种较低黏度的环氧树脂,具有亲水性、双组份和无溶剂等特性的环氧灌浆材料,A和B组的分配制的体积比通常设置为1.35∶1,在25℃时的黏度是350cp ,进行混合之后的密度处于1.05～1.09 kg/L的范围之内,最低的施工温度保持在5℃。研究表明LPL注射环氧树脂抗压强度、粘结强度及黏度明显高与其它材料,如CW和EAA。

我们考虑三峡大坝的上游坝面部分,它的裂缝深度小于2.0 m,缝的宽度小于1.0 mm,我们采用LPL材料灌浆进行处理后,所得的效果十分良好,使用的灌浆设备则是一些厂家原厂提供的Lily CD-15双组分注射泵。

4结语

化学在工程中的应用 篇4

摘 要：随着人类环保意识的不断提高，在我国提出科学观以及可持续发展的大背景下，高校教育作为人才培养的基地，将科学发展观和可持续发展战略思想纳入高校人才培养机制中成为必然。绿色化学作为促进可持续发展的重要学科，应当积极应用于教学教育中，培养“绿色化学人才”，为可持续发展提供充足的“绿色人才”。文章主要叙述了绿色化学对高校教育的重要性及在高校中的应用。

关键词：理念;绿色化学;高校;化学教育

绿色化学，又称为环境无害化学、清洁化学，是利用化学的技术与方法降低或消除化学产品设计、制造与应用中有害物质的使用与生产，使设计的化学产品或过程更加环保，是一门从源头上减少污染的化学。绿色化学不管是在工业化学、生态化学还是化学教育中都有着重要的意义。化学教育作为培养化学人才的首要途径，将绿色化学应用到高校日常教学中，是培养绿色化学人才、环保型人才、节约型人才的主要方式。

一、绿色化学在高校化学教育中的重要性

1、绿色化学教育是绿色科技发展的重要基础

绿色化学必将推进绿色能源工业、绿色农业的发展，因而可知，绿色化学在绿色科技的成长中扮演着重要的角色，绿色化学的应用，提高了高校培养人才的质量，成为绿色科技发展的主要根基，也是顺应我国可持续发展战略的重要表现。

2、绿色化学是高校化学教学的重要组成部分

高校化学教育课程不只是传授学生化学知识、指导实验，高校化学教育旨在培养综合性、创新性人才。随着国家可持续发展战略的实施，各高校加倍重视绿色人才的培养。将绿色化学融入高校化学课堂中，对完善、优化高校教育教学有着重要的意义，是当下高校改革的重要部分。例如，在化学实验中选用绿色材料，化学废物利用、尾气收集无害化处理等，大力提倡微实验，提高化学教育教学水平。

3、绿色化学能够有效提高大学生绿色意识

人的意识是具有能动作用的，具备良好的绿色意识能够更好地从行动上保护环境，维护环境的可持续发展。在学习绿色化学的过程中，不仅要在常识和技术上“绿色化”，更要在思想上意识到试验“绿色化”的重要性才能有效地在日常的行为中体现“绿色化”，才能通过绿色意识指导绿色行为。

4、绿色化学是当前高校化学教育发展的需要

随着环境污染的不断加剧，社会在保护环境、促进可持续发展方面的呼声日益激烈。在这样的大背景下，化学教育更应该适应当下市场需求，走绿色道路，因此绿色化学符合高校化学教学、培养新型人才的需求。

二、绿色化学在高校化学教育的应用

1、绿色化学在高校化学课堂中的应用

课堂是大学生学习成长的主要场所，教师所采取的教学方法、教学理念等都对学生的学习有着直接影响。在教学理念上，化学教师必须树立良好的绿色化学理念，将理念贯彻到实际的课堂教学中;在案例分析上，列举具备绿色化学的例子进行案例分析，使学生充分认识绿色化学的作用;在行为操作上，教师在进行试验演示过程中采用绿色化学材料，回收有害气体，实现废物循环利用等。

2、绿色化学在高校化学实验中的应用

化学实验是化学知识传递过程中必不可少的一个重要步骤。高校化学教育中，每一个学生都在进行不同的实验，因此会产生大量的化学垃圾，对环境造成严重的影响。微实验便是绿色化学应用在化学实验中的.典型例子，微实验强调规模小、简单化、用料少、效果好，在实验中减少使用化学材料，回收利用化学反应物等都是绿色化学所提倡的，是应用绿色化学的重要表现。

