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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇如何提高化學轉化率，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
[關鍵詞]化學助劑 有機氯
中圖分類號：TE622 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）06-0143-02
1 引言
目前化學助劑檢測的主要方法為Q/SHCG 39-2012《油田化學助劑有機氯含量測量方法》，此標準闡述了化學助劑檢測的原理和步驟，但在實際檢測過程中發現一些難點，直接影響檢測速度和檢測結果的準確度，本文通過有機氯檢測技術研究與攻關，闡述在檢測過程中的幾點認識。
2 化學助劑檢測原理
樣品經氧瓶燃燒分解后有機氯轉變為無機氯，通過NaOH溶液吸收后，用鹽含量測定儀測出總氯的含量，再減去無機氯，即為油田化學助劑中的有機氯含量。
鹽含量測定儀測試Cl-原理：將處理后的樣品注入含一定量銀離子的乙酸電解液中，試樣中的氯離子即與銀離子發生反應：
Cl-+Ag+=AgCl
反應消耗的銀離子由發生電極電生補充，通過測量電生銀離子消耗的電量，根據法拉第定律即可求得氯離子含量。
3 有機氯檢測的影響因素
在日常檢測過程中，要確保油田化學助劑有機氯含量測定數據的準確性，分析和判定出影響檢測結果的相關實驗環節是十分重要的。通過對標準長期實際操作和比對實驗發現，在樣品的稱量、樣品的清洗和轉移、固體類助劑燃燒、鹽含量測定儀轉化率以及人員等環節存在一些需要引起注意的地方，處理不好會大大影響檢測結果的準確性。
3.1樣品的稱量
化學助劑中大部分試樣都是易揮發的，稱量過程中極易損失，處理不好會大大影響檢測數據的準確性。
3.2樣品的清洗和轉移
標準Q/SHCG 39-2012規定：用蒸餾水分三次沖洗氧燃燒瓶壁和支持桿，移至100ml容量瓶中，最后定溶至100ml。
在實際清洗過程中，三次清洗的用水量不同會產生不同清洗效果，從而影響檢測結果，每次用多少量的水清洗能達到最佳效果成為難點。
3.3固體類助劑的燃燒
在標準Q/SHCG 39-2012中并未明確規定固體類助劑的檢測細節，常規固體類助劑檢測方法有如下兩種；
a.研磨成粉后直接燃燒；
b.配制溶液，然后稱取溶液進行燃燒。
兩種方法的如何選擇，兩種方法對檢測結果的影響有多大成為難點。
3.4鹽含量測定儀的轉化率
Q/SHCG 39-2012標準規定：氯離子標樣的平均轉化率應在80%-100%之間。
在實際檢測過程中，鹽含量測定儀的轉化率經常出現轉化率低于80%的情況，應該如何處理成為難點。
3.5人員
在標準Q/SHCG 39-2012并未對檢測人員有相應規定。
但在實際檢測過程中，同一實驗，總氯和無機氯檢測為不同的人員檢測，會產生較大誤差。
4 有機氯檢測技術的要點控制
4.1樣品的稱量
對于易揮發的化學助劑，要減少失重誤差。通過在檢測中的大量實驗證明：吸收樣品的脫脂棉不能松散，必須把脫脂棉捏成緊致的棉球，減少樣品的揮發量，樣品必須滴在棉球上，稱量過程讀數變化較快，所以稱量過程要快，且以第一次穩定讀數為準。
4.2樣品的清洗和轉移
勝利油田樣品的清洗方法：只清洗兩次，每次用水量40ml，然后定容至100ml。
根據調研，最常用的清洗方案還有：30-30-30ml和40-30-20ml兩種。
實驗室為確定最佳清洗用水量，用標樣（10mg/L NaCl）進行燃燒后清洗，結果如下：
表格分析：因為在初次清洗氧燃燒瓶時，瓶內無機氯含量最多，應盡可能的多用水來溶解瓶內無機氯，避免在此過程產生無機氯的損失；第二次可采用30ml來清洗，因為在此次清洗過程中，絕大部分無機氯已被轉移，故可清洗用水可不需太多，最后用20ml蒸餾水進行掃底清洗。所以方案3應為最佳清洗方法。
4.3固體類助劑的燃燒
在實際檢測過程中，實驗室以粘土穩定劑JS-7進行了兩種方法的對比實驗，結果如下：
表格分析：固體類助劑研磨后直接燃燒，只有在清洗過程中產生部分損失，嚴格控制清洗程序，可使損失減至最少；而配制成溶液后，再用溶液進行燃燒，屬于間接測量，造成的損失量會明顯增強。因此，應優先選擇直接燃燒法。
4.4鹽含量測定儀的轉化率
勝利油田對轉化率低的處理方法是只要滿足下列三個條件時，則認定此轉化率為可行，條件如下：
①轉化率不低于50%；
②轉化率測定時，幾次轉化率的平穩性好、重復性好；
③轉化率測定結束后，用標樣做樣品反注，所測值不超過真值的±5%。
我實驗室與勝利油田實驗室的差別：勝利油田的鹽含量測定儀有轉化率自動補償程序，而我實驗室的鹽含量測定儀無此程序。
因此，我實驗室鹽含量測定儀的轉化率必須達到標準要求的80%以上，否則損失量過大，對檢測結果準確性影響較大。經實驗室的分析研究，對策臺下：
①與廠家聯系，升級鹽含量測定儀的程序，增加自動補償程序；
②在未升級前，通過實驗前對電解池進行光照來提高轉化率，光照的時間確定如下：
表格分析：當電解池見光時，電解池內的銀棒電極會遇光分解，使Ag+離子增強，從而使轉化率升高。但光照會使電極壽命減少，不宜進行長時間的光照，從表格可看出，最佳光照時間可確定為：5-7min。
4、5檢測人員的要求
為確定同一實驗，總氯和無機氯檢測分別為不同的人員檢測，會產生多大的誤差，實驗室對樣品殺菌劑進行了不同人員的測試，檢測結果如下：
表格分析：從表格可看出，每個檢測人員所檢測出的有機氯均在300ppm左右；但如果總氯和無機氯檢測分別為兩個不同的人，則所檢測出的結果將會產生較大誤差。因此，在檢測過程中，總氯檢測和無機氯檢測必須為同一人。
5 結論
1.稱樣過程要快，時間不能超過30s；
2.氧燃燒瓶清洗最佳用水量為：40ml-30ml-20ml；
3.固體類助劑燃燒，應優先選用直接燃燒法，只有當固體類助劑不能直接燃燒時，才選用配溶液燃燒法；
4.當轉化率達到95%時的光照時間約為5-7min；
5.總氯檢測和無機氯檢測必須為同一人員。
[關鍵詞]煤液化 供氫溶劑 供氫性
中圖分類號：TQ529.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）42-0168-02
1 前言
煤炭的綜合利用技術現在倍受重視，煤化工行業的前景尤為可觀。煤直接液化工藝可簡述為：先將煤磨成煤粉，與溶劑配比成煤漿，在高溫和高壓下對其直接加氫，將固態煤轉化成液態產品[1]。溶劑在煤直接液化中起著不可或缺的重要作用，近年來相關技術人員一直在研究如何更高效的發揮溶劑的作用，從而進一步提高煤炭轉化率。
2 溶劑（供氫溶劑）的闡述
2.1 溶劑簡介
在煤炭液化反應過程中，溶劑的作用非常關鍵，它不僅與煤粉混合制成煤漿，使得氣、液、固三相反應介質可處在一個相對穩定、均勻的狀態，便于液化反應的進行，重要的是溶劑還能釋放大量的活性氫，可穩定煤粉受熱裂解產生的自由基碎片，抑制了縮聚反應的發生，從而使反應順利進行。如何提高溶劑的供氫性來促進煤的轉化，是能源工作者多年探索的課題，本文介紹了世界上幾種典型的煤直接液化工藝中溶劑的發展及制備過程。
對煤炭直接液化溶劑的要求較高，不僅要具備普通溶劑的基本功能，重要的是還要兼有供氫和傳遞氫的性能。為保證煤炭直接液化溶劑性能良好，溶劑必須具備一定的條件，其分子結構和分子量都要符合指標要求。在液化反應裝置正常運轉中，可將自身產物中的中質和重質餾分油的混合油作循環溶劑（溶劑），但在裝置首次試車時則需要填加外部油品作為起始溶劑，可以將與試驗煤種不同的衍生油作起始溶劑來使用，例如選擇使用產自高溫煤焦油的脫晶蒽油、洗油等，由于含芳環節構，有很好的供氫性；也可以采用產自普通石油常減壓裝置的渣油，石油催化裂化裝置生產的重質油處理后也可用來作起始溶劑使用[2]。上述起始溶劑還需經加氫處理才能達到煤直接液化溶劑所要求的指標，如控制環烷基芳烴的含量、芳碳率fa值、溶劑的密度、H/C原子比等。溶劑的性質的好壞對提高煤炭轉化率和煤液化油收率有重大影響。通常煤液化反應裝置經過十次以上的循環可使外購填加的起始溶劑油完全置換成為煤液化自身產生的溶劑。之后，煤液化裝置運轉時就可使用自身生產的循環溶劑。
2.2 溶劑的供氫性
通常用供氫指數PDQI（mg/g）評價溶劑供氫性能的好壞，即每克溶劑中環烷基芳烴上環烷基β位含有活性氫的毫克數。研究發現供氫指數與溶劑的化學組成有直接關系，部分被氫化的多環芳烴的供氫指數隨著芳族碳數的降低而增加。根據芳香度fa值判斷芳香族碳數的多少，而被氫化飽和的碳原子上的氫才有活性。大量試驗數據表明，溶劑的芳碳率fa值控制在0.4～0.5時，溶劑的供氫性能較強。
2.3 溶劑的選擇
根據近代煤科學研究，認為煤是由基本結構單元組合而成的，每個結構單元之間通過多種橋鍵相連接，基本結構單元含有脂肪族結構、脂環族結構及芳香族結構。溶劑的選擇依據相似相溶的原理，溶劑的分子結構與煤分子結構單元相近的多環芳烴，對煤熱解時產生的自由基碎片有較強的穩定作用，在比較鏈烷烴、環烷烴與飽和芳烴的供氫性中發現，飽和芳烴的供氫性能最好，部分被氫化的多環芳香烴具有較強的供氫性，并具有與煤相似的化學結構，是煤液化的首選供氫溶劑[3]。Orchin等所做的研究發現，使用被氫化的芳香族化合物作溶劑，供氫效果要比含脂肪族合物的溶劑的效果好很多，因為含有氫化芳香結構和酚羥基結構的物質在煤液化過程中能提供大量活性氫，能快速穩定自由基，這些溶劑常常被稱作供氫溶劑[4]。供氫溶劑提供的活性氫，使自由基碎片在很短的時間里達到穩定，生成小分子的液態類產品。研究發現部分被氫化的多環芳烴（如四氫萘、二氫菲、二氫蒽、四氫蒽等）具有非常強的供氫性[5，6]。鄒綱明等所做的研究中發現，煤焦油作液化溶劑使用，效果很好，因煤焦油中含一定量的蒽、萘等芳香族化合物，經過中壓催化可生成四氫蒽、四氫萘等，這些化合物可很好的傳遞活性氫，適合作供氫溶劑[7]。此外，石油渣油、重芳烴由于含有芳環結構，經過加氫處理后同樣也可作為煤液化溶劑油，重質餾分油經加氫處理也可有效地實現煤轉化率的提高。比較幾種溶劑的供氫性能發現：煤焦油>混合油>石油渣油，原因是煤焦油是煤經過干餾而來的，含有大量的芳香族結構的物質，分子結構與煤非常相近，所以更有利于煤的溶解與轉化，因此煤焦油也是常常被選用作煤液化溶劑[8]。
3 溶劑的發展過程
3.1 溶劑的改進
二戰期間（最早的煤直接液化工藝）采用加壓過濾或離心分離的方法制備溶劑，溶劑含有固體和瀝青，性質較差，煤漿濃度較低，加熱爐容易結焦、反應器利用率低，油收率低等，稱為第一代煤直接液化工藝。
上世紀70年代末開發出新的工藝，采用減壓蒸餾的方法來制備溶劑，溶劑去除瀝青和固體，溶劑性質得到了改善。稱為第二代煤直接液化工藝。
第三代煤直接液化工藝采用部分芳香環飽和的供氫性溶劑，溶劑性能進一步提高，使反應條件緩和、油收率提高。
3.2 幾種典型工藝溶劑的制備
（1）EDS工藝。EDS工藝的基本原理是采用溶劑加氫催化技術使固體煤轉化為液體產品，即使用產自工藝本身的餾分作為循環溶劑，采用普通催化加氫的方法在特別控制的條件下先對循環溶劑進行加氫，提高其供氫性。經過加氫后的循環溶劑具有很強的供氫性能，在反應過程中便可釋放出活性氫，提供給煤熱解產生的自由基碎片使之穩定，失去了活性氫的循環溶劑則需通過再次加氫來恢復供氫能力。循環溶劑在固定床催化反應器中被加氫，使用傳統的鈷-鉬或鎳-鉬氧化鋁載體性催化劑，反應器操作溫度控制為370℃，操作壓力為11MPa，通過調整反應條件來控制溶劑的加氫質量和深度。普通的石油加氫裝置就可進行溶劑加氫，經加氫后的循環溶劑可用來制備煤漿。循環溶劑的催化加氫是EDS工藝過程最主要的特點，循環溶劑經加氫后增強了其供氫性能，可相應地提高了煤炭的液化油產率。
（2）德國IGOR+工藝。IGOR+工藝基本原理是將煤粉、循環溶劑及“赤泥”鐵系催化劑混合配成煤漿，再經過與氫氣混合以后，預熱后進入液化反應器，在反應器內反應生成的反應流出物進入高溫分離器，高溫分離器底部的產品為液化粗油，液化粗油被送入減壓閃蒸塔。減壓閃蒸塔底部的產物為液化殘渣，閃蒸塔頂產出閃蒸油與從高溫分離器分離出來的氣相產物一同進入加氫反應器。此反應器所得產物被送入中溫分離器，中溫分離器底部所得到的重質油用于煤漿制備，作為循環溶劑。固定床加氫反應器內填有Mo-Ni型載體催化劑，反應器溫度350～420℃，壓力為30.0MPa。由于制備煤漿采用本工藝生產的加氫循環油作循環溶劑，溶劑供氫性能較高，這樣有利于提高煤炭轉化率和液化油的產率。
（3）日本NEDOL工藝。NEDOL煤炭液化工藝原理是先將煤、催化劑與循環溶劑配制成煤漿，配好的煤漿與氫氣混合預熱后進入到煤液化反應器內；反應器內的反應產物經過冷卻、減壓后被送至常壓蒸餾塔，蒸出輕質產品。常壓蒸餾塔底部產物再被送至減壓蒸餾塔，經減壓蒸餾塔所產出的中質和重質組分混合后，一起被送進溶劑加氫反應器內，反應器類型為固定床反應器，操作溫度在320～400℃之間，反應壓力10.0MPa。中質油和重質油經加氫處理后可作為供氫溶劑被使用。
（4）神華工藝。神華工藝是具有國內自主知識產權的新型煤直接液化工藝。反應技術采用了二級串聯全返混懸浮床，反應器底部使用了循環泵，這樣不但可以提高反應器內液相的流速，同時還可提高氣、液、固三相的傳熱傳質速率，避免了反應器內部固體顆粒物沉降與局部過熱等問題。對反應產物的分離采取減壓蒸餾的方式，固體產物從減壓塔底抽出，加氫處理后作為供氫溶劑。煤液化裝置需要的供氫溶劑是由T-star加氫穩定裝置提供，同時T-star加氫穩定裝置還將液化裝置生產出來的液化油進行全餾分預加氫。T-star采用了AXENS公司有專利權的沸騰床技術和催化劑，可使來自液化裝置的原煤液體升級并使循環溶劑得到氫化。T-star反應器系統采用的沸騰床技術有兩大顯著的優點，一是能在裝置保持正常操作的同時，可在線添加或取出催化劑，使反應器內催化劑的活性維持在一個恒定的水平，并能使反應器處在恒定的溫度下操作。另一個優點就是能夠處理含有高含量瀝青質甚至固體的原料，這些非理想原料通常會堵塞固定床反應器系統。T-star單元使用的催化劑為HTS-358，是一種以氧化鋁為載體的鎳-鉬壓出式催化劑，可對溶劑進行相對緩和的加氫精制，目的在于將循環溶劑中芳香族碳數的比例達到指標。
4 結束語
當代的煤液化工藝降低了煤液化反應的苛刻程度，使操作相對緩和便于控制，與此同時也提高了煤炭的轉化率和油收率，充分體現了煤液化技術的發展。供氫溶劑的使用能有效地提高煤炭轉化率。如何選擇和處理供氫溶劑，使其供氫性增強仍是值得煤液化工作者探索的課題，對溶劑加氫時理想組分的含量控制仍存在一定問題。建議優化工藝參數，調整反應停留時間，增強催化劑的反應活性，使溶劑的供氫性不斷增強，才能有望進一步提高煤的轉化率。
參考文獻
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[2] 吳秀章，舒歌平.煤直接液化裝置開車過程中循環溶劑性質變化規律及其影響[J].煤炭學報.2009，34（11）：1527～1530.
[3] 張曉靜.煤炭直液化溶劑的研究[J].潔凈煤技術.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，凌開成，鄒綱明.煤直接液化中溶劑的作用和種類.煤炭轉化[J]，1999，22（4）：62～66.
[6]張曉靜，吳艷，陳穎等. 用n-d-M法計算煤直接液化溶劑油芳碳率的方法探討[J].煤炭學報.2009，34（8）：1129～1132.
新課標高考理科綜合化學試題總分100分，其中選擇題42分，主觀題58分。主觀題26、27、28三題為必考題，涉及實驗、元素化合物、化學反應原理模塊知識。主觀題36、37、38三題是選考題，三題選一作答，分別是選修2《化學與技術》、選修3《物質結構與性質》、選修5《有機化學基礎》。本文對2010年至2014年高考新課標理科綜合化學必考試題及選考有機化學試題做粗略分析，探究命題規律，提高復習效率。
1必考題
1.1化學實驗
2010~2014年高考化學實驗考核具體內容，見表1。
2010年用SO2知識為載體,要求寫出蒸餾燒瓶名稱，解釋SO2通入酸性高錳酸鉀溶液褪色原因并寫出離子反應式，解釋SO2通入H2S溶液產生沉淀的原因，推斷SO2具有氧化性和還原性，探究SO2 與品紅反應的可逆性，環境保護，尾氣處理。
2011年以登山運動中的供氫劑CaH2為載體，要求連接實驗儀器組裝實驗裝置，寫出實驗具體操作過程，寫CaH2與水反應方程式，實驗設計區別鈣與氫化鈣，評價用氫化鈣作為登山能源的優點。
2012年實驗室合成溴苯，考查儀器裝置用途，溴苯的分離提純方式，寫出反應原理。
2013年Ⅰ卷環己醇制備環己烯，要求寫出冷凝管名稱，說明碎瓷片作用，寫出實驗副產物結構簡式，考查分液漏斗的使用方法，分離提純方法，計算環己烯產率。
2013年Ⅱ卷用正丁醇制取正丁醛，考查濃硫酸稀釋問題，沸石作用，未加沸石補救措施，寫出冷凝管和分液漏斗名稱，分液漏斗使用，分液操作，液體分層分析，計算正丁醛產率。
2014年Ⅰ卷環己醇制備乙酸異戊酯，要求寫出冷凝管名稱，洗滌作用，萃取分離物質方法，化學平衡，儀器連接（識圖）正誤判斷，計算產率，誤差分析。
2014年Ⅱ卷以CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、濃氨水，合成晶體X，主要考查安全瓶作用，中和滴定原理，指示劑選擇，選取滴定管，裝置氣密性差對測定的影響，多步反應的化學計算，化合價，化學方程式書寫，實驗評價。
新課標高考化學實驗試題，總體上注重對實驗基本操作、實驗基本技能、實驗設計能力的考查，達到了《考試大綱》的相關要求。考查了常見儀器的結構、性能、用途，實驗儀器名稱，如2013年兩套課標卷試題都要求考生寫出實驗儀器名稱；考查了化學實驗基本操作，如2013年Ⅱ卷濃硫酸的稀釋問題、分液操作；考查實驗設計能力，如2011年設計一個實驗，區分鈣和氫化鈣；實驗中考查化學計算，如2013年兩套課標卷試題都要計算產物的產率；考查對實驗的評價能力，如2012年評價登山中用氫化鈣比用氫氣做能源的優點；考查實驗中的情感、態度、價值觀，如2010年的尾氣處理問題。
在高考實驗備考中，要注意實驗基礎的復習，注意化學實驗常見儀器結構用途，記住常見儀器的名稱，規范常見實驗操作，考前重溫教材實驗操作過程，加強實驗設計能力培養，加強實驗方案進行評價訓練，加強運用數學知識處理實驗數據訓練，多關注分離提純物質各種方式，關注老教材實驗。
1.2元素及化合物
2010~2014年高考化學對元素及化合物的考核內容，見表2。
2010年第26題，以硫及其化合物、銅及其化合物知識為背景，以元素框圖題形式出現，推斷物質化學式；利用銅的電解精煉原理判斷電極材料，計算平衡常數，書寫濃硫酸與銅的化學反應方程式，計算平衡濃度，計算轉化率。
2011年第26題，以硫及其化合物知識為載體，題目給出硫酸銅晶體受熱分解曲線，推斷不同溫度下固體產物分別是什么，書寫濃硫酸與銅的化學反應方程式，利用溶度積常數計算c(Cu2+) 、c(H+)。
2012年第26題，以金屬鐵及其化合物知識為載體，利用酸堿中和滴定原理計算FeClx中的X值，計算FeCl2和FeCl3混合物中FeCl3的質量分數，FeCl3與氫碘酸反應的離子方程式， FeCl3與KClO在強堿性條件下反應制取K2FeO4的離子方程式，K2FeO4-Zn電池正極反應式和電池總反應的離子方程式。
2013年Ⅰ卷第27題，廢舊電池回收，鋁及其化合物知識。題目設計好回收提純反應流程，要求標出LiCoO2中Co元素的化合價；寫出“正極堿浸”中發生反應的離子方程式；寫出“酸浸”中發生的所有氧化還原反應的化學方程式；評價鹽酸代替H2SO4和H2O2混合液的缺點；寫出“沉鈷”過程中發生反應的化學方程式；寫出放電時電池反應方程式；“放電處理”有利于鋰在正極回收的原因；寫出整個回收工藝中回收到的金屬化合物。
2013年Ⅱ卷第27題，題目設計好回收提純反應流程，要求判斷出流程②中除掉的雜質離子并寫出反應的離子方程式；酸堿性對除雜的影響；判斷流程③的反應類型；設計實驗“檢驗沉淀是否洗滌干凈”；計算產物ZnCO3·xZn(OH)2的x值。
2014年Ⅰ卷第27題，以次磷酸及其化合物為載體，要求寫次磷酸電離方程式，判斷次磷酸中磷元素化合價，寫利用次磷酸化學鍍銀的氧化還原反應判斷氧化產物，判斷鹽次磷酸二氫鈉的類別，判斷次磷酸二氫鈉溶液的酸堿性，寫次磷酸二氫鋇與硫酸的化學反應式。用電解法制備次磷酸，分析電解池，寫陽極反應式，產生次磷酸原理分析等。
2014年Ⅱ卷第27題，以金屬鉛及其化合物為背景，要求判斷鉛元素在元素周期表中的位置，氧化物PbO2和CO2的酸性強弱，寫PbO2和濃鹽酸反應的化學反應方程式，寫由次氯酸鈉與PbO反應制PbO2的離子反應式，以及電解法制PbO2的有關問題。
縱觀上述分析，元素及化合物考題綜合程度高，對考生的能力要求較高。注重考查考生的邏輯推理能力和綜合運用所學知識靈活解答的能力。穿插考查電化學知識，氧化還原反應，離子反應，化學計算等。
元素及化合物是中學化學基礎和核心，貫穿整個化學教學過程，高考對此部分的測查也很多，實驗題、選擇題等試題的解答都要用到元素及化合物知識。通過抓元素及化合物的物質分類、反應原理、物質特征3條主線，可以落實本知識點的高考復習。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質，根據分類原理，可分為單質、化合物，非金屬單質、金屬單質，氧化物、酸、堿、鹽、氫化物，兩性氧化物，兩性氫氧化物，等等。通過分類把相似的物質歸類，同類物質具有相似的性質，由此推彼，舉一反三，提高復習效率。通過復分解反應和氧化還原反應原理實現元素及化合物的復習，要掌握常見物質的溶解性、常見的強電解質及弱電解質、幾種弱酸的相對強弱、常見的揮發性及非揮發性物質、常見元素化合價、常見氧化劑及還原產物、常見還原劑及氧化產物、既有氧化性又有還原性的物質、氧化還原反應的配平技巧。通過記憶物質特征實現復習元素及化合物，熟記特殊物質顏色、空間結構、密度等。
1.3化學反應原理
2010~2014年高考化學對化學反應原理的考核內容，見表3。
2010年第28題，試題情景用稀硫酸與鋅制取氫氣的實驗呈現，寫硫酸銅溶液與鋅反應的化學方程式；分析硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因；通過實驗尋找與硫酸銅溶液起相似作用的物質；加快實驗中氣體產生的速率其他措施；實驗探究。
2011年第27題，根據H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃燒熱，求分解10 mol水消耗的能量；甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式；利用圖像回答化學平衡問題；考查化學平衡，轉化率，起始時與平衡時氣體壓強之比；甲醇燃料電池負極、正極的反應式書寫；計算能量轉換效率。
2012年第27題，以光氣（COCl2）、甲烷等為知識載體，寫實驗室制備氯氣的化學方程式；根據CH4、H2、和CO的燃燒熱，計算生成1 m3（標準狀況）CO所需熱量；寫實驗室用氯仿（CHCl3）與雙氧水反應制備光氣的化學方程式；利用平衡圖像，計算反應速率、平衡常數、判斷反應溫度大小、計算達到平衡時c(COCl2)、比較反應速率大小、影響速率的因素。
2013年Ⅰ卷第28題，以新能源二甲醚（CH3OCH3）等為知識背景，給出相關物質燃燒熱化學方程式，寫制備Al2O3化學方程式；分析影響CO轉化率的因素；寫H2和CO制二甲醚的熱化學方程式；分析增加壓強對制二甲醚的影響；分析CO轉化率隨溫度升高而降低的原因；寫二甲醚燃料電池的負極反應；計算產生的電量。
2013年Ⅱ卷第28題，題設情景A(g)B(g)+C(g)，ΔH=85 kJ·mol-1,結合表格數據，回答提高A的轉化率應采取的措施；推導A的轉化率α(A)的表達式；計算平衡時A的轉化率；計算平衡常數K；推導反應體系中總物質的量n和反應物A的物質的量n（A）表達式；計算第4 h時A的濃度；推導反應中c（A）變化與時間間隔（Δt）的規律。
2014年Ⅰ卷第28題，由乙烯和水合成乙醇為背景，給出相關物質燃燒熱化學方程式，寫合成乙醇熱化學反應方程式，合成方法優劣評價；圖像分析，計算平衡常數，比較壓強大小，平衡正向移動提高乙醇產率方式等。
2014年Ⅱ卷第26題，題設情景化學平衡N2O4(g) 2NO2(g)，結合平衡圖像，判斷反應吸熱還是放熱，計算N2O4的反應速率，計算平衡常數；根據圖像及N2O4速率變化，推斷外界溫度變化關系，計算新平衡時的平衡常數；改變容器體積，判斷化學平衡移動方向，并說明理由。
本部分考點主要考查學生對化學平衡圖像的讀圖識圖能力，熱化學方程式書寫，蓋斯定律應用，焓變值計算，化學反應速率計算，計算平衡常數，溶度積常數應用，電化學原理，電池電極反應式書寫，化學平衡時組分濃度計算，影響反應速率因素，影響化學平衡因素。
化學反應原理在高考備考復習中，應抓好熱化學反應方程式、電池反應方程式、電解反應方程式的書寫練習；重視電池、電解原理的應用；掌握溶度積常數、化學平衡常數的內涵；反應速率、焓變、轉化率、平衡組分含量的計算；注意蓋斯定律的應用問題；影響速率及平衡的因素。
2選考題
選考模塊由《化學與技術》、《物質結構與性質》、《有機化學基礎》三部分組成，每個模塊一個考題，由考生任意選一題作答。這里僅分析《有機化學基礎》模塊試題。
2010年，PC可降解聚碳酸酯類高分子材料合成，考查有機物之間的相互轉化關系、有機合成、同分異構體的書寫。具體要求寫出有機物A的名稱，寫出B的結構簡式，有機反應方程式，限定有機結構的同分異構體結構簡式。
2011年，以甲苯為原料合成香豆素，根據合成路線流程圖，要求用香豆素結構簡式寫出分子式甲苯與氯氣（FeCl3）反應生成A，A（C7H7Cl）的名稱，A水解生成B（C7H8O），寫出B在光照條件下與氯氣反應生成C（C7H6OCl2）的反應方程式，推斷B的同分異構體數目，寫D（C7H6O2）的同分異構體結構簡式。
2012年，用甲苯合成對羥基苯甲酸丁酯，要求寫出A（C7H8）的名稱；分析甲苯與氯氣反應生成B（C7H7Cl），寫出B與氯氣光照下生成C（C7H5Cl3）反應方程式，判斷反應類型； C水解得到D（C7H5OCl），寫D的結構簡式。
2013年Ⅰ卷，合成酮類化合物G流程，利用相對分子質量、燃燒量、產物水的量確定芳香烴A的分子式及命名，A為苯乙烯；苯乙烯與水反應生成醇B，要求寫出醇B物質催化氧化生成C的化學反應式；D（C7H6O2）能發生銀鏡反應，能和Na2CO3反應，要求寫出D與氫氧化鈉反應生成產物E的結構式，判斷反應類型；推導F（C9H10O2）同分異構體數目，寫出符合條件的F（C9H10O2）同分異構體。
2013年Ⅱ卷，由A（C7H7Cl）及F（C7H8O）制備I（C11H12O3），結合其他條件命名A；寫出2-甲基丙醛的結構簡式；寫出對甲基苯酚與氯氣在光照條件下的化學反應方程式，判斷該反應類型；寫出I的結構簡式；推斷相對分子質量比I小14的物質J的同分異構數目。
2014年Ⅰ卷，合成席夫堿類化合物G流程，利用流程圖、合成路線反應條件、題目另外5點信息，寫A（C6H13Cl）在NaOH乙醇條件下B的化學反應方程式，判斷反應類型。寫出D的名稱，結合信息③“D為單取代芳烴，相對分子質量為106”，推知D是乙苯；寫D在濃硫酸和濃硝酸及加熱條件下發生的化學反應的方程式；根據④“F苯環上有兩種化學環境的氫”及F分子式，D與濃硝酸發生反應時對位取代，寫C與F反應產物，G的結構簡式。
2014年Ⅱ卷，立方烷及合成路線為背景，推結構簡式，判斷反應類型，寫化學反應方程式，選擇化學試劑，判斷立方烷同分異構體，判斷立方烷氫種類，推六硝基立方烷同分異構體數目。
有機化學基礎模塊試題分值都是15分，題號均是38，試題設置都是合成流程圖，試題中的有機物質基本上有苯環結構，考查有機結構與性質，推斷同分異構體數目，寫同分異構體結構式，寫反應方程式。
復習中要構建好有機物知識網絡體系，理清烴、鹵代烴、醇、醛、酸、酯之間相互轉化關系，一定要注意它們之間相互轉化時的反應條件；加強同分異構體的推斷書寫練習，掌握同分異構體的推導方式；注意苯環上有側鏈烴基時，條件不同鹵素單質與其發生取代位置不同；注意苯環上連接有酚羥基、醇羥基、羧基時，與Na、NaOH、NaHCO3、Br2等反應的量關系。5年來高考有機試題，試題間的相似度很高，認真分析歷年高考題，改編好高考試題，做好高考試題變式訓練練習。
3結束語
一、類比發散法
在元素化合物及有機化合物的學習中,我們注意這些章節的內容安排有一個共同特點,都是先派一種典型的代表物做“先行官”,介紹其結構性質制法,接踵而至的“大部隊”就是它的同族元素或同系物。我們只要重點學習透徹掌握代表物的性質,即可根據“結構決定性質,結構相似性質相似”的化學原理大膽預測,充分推斷同族其余元素或同系物的性質。并與課本上的內容加以印證。
二、具體化手法
元素周期律一章練習中有許多排序問題,如:原子半徑大小,離子半徑大小,最高氧化物對應的水合物酸鹼性,氣態氫化物穩定性,金屬性(非)強弱的排序等。習題里不會具體給出是什么元素的微粒,而是一些字母代號,這就需要學生通過分析題意,將未知粒子一一對應于兩組“靶心”粒子,然后對照討論,這兩組離子是:具有氖原子結構的 O 2-,F - ,Na + ,M g 2+ ,Al 3+ 和具有氬原子結構的 S 2- ,Cl - ,K + ,C a 2+ 。當然,學生對兩組離子的性質必須有充分的認識。假如所給離子是 X n+ ,Y m+ ,Z n- ,電荷絕對值m > n,且三種離子M電子層的電子數均為奇數,然后要求選擇性質排序,我們只要把 X n+ ,Y m+ ,Z n- 當成 N a+ ,Al 3+ , F- 問題不就簡單多了?