3、绿色化学在高校课题中的应用

高校课题中，特别是化学课题，通过钻研学习课题能更好地发现问题、分析问题、解决问题，是众多化学成果诞生的地方。传统的课题不仅消耗资源，同时造成环境的污染，研究者为了得到成果并不在乎过程所消耗的人力、物力，也不在乎是否造成污染，属于“粗放型”课程。然而绿色化学促使化学课题转向环保、节约、可持续的“集约型”课题。绿色化学促使转变课题观念，注重绿色环保;在原料上，使用绿色原料，减少课题过程中产生的污染;在规模与次数上，逐渐实行“微实验”，提高效率，减少实验次数。将绿色化学应用到化学课题中，是从根源出发，从开始到结束均采用绿色技术，达到环保目的。

4、绿色化学在大学生练习实践中的应用

身为材料化学专业的学生，往往需要外出进行化学检测，如污水检测、水泥性能检测以及高分子材料检测等一系列的练习与实践，这一类的练习实践需要绿色化学技术作为支撑。将练习实践中出现的污染问题运用绿色化学进行分析，并提出有效的治理办法。例如有污水净化、高聚物降解、粉尘吸收等。

化学教育的目的主要是培养适合社会发展需求的化学人才，当前社会对于绿色人才、绿色技术的需求量非常大。绿色化学在高校化学教育中的应用是顺应社会发展的需求，是促进国家可持续发展的重要表现。

参考文献：

[1]仲崇丽.绿色化学导论[M].北京：化学工业出版社，.

[2]朱时清.绿色化学[J].化学进展，2000，12(4)：411-414.

核磁共振在化学中的应用 篇5

摘要: 本文综述了核磁共振在复杂分子结构解析、光学活性化合物构型确定、有机合成反应机理研究、组合化学、高分子化学等方面的应用进展。关键词: 核磁共振、化学构型 1 概述

核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance ,NMR)现象是1946 年由哈佛大学的伯塞尔(E.M.Purcell)和斯坦福大学的布洛赫(F.Bloch)用不同的方法在各自的实验室里观察到的[1]。六十年来,核磁共振波谱技术取得了极大的进展和成功.检测的核从1H 到几乎所有的磁性核;仪器不断向更高频率发展;从连续波谱仪到脉冲傅立叶变换谱仪,并随着多种脉冲序列的采用而发展了各种二维谱和多量子跃迁测定技术;固体高分辨核磁技术和核磁共振成像技术的出现[2]。随着这些实验技术的迅速发展,核磁共振的研究领域不断扩大。核磁共振提供分子空间立体结构的信息,是分析分子结构和研究化学动力学的重要手段。在化学领域,核磁共振为化学家提供了认识未知世界的有效途径。应用核磁共振确定有机化合物绝对构型

有机化学家常常需要确定合成或分离得到的光学活性化合物的绝对构型。应用核磁共振方法测定有机化合物的绝对构型,主要是测定R和S手性试剂与底物反应的产物的1 H 或13 C NMR 化学位移数据,得到Δδ值与模型比较来推定底物手性中心的绝对构型[3]。包括应用芳环抗磁屏蔽效应确定绝对构型的NMR 方法和应用配糖位移效应确定绝对构型的NMR 方法。表中,将计算的Δδ值与表中的配糖位移效应比较,确定底物仲醇手性中心的绝对构型。2.1 芳环抗磁屏蔽效应确定绝对构型

利用芳环抗磁屏蔽效应测定有机化合物绝对构型最为典型的方法是应用1 H

1NMR 和应用19 F NMR 的Mosher 法[4-5]。H NMR 的Mosher 法是将仲醇(或伯胺)分别与(R)和(S)-MTPA(α2甲氧基三氟甲基苯基乙酸)反应形成酯(Mosher 酯),然后比较(R)和(S)-MTPA 酯的1 H NMR 得到Δδ(Δδ=δS-δR), 在与Mosher 酯的构型关系模式图比较的基础上,根据Δδ的符号来判断仲醇手性碳的绝对构型。19 F NMR 的Mosher 法的应用前提是β位取代基的立体空间大小不同。通常情况下,两个非对映异构体(R)和(S)-MTPA 酯中其它影响19 F NMR化学位移因素是相对固定的,19 F NMR 化学位移的不同主要是由于两个非对映异构体中羰基对19 F 的各向异性去屏蔽作用不同引起。通过比较(R)和(S)-MTPA 酯的19 F NMR 的化学位移值结合模型图确定手性中心的绝对构型。2.2 配糖位移效应确定绝对构型

应用配糖位移效应通过核磁共振可确定二级羟基绝对构型,如运用13 C 的配糖位移效应来测定仲醇的绝对构型[6-7]。这种方法包括5 个步骤(13 CNMR 图谱在吡啶里测定):测定仲醇的13 CNMR 图谱;合成仲醇β-D-或α-D-葡萄吡喃配糖体;测定β-D-或α-D-葡萄吡喃配糖体的13 CNMR 图谱;计算葡萄糖单元端基碳、仲醇α碳和两个β碳的配糖位移;将已知绝对构型的仲醇的配糖位移Δδ值总结列于表中,将计算的Δδ值与表中的配糖位移效应比较,确定底物仲醇手性中心的绝对构型。3 应用核磁共振解析复杂化合物结构

核磁共振技术是复杂化合物结构解析最为主要的技术。利用该技术可以获得化合物丰富的分子结构信息,广泛应用于天然产物的结构解析。其近期技术革新主要在于以下几个方面:探头、线圈和核磁管相关技术、固相核磁新技术、核磁共振

[8]。在天然产物分析中,核磁共振仪的检出限较其它波谱分析仪器为高,这对于产率较低的天然产物化合物来说无疑是一种瓶颈制约因素。所以,研究和发展新的核磁共振技术来降低检出限就显得尤为重要。除了提高有限的磁场强度外,更多集中在对核磁共振仪的探头、线圈和核磁管等的改进。常规的5 mm 核磁管及相匹配的探头、线圈在NMR 谱测定时所需样品一般在mg 级以上。近年来逐步发展了微量核磁管及相匹配的探头、线圈,使得样品的检出限大为降低,达到μg 级,甚至ng 级。有关探头、线圈和核磁管相关技术的最新典型应用是Rus2sell 等应用3 mm 低温探头在500 MHz 核磁共振仪上测定了溶解在150μL 氘代苯中的40μg 士的宁的HSQC 谱,在相同的信噪比下比应用传统探头下所需积分时间降低12—16倍[9 ]。此技术对于解析质量和容积有限的复杂天然化合物样品结构具有非常大的优点。4 核磁共振在有机合成反应中的应用

核磁共振技术在有机合成中不仅可对反应物或产物进行结构解析和构型确定,在研究合成反应中的电荷分布及其定位效应、探讨反应机理等方面也有着广泛应用。

4.1 研究合成反应中的电荷分布及其定位效应

配合物中金属离子与配体的相互作用强弱虽然可以用紫外光谱、红外光谱、电化学等方法来研究和表征,但核磁共振谱能够精细地表征出各个H 核或C 核的电荷分布状况,通过研究配合物中金属离子与配体的相互作用,从微观层次上阐释配合物的性质与结构的关系。芳环上原子周围的电子云密度大小可以通过化学位移值得到反映,芳环碳上的电子云密度大小又与其连接取代基的电子效应有关,取代基对苯环的影响为诱导效应和共轭效应的综合。可以通过单取代苯的13 C 化学位移计算常见基团的诱导效应、共轭效应及电子效应,进而根据电子效应强度值定量地表征定位效应、定位规律和苯环的活化与钝化[10 ]。4.2 推测反应机理

有机合成反应对反应机理的研究主要是对其产物结构的研究和动力学数据的推测来实现的。1H NMR 可以由积分曲线得到总质子数和部分质子数,以及由化学位移鉴别羧酸、醛、芳烃(有取代)烷基、链烷基的质子和杂原子,断定邻接不饱和键等的甲基、亚甲基和次甲基的相关氢信息,从自旋2偶合讨论邻接基团, 或鉴别C1 至C4 的各种烷基结构;而13 C NMR 则可以确定碳数,同时还可以从碳的偏共振去偶法确定键合于碳上的氢数,以及鉴别SP3碳、SP2碳和羧基碳,并由羧基碳的化学位移等确定羰基碳的种类, 还可以确定甲基、芳基取代基的种类等获得相关碳的杂化形式、碳的骨架等信息[11]。核磁共振技术在组合化学中的应用

组合化学的飞速发展拓展了常规固相NMR 技术的空间,出现了新的超微量探头。魔角自旋技术(magic angle spinning , MAS)的应用和消除复杂高聚物核磁共振信号的脉冲序列技术的出现,已经可以保证获得与液相NMR 相同质量的图谱。高通量NMR 技术已经用于筛选组合合成的化合物库,成为一种新的物理筛选方法。5.1 核磁共振在固相合成的应用