三、聯系實際法
化學是一門以實驗為基礎的科學,因而與日常生活的關系非常密切,生活中的化學對學生來說大部分是未開拓領域,學生對此有極大的興趣,當他們明白其中蘊藏的化學原理后,興奮之情溢于言表,決不亞于因蘋果砸到牛頓頭上而發現“萬有引力”。基于這點,我在教學中利用實物、圖片、實驗以及參觀工廠等手段,著意加大學生探究生活化學的力度。講完鐵與水蒸氣的反應,就讓學生討論鐵匠鋪中打鐵時“淬火”的原理;講了明礬的性質,就讓學生探討“炸油條”時加入明礬和小蘇打的作用,并解釋上面許多小洞的成因。最終目的是要讓學生養成理論聯系實際的好習慣。
四、口訣法
有些理論性較強的章節如“氧化還原反應 ”“周期律”等,概念多易混淆,而且關系復雜,辨證性較強,采用此法即可免去學生學習中“陰差陽錯”之苦。在“氧化還原反應”初期教學中,就讓學生掌握八字訣“升 ―失 ― 氧―還,降―得―還―氧”。乃至后期深入學習時采用更有趣的“繞口令”如:“還原性強的原子失電子后變為氧化性弱的離子”其相對應的另外一句話讓學生自己說出。因此,在學習中起到理順關系,提示引導的作用。其他的如原子核口訣:體積核小原子大,質量核大原子小。電量相抵呈中性,質量數作原子量。
五、冠名法
針對教學中的一些重點難點,教師如果一味地強調重要,結果往往適得其反。冠名的目的就是要為這些重點難點貼標簽,加“綽號”。這樣聽起來響亮,奇特,可以增強學生注意力,一提名字則可代表一種方法,一類題目或一部分知識。如學生在學習“化學平衡”時對于“勒氏”原理壓強變化的認識,往往張冠李戴,模糊不清,其原因是能引起壓強變化的手段很多,可以是: 1.恒容,改變氣體的物質的量(包括參與反應的與不參與反應的), 2. 恒容,改變溫度。 3. 體積改變,氣體物質的量不變。只要讓學生認清正宗的勒氏壓強變化指的是第三種情況,而其余則是“假冒偽劣產品”。
六、偏微分法
好的解題方法與好的學習方法并不矛盾,更不對立,后者包含前者,前者是后者的重要組成部分,數學有公式可尋,物理有定律可依,化學在這方面略顯欠缺,因此歸納解題方法,并使之定型,已成為化學解題過程中的重要手段。“偏微分”是高等數學的一個名詞,其運算原則是將一個函數中的兩個變量分別討論,將一個變量作常量時,討論另一變量的變化所引起的函數變化。我們不妨借用這種思維方式,解決化學平衡當中的有關圖像問題。如出現溫度 -- 壓強 -- 轉化率關系圖,我們只要固定溫度,分析壓強變化引起的轉化率變化,則可解決可逆反應前后的計量數大小關系。若固定壓強,分析溫度變化引起的轉化率變化,可以解決可逆反應的吸放熱問題。
關鍵詞: 高中化學 有效教學 實施策略
教學的有效性是學校教學活動的基本追求,它直接關系到教學的質量和人才的培養。提高化學教學的有效性,教師必須以學生發展為本,促進學生學習化學方式的改變,切實關注學生在化學教學過程中所表現的積極性、自覺性、創造性,掌握有效教學的理念,運用有效教學的策略、方法和技巧。
化學課堂教學的有效性是指通過化學課堂教學使學生獲得化學方面的發展。這里的發展內涵式指的是化學知識、化學技能的發展,是學生學習化學的過程、方法與情感、態度和價值觀三者的協調發展。化學課堂教學的有效性可以促使學生在學業上有更多的收獲,在學習方法上有更大的提高,在學習成績上有更快的進步。筆者認為實現化學課堂有效教學的基本策略有以下幾個方面。
一、根據教材科學制訂有效的教學目標
課堂教學的核心和靈魂是教學目標,教學目標在教學活動中具有指定方向的作用,它統帥和規范著課堂教學的實施,對確保課堂教學的有效展開有著重要的作用。教師要根據教材制訂切實可行、行之有效的教學目標,要注意以預設的教學目標為指針,對照教學目標的真實達成度,科學地對課堂教學作出有針對性的調控,將課堂向著預期的目標不斷引導。
高一化學“必修1”和“必修2”的教材內容難易適中、容量適當并且具有一定的靈活性,對化學基礎和知識面作了強調和突出,而且還重點強化了化學與日常生活、科學技術和生產勞動等方面的聯系,與此同時降低了對一些化學反應原理和基本概念的要求。例如,在“必修1”第一章中,“強弱電解質”、“氧化還原反應”、“離子反應”等內容上只是作了基本的要求;在“必修2”中,對“核外電子的排布規律”也只是作了簡要的而非系統性的介紹,對原子結構示意圖只要求識記1―18號元素。因此,化學教師在教學中一定要處理好打好基礎與提高能力的關系,切實把握好教材的“度”,“因材而異”、“因材施教”地制訂好有效教學目標。
二、注重有效講授,促使學生掌握理解重點、難點
在課堂教學的改革中,講授作為有效教學的一種具有傳統意義的教學方式,以其優勢將長久地在教學實踐中延續下去。新課程改革強調學生的創新性自主學習和探究學習,但并未放棄教師的“講授”,教師的講授仍具有必要性和重要性。教學中必要的講授是不能缺少的,帶有啟發性、精辟性、獨到性的講授,能夠對學生產生吸引力,引發學生思考,并能促使學生有效地掌握和理解重點、難點知識。高中化學選修4《化學反應原理》這一模塊理論性較強、知識點較為抽象,需要教師在原有知識點的基礎上加以引導。比如在學習鹽類水解的影響因素時,教師以CH3COONa的水解為例,改變溫度,對水解平衡的影響可以從它的逆反應中和反應的熱效應分析,判斷平衡的移動方向,以及水解程度的變化。加酸堿可以利用勒夏特列原理分析平衡移動,而加入CH3COONa,平衡右移均會判定,但水解程度減小,往往學生自己判定時得到相反的結論,誤以為平衡右移的結果會引起轉化率的升高。教師需要從普通的化學平衡加以解釋,用兩種或兩種以上的反應物,增加一種反應物的量,可以提高另一種反應物的轉化率,而自身的轉化率下降。比如在工業生產硫酸的過程中,通過鼓入過量O2來提高SO2的轉化率,這樣便于學生理解“越稀越水解”這一結論。
三、講究有效提問,促進學生積極討論思考
盡管教師的講授在某種程度上精彩、生動、感人,但講授畢竟也有其局限性,“有限”、“零碎”、“輔”就是講授的特性,教師如果想有效地促使學生投入到化學學習中去,還必須有效地開展提問并引導學生進行思考和討論,使教師與學生、學生與學生保持學習上的互動。對話式、互動式、學生自主性學習是化學有效教學的基本狀態。在這種基本狀態的教學中,教師的有效提問至關重要。
教師所提出的問題能夠引起學生足夠重視或很大興趣的就是有效提問,而且這種重視和興趣能讓學生更積極地參與到學習過程中去,并且展開積極討論。有效提問是一種教學技巧,一個令人深思的問題,能夠使學生聚精會神進行思考,對提高學生的思維能力和思維積極性有重要的意義。反之,一個沒有一定的深度且很平淡的問題,既不能激發學生的興趣,又不能鍛煉學生的思維能力。因此,具有嚴密的科學性、邏輯性是教師提問的前提。教師要善于提問,一是所提出的問題對于學生的發展、知識、技能的提高有積極的促進作用,并且提問是由淺入深的。二是要善于引導學生對提出的問題進行討論、思考、探究。
四、抓好有效實驗,提高教學質量
以實驗為基礎是化學學科的特點,在化學教學中有著重要地位和發揮重要作用的就是實驗教學,由此可見化學教學實驗的重要性是不言而喻的。化學由于具備了這一特點,因此明顯有別于其他學科。變化神奇的化學實驗教學能夠極大地調動學生學習化學的興趣,教師可以以此更好地進行有效教學。加強和改進實驗教學是提高化學教學質量的關鍵環節。因此,教師如何設計好實驗,設計出有針對性的實驗,而且要讓學生親歷實驗的整個過程,從而掌握相關的化學知識就顯得特別的重要。實驗教學在激發學生學習和探索興趣的同時,更重要的是促進學生學習化學由被動向主動轉變;由消極學習走向積極學習;由學習低效邁向學習高效。
獲取化學知識、培養學習興趣、鍛煉思維能力、培育高尚品德是化學實驗所產生的功能。化學實驗的重要作用在于促進學生形成化學概念,幫助學生理解和鞏固化學知識,培養學生的觀察能力、思維能力和創造能力,讓學生通過實驗原理、實驗方法、實驗步驟、實驗現象學習觀察更好地理解反應原理,透過實驗現象來看清物質反應的本質,掌握基本方法和技能。設計實驗、實驗探究、觀察實驗是高中課程標準中列出的實驗項目,不同的實驗其功能和層次都是不相同。對于有效實驗,教師要高度重視,既要對此精心設計,又要精心準備,充分考慮實驗中可能出現的各種情況,同時還要使實驗的目的和功能一目了然。教師特別是要充分考慮學生在做演示實驗中的心理因素和他們能否準確理解實驗的目的和教師的意圖等。
五、運用學案教學,凸顯學生主體作用
筆者在教學中發現,一部分學生缺乏良好的學習化學的習慣,具體表現為只看不聽,只聽不寫,寫而不全;有的學生缺乏主動性,被動地學習,作業馬虎,甚至抄襲作業和不交作業。筆者認為要糾正和克服這些不良的學習習慣,培養學生創新性自主學習能力,提高課堂教學效益,教師要根據教學內容和教學目標,采用“學案”教學法。
“學案”教學法的核心概念就是以學案為載體、以導學為方法、以學生的自主學習為主體、以教師的指導為主導、師生共同合作完成教學任務的一種教學模式。這種教學模式摒棄了教師單純講、學生被動聽的“滿堂灌”、“填鴨式”的教學模式,充分凸顯了學生的主體作用和教師的主導作用。“學案”模式其實質就是學生、教師、教材三者之間的相互滲透。這樣的“學案”教學能最大限度地提高課堂教學效益。
綜上所述,作為一種先進的教學理念和教學實踐模式的有效課堂教學,引起了我們更多的、更深層次的思考、實踐和研究。化學教師要科學而且熟練地運用課堂教學的有效性策略,在不斷實踐、完善和創新中,提高教學質量。
參考文獻:
[1]張璐.略論有效教學的標準[J].教育理論與實踐,2000.11.