固相合成的特征是以聚合树脂为载体,载体与欲合成化合物之间连有官能团连接桥,欲合成分子通过连接桥逐步键合到树脂上,最终产物通过特定的切割试剂切落下来。固相合成发展的一个主要障碍是缺少可以对反应历程进行实时监测的简单、快速、无破坏性的分析方法。核磁共振光谱法是鉴定有机化合物结构的重要手段之一。但是,对于与固相载体相连的化合物来说,高聚物的流动性有限,载体上有

机分子的流动性也很有限,这都会使谱线变宽,分辨率下降。另外,载体骨架产生的背景信号会掩盖化合物的信号峰,使之难以辨别。近年来,魔角自旋技术解决了这方面的困难,魔角自旋是指在偏离静态磁场54.7°下旋转样品,这个角度能将偶极偶合平均到零,消除了因固体或非均相溶液中磁化率的不同和样品表面以及边缘磁化率的不连续性造成的谱线加宽。魔角自旋技术与一系列新技术在固相NMR 中的广泛应用,使谱图分辨率和谱线质量得到很大地提高。目前,已经有多种固相NMR 技术应用于合成研究中。如HR/ MAS-NMR 可以直接跟踪固相有机合成反应,为快速优化组合合成的化学反应条件提供了一个新方法[12 ]。6 结束语

随着科学的进步和现代仪器的发展,核磁共振技术的发展很快。通过与计算机科学的完美结合,核磁共振正在成为发展最迅猛、理论最严密、技术最先进、结果最可靠的一门独立系统的分析学科[14] ,不仅应用于化学学科各领域,而且广泛渗透到自然科学、医学应用和工业应用等各个方面,成为一个异常广阔的谱学研究领域。参考文献

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思维导图在化学中的应用 篇6

摘要：思维导图(Mind Mapping)是一种以放射性思维(Radiant Thinking)为基础的收放自如方式。它不但是一种思维工具，也是一种学习方法，在教与学方面发挥着多方面的功能。它以传授学习方法，教人思考为理念，强调教师与学生之间积极互动的新方法，它简单却又极其有效，能用有意义的学习建构替代传统教学的机械学习；注重培养人的学习能力、创新能力。在学习中运用思维导图，不仅有助于形成知识网络，提高学习效率，还有助于提高学生的思维能力和视觉素养。关键词：思维导图、理论基础、化学教学、整合、自主建构

一、思维导图

1、什么是思维导图

思维导图是英国著名心理学家托尼·巴赞在研究大脑的潜能过程中，于19世纪6O年代发明的一种思维工具。他把最初用于学习障碍者的学习方法发展成为21世纪最出色的革命性学习方法，他强调思维导图(Mind Mapping)以放射性思维(RadiantThinking)为基础的收放自如方式，是一个正确而快速的学习方法与工具，往往产生令人惊喜的效果。它是一种展现个人智力潜能极至的方法，将可提升思考技巧，大幅增进记忆力、组织力与创造力，它与传统笔记法和学习法有量子跳跃式的差异。它是指利用图示的方法来表达人们头脑中的概念、思想、理论等，是把人脑中的隐形知识显性化、町视化，便于人们思考、交流、表达。它是一种表达发射性思维的有效的图形思维工具，运用图文并重的技巧，把各级主题的关系用相互隶属与相关的层级图表现来，把主题关键词与图像、颜色等建记忆链接，思维导图充分运用左右脑的机能，利用记忆、阅读、思维的规律，协助人们在科学与艺术、逻辑与想象之间平衡发展，从而开启人类大脑的无限潜能。思维导图的放射性结构反映了大脑的自然结构，所以又叫“脑图”或“心智图”。

2、思维导图是师生在教学活动中进行反思的工具 A、思维导图能提高学习者的反思能力

思维导图作为一种认识策略，对提高学生的自学能力、思维能力和自我反思能力有很大的帮助。学生在学习过程中，借助思维导图软件构建知识的思维导图，通过不同学习阶段所做的思维导图，看出自己知识上的变化，同时在制作思维导图过程中体会观察知识间的关系，对自己学习过的知识点加以组织和整理，使自己的知识结构更加完整，甚至能发现自己从来没用注意和认识到的各个知识之间的关系，从而产生一些具有创新性的理解。B、思维导图能提高教师的反思能力

教学反思是教师提高教学质量的有效方法，在教学设计阶段，教师要设计如何引导学生进行有效性学习，以什么样的方式来传授知识点，如何引导学生从反思中发现下一个目标等。教师每次进行思维导图的创作，都会产生相当多的体会，反思这些体会，并时时加以总结，不断摸索适合学生的构图方法。师生通过思维导图的制作、修改、反思、再设计的往复循环，可以不断完善思维导图，学会反思自己的学习过程，从而实现自我导向学习

3、在学习中运用思维导图的意义

思维导图是认知与学习、反思与创新的工具。学生在绘制思维导图的过程中，会不断产生新的发现和创意。这会激发学生的探究能力和创造性，变被动学习为主动学习，提升学习体验，促进有效学习。具体来说，在学习中运用思维导图，有助于形成知识网络，提高学习效率，还有助于提高学生的思维能力和视觉素养。A、有助于形成知识网络

思维导图以视觉化、结构化的形式表征知识，直观形象地表现了由事实、概念、命题以及原理构成的知识，这样可以帮助学习者把握某个知识领域的全貌，将新知识与已有的知识联系起来，理解概念之间的关系，学习的实质是在知识的内在逻辑关联性上把握知识架构，并与学生原来的认知结构产生联系。思维导图在表现形式上是树状发散结构，能改变过去学生单线思维的状态，启发学生的联想力和创造力，建构生成知识网络，使学生能把新的知识增长点方便快捷地完善在已有的知识网络中。“思维导图关注的是思维的过程，在绘制思维导图过程中，可以围绕主题进行发散思维，但同时又具有清晰的流程，它能训练学生的顺延思维，即寻找要素之间的关联性，融会贯通地形成完整的知识网络，提升了思维的深度。这种学习方式，能使学生随着知识增长点的出现，可以不断补充、完善原有的知识网络。”

B、有助于提高学生的思维能力

引导学生学会思维、学会组织建构思维，是教学的重要目标。思维导图是帮助学生开展思维活动的有效的辅助工具，能够提高学生的思维能力，尤其有助于发展学生的发散思维。

思维导图有助于发展学生的发散思维。美国心理学家吉尔福特在对创造力进行详尽的因素分析基础上，认为创造性思维的核心便是发散思维，发散思维有四个主要特征：流畅性——在短时间内能连续地表达出的观念和设想的数量；灵活性——能从不同角度、不同方向灵活地思考问题；独创性——具有与众不同的想法和独出心裁的解决问题思路；精致性——能想象与描述事物或事件的具体细节。思维导图是一种将放射性思考具体可视化的方法，以主题为思考中心，向外发散出分支，不同的分支又代表不同的连结，又发散出小分支，如此周而复始无限地发散与延伸，产生创造性思维，整个思维导图的过程无不体现发散思维的四个主要特征，学习者可以围绕一个主题把复杂零散的知识有序地组织起来，通过主题与各分支之间的连接发现其内在逻辑关系，引发学习者的“头脑风暴”，发散学习者的思维。从专业的思维导图结构图中，我们不难发现经由思维导图的放射性思考方法，“除了加速资料的累积量外，更将数据依据彼此间的关联性分层分类管理，使资料的储存、管理及应用更有系统化而增加大脑运作的效率，它允许你探索大脑能够创造的无限联想的世界。” C、有助于培养学生的视觉素养

现代科学技术的发展，特别是多媒体与互联网的出现与普及，对人们获取信息的能力(即视觉素养)有很高的要求，而视觉素养不是天生的，需要后天针对性的培养，根据视觉素养教育的层次高低，我们可以把它分为视觉学习、视觉交流和视觉评价(思考)三个层次。视觉学习要求学习者在学习过程中能够理解视觉现象的真正所要阐述的意义，而不是停留在“看图”上，要学会“读图”；视觉交流是在读懂视觉现象的基础上，学习者能够使用视觉符号去表达自己的想法并与人们交流；视觉评价是视觉素养教育的最高层次，在前两个层次的基础上要求学习者能够利用视觉符号评价和思考视觉信息。