摘要
教學的本質是信息的傳輸、加工和內化的過程。信息轉換是知識再生產與生產新知識相融合的一個思維過程。分析了信息呈現的多種方式，從“信息量多少、信息表征方式、信息的屬性”等方面闡述了信息的轉換方法策略。
關鍵詞
化學教學；信息轉換；文字信息；符號信息；圖表信息
教學的本質是信息的傳輸、加工和內化的過程。化學教學中信息十分豐富，如各種文字信息、語言信息、符號信息、圖表信息、音像信息、實物信息等。這些信息有的簡單易懂、易學，便于接受和內化，有些則隱含、復雜，難理解和消化。要做到化隱為現，變難為易，變復雜為簡單，變生疏為熟悉，變未知為已知，就需要教師探索創新教學方法，優化教學策略，提高教學效益。
1化學教學中的信息轉換觀
信息轉換是解決問題過程中信息流的加工和相互作用的過程，并且可以看出信息轉換在培養和訓練集體成員解決問題過程中的加工和相互作用的過程［1］。換言之，信息轉換是知識再生產與生產新知識相融合的一個思維過程。通過不同信息源獲取的各種信息材料，輸入大腦，進行編碼、貯存，并經過大腦思維，進行篩選、組合等多形式、多頻次的再加工。通過轉換信息形式，逐漸內化為學生的知識和能力，并賦予個性化的理解，以一種或多種不同形式的信息貯存。課堂教學中，信息轉換無時不在，無所不在。因此，教師要利用教材、生活、媒體等各種信息源，有效地實施信息加工和轉換。教學信息形式轉換得越好，在信息流動過程中失真、失散也越少，學生接收的信息量也越多，獲得的知識量也越大，能力提升也越快。相反，如果教學信息轉換得不好，就會造成信息離散、失真，學生獲得的信息量就會減少，所獲得的知識也減少，能力提升也慢。所以，科學有效地實施信息轉換，在化學教學中有著十分重要的意義。
2豐富多彩的信息
呈現方式化學教學中的信息形式多樣，精彩紛呈。
2．1文字信息文字是人們為了實現信息交流、信息貯存、信息加工所創造的一種約定的形象符號。化學學習中學生離不開對教材等各種文本的學習，從這些文字中學生提取到需要和有價值的信息。同樣，教學過程中教師簡明扼要的板書也是學生獲取信息的重要途徑。
2．2語言信息語言是一種符號系統，是一種交際和思維的工具。課堂教學更是如此。化學教學中大部分內容是通過語言信息來傳輸的，這其中既有知識信息的密碼，更有師生之間的情感交流和思維碰撞。
2．3符號信息在信息傳輸系統中，視覺信息符號能有序地指引并實現信息的導向功能。有效地進行視覺信息符號的設計與傳播，是信息傳輸中的重要環節。化學教學中有各種各樣的信息符號，如表示物質組成的元素符號，表示化學反應的化學方程式，表示原子內部結構的原子結構簡圖、電子式、核外電子排布式、軌道表示式，表示分子結構的結構式，表示物質電離能力的電離方程式等。直觀簡單的化學符號信息表達了豐富的化學含義，成為研究化學和學習化學特有的語言。
2．4圖表信息圖表作為一種重要的信息源，通過豐富多彩的圖像、表格或物理圖形等信息視覺化表達。圖表信息在化學教學中應用十分廣泛，如蘇教版《化學1》［2］正文中涉及到的圖形有：實物圖、物質分類樹狀圖、物質轉化關系圖、物質制備流程圖、分子模型圖、原子結構模型圖、實驗裝置圖、實驗操作示意圖、物質（元素）含量柱形圖、物質性質及應用示意圖等圖片79幅，另有表格24個。這些可視化圖表信息很好地將所研究對象的屬性或數據直觀、形象地呈現在學生面前，大大降低了在信息傳遞過程中的衰減和弱化，使信息更加清晰、高效地傳遞。
2．5音像信息隨著信息技術的不斷發展，音像信息逐漸被人們所重視，通過音像信息將形、聲、色、光等有機地結合起來，不僅能激發學生的學習興趣，增加教學容量，拓寬學生的知識面，而且在化學直觀教學中有明顯的優勢，能使復雜問題簡明化，抽象問題形象化。
2．6實物信息實物信息是對具體的實物或事物觀察過程中直接產生的有關信息。如通過具體實驗清晰觀察和感受到物質的消耗與生成，并伴隨發光、發熱、產生沉淀或氣體以及氣味等。這些直觀、生動、形象的客觀存在的實物信息，讓學生真切感受到知識的真實、可信。
3信息轉換的方法策略
化學教學中信息轉換的方式很多，教學中要根據不同的教學內容、教學目標以及學生實際，選擇恰當的轉換方法與策略。
3．1從信息量多少看
3．1．1聚斂式轉換聚斂式（多對一或多對少）轉換是指將有關的信息集中起來，進行分門別類的整理，使原本零散、龐雜的信息組成系統，使其變成條理分明、相互聯系、脈絡清楚的信息源，并以某一目標為歸宿，對信息進行抽象概括，使之朝一個方向集中、聚斂，從而找出事物的共同點，最終獲得某種結論或規律。如在化學平衡、電離平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡中，雖然影響這些平衡的因素很多，有溫度、濃度、壓強、同離子、酸堿性等，但是平衡移動的規律是一樣的，平衡總是朝著削弱這種改變的方向移動（聚斂）。同時它們的平衡常數也有一個共同的特點：只與溫度有關，與其他條件無關，即平衡常數只是溫度的函數。
3．1．2發散式轉換發散式（一對多或少對多）轉換是以某一信息為出發點，多角度、全方位引出問題，展開思維。這種轉換不依常規，尋求變化，從不同側面、不同角度、不同方向對給出的信息進行“再生”處理，獲得多種信息和答案。如在元素化合物知識復習時，從二氧化硫的化學式（分子式）可解讀出如圖1所示信息。
3．1．3對等式轉換在不改變問題或事件本質的前提下，將原有一個或幾個信息轉換成簡便或易于理解或易于解答的一個或幾個新信息。這種變換不僅可以達到變難為易的效果，而且還可以幫助我們巧妙地找到解決問題的方法。如：在體積不變的密閉容器中充入1molNO2，建立如下平衡：2NO2N2O4，并測得NO2的轉化率為a％。在其他條件不變時再充入1molNO2，待建立新平衡后，又測得NO2的轉化率為b％，則a和b的大小關系為：A．a＜bB．a＞bC．a＝bD．不能確定分析：很明顯，若直接按題目描述的過程進行分析，解題十分困難，如果突破常規思維模式的束縛，進行等效變換（圖2），問題將迎刃而解。假設狀態Ⅰ容器體積擴大為原來的2倍，構造中間狀態Ⅲ，其他條件不變時，狀態Ⅰ和狀態Ⅲ等效，故NO2轉化率相同。再將狀態Ⅲ體積壓縮至狀態Ⅱ，依據平衡移動原理不難看出，平衡向正反應方向移動，NO2轉化率提高。因此，b＞a，則A選項正確。
3．2從信息表征方式看
3．2．1文字與符號的轉換文字和符號既是信息表達的手段，也是信息交流的載體。都承載著傳遞、加工和貯存化學知識的功能，都是化學思維的重要工具。在教學中文字與符號可以進行互換，以何種形式轉換視具體情況而定。如在學生剛步入化學殿堂時，化學反應都是用文字來表達。例：鐵和硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵。當學習了元素符號等有關知識后，上述反應可表示為：Fe＋CuSO4＝Cu＋FeSO4，這種表達更加簡明直觀。所以用元素符號、離子符號、原子結構簡圖、電子式、電子排布式、分子式、結構式、結構簡式、化學反應方程式、電離方程式、熱化學反應方程式等符號貯存和記憶物質組成、結構和變化規律更為科學。
3．2．2文字與圖表的轉換文字與圖表的轉換是信息轉換最常見和最基本的形式。文字到圖表的轉換：該轉換方式是將文字內容轉化為圖像或圖表，用直觀的圖像或圖表來表述冗長煩瑣的文字內容，達到以圖釋文目的。例如：硫及其化合物的二維關系圖（圖3），從物質類別、硫元素的化合價及氧化還原反應等多維度清晰地呈現了元素化合物之間的轉化關系，避免文字表達的煩瑣。圖表到圖表的轉換：教學過程中，常常將課本中的插圖轉化為其他形式的變式圖，變換思維角度，培養學生多角度思考問題的習慣，并幫助學生深化對圖表內容的理解和記憶。如美國《化學：概念與應用》上冊教材中“爬梯子”［3］就是一種圖片之間的轉換（圖4）。將原子核外電子能層與爬梯子進行對比轉換，充分利用學習者所熟悉的生活情境，形象地展示了電子能級及其躍遷的有關知識，幫助學生理解并形成抽象概念，加深對這一知識的記憶。
3．2．3文字、符號與圖表的轉換化學教學中時常會出現多種表達方式之間的相互轉換。如在探討氧化還原反應與4種基本化學反應類型之間關系時，通過對不同形式表征方式的互換促進學生的理解和記憶。置換反應都是氧化還原反應，復分解反應都不是氧化還原反應，分解反應、化合反應部分是氧化還原反應，部分是非氧化還原反應。另外，還有文字與文字、符號與符號、符號與圖表等形式的轉換。
3．3從信息的屬性看
3．3．1定性與定量的轉換非實驗性的，自然情境中的資料或信息，一般不用數量形式來表達，它更加突出在意義建構、經驗積累、語言描述等。這往往只是一種定性的感性認知，并沒有從事物的本質去考量。定量則要求從被研究對象的某些具有代表性的特征入手，通過測定某些物理量的變化或某些因素間物理量的變化規律，對事物及其運動的量的屬性做出回答，從本質上理解和認識事物。如對元素的非金屬性認知，可從元素在周期表中的位置、氫化物的穩定性及其形成難易、非金屬單質之間的置換反應、最高價氧化物對應水化物的酸性強弱等入手。而造成元素性質差異的根本原因是原子的內部結構，決定于原子得失電子的能力。所以，從本質上看，衡量元素非金屬性強弱要依據元素電負性的大小（定量）。
3．3．2具體與抽象的轉換人類對事物本質屬性的認識，是由現象到本質，由具體到抽象，由淺入深的漸進過程。感性認識常來自于對某些具體實踐的思考；而理性認識則來自于對這些初步認識的概括和抽象的過程，從而達到對事物本質屬性的認識。因此，只有從具體的感性認識上升發展為抽象的理性認識以后，才容易納入原有的認知結構中，才可以轉換為運用的能力，才能為更高級的抽象提供基礎和保證。教學中有許多數量關系都是從具體生活內容中抽象出來的。因此，課堂教學應該充分利用學生的生活實際，運用恰當的方式進行具體與抽象的轉換，把具體生活常識抽象轉換為教學內容。如，燃燒與滅火是生活中屢見不鮮的現象，如何才能促進物質燃燒或進行滅火，需要在眾多現象中抽象出燃燒的基本要素。即有可燃物和助燃物，溫度要達到著火點。
3．3．3宏觀與微觀的轉換在宏觀物質、微觀粒子和化學符號之間建立聯系，是化學科學特有的思維方式［4－6］。物質在宏觀上所表現出的各種屬性，其本質決定于微觀粒子的微觀結構，所以進行宏觀與微觀的轉換有利于全方位、多角度地認識客觀事物。如一氧化碳和氮氣，從物質組成（CO和N2）上看完全不同，但它們的性質卻十分相似，其根本原因在于分子結構相似（互為等電子體），分子中都存在共價三鍵（CO、NN），且鍵能相近，這使得2種看似毫不相干的物質卻有著相同或相似的性質。
參考文獻
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最近世界原油價格急速上漲，己達20美元／桶。影響原油價格的因素很復雜。對今后原油價格的走向，各國看法也不盡相同。但從能源后備資源分析，煤及天然氣均較石油豐富，世界油氣儲量比已從70年代的2.55:1降至目前的1:1。而天然氣（包括油田氣）的產量為油當量的1／2。因此，未來一段時間，天然氣將成為世界能源的重要支柱之一。天然氣是清凈能源，熱值高，易燃燒，污染少，是優質的民用和工業燃料，也是生產合成氣的理想原料。當天然氣價格適宜時，以天然氣為原料生產化工產品，建設投資省，具有很強的競爭能力。以合成氨為例，使用天然氣為原料的氨產量約占世界總產量的70％；美國和前蘇聯兩大天然氣生產國以天然氣為原料的合成氨和甲醇約占其本國總產量的90％以上。我國與世界情況略有不同，天然氣價格高，比中東高出4至8倍，約為美國的1.2至1.5倍，而其產量則僅為美國的約1／20，原蘇聯的約1/30，因此在利用和開采上都受到一定限制。我國煤炭資源較豐富，且煤炭產地價格便宜，如山西、內蒙、陜西幾大煤炭基地，同等熱值的煤價僅為世界煤價的1／3。因此，在一次能源中，煤炭一直占70％以上。但煤炭直接燃燒污染嚴重，用于生產合成氣時建設投資高，因此在發展上也受到一定制約。眾所周知，C1化學的起始原料為富含一氧化碳和氫氣的合成氣。以天然氣和煤為原料都能生產富含一氧化碳和氫氣的合成氣。所不同的是，以天然氣為原料生產的合成氣含有較高的氫氣；而以煤為原料生產的合成氣則含有較高的碳。
下面，筆者擬就21世紀世界以煤和天然氣為原料的C1化學的發展趨勢作一些闡述，并對我國C1化學的發展提一些建議。
1. 國內外發展趨勢
1.1 合成氨生產
1.1.1 以煤為原料的合成氣生產
煤炭氣化已有150多年的歷史，氣化方法達70～80種。開發新一代煤炭氣化技術，不僅是經濟、合理、有效地利用煤炭資源的重要途徑，也是今后發展煤化工的基礎。
綜合分析各國煤炭氣化技術的特點，其發展趨勢是：
（1）增大氣化爐的斷面，以提高其產量；
（2）提高氣化爐的氣化溫度和壓力，以增加空時收率，降低合成壓縮費用。
（3）采用粉煤氣化，以降低對煤質的要求，適應現代化采煤細煤產率較高的趨勢；
（4）研制氣化新工藝和氣化爐新結構，以減少基本建設投資和操作費用。
符合上述要求的現代氣化爐主要有以粉煤添加催比劑的水煤漿為原料的德士古氣化爐和兩段陶氏氣化爐；其最大單爐日投煤量已達3000～4000t。我國引進軟件包和關鍵設備而大部分設備則立足于國內配套建設的日最大投煤量為450～800t的德士古氣化爐，已分別在山東和上海投產，運轉情況良好；前者限于老廠凈化設備，氣化壓力約為2.0 MPa，后者操作壓力為4. 0MPa。另外，在陜西渭河化肥廠全套引進的內徑10ft、氣化壓力6.4 MPa的氣化爐也已順利投產。已實現工業化生產的以干粉煤為原料的GSP爐和謝爾公司開發的SCGP爐制成的粗合成氣有效成份高（CO+H2超過95％），冷氣效率高，不需要特殊耐火材料。但與以水煤漿為原料的氣化爐相比，尚缺乏長期運轉經驗，而且其煤粉輸送系統較復雜，閥門磨損問題尚待進一步解決，當前其引進費用也偏高。