当前我国学生的视觉素养教育主要集中在第一层次，学生习惯于用文字文本记录所见所闻的事物，用文字语言与别人交流、表达自己的思想，形成了用文字文本思考的习惯。“思维导图中包含了大量绚丽的色彩、线条，而且使用了直观形象的图示来呈现知识结构，将多个零散的知识点集合在一起展示概念之间的联系，视觉化、结构化的形式不仅培养了学习者的视觉观察力还有助于提高视觉理解力，让学生自行设计思维导图，用视觉语言图示知识内容，形成课程内容的全景图，通过资源共享的方法，师生之间、生生之间互相对话合作，交流评价，加速视觉思考能力的培养。

二、思维导图在化学中的应用

教学中，总会遇到学生提出的迷惑：化学课，上课听听都懂，但有的知识总是记不牢，遇到问题时更是无从下手。出现这种现象的根本原因是学生只孤立地记忆各个知识点，未能对知识融会贯通，构筑知识网络。思维导图正是实现这种整合的有力工具。

学生利用思维导图完成知识构建 1)在预习中使用思维导图

多数学生在预习中将书本内容浏览一遍，合上书，脑海中仍是零散知识。引导学生在预习中绘制思维导图，一来利于学生预习时集中精神，在短时间内对知识进行梳理，把握要点，二来利于学生找出自己的迷惑之处，做出标记，便于上课有的放矢地听课．教师也可通过对思维导图的翻阅，把握学生对该部分内容的掌握程度。

2)在听课中使用思维导图

思维导图在发明之初即是被用于记笔记的，它借助简单的词汇、线条、颜色、符号、图象来表达信息之间的联系。信息量丰富，结果直观，过程简单、快速。由于思维导图中要大量使用关键词，对于关键词的捕捉也可促进学生积极听讲，从知识点中提炼核心内容。

3)在复习中使用思维导图

课后，在学生复习时，笔记上的思维导图可轻松再现学习过程。随着学习的深入，对知识有更深刻的理解之后，可以对思维导图进行及时的补充及修正，对相关知识进行融会贯通。在章节或专题之后，也可以对整个章节及专题的内容进行整理，把章节及专题的知识囊括在一张图中及时复习，可以在真正意义上实现知识“由厚变薄”。4)在合作探究中应用思维导图

在探究式课堂教学中，学生以小组为单位进行讨论是非常普遍的一种学习方式，也可以尝试将思维导图应用于学生讨论中。具体来说，就是学生在课堂上讨论问题时，可以由一人担任“秘书”，以思维导图的形式将讨论中大家的观点及时地记录下来进行整理。

参考文献：

1、朱杰雄.“思维导图在高中化学教学中应用的实践探究.2012年弟4期

2、刘凌.浅谈思维导图在高中教学中的应用

3、熊善军.思维导图在教学中的应用初探.中国教育技术装备.2012年6月中.第17期

化学在工程中的应用 篇7

关键词：化学反应工程,教学,虚拟仿真,Aspen

化学反应工程是关于如何在工业规模上实现化学反应过程, 以期最有效地把原料转化为尽可能多的目标产品, 争取实现经济效益, 满足国民经济需要的一门学科。它的研究对象为工业反应过程, 研究过程速率及其变化规律、传递规律及其对化学反应的影响。其研究方法是结合实验数据, 通过模型化方法解决反应器的开发放大、结构选型、尺寸设计、操作优化等实际问题[1,2]。化学反应工程实验内容包括反应动力学测定、反应器流动状态测定等实验。采用真实实验装置进行实验, 存在实验时间较长, 实验参数不易确定, 生成物检测困难等问题, 而且一般同种设备只有一套, 数个学生共同操作一个实验, 不能进行充分的锻炼。随着计算机技术的发展, 利用辅助软件进行教学以越来越显示出其优越性[3,4,5]。在化学反应工程这门课程中, 可以采用化工虚拟仿真实验软件和流程模拟软件Aspen进行辅助教学, 并取得了良好的辅助效果。

一、化工虚拟仿真实验软件

虚拟仿真实验是实验教学的重要补充, 具有直观性、系统性、综合性、安全性、经济性的特点, 能给学生提供全面的技能训练, 获取完善的知识体系、完备的综合能力。

在真实的实验当中由于受教学资金的限制, 实验设备台套数不足或设备陈旧, 学生实验难以充分开展。而虚拟仿真实验可以快速扩容、更新升级。在真实实验平台中, 部分按照人才培养计划要求必须开展的实验项目由于高危险、高成本、高消耗及高污染等问题无法开展。采用虚拟仿真软件, 可以节约实验成本, 以安全环保的形式强化实践训练。