上述四種爐型均適合于生產合成氣，并且處于世界領先地位，用戶可依據引進費用、煤種情況，經過經濟比較加以選擇。另外，國內正在自行開發多噴咀水煤漿氣化爐，技術及設備均立足于國內，將大大節省制造費用，其爐膛利用效率也比傳統的德士古氣化爐高，是很有發展前途的，它的開發成功，將會進一步促進我國煤氣化工業的發展。
1.1.2 以天然氣為原料的合成氣生產
目前已實現工業化的以天然氣為原料生產合成氣技術有部分氧化法和蒸汽轉化法。部分氧化法需要使用純氧為氣化劑，目前已較少采用。蒸汽轉化法又有一段蒸汽轉化法，加熱型兩段蒸汽轉化法和換熱式兩段轉化法之分。一段轉化法由于流程短，投資省，應用最廣泛。加熱型兩段轉化法第·一段用蒸汽轉化，第二段用純氧或富氧作氣化劑，但用于制氨時可用空氣替代純氧作氣化劑，同時又可減少一段爐的負荷，節省高鎳合金鋼，故廣泛應用于制氨。換熱式兩段轉化工藝最有發展前途。其二段轉化爐出口高溫氣體熱量供一段爐所需的熱量，故可大幅度減少燃料天然氣的熱用量，存在的問題是副產蒸汽量減少。但從節能的角度來看，這種方法最有競爭能力，是今后大型裝置的主要發展方向。
用天然氣兩段轉化制合成氣，含氫量高但碳量不足，因此一段轉化爐采用副產的二氧化碳作為氣化劑來增碳，不僅可改善合成氨的氫碳比，同時減少了工廠二氧化碳的排放，因此也是值得推廣的一種工藝技術。
1.2 甲醇及含氧化合物的生產
1.2.1 甲醇
甲醇是一種重要的基本有機原料，也是C1化學的起始化合物，在基本有機原料中，甲醇僅次于乙烯、丙烯和苯而居第四位。
甲醇合成目前普遍采用帝國化學公司（ICI）和德國魯奇（Lurqi）的工藝。由合成氣合成甲醇，己有多年的工業化實踐，技術上已臻成熟，能量利用效率已接近工藝本身可以達到的最佳化程度。盡管如此，由于一些固有問題的約束，當前的甲醇合成仍然是一個能耗較高的工藝過程，仍有改進的必要。這些固有問題主要是：（1）造氣過程能耗高，投資大；（2）受合成過程熱力學的控制，對于甲醇合成從化學平衡來看低溫是有利的，但是傳統的催化劑需要在較高溫度下進行，因此單程轉化率低，大量未轉化的合成氣需要循環，使操作費用相當昂貴；（b甲醇合成過程反應熱的移出及利用尚有賴于反應衛程學的問題妥善解決；（4）傳統的催化劑對硫過分敏感，增大了合成氣脫硫的費用。
為了降低造氣費用，國外正在研究甲烷（或天然氣）直接氧化制甲醇及甲醛。加拿大、前蘇聯、日本都有研究，但均停留在小試階段，目前尚無法與間接法競爭，估計實現工業化還需經過一段相當長時間的工作。
在甲醇合成反應器和催化劑方面的研究工作也取得了一些突破，較有成效的有：
（1）Dat/t/ Makee合成新工藝
這種工藝的特點是使用了耐硫催化劑，采用管式低溫合成塔，比傳統合成塔大大提高了空速。
（2）漿態合成甲醇反應器
早在70年代中期，美國化學系統公司即開始了漿態相合成甲醇的研究，通過5～8t/d的中試裝置，成功地實現了連續運轉，已進入了實用化階段。該反應器有效地改善了合成過程的傳熱，使反應基本上在等溫下操作，合成原料氣通過新設計的環形氣體分布器進入反應器，在保持高濃度催化劑漿液懸浮的同時，又保持了緊密的氣／液接觸，改進了傳質。在溫度250℃，5MPa下采用內部換熱，無漿液外循環方式，空速11000L／h·kg情況下，出口甲醇濃度為7％～8％，每小時每公斤催化劑的甲醇產率可達到0.96kg。但漿態操作因催化劑均勻懸浮在液相介質中，其中毒機會是均勻的，因而對原料氣雜質含量要求很嚴格：總硫含量要求低于0.06 X 10-6，HCl、Fe(CO)5及Ni(CO)4要求低于0.01 X 10-6，美國空氣液化公司將與達科氣化公司合作，在大平原煤氣化廠建造一套日產500t的漿態床甲醇合成工業示范裝置，項目預算約2.14億美元。
（3）守固。固滴流反應器
氣固一固滴流流動反應器（gas-solid-solid trickle flow reactor簡稱（GSSTFR）是一種新型反應系統。它集催化劑的催化作用和吸附劑的吸附作用于同一一反應器，在進行合成反應的同時，進行產品的吸附分離，產品甲醇一經生成，即被吸附劑吸附，使合成反應平衡不斷向產品方向轉移，從而克服了化學平衡的限制，CO的單程轉化率已接近100％，循環操作可以取消。這項革新很有吸引力，受到了廣泛的重視。GSSTFR系統氣相是合成氣和甲醇，一個固相是Cu基催化劑，固定在反應器的柵架上，另一個固相是硅鋁裂化催化劑，以滴流狀態流過催化劑床層，用于吸附反應區域中的甲醇。為了評價GSSTFR系統的可行性，荷蘭Twente工業大學建立了一套微型試驗裝置，在解決了固體輸送和氣。固分離問題、實現連續化后，其經濟效果是可觀的。
（4）耐硫催化劑
最近日本公害資源研究所開發了一種新的Pd系合成甲醇催化劑，據稱無需深度脫硫即可直接用于合成氣的甲醇合成。這種新型催化劑以帶狀云母作為載體。它是一種具有層狀結構物的礦物，層與層之間有Ni離子，這種礦物具有溶脹性和離子交換性。這種耐硫催化劑就是通過離子交換法使Pd載入載體中取代Ni離子而制得的。
（5) 超臨界合成甲醇反應器
為了改變合成甲醇時大量未轉化的合成氣循環的情況，我國中科院山西煤化所開發了超臨界相合成甲醇新工藝。該技術的特點是在甲醇反應器中添加超臨界或亞臨界介質，使合成的甲醇連續不斷地從氣相轉移至超臨界相，從而克服了傳統的合成甲醇尾氣大量循環（約為新鮮氣的5～8倍）的情況。在山西太原化肥廠一所作的中試結果證明，在無尾氣或新鮮氣與尾氣循環比為1：l時，CO轉化率達到了90％，甲醇時空產率平均值達到0.46t/h·t催化劑，當放空氣能合理利用時具有較好的工業化前景，現該所正與寧夏化肥廠合作進行進一步的開發和放大試驗工作。
（6）燃料甲醇
在國家科委支持下，我國從德國引進了三輛以純甲醇為燃料的汽車，經過長達8年的長期公路運行試驗，取得了很好的成果。公路實際運行實踐驗證，1.6～1.7t甲醇，相當于1t汽油。按現行的汽油和甲醇市場價格對比，其經濟效益明顯，且尾氣排放較汽油車大幅度減少，對改善城市環保有較好的效果。這種環保型汽車的發展，無疑將進一步促進甲醇工業的發展。
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來C1化學的重大進展，美國和英國均已實現了工業化。自1982年以來，世界醋酸生產能力中，甲醇碳基合成法已占50％以上。最近德國赫斯特公司（Hoechst）將含氫的CO鼓泡導人醋酸甲酯和甲醇的混合液中進行碳基化反應，所得醋酐產率可達1766g/gRh-h。在醋酸甲酯制備方面也取得了進展。美國聯合碳化物公司已將甲醇碳基化制醋酸甲酯和醋酸混合液的反應選擇性提高到接近100％。碳基化主要采用鍺絡合催化劑，助催化劑為碘化物。因此，各國都重視鍺和碘的回收。據德國赫斯特公司發表的專利，它可使醋酸甲酯和甲醇碳基化產品液中的總碘量由2 X 10-6降低至5 X 10-12以下。我國在這方面也取得了小試成果。我國開發的固載化催化劑可以基本解決銬的流失問題。
（2）草酸及乙二醇
CO通過氧化偶聯制草酸，也是一項新技術。甲醇與亞硝酸(N2O3)反應生成亞硝酸甲酯，在Pd催化劑上實現氧化偶聯，得到草酸甲酯，經水解后生成草酸；氧化產品中的NO再氧化成N2O3，循環使用。這一過程實際并不消耗甲醇和亞硝酸，只是CO與O2和H20合成草酸。若用乙醇代替甲醇，則可生成草酸二乙酯，再加氫即可制得乙二醇，乙醇可循環使用。這是一條非石油原料合成乙二醇的路線。日本目前已將合成氣制乙二醇列為C1化學技術開發的基本方向之一。日本工業技術院最近又獲得了一項專利，它采用乙酞丙酮基二碳基鍺作催化劑，合成氣經液相反應制得乙二醇，產率可達17. 08 mol乙二醇／g原子銠。我國中科院福建物構所在CO常壓催化偶聯合成草酸用催化劑的研制方面，進行了原料配比和各種空速條件對催化合成草酸二甲酯的研究，并優選了適宜的反應條件。改進配制的Pd（2.0％）／a-Al2O3催化劑在常壓、140℃、CO／CH3ONO=1.5、空速3000 h-l條件下，時空收率達到999g/L·h。該所并與福建石油化工設計院和福建南靖氨廠合作進行了規模為100t/a的合成氨銅洗回收CO、常壓催化合成草酸二甲酯及水解制草酸的中試。
日本國立工業化學實驗室開發了一種新的甲醇制乙二醇的工藝。它采用氧化鍺催化劑在常溫常壓下通過光輻射活化，將甲醇與丙酮的混合液直接合成為乙二醇，據稱選擇性可達80％。
（3）甲醇碳基化制甲酸甲酯，再水解制甲酸
德國Hu1s公司以甲醇和CO在叔二胺與乙烷作用下進行加壓碳基化反應制得甲酸甲酯（HCOOCH3），轉化率為80.7％，選擇性達99.4％。同時，該公司還開發了避免甲酸甲酯再酯化而制得無水甲酸甲酯的新工藝。
（4）合成氣制甲基叔丁基醚
采用多組份催化劑，可從合成氣制含60％異丁醇和40％甲醇的混合物，異丁醇脫水成異丁烯，從而可完成由合成氣直接制取甲基叔丁基醚。這是一條很值得重視的由天然氣（或煤）制取高辛烷值添加劑的技術路線。
（5）氣相法合成乙醇
日本乙化學組合有關企業和研究所，目前已完成每日2. 2 kg的小試，在篩選催化劑的基礎上，對以Rh／SiO，為母體的催化劑中添加各種金屬對催化劑中Rh進行修飾，發現添加能促進CO解離的金屬可提高催化劑活性，添加能促進加氫能力的金屬可提高生成乙醇的活性和選擇性。小試證明，采用復合式催化劑時，乙醇選擇性可達70％，乙醇時空收率為250g/h。
（6）甲醇制醋酸乙烯
美國哈康（Ha1con）公司曾進行過從甲醇與醋酸出發制取醋酸乙烯的研究開發。該工藝是首先將醋酸轉化成醋酸甲酯，再進一步轉化成二醋酸亞乙酯，經熱分解后得到醋酸乙烯和醋酸，但距工業化實用階段尚有一定距離。
轉貼于 1.3 合成烴類
1.3.1 甲醇裂解制烯烴
為了應付未來的石油危機，各國對甲醇裂解制烯烴的研究工作已進行了多年。主要研究方向是抑制生成甲烷和高級烷烴的選擇性，提高烯烴選擇性。美國飛馬（Mobil）公司開發成功了ZSM-34沸石催化劑，甲醇轉化為烯烴的選擇性達到80％。德國BASF公司在日產It的中試中發現鈣沸石具有良好的性能，在500～550℃下甲醇轉化率為100％，乙烯加丙烯的選擇性大于60％。日本用磷酸鈣改性HZSM-5沸石，在600C下甲醇轉化率為95％～100％，乙烯十丙烯的選擇性達到了67.5％。我國中科院大連化物所在甲醇裂解制烯烴的科研工作方面居世界領先地位，從日產5kg模式試驗獲得了優良的效果，甲醇轉化率為100％，對烯烴的選擇性達到85％～90％，乙烯十丙烯的選擇性達到了70％～80％。每噸烯烴消耗甲醇2.73 t（理論消耗量為2.3 t），每噸乙烯十丙烯的甲醇消耗約為3 t。
據有關文獻報道，通過對輕石腦油和甲醇轉化制乙烯的經濟比較，可初步得出如下結論：
（1）天然氣經甲醇制乙烯，其總投資要比傳統的石腦油路線增加約84％。
（2）當輕質石腦油價格為200美元/t時，相應的天然氣價格為3.6美分/m3此時兩條路線的產品乙烯價值相當。
（3）以天然氣為原料經甲醇生產乙烯，其工廠成本較低。當天然氣價格為8美分/m3時，若欲使乙烯的工廠成本與輕石腦油為原料的相當，則輕石腦油的價格相應應為162美元/t。
1.3.2合成氣制烯烴
目前，合成氣制烯烴已成為費托合成化學中新的研究方向之一，一些研究結果已顯示出明顯的工業化前景。據報道，有的研究已取得了低碳烯烴收率接近70g/m3合成氣的結果。前景盡管是誘人的，但離實際工業化尚有一定距離，由合成氣制取低碳烯烴，還有一些在轉化過程中的核心科學問題有待解決：一是在CO加氫合成烴類反應中，如何抑制甲烷的生成（低碳烯烴的合成反應需在高溫下進行，而溫度升高，甲烷生成量也隨之增加）；二是經典的費托合成反應產物受Schulz一Flozy（F一y）分布規律的限制。為了解決這些問題，一些科研單位在改進催化劑方面作了大量研究工作，發現采用堿改性ZSM擔載Fe-MnO催化劑，其烯烴的選擇性達到了50％以上。
1.3.3 甲烷氧化偶聯制乙烯
甲烷通過合成氣轉化，在能量利用上是很不經濟的。將甲烷直接氧化脫氫生成乙烯，擺脫造氣工序，無疑具有巨大的經濟效益。這一方向近年來一直受到國內外的重視。美國阿爾科（Arco）公司開發的催化劑在700～800℃，600～10000 h-1）空速下，獲得甲烷轉化率25％，烴類選擇性75％，其中乙烯選擇性50％，催化劑壽命大于半年，完成了年產35萬t乙烯裝置的模擬設計，初步測算需投資1.6億美元，預計乙烯成本可低于現行石腦油制乙烷的成本。肯達Eindhoren大學使用Twente大學研究的LiCO3／MgO催化劑完成了反應器設計。該設計在海牙召開的美國化學工程師歐洲年會上被認為是最有前途的。荷蘭科學家提出了兩種方案：方案一甲烷轉化率30％，C2烴選擇性為80％；方案二甲烷轉化率50％，C2烴選擇性50％。以1989年1月價格為計算基準，方案一投資1.7億美元，方案二投資2.07億美元。而采用傳統的石腦油裂解工藝，投資則高達4.7億美元。預計乙烯的成本為450～550美元/t，均低于石腦油裂解制乙烯的成本。我國蘭州物化所通過3年多的工作，也取得了可喜的進展，有的催化劑（堿金屬／過渡金屬復合氧化物）甲烷轉化率達到25％～35％，對C2+的選擇性為70％～80％。國家計委科技司已把甲烷氧化偶聯制乙烯的研究工作列為科技攻關重點項目。