传统的实验预习方法陈旧不能调动学生的积极性, 用虚拟仿真实验考核来代替传统实验的预习, 让学生自主通过虚拟实验知识学习系统, 完成对重要知识点的学习;同时在仿真软件中练习操作, 操作过程中后台会对操作结果自动评分, 学生完成操作后可以提交虚拟实验仿真报告, 从而大大提高预习效果。

反应过程要受到温度、压力、流动状况等多种因素的影响, 且各因素之间具有很强的耦合性。在实际实验中, 通过改变参数实现反应过程的最优化, 要耗费大量的人力物力。而通过虚拟实验, 可以快速改变参数, 获得实验结果, 探索反应过程的规律。把虚拟实验结果带到实际实验中加以验证。通过虚实结合, 能有效提高真实实验效率和结果最优化。

学校现在有乙苯脱氢制苯乙烯、多釜串联反应器返混的测定、填料塔液相轴向混合实验、气固催化固定床实验、反应精馏制乙酸乙酯、煤制油、甲醇合成七套反应工程类的虚拟仿真实验项目。通过虚拟仿真练习, 开拓了学生的视野, 提升了知识结构, 培养了综合设计和创新能力。

二、Aspen软件

Aspen是一个通用的流程模拟软件, 采用模块化的建模方式, 可以对化工生产中反应、混合、分离、换热、流体输入等单元操作进行模拟计算。在反应模块, 有7个内置的反应器模型, 其中生产能力类反应器2种 (Rstoic、RYield) 、热力学平衡类反应器2种 (REquil、RGibbs) 和化学动力学类反应器3种 (RCSTR、RPlug和RBatch) , 涵盖了化学反应工程中所有的常用模型。具体的功能如表1所示。动力学模型包括内置的幂次定律、LHHW (Langmuir-Hinschelwood-Hougen-Watson) 动力学或用户自定义的动力学。自定义的动力学可以用Fortran子程序或者excel工作表格定义。通过这些模块可以计算质量和能量平衡、反应热、产品选择性、反应程度和相平衡结果。

Aspen采用向导式的操作界面, 逐步输入反应体系组分、物性方法、进口流股信息、反应器模块信息就可以进行模拟计算。反应器模块中需要根据选定的模块输入反应方程式、转化率、收率、反应温度、压力、反应动力学、反应器尺寸中的部分信息。

学生可以通过Aspen软件搭建所需的反应体系模型, 比固定的虚拟仿真软件更加灵活, 更有助于理解化学反应工程的基础知识。Aspen软件应用于反应工程教学, 也避免了复杂的数学推导以及数值求解问题, 使得反应过程尽可能的形象化, 有助于学生对反应过程的理解并激发学生学习兴趣。

三、结论

1.化学反应工程是一门理论和实践性均非常强的学科, 采用虚拟仿真实验软件进行辅助实验教学, 更加直观、便捷、安全和经济, 能给学生提供全面的技能训练, 并获取完善的知识体系和完备的综合能力。

2.Aspen软件是综合性强的系统软件, 学生可以根据需要建立合适的反应器模型, 并可以方便地进行调试和比较, 完全避免了复杂的数学推导以及数值求解问题, 加深了学生对反应工程的理解。

参考文献

[1]余国琮, 李士雨, 张凤宝, 等.“化学工程与工艺”专业创新人才培养方案的制定与实践[J].天津大学学报, 2004, 6 (1) :1-5.

[2]粟海锋.化学反应工程课程教学实践的一些体会[J].广西大学学报, 2003, 28 (z) :99-101.

[3]朱巧凤, 慕苗.浅谈化工仿真软件在化学工艺专业教学中的应用[J].山东化工, 2013, 42 (10) :190-191

[4]王晓安.化学工程中计算机技术的运用探讨[J].工业经济管理, 2014, (10) :129.

[5]王彦飞, 朱亮, 杨立斌.Aspen Plus应用于反应工程教学的实践[J].广东化工, 2011, 38 (9) :187-188.