1.4 合成液體燃料
合成液體燃料主要有間接法和直接法兩大類。間接法是先制取合成氣再進一步合成油品；直接法是在高壓下進行煤的直接加氫液化。國外一些化工公司對合成液體燃料進行了評價和經濟分析，結論是當油價每桶在25～30美元時，合成液體燃料方具有工業化價值。
1.4.1 合成氣制汽油
國外合成氣制汽油已經工業化的技術有費托（F一T）合成工藝和甲醇制汽油（MTG）工藝。前者在南非已建成了三個大廠，合成汽油產量已達350萬t/a，并副產乙烯453卜山后者系美國飛馬公司（Mobil）的技術，新西蘭采用該技術已建成了年產50萬、無鉛汽油的工廠。正在開發的工藝有美國飛馬公司的兩段改良費托合成和丹麥托普索公司的Tigas工藝。托普索公司分析了MTG法的不足之處，將一段催化劑改為合成含氧化物復合催化劑，然后使用HZSM-5分子篩將含氧化物轉化成汽油，已建設了規模為每小時處理合成氣400m’的小型中試裝置。中試工廠加工了2.0 X 106m3合成氣，共生產了280 t 烴類，其中汽油為205 t 相當干每m3合成氣生產140g烴類，其中汽油為103g。日本新能源組合在四日市建成了合成氣制汽油（AMSTG）中試裝置，規模為日產汽油1桶。試驗證明，每立方米合成氣可生產汽油105～150g。此外，荷蘭殼牌公司開發了SMDS 工藝，用一氧化碳加氧合成高分子石蠟烴，再加氫異構化成為發動機燃料，其柴油模試產品分布為：15％石腦油，25％煤油，60％柴油。
我國山西煤化所對兩段改良費托合成也做了大量科研開發工作，已完成了模試，并分別在山西代縣和晉城兩個化肥廠進行了中試和工業試驗。前者設計能力為汽油100t/a，后者為年產80號汽油2000t。階段試驗結果表明，每標準立方米CO＋H2的C5+礦產率接近100g。工業試驗由于采用了不成熟的常溫甲醇洗脫硫，造成甲醇降解，消耗過高，未能長期進柴行下去，但試驗證明，其一段鐵系反應器和二段分子篩反應器設計是成功的，為下一步工業放大創造了條件。所生產的汽油馬達法辛烷值大于80。此后煤化所又對一段催化劑進行了篩選，制成了超細粒子鐵錳催化劑，通過低碳烯烴制汽油。該工藝融合了Tigas和MFT I藝的優點，可以在較低壓力和高CO轉化率下實現一、二段反應在等壓下操作。單管試驗證明，每標準立方米CO＋H，的汽油收率達到了140g，接近世界水平，此過程聯產城市煤氣或化肥，工業化前景明朗。為了給實現工業化打好基礎，現山西煤化所正在中科院支持下進行萬噸級SMFT合成氣制汽油的軟件包開發工作。
1.4.2 煤炭直接液化
煤炭直接液化，盡管前景并不明朗，但發達國家從戰略技術儲備出發，均投入了較大的人力和物力進行技術開發工作。美國和德國目前在這方面處于領先地位。由于煤炭含氫量嚴重不足，因此需要在高壓（20MPa）下進行加氫液化。液化需要消耗大量氫氣，因此制氫的成本在一定程度上決定著煤炭液化在經濟上是否可行。最近中國神華集團煤炭科學研究總院與美國碳氫化合物技術公司（HTI）合作，采用HTI開發的煤炭液化技術進行日處理干煤12000t日產汽油2900t、柴油4170t等產品的預可行性研究工作；其配套所需的純氫量高達11.5 X 106m3/d。該工程投資巨大，按目前的油價，前景尚不明朗。但從戰略需要出發，在當前我國發動機燃料大量進口的嚴峻形勢下，很有必要對煤炭液化進行積極探索，以便為在條件成熟時建設工業規模示范裝置打好基礎。
2. 對發展我國C1化學的幾點建議
面對21世紀高科技發展和我國即將加入WTO的挑戰，我國以煤和天然氣為原料的C1化學也應當而且必將有所發展，有所進步。為此，筆者特提出如下建議。
2.1 建立以天然氣為原料、以甲醇為主體的C1化學基地
前已述及，按現行甲醇和汽油市場價格，甲醇作為汽車的燃料，既有明顯的經濟優勢，又有很好的環境保護效果。為此，在天然氣資源豐富的地區，以國產設備為基礎，適當引進國外先進技術建立年產45萬、甲醇的大型裝置，以甲醇為基礎原料，一方面向醋酸、醋片、醋酸乙烯等下游產品發展，另一方面，可在附近幅射建設甲醇貯、運和甲醇燃料添加站，把燒甲醇汽車逐步推向市場。
2.2 建立煤、電、化聯合企業集團
21世紀是環保世紀。為了改變現有燃煤電站鍋爐排放煙氣的嚴重污染情況，借鑒德國呂恩、美國冷水和普拉昆曼等1GCC聯合循環發電示范廠運行經驗，在煤炭產地附近利用廉價煤為原料，集中煤、電、化各方面力量，建立煤制氣、聯合循環發電（IGCC）和生產化工產品的聯合示范企業集團，應當是21世紀初期我國的一項重點工作。煤、電、化聯合示范裝置的建立，不僅能解決煙氣排放污染問題，又能提高能源利用效率，還可回收硫磺和CO2等資源，使資源得到較好的綜合利用。
2.3 積極開發合成氣制乙二醇和合成氣及甲醇制烯烴技術，并建立示范裝置
福建物構所開發了合成氣制乙二醇技術，并和天津大學合作，在天津有機化工廠進行了擴大試驗，有較好的經濟效益。甲醇及合成氣制烯烴技術，也已由大連化物所、清華大學等進行了多年試驗，取得了接近世界水平的成果。按目前的油價和烯烴價格，甲醇制烯烴的預期經濟效益，已與以石腦油和輕柴油為原料制烯烴大體相近。因此，建議選擇合適地點建設相應示范裝置，為工業化打好基礎。
關鍵詞：教材；等效平衡；教學；技能；建構
文章編號：1008-0546（2013）09-0055-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B
一、問題的提出
1. 對比與思考
等效平衡不僅是化學平衡中的一個概念，更是比較轉化率大小或平衡體系中物理量大小常用的一種思維分析方式。它對促進學生抽象建模能力和理解化學平衡體系涵義極其重要，但人教版新舊教材對該內容的處理各不相同。
從上表看出，新舊教材均無明確的等效平衡概念，但舊教材以信息形式給出了其“模型”，指出了其“核心”是“組成相同”，還用“實驗證明”表明了此為經驗規律。新教材對此無任何提及，是新教材暗指要舍棄掉該內容嗎？如果不是，如何實施教學呢？
2. 問題與認識
課程標準在認識化學科學主題中指出：“認識模型、比較等科學方法對化學研究的作用”；在化學平衡主題中指出：“認識化學平衡的調控在STSE中的重要作用”。而等效平衡觀念建立過程是將化學平衡移動原理建模、比較等科學方法相融合的過程，在此基礎上形成的一種行之有效的定量比較的思維分析方法，是不應舍棄的。它依舊是當前各級測試的重要內容，事實上，一線教師一直也沒有放棄等效平衡教學。
二、現行教法的缺陷
當前教學基本是沿用舊教材信息呈現的方式引出話題，然后告知等效平衡三種類型后進行演練鞏固。此法看似短平快，但學生只會僵硬地依葫蘆畫瓢，缺乏理性認同，故對“效”的含義自我感知不足，容易受其他物理量的干擾，解決起問題來也缺少靈活性，很多構造等同模型解題的文章也是對此種教學效果的反饋。
事實上，新教材引入化學平衡常數后，等效平衡的教學完全可以借助化學平衡常數的意義，將邏輯思維和建模思維相結合，推動學生以自己的認知方式深入理解等效平衡的含義，在感悟基礎上將問題解決的思維方式和建模手段靈活應用于實際問題解決中。
三、等效平衡教學主要環節
1. 用化學平衡常數確立數量關系
請問：（1）甲和乙達平衡時混合物中各物質的物質的量、濃度及其體積分數，達到平衡的時間，熱量變化有何關系？導學輔助：溫度不變，則化學平衡常數不變，可利用“三步法”尋求突破。
（3）丁和甲平衡時為等效平衡，則c為何值？學生可自行解答。
從上述教學設計可感受到，新教材其實將等效平衡的法則隱含在了化學平衡常數意義之中，而化學平衡常數作為平衡體系的重要性質的功能，可能是受舊教材體例的影響，在當前教學中重視還是不夠，依舊沿襲舊教材體例設計等效平衡的教學，學生缺乏對數量關系的感悟，更缺少對構筑中間狀態的體驗，對概念和方法都自然頗感突兀和抽象。
也不可否認，為了計算方便，在上述計算中所用數據都比較特殊，如果完全把等效平衡問題轉化為計算解決，顯然是不明智的。
2. 借助平衡移動培養建模思維能力
上圖側重于展示過渡態的作用，即將甲和乙的平衡狀態串聯成連續變化過程，應用過渡態解題并非學生思維的困惑點，教學難點在于如何解決上圖中兩個“？”。
學生經過計算感受和思維建模，能夠認可并自我建構問題解決的途徑和方法，便促進了學生知識技能結構化過程。勒夏特列原理是定性的，其概括性比較強，綜合應用起來比較抽象。用平衡常數定量手段進行過渡，通過數據感悟概念核心，借助數據分析從猜想到歸納概括，符合學生的認知心理。
四、結束語
概念原理的教學，本質在于促進學生認知發展，包括認知角度的豐富和認知水平的提高。上述教學過程通過計算促使學生體會等效平衡的這種數量關系特點，突出了如何運用新教材定量研究特點習得這種技能，較好地解決了學生“已知”、“能知”和“怎么知”的關系，相比直接告知成熟的方法來解決問題，多了點引導，便少了份困惑，更挖掘出了新教材變更的合理性。化學反應與原理是學生學習倍感困難的內容，如何破局，需要走進新教材站在學的立場實踐實踐再實踐。
參考文獻
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【關鍵詞】化學教學；綠色理念；環境友好
新的課程標準明確指出：“在化學教學中，通過幫助學生了解化學制品對人類健康的影響，懂得運用化學知識和方法去治理環境，合理地開發和利用化學資源，逐步學會從化學的角度認識自然與環境的關系，分析有關的社會現象。”在高中化學教學中滲透綠色化學理念，寓環保教育于化學教學之中，建立學生綠色化學理念，培養他們與環境友好相處的意識，樹立可持續發展的觀念。
一、綠色化學理念的內涵和意義
1.綠色化學理念的內涵
綠色化學又稱環境無害化學、環境友好化學或清潔化學，是指化學反應和過程以“原子經濟性”為基本原則。綠色化學的目標是研究和尋找能充分利用的無毒害原材料，最大限度地節約能源，在各環節都實現凈化和無污染的反應途徑。具體內涵包括：在提高轉化率的前提下，盡可能減少使用量，減少廢物排放；重復利用催化劑、載體等，降低成本減少廢棄；回收可利用資源，循環操作；有關原材料的再生利用；拒絕使用高污染原材料。
2.綠色化學理念的價值和意義
綠色化學理念注重控制化學污染源，減少或消除有害物質。提高原料的使用率和副產品的再利用，實現污染的預防。因此，綠色化學更關注人對自然的尊重及人與自然的和諧關系。
綠色化學理念要求我們在化學教育教學中以綠色意識為指導，用化學的技術、原理和方法，科學利用對人體健康、安全和生態環境有毒有害的化學品，發展新的、對環境更友好的化學，避免化學污染對環境造成的危害；讓學生了解綠色化學、接受綠色化學、為綠色化學做出應有的貢獻。
二、結合教材資源，滲透綠色化學
1.元素化合物知識內容的中已體現的綠色化學理念引導學生。如硫元素在自然界中以哪些形態存在及相互轉化，結合汽車尾氣排放，酸雨的形成等，讓學生明白污染的產生來源并啟發學生如何回收利用SO2尾氣，使學生參與其中，切身體會綠色化學理念的內涵。
2.在有機化學教學中滲透綠色化學理念。如煤的綜合利用中，探討如何提高煤燃燒熱效率，如何減少煤利用污染，煤的干餾產物如何綜合利用，怎樣減少二氧化碳的排放和綜合利用等。
3.在化學工業生產制造的介紹中滲透綠色化學觀點。如在工藝流程中都采取了哪些循環操作，目的是可以節省資源、提高原料的利用率。
4.在最新的科學信息和研究中介紹綠色化學最新進展。由于教科書存在著滯后性，教師要讓學生了解最新的科學動態，豐富學生信息資源，深刻了解綠色化學的社會價值。
三、在實驗教學中進行綠色化學教育
1.身教重于言傳。教師作為學生的引導者，在演示實驗中有意識滲透綠色化學理念：一是“微型化”是演示實驗優化的必由之路。盡可能用少的藥品獲取最有效的實驗信息,不僅試劑量少，儀器容量小，更要盡可能無污染，實驗現象直觀明顯；二是改進實驗儀器，優化實驗設計。部分產生污染，危害人體健康安全的演示實驗，通過改進實驗儀器或者尋找化學替代試劑的方法，降低或消除污染，增加實驗的安全性。例如銅與稀硝酸反應演示實驗：取一只無色磨口滴瓶，將一段細銅絲插入膠頭滴管中，用膠頭滴管吸滿稀硝酸（6mol/L），膠頭滴管中的稀硝酸和銅絲產生反應。將膠頭滴管迅速插入滴瓶中，銅絲表面產生氣泡，溶液逐漸變藍色，滴管中的液體滴入滴瓶內。當滴管內液體排空后，滴管內迅速出現紅棕色氣體。與此類似，很多實驗都可以采用這種改進方法，以減少污染、降低危險性；三是計算機多媒體技術的利用。改變傳統教學中，為增加實驗現象增加實際用量的教學模式，利用計算機多媒體技術模擬實驗，在避免環境污染降低危險性的同時，幫助學生更好地觀察實驗現象，理解實驗原理。
2.學生在進行實驗之前，教師要做好準備工作。實驗教學中要向學生介紹試劑的性質以及預防環境污染的措施。如：藥品的儲存、試劑的量取、減少廢棄物。教師準備好廢液桶，要求學生將實驗中的廢液倒入指定的容器中，將實驗中的廢酸、廢堿收集起來，減少了對下水道的腐蝕和環境的污染，回收有毒試劑，實現對實驗藥物的回收和綜合利用，提高學生的環境意識。