化学在工程中的应用 篇8

实验趣味性

重要性

微课在初中化学中的应用（范文） 篇9

1微课提供安全有效的实验素材，链接实验教学

初中化学实验有的具有很大的危险性，需要在特殊环境下才能进行，有的实验反应物或者生成物有毒性或极强的腐蚀性，这些都限制了实验教学的进行。而化学又是一门很强的实验学科，实验，可以说是化学的灵魂，学生大多知识来源于实验。为了弥补实验教学的不足，满足学生实验的心理，运用微课链接微视频，安全，效果也很好。比如用酸碱指示剂验证物质酸碱性的实验，浓硫酸具有很强的腐蚀性，稍不注意就会伤害皮肤。教师制作了《会说话的酸碱指示剂》的微课，模拟不同酸碱的声音，诙谐有趣，学生情不自禁地随着微笑，心情愉悦。有学生还模仿微课讲述，跃跃欲试，深深沉醉在课堂上。实验错误后果很有危险性，但是学生又必须掌握知识。如：给装有碱式碳酸铜的试管加热时，试管口向上倾斜，加热后生成的水倒流回试管，会使试管炸裂；制取氧气时先熄灭酒精灯，再移出导管，会出现水倒流回试管使之炸裂的情况；浓硫酸稀释时将水倒入浓硫酸中具有很大危害；易燃易爆知识及危害；等等。用微课进行展示，高效的学习模式就在教师努力下完美构建，相得益彰。

2微课适度弥补学校实验材料，满足学生求知渴望

在初中化学实验中，有一些实验材料是不配备的，加之学校经费的短缺，就造成实验不能进行。微课的出现，解决了客观原因带来的教学不便。在学习“水的净化“中，有自来水和天然水的区分，学生学完后发出疑问：蒸馏水是通过什么方法得到的呢？由于学校没有蒸馏瓶，不能用实验的方法来制取蒸馏水。教师引入微课视频《蒸馏水的制取》，学生看得津津有味，特别认真。播放完视频，很多学生能尝试说出制取蒸馏水的过程，讨论交流、合作探究，居然总结出蒸馏是混合物分离的一种方法，是净化水中净化程度最高的一种方法。微课，帮助学生解疑解惑，直观而新颖，既弥补了实验材料的不足，也激发了学生的学习兴趣。在这样的氛围里，学生的学习欲望得到最大程度的展现。兴趣是最好的老师，兴趣创造的成果往往让教师震惊不已。

3微课的“点”状功能，帮助学生复习巩固

微课具有强大的“点”状功能，它可以是章节单元的某个知识点，也可以是专题讲解、经典题突破、链接中考等，不一而足。这个“点”碎而不繁，短小精悍，言简意赅，知识的讲解精准而独到，题型新颖、贴合考点，把繁杂的化学知识点连缀成网络，让学生面对中考的题海，游刃有余、得心应手，构建起自己品牌的知识体系，在考试中信手拈来。同时，微课可以循环播放，让不同层次的学生都能学到知识，有时间理解和深化。每个学生在这样的课堂里都找到自己的位置，学有所得；教师可以在难点处放慢速度，适当点拨，激励学生大胆尝试，勇敢地发出自己的声音，鼓励多方面寻找思路，培养学生的创新意识和创新思维。教师的这种做法，满足了有余力学生，张扬了学生的个性，也让那些平时对化学有畏难情绪的学生多了思考的空间，让他们体会了学习化学的乐趣，给了他们再学习的动力和勇气。教师利用微课努力创设适于学生学习的情境，让每个学生在初中化学课堂中都体会到成功的快乐。教师利用微课，给学生插上想象的翅膀，学生就会飞翔。小小的微课，蕴藏了无穷的智慧！

4微课不能完全代替化学课堂教学，它只是课堂教学有益的补充 微课，以其独有优势，辅助初中化学教学，效果显著。但是，它还是不能代替传统的教学课堂。学生对知识的好奇心是很强烈的，实验教学最能满足学生的好奇和求知。学生在开始的时候对实验充满新鲜，脑子里充满实验设想和想象，准备在实验中一展身手，解决心中的悬疑。教师这时候因势利导，再制造些问题串，“引诱”学生到实验中去解决问题。学生在动手操作过程中，感受到实验现象的神奇、化学世界的奇妙和神秘，兴致盎然，做中玩、玩中学，既锻炼了动手能力，又解决了心中的“石头”，更增强了对化学的热爱。这些都不是微课所能给予的。另外，微课在短短的时间内，不可能把特别繁琐的知识讲清楚，这就需要教师的进一步完善和补充。化学教师亲切的声音，淡淡的微笑，偶尔一个关爱的动作，都会给学生以鼓励，学生从心里“亲其师，信其道”，师生互动交流，建立起温馨、民主的师生关系，学生的学习受益匪浅。微课却不能实现这种平等的交流互动。