3.課后建立綠色化學實驗小組。在布置化學作業時，要有意識挑選一些滲透綠色化學理念，結合生活實際的習題，讓學生在練習中不斷強化綠色化學理念。
四、結論
綠色化學的廣泛應用需要一代又一代具有綠色化學意識、懂得綠色化學知識和技術的“綠色”人才。而“綠色”人才離不開綠色教育，需要通過教育來樹立學生的綠色化學理念。通過教師有意識的綠色化學教學的滲透，充分利用新教材中的綠色化學素材，聯系化學發展的新動態，注重學生的興趣特點，激發學生學習的求知欲，培養學生自我獲取新知識的能力，鍛煉學生綜合運用知識的能力及實踐能力，使學生了解綠色化學原理、樹立綠色化學意識，實現綠色化學教育的目標。
【參考文獻】
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實驗室制取乙酸乙酯，一般都是由乙酸和乙醇在濃硫酸催化下制得的。除了濃硫酸以外，催化劑還可以采用干燥的氯化氫、有機強酸或離子交換樹酯等。
在制備甲酸酯時，卻不要使用催化劑，其原因是甲酸雖是弱酸，不能全部電離，但酸性較強。常溫下，其電離常數為1.77×10-4，比苯甲酸的酸性還要強（常溫下苯甲酸的電離常數是6.46×10-5）。
2.在制備乙酸乙酯實驗中，往往用過量的乙醇，為什么？
乙酸與乙醇制備乙酸乙酯，是一個可逆反應，乙酸乙酯易發生水解成乙酸和乙醇，在反應達到平衡時，反應物的轉化率一般只有2/3，為了提高產物乙酸乙酯的產率，根據化學平衡移動理論，通常都采用增加反應物的用量或不斷移去產物的方法。可見，用過量的乙酸或過量的乙醇，都是可行的。從低成本的角度看用過量的乙醇，正是因為乙醇較乙酸便宜。在制備乙酸正丁酯時，因乙酸比正丁醇易得，則用過量的乙酸。
3.如何控制反應溫度？
制備乙酸乙酯的溫度要求在110℃～120℃范圍。最好采用油浴加熱，油浴的溫度大約在135℃左右。也可以用小火直接加熱，但反應液的溫度必須不能超過120℃，否則將會增加副產物乙醚的生成。即便采用油浴的加熱辦法，實驗過程中也要控制蒸出液的速率，因為若速率過快，乙酸和乙醇可能未完全反應就隨產物一同蒸出，進而影
響乙酸乙酯的產率。反應完畢，可將溫度升到130℃繼續加熱幾分鐘，直到不再有餾分溜出為止。
4.如何提搞產物乙酸乙酯的產率？
將收集的餾分加入飽和碳酸鈉溶液，其主要作用是除去乙酸乙酯中的未參加反應的乙酸，加入的碳酸鈉溶液以不再有氣泡產生為止，
然后進行分液。分出的酯層先用一定量的飽和食鹽水洗滌一次，再用
飽和的氯化鈣溶液進行洗滌兩次，所得酯層用無水MgSO4干燥。
要說明的是，要充分除去乙酸，加入的飽和碳酸鈉溶液應是過量的，必須洗凈，否則下一步用氯化鈣溶液除醇時，將會產生絮狀的CaCO3沉淀，造成分離上的困難。為減少酯在水中的溶解，一般用飽和食鹽水洗滌一次。
飽和CaCl2溶液除去未反應的乙醇，其原理是CaCl2和乙醇形成
CaCl2?6CH3CH2OH沉淀，此法也可制得固態酒精。
無水MgSO4可以與酯中少量的水，形成
MgSO4?7H2O，這樣得到的乙酸乙酯的純度就更高了。
5.實驗中，一般不采用過量乙酸的原因是什么？
主要有兩方面：一是乙醇比乙酸便宜，經濟合算；二是如果使用過量的乙酸，在產物中乙酸也畢竟多，這就給乙酸乙酯的提純帶來了困難。
6.酯化反應中，濃硫酸的用量一般為乙醇量的3%即起到較好的催化效果，但實際使用的硫酸卻偏多，為什么？
反應中，硫酸的作用有兩個，即催化劑和吸水劑。“3%”的濃硫酸是催化作用，偏多的那部分，應是吸收酯化反應生成的水，有利于反應正向移動，以提高酯的產率。
關鍵詞：生物柴油，可再生能源，酯交換法
隨著社會的發展和世界范圍內車輛柴油化趨勢的加快，未來柴油的需求量會愈來愈大。而石油資源的日益枯竭和人們環保意識的提高，大大促進了世界各國開發利用生物柴油替代化石燃料。生物柴油作為一種可再生的能源，對環境污染小，同時對其開發研究可以減少對石油的需求，達到節約資金的目的，因而受到各國的極大關注。
1、生物柴油開發應用現狀
歐盟是全世界生物柴油發展最快的地區。預計到2010年產量將達到8-10Mt，生物柴油在整個柴油市場中的份額將達到5.75%，2020年可升至20%。德國是目前全球最大的生物柴油生產國，主要以純態生物柴油(B100)作為車用燃料，政府給予享受免征燃油稅的優惠政策。法國的生物柴油以5%的調和比例，加入到石油柴油中進入市場。意大利則是目前歐洲生物柴油使用最廣的國家，生物柴油主要用于柴油車輛和農業機械方面。
除歐盟外，還有很多國家也在大力發展生物柴油。美國主要用大豆油來生產生物柴油；巴西采用其豐富的蓖麻油為原料；印度是通過大規模種植麻瘋樹等油料作物來開發生物柴油；菲律賓用椰子油生產生物柴油；馬來西亞采用棕桐油和廢油生產生物柴油。
我國生物柴油的研究與開發雖起步較晚，但發展速度很快。早在20世紀80年代，原機械工業部和原中國石化總公司就撥出專款立項，專題研究長達10年之久。中國科學院、中國農業工程研究設計院、遼寧省能源研究所、中國科技大學、長沙市新技術研究所與湖南省林業科學院等單位都對生物柴油作了不同程度的研究。
近兩年在產業化方面，海南正和生物能源公司等民營企業相繼開發出擁有自主知識產權的生產技術，并建成年產超過10kt的試驗生產廠。此外，江西巨邦化學公司進口美國轉基因大豆油和國產菜籽油生產生物柴油，正在建設100kt/a生產裝置。由于生物柴油作為替代燃料的重要意義和發展潛力，我國相關行業和各地政府對此都給予了高度重視。相對有比較豐富的麻瘋樹果油資源的湖北、廣東、貴州、四川、福建、海南等省份，都相繼把發展生物柴油作為近期科技攻關項目和發展規劃。在生產規模方面，目前海南正和生物能源公司生產能力為30kt/a，古杉集團公司生產能力為40kt/a，福建卓越新能源發展公司生產能力為30kt/a。
2、生物柴油的制備方法
生物柴油的制備有物理方法和化學方法兩種。物理法包括直接使用法、混合法和微乳液法。化學法包括高溫熱裂解法、超臨界法、工程微藻法和酯交換法。其中以酯交換法工業應用最為廣泛。
2.1酯交換法
酯交換法是目前研究最多的一種制備生物柴油的方法，其反應方程式如下所示。由于酯交換法所采用的催化劑不同，其工藝路線也略有不同，下面將按照催化劑的種類進行介紹。
2.1.1堿催化酯交換過程
(1)無機堿催化酯交換過程。它的反應速率比酸催化要快得多。常用無機堿催化劑有甲醇鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉和碳酸鉀等。Gemma Vicente等人以甲醇鈉、甲醇鉀、氫氧化鈉和氫氧化鉀等均相堿催化劑，對催化太陽花油合成生物柴油進行了比較。結果表明，采用甲醇鈉和甲醇鉀為催化劑可獲得近100%的收率，而使用氫氧化鈉和氫氧化鉀的收率只有85.9%和91.67%；甲醇鈉在用于制備生物柴油的堿催化劑中活性相當高，但易溶于脂肪酸。Alcantara等在用甲醇鈉作催化劑制備生物柴油過程中發現，在60℃時，甲醇/油的物質的量比為7.5:1，加入質量分數為1%的甲醇鈉，轉速600r/min，3種油脂基本完全轉化。然而，油脂中若含有水，甲醇鈉活性將大大降低。同時氫氧化鈉和氫氧化鉀相對于甲醇鈉的價格要便宜些。
由于醇與油屬于兩相而不互溶，使得催化劑的催化效果差。為解決兩相不均勻的問題，Boocock提出了在甲醇—油體系中加入共溶劑THF(四氫呋喃)，使得反應速率大幅度提高。另外，Quintana為使兩相混合均勻，采用了超聲波技術。其最優條件是反應溫度40℃，醇油物質的量比為6:1，進行超聲振蕩，反應轉化率在15min內達到99.4%。目前工業上常以天然油脂為原料生產生物柴油，因為天然油脂幾乎都含有一定量的游離脂肪酸，它的存在不利于酯交換的進行，所以，單純采用堿催化酯交換法生產脂肪酸甲酯損失大、得率低。一般先加入酸性催化劑，對原料進行預酯化，然后加入堿性催化劑進行酯交換。
(2)有機堿催化酯交換過程。傳統的酸堿催化酯交換，由于油脂中水和游離脂肪酸易產生大量副產物，分離比較難。含氮類的有機堿作為催化劑進行酯交換，分離簡單清潔，不易產生皂化物和乳狀液。
Schuchardt等對1，5，7—三氮雜二環[4，4，0]—5—癸一烯(TBD)、1，3—二環己基—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)等一系列胍類有機堿，催化油菜籽油與甲醇酯交換進行了研究。結果表明，TBD催化活性最高：70℃的溫度條件下，1%(摩爾分數)的TBD催化3h后，產物的產率能達到90.0%。Schuchardt等將TBD和NaOH以及K2C03的催化活性進行了對比。結果發現TBD活性比NaOH稍差一些，但在反應過程中無皂化物生成，且TBD活性比K2C03要高一些。
(3)多相堿催化酯交換過程。在傳統的酸堿催化酯交換過程中，催化劑分離比較難。因此，多相催化酯交換過程逐漸受到人們的關注。Peterson等首先將多相催化引入油菜籽油的酯交換過程中。由于多相催化劑的存在，反應混合物形成油—甲醇—催化劑三相，因而反應速率相對較慢，但大大簡化了反應產物與催化劑的分離。
Wenlei Xie等人報道了以NaX沸石催化劑負載KOH作為異均相催化劑，通過酯交換法制備大豆油甲基酯的情況。當NaX沸石負載10%KOH時，在約120cC下熱處理3h效果最好。在約65℃下進行甲醇回流，甲醇與大豆油的物質的量比為10:1，反應8h，催化劑用量為3%時，大豆油的轉化率可達85.6%。
Hak—Joo Kin等人首次考察了以非均相堿催化劑Na/NaOH/γ—A1203，催化植物油酯交換反應制備生物柴油的情況。結果表明，在最優的工藝條件下，Na/NaOH/γ—A1203催化劑具有和傳統的均相催化劑NaOH同樣的催化活性。GryglewiczS以引入超聲波和共溶劑THF來促進反應，對多相催化油菜籽油的酯交換進行了深入研究。通過對Ba(OH)2、Ca(MeO)2和CaO催化劑進行對比，認為Ba(OH)2和Ca(MeO)2催化活性比CaO高。Suppes等采用一系列NaX分子篩、ETS—10分子篩和金屬催化劑催化大豆油酯交換，發現ETS—10分子篩比NaX分子篩更具有催化活性。Sehuchardt等將胍類負載在有機聚合物如聚苯乙烯上，與均相催化相比，催化活性稍有下降，但經過較長時間后，也能達到同樣高的轉化率。多相催化雖解決了分離的問題，但反應時間太長，且有些催化劑如分子篩和固體堿制備成本比較高。此外，催化劑易中毒，需解決其壽命問題。
2.1.2酸催化酯交換過程
堿催化法在低溫下可獲得較高產率，但對原料中游離脂肪酸(FFA)和水含量有嚴格限制。因為在反應過程中，FFA與堿反應產生皂類會在反應體系中起到乳化作用，使產物甘油與脂肪酸甲酯產生乳化而無法分離；所含的水則能引起酯水解，從而進一步引起皂化反應，最終減弱催化劑活性。因此，堿催化法在實際應用中受到很大限制。許多研究者開始把目標轉向酸催化法，酸催化法雖然反應溫度較高，但FFA和少量水的存在對酸催化劑催化能力影響不大。另外，FFA會在該條件下發生酯化反應，且其速率遠大于酯交換速率，這時可采用成本較低廢餐飲油(FFA占油重2.0%左右)為原料制備生物柴油，從而降低生產成本，使生物柴油較石化柴油更具競爭力。
(1)均相酸催化酯交換反應過程。該法常用催化劑有硫酸、鹽酸、苯磺酸和磷酸等，多數都是Brφnsted酸。硫酸價格便宜，資源豐富，是最常用一種均相酸催化劑。用酸催化時，耗用甲醇量要比堿催化時多，反應時間更長，通常要求含水量小于0.5%。另外，FFA酯化產生水也會使催化劑活性下降。
Siti等研究以硫酸為催化劑，米糠油為原料采用兩步法制備生物柴油，研究發現，米糠油中FFA含量與米糠油的儲存溫度、時間和濕度有一定關系，當FFA含量較高時，利用兩步酸催化法可獲得較高產率。Serio研究了Lewis酸催化制備生物柴油以降低催化劑成本。最具有活性的有Cd、Mn、Pb、Zn的羧酸鹽，并對其活性和陽離子酸度之間進行了關聯。醋酸鉛的活性會隨著反應中因發生FFA的酯化反應生成水而有所降低，因此采用較低濃度的醋酸鉛(與油質量比為4:1000)時可獲得較高的FAME的產量，并且FFA的濃度可低于1%。
Edgar Lotero對酸催化合成柴油的情況進行了綜述，盡管均相酸催化活性相對堿催化而言要慢4000倍，但卻不易受FFA的影響，且酸催化劑對酯化反應和酯交換反應有同等的催化能力。
(2)多相酸催化酯交換反應過程。采用均相酸作為催化劑時，雖油脂轉化率高，但催化劑由于均相而難以與產物分離，反應后需進行中和水洗才能除去；同時，催化劑也會隨產品流失，從而使催化劑消耗增加，生產成本升高。因此，多相酸催化劑逐漸成為研究熱點。在多相酸催化過程中，Brφnsted酸和Lewis酸可同時起作用，在有水存在的條件下可以相互轉化。
Furuta等采用固定床反應器在常壓下，分別以W03/Zr02(WZA)S04/Zr02(SZA)和S04/SNO2(STO)為催化劑催化大豆油與甲醇酯交換反應。研究發現，在250cC時，20h后生物柴油產率達到90%，且該催化劑活性持續100h后未見降低。另外研究還發現，WZA、SZA和STO在250℃時催化FFA酯化率為100%，因此，該催化劑能同時催化酯化和酯交換反應，可用于生物柴油生產。Abreu等報道將錫復合物Sn(3—羥基—2—甲基—4—吡喃酮)2(H2O)2負載到離子交換樹脂上作為催化劑催化植物油與甲醇反應，結果發現在60cC時，3h后脂肪酸甲酯產率可達93%，但由于其在離子交換樹脂上脫落而無法重復使用。另外，他們還發現將Sn復合物負載到有機樹脂上后，其催化活性降低，而使用SnO時則表現出較高催化活性，且可重復使用。
2.1.3生物酶催化酯交換法
酶催化制備生物柴油具有條件溫和、醇用量小、產品易于收集、無污染排放等優點。研究表明，脂肪酶對醇與脂肪酸甘油酯的酯交換反應具有較好的催化性能。另外，酶作為一種生物催化劑，具有高的催化效率和經濟性，日益受到關注。D.Royon報道了以酶催化由棉花籽油為原料，t—丁醇為溶劑生產生物柴油。采用脂肪酶Candida Antarctica為催化劑。原料混合物濃度為32.5%t—丁醇，13.5%甲醇和54%油，酶催化劑為0.017g/g油，在間歇式反應器里50℃下反應24h，產物收率可達97%，在固定床反應器中以9.6mL/h.g酶的流量進料時，產物酯的收率可達95%。
Andrea在不采用溶劑的情況下，比較Candida Antarctica B和Pseudomonas cepacia生物酶合成生物柴油的情況，結果表明Pseudomonas cepacia生物酶更具有催化活性，反應6h后轉化率可達100%。Kazuhim等以多孔高嶺石作為載體的固定酶催化劑，與其他催化劑相比，不但壽命長，無需經常更換，而且活性高，易于分離，是一種性能上和經濟上都具有競爭力的新型催化劑。
3、結論
生物柴油的制備有物理方法和化學方法兩種。在化學法中尤以酯交換法工業應用最為廣泛。由于酯交換法所采用的催化劑不同，其工藝路線也略有不同，主要有：堿催化酯交換、酸催化酯交換和生物酶催化酯交換等。
(1)堿催化劑具有活性高，反應速率快等特點，是目前應用最為廣泛的催化劑，但是堿催化劑對原料中少量的游離態脂肪酸和水分也具有敏感性，因而其適宜催化的原料等級較高。
(2)酸催化劑反應溫度較高，催化活性遠低于堿性催化劑，但對水分不敏感，具有反應活性穩定，同時可對原料中游離態脂肪酸進行酯化反應，增加生物柴油的收率等特點，因而可以用來催化較低等級的原料。
(3)酶催化劑可以避免傳統的酸堿催化劑所存在的醇消耗量大、工藝復雜、污染環境等缺點，但由于酶價格高，反應時間太長，反應產率低，如何提高酶的活性和防止酶中毒是該方法的關鍵。
隨著世界經濟一體化進程的加快，地區之間人力、財力、物力之間的差別越來越小，知識產權成為提高地區核心競爭力的主要因素。世界各國都將知識產權保護作為國家發展的基本國策，紛紛制定知識產權戰略。美國早在2001年就了知識產權發展戰略，對專利技術進行大力保護；日本在2002年也提出“知識產權立國”的口號，其它發達國家也紛紛出臺知識產權保護的政策，依靠知識產權和專利技術，發達國家不僅獲得了巨大的經濟利益，也得到了很多政治利益。我國在2008年出臺了《國家知識產權戰略綱要》，提出要大幅度提高我國知識產權創造、實施、管理和保護水平，提高創造擁有自主知識產權的核心技術的能力。時至今日，我國知識產權保護工作取得了長足的進步，全社會知識產權保護意識不斷提高，知識產權數量不斷增加，知識產權轉化效果不斷增強，知識產權保護狀況得到明顯改善。
高校是知識的聚集地，承擔著科學研究和技術創新的重任，為整個國家及社會貢獻了大量的知識技術。根據統計，影響人類生活方式的重大科技成果有70%產生在高校，我國也出現了諸如北大方正、清華同方等諸多知名企業。高校在知識產權創造中的重要性可見一斑。但與此同時，由于我國知識產權保護工作仍處于初級階段，存在知識產權意識淡薄，無形資產大量流失，知識產權法律糾紛日益增多，高校科技成果轉化率低等諸多問題，高校在國家科技事業發展中的作用與高校本身的地位不相稱。因此，如何對高校知識產權進行保護和管理，不僅是高校，也是全社會需要關注的重要課題。
1 高校科技創新中存在的知識產權問題
1.1知識產權流失嚴重
為了加強高校知識產權保護，教育部出臺了《高等學校知識產權保護管理規定》，但由于傳統觀念的制約和宣傳工作的滯后，高校知識產權流失現象十分嚴重。主要體現在以下幾個方面：一是職務發明與非職務發明的混淆。根據規定，職務發明成果的所有權屬于高校，但很多高校科研人員將職務中的發明創造，以私人的名義申請專利，然后私自專賣，造成高校知識產權的流失。根據數據顯示，我國職務發明的比例遠遠低于非職務發明，全國專利申請中，職務發明專利申請僅占40%左右，而在國外職務發明專利申請比例達到94%左右。二是高校科技人員借調動和離職之便，將高校技術成果占為己有，造成高校知識產權流失。例如寧波大學某教師辦理了停薪留職手續，將學校幾項專利帶走，自己成立公司，利用學校專利牟利，其以個人名義申請的專利多達十多項。三是某些高校科研人員，素質不高，經不起誘惑，將課題研究成果私下出賣給企業，造成高校知識產權流失；四是技術泄密情況經常發生。高校課題負責人缺乏知識產權保護意識，在課題完成后，沒有及時將實驗報告、實驗記錄、原始手稿等技術資料收集好，造成泄密。研究生、博士生在校期間，會參與導師的課題項目研究，當其畢業后往往帶走在校期間參與的技術成果，造成技術泄密。
1.2專利申請數量和質量堪憂
一個國家或地區的專利申請量和批準量是衡量知識創新能力的重要指標。近年來，隨著國家加大對科研事業的支持力度，我國的專利申請數量逐年攀升，自2000年至今，我國每年向國際提交的專利數量以30%的速度遞增，到2006年我國專利數量已經躍居世界第六位。到2012年我國專利申請數量再攀新高，發明專利授權21.7萬件，平均每萬人擁有專利數量達到3.23件，截至2013年底，我國每萬人口發明專利擁有量已達到4.02件，這充分體現了我國科研創新能力的不斷增強，同時也說明我國在知識產權保護上的意識提高。但與發達國家相比，我國人均專利數量依然處于偏低的位置，而且在申請的專利當中，真正能夠體現先進技術和市場價值的發明專利并不多，體現基礎性、原創性的發明專利更是數量偏低，很多專利都是在前人研究的基礎上，將他人已經研究的項目或者已經申請的專利進行重復研究，浪費了巨大的人力、物力和財力，而且這樣的專利研究成果投入市場后，很容易引發侵權行為。這些問題在高校中體現的尤為明顯，目前，我國數量已經超過美國，躍居世界第一，但高校專利申請積極性不高、專利數量偏低，甚至有很多高校多年來沒有申請任何專利，高校論文數量與專利數量嚴重失衡，這也與當前的職稱評審制度有關，為了職稱評定和職務晉升，高校教師會第一時間將研究成果以論文形式發表出來，而不是申請專利。結果很多專利技術由于缺乏新穎性不能收知識產權的保護，這已經成為高校普遍存在的一個突出問題。
1.3知識產權意識淡薄
目前，很多高校并沒有設置獨立的知識產權管理機構，也沒有針對學生的知識產權課程。據統計，僅有不到10%的高校設立知識產權機構，僅有13%的高校開設有知識產權課程。其他高校既沒有知識產權組織機構，又沒有開設相關的課程。有些高校盡管設立了知識產權管理機構，但缺乏具體的實施細則，缺乏系統性和全面性，在科技保密制度、人才流動的知識產權管理、技術合同管理、校譽等無形資產的管理上存在很大漏洞，很多高校在與企業合作時，往往只關注有形資產和技術使用權，對校名等無形資產關注度不夠，結果校名被搶注和冒用的現象十分嚴重，這也是高校知識產權流失的一個重要表現；開設知識產權課程的高校也僅僅是在法學專業開設此項教學，真正從事知識產權研究的教師屈指可數。因此，很多大學生和教師對知識產權的重要性認識不清，高校很多科技成果通過的形式成為公開信息，喪失申請專利的機會，也不受知識產權法律的保護。例如在70年代，我國研究人員經過長達十多年的研究，開發出化學藥物—青篙素，引起全世界醫藥界的廣泛關注。但由于沒有及時申請專利，而是通過論文形式發表成為公開信息，國外企業稍作變動就申請了專利，結果造成我國每年將近5億美元的損失，其原因就是知識產權意識的淡薄引
起的。
1.4高校知識產權成果轉化率低
目前，我國科技成果轉化率大約在25%左右，能夠實現產業化的不到5%。遠遠低于發達國家80%的成果轉化率，高校也是如此。根據統計數據表明，我國高校每年取得的科技成果在6000項至8000項之間，在高校申請的專利中有超過60%是發明專利，這 充分顯示了高校的科研平和原創能力。但不可否認的是，我國高校專利轉化率非常低，普遍低于10%，平均壽命也僅僅為3年左右。轉化率低的原因是大量的科技成果屬于基礎研究項目，不需要轉化為生產力。例如我國“985”、“211”等重點高校承接了國家“863”、“973”諸多科研項目，大部分項目都集中在基礎研究的學科前沿，研究成果主要以課題形式展示，市場轉化的可操作性不高。還有一些研究成果屬于重復研究，沒有轉化的價值，例如我國科研部門曾準備投入巨資研究32納米技術，但該項技術已由英特爾公司推出，技術已經十分成熟，繼續研究價值不大，相關生產工藝也難以配套，很難將成果進行轉化。另外，，目前我國高校將專利技術投向市場，會經過多環節審批，不僅增加了校方負擔，也會延長技術轉移周期，使轉移風險增加甚至減損專利價值。這些原因都造成了高校知識產權成果轉化率低的難題。
2 加強高校科技成果轉化中的知識產權保護對策
2.1加強宣傳、提高知識產權意識
高校知識產權管理是一項系統工程，需要全校上下的共同關注和參與，無論學校領導、科技人員、管理人員或者普通師生都要加強知識產權意識。為此，高校要加大宣傳教育力度，將知識產權宣傳作為學校普法教育的重要內容，學校可以邀請行業專家開展知識產權法律講座，針對具體的知識產權案例進行專題報告，強化相關人員的知識產權意識。同時利用校內廣播、學校網站、櫥窗報欄等多種形式強化知識產權意識。對于學校領導，更是要提高自身的法律意識，熟悉《著作權法》、《專利法》、《商標法》、《高等學校知識產權保護管理規定》等法律法規。新入職的教師，其工作與科研緊密相連，要著重加強對其的知識產權教育，一方面有利于教師在教學過程中深入知識產權教育，另一方面也可以避免由于不慎，出現技術泄密等問題的發生。同時也要加強對學生的知識產權教育，尤其是博士生和碩士生，他們經常幫導師做課題研究，會接觸到大量的科研信息，對學生進行知識產權教育，可以盡量避免學生對科研信息的泄露，對其以后的發展也非常有益。
2.2加快高校專利的成果轉化
首先，加大對專利轉化的資金投入。高校專利要轉化為生產力，就要與具體產業進行承接，這一過程不僅周期長，而且需要大量的資金投入。在當前的高校專利研發中，專利申請成功后，主管部門就會收回大部分的剩余資金，導致高校在專利管理、維護和成果轉化過程缺乏有效資金。縱觀國外高校，有大量的基金來幫助高校將專利成果進行轉化，從而創造出更多的價值。我國高校基金主要用于學校建設、設備購買等方面，在專利研發和轉化方面的投入較少。為此，高校需要建立多層次的資金投入機制，除了政府投入之外，還要充分發揮校友捐助、質押貸款、風險投資等多種渠道，為高校專利轉化提供資金支持。同時，為了提高高校專利技術與企業對接的有效性，高校在科研項目立項時，要多征求企業的意見，某種專利技術應不應該研發、研發成功能否與市場對接，能帶來多大的市場價值，企業往往比高校科研人員更多發言權，因此高校要加強與企業的深度合作，征求企業的建議，減少由于“學術思維”主導帶來的立項誤區。
2.3完善知識產權管理組織機構建設
完善的知識產權管理組織機構建設是高校知識產權管理的保障，高校應該設立專門的知識產權管理機構，來加強知識產權管理工作。目前，部分高校建立了知識產權管理辦公室，有的學校還是將科研處作為管理知識產權的部門。從實施效果看，成立獨立的知識產權管理機構可以承接高校科研處、產業辦等部門的一些職能，將其進行重組結合，通過轉讓、技術許可等方式充分發揮其內在價值，使高校利用相關收入創造出價值含量更高。成立獨立的知識產權管理部門可以將知識產權與高校科研部門進行分離，有些知識產權，例如校名，并不屬于科研成果，將其分類管理可以各行其職，避免互相混淆。另外，還要加強知識產權管理組織人員的素質建設，高校知識產權管理是一門專業性很強的工作，工作人員不僅要具備高度的責任性和職業素養，還要具備專業的法律知識、一定的技術背景和較強的溝通交流能力。高校要選擇高素質和能力的人員從事知識產權管理工作，并加強對其的培訓和教育，不斷提高其管理能力和執行能力。
2.4完善教師（科研人員）考核工作評價標準
高校應該根據實際，調整考核和評價科研人員業績的體系和指標，在課題申報項目和成果評價時加大對知識產權的分量，在知識產權工作中，可將授權專利計入高校教師工作的考核范圍，在職稱評定、職務晉升等工作中對知識產權創造及轉化中有突出貢獻的人實行傾斜。在職稱評審、職務晉升等評定時應把是否獲得知識產權作為衡量是否有價值的重要標準，同時不能僅看其專利證書或者論文成果，應該結合社會中介機構對該成果的評價以及成果是否實施以及實施的程度等進行綜合的分析。對于高校的在校學生可以成立專項獎學金，鼓勵學生在校期間發明創造和申請專利，如果在校生獲得相關知識產權，對于貢獻較大的指導老師應該授予教學成果獎。
總之，在知識產權保護意識日益強烈的今天，高校作為國家知識產權戰略的重要組成部分，應該樹立知識產權保護意識，加大知識產權保護力度，提高知識產權轉化效率，為國家科研發展做出更大的貢獻。
參考文獻
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