HUNAN UNIVERSITY
题目：微波技术原理及其在化学化工领域的应用
微波技术原理及其在化学化工领域的应用
摘要：本文介绍了微波技术原理以及其发展背景，并针对微波技术在化学化工领域的应用概况进行了总结和介绍，也提出了应用中的问题以及展望。
关键词：微波技术，化学，化工
1.引言
微波是一种波长很短的电磁波，其频率介于300 MHz-300 GHz，波长介于1 mm-1 m之间。因其波长介于远红外线和短波之间，故称之为微波。微波具有的特点为高频性、波动性、热特性和非热特性[1]。随着科学的发展，微波技术得到了广泛的应用，尤其是在通信行业，如微波卫星通信、微波散射通信、模拟微波通信和数字微波通信等。近年来，微波以其高效、均匀、节能、环保等诸多优点受到广泛关注，并逐渐成为一种新型能源得到越来越广泛的应用[2]。
2.微波技术的发展
微波技术兴起于20世纪30年代，在电视、广播、通讯等相关技术领域中得到了广泛的应用。经过长期发展后，美国于 1945 年率先发现了微波的又一特性，即热效应，并创新性的将其作为一种非通讯能源开始应用于工业、农业以及相关科学研究中。
微波技术的发展主要取决于微波器件的应用和发展。早在20世纪初，就有研究人员开始了对微波理论的探索，并进行了相关的实验研究。但由于当时信号发生器功率较小，加之信号接收器灵敏度较差，实验未能取得实质性的进展[3]。1936年，波导技术的进一步发展为微波技术的研究提供了可靠的理论及实验条件。美国电话电报公司的George C. Southworth.将波导用作宽带传输线并申请了专利，同时，美国麻省理工学院的M.L Barrow 完成了空管传输电磁波的实验，这些工作为规则波导奠定了理论基础，推动了微波技术进一步向前发展[4]。20世纪40年代，第二次世界大战期间，雷达的出现和使用引起了人们对微波理论和技术的高度重视，并研制了很多微波器件，在此期间，微波技术迅速发展并在
实际应用中得到认可。但在当时战争条件下，各国都忙于实际应用，对微波理论的研究尚为欠缺，所以使得微波理论滞后于实际应用。1945~1865 年，微波技术的发展速度有了明显提高，同时，其应用范围也更加广泛。在这20年间，逐步开辟了微波新波段并形成了射电气象学、射电天文学、微波波谱学等一系列新的科学领域。比较系统和完整地建立了一整套微波电子学理论，为微波技术的进一步发展打下了理论基础。1965年以后，微波集成电路与微波固体器件的发展和应用时微波设备朝着定型化与小型化的方向发展。目前，微波设备正向着更高频段、宽频带、高功率、数字化、高可靠性、小型化等方面发展，单片集成化和毫米、亚毫米波段微波的发展已成为现阶段微波技术研究的重点方向[5]。
3.微波作用机理
微波对物体的作用本质上是利用电磁场能量的损耗对物质做功的过程。众所周知，极性分子由于存在较强的极性，在外加电磁场的作用下会产生偶极转向的极化。微波所产生的高频交变电场变向速度极快，可以达到每秒数亿次的频率。对于微波本身，偶极转向极化的速度相比电场方向变化速度稍慢，不能跟交变电场的转向同步进行，从而造成了体系内部电磁场能量的损耗。同时对于物质本身，微波的作用是一个由微波能向热能转化的过程。本质上讲是由于极性分子会随着在电磁场电场的的快速转向和定向排列，会引起物质内部极性分子的剧烈运动并且会出现摩擦碰撞的现象，从而致使体系温度迅速升高，实现由微波能向热能的转化。由于微波加热是物质自身发生偶极转向极化而使电场能量损耗从而会有发热的效果，所以不同物质在微波电磁场作用下的热效应也不尽相同。微波对物质的作用效果可以分为两种，即热效应与非热效应。其中热效应是指由于微波的介电加热特性使物体形成不同温度区域而产生的效应;非热效应是指微波固有的特性所产生的热效应外的其他效应。其中微波所产生的热效应由于其具有加热速度快、均匀加热没有温度梯度、且没有滞后效应等优势，在相关领域得到了广泛的推广使用[6]。
4.微波技术在化学化工领域的应用
微波辐射(microwave irradiation， MWI)最早用于有机合成反应是在20
世纪60年代利用电磁辐射脉冲进行丙烯酸酯、丙烯酸和异丁烯酸的乳液聚合。真正开始MWI技术在有机合成中的应用，始于加拿大学者Gedye等[7]，当年他们于1986年发现微波辐射下的4-氰基苯氧离子与氯苄的SN2亲核取代反应可以使反应速率提高1240倍，并且产率也有不同程度的提高。这一发现引起了化学界的极大兴趣。自此，在短短的十几年里，微波辐射促进有机化学反应的研究已成为有机化学领域中的一个热点，并逐步形成了一门引人注目的全新领域（Microwave-Induced or Microwave-Assisted organic syntheses）。
在微波辐射作用(Microwave irradiation，MWI)下的有机反应速率比传统的加热方法快数倍甚至上千倍，并可使一些在常规回流条件下不能被活化而无法进行或难以进行的反应得以发生，且具有操作简单、时间短、产率高、少用或不用催化剂、反应溶剂或媒介物消耗少，易回收、纯度高、合成路线短等特点，因此微波在有机合成中得到广泛应用并迅速发展。现在微波化学涉及的反应类型[8-15]包括酯化、Diels-Alder、重排、Knoevenagel、Perkin、Witting、Reformatsky、苯偶姻缩合、Deckman、羟醛缩合、开环、烷基化、水解、烯烃加成、消除、取代、自由基、立体选择性、成环、环反转、酯交换、酯胺化、催化氢化、脱羧等反应及糖类化合物、有机金属、放射性药剂等合成反应。
微波技术同样可用于化学材料的合成。目前，合成化学材料的微波方法主要有微波均相沉淀法、微波共沉淀法、微波水热法、微波烧结法、微波固相合成法等。橄榄石型结构的磷酸铁锂(LiFePO4)是一种新兴的极具发展潜力的锂离子电池正极材料，具有较高的理论比容量(170 mAh/g)、适中的电压平台(3.4 V左右)、优良的循环性能、低廉的价格和良好的安全性、环保性，得到了人们广泛的关注。徐云龙等[16]以有机表面活性剂聚乙二醇(PEG)为碳源，采用共沉淀-微波法合成了锂离子电池正极材料LiFePO4/C，并探讨了微波烧结时间对样品结构和性能的影响，结果表明:微波烧结9 min的样品为单一的橄榄石晶体结构和有较好的电化学性能，在室温下，以0.1 C、0.2 C和1 C进行充放电，首次放电比容量分别达到154.3、139.7和123.9 mAh/g，循环20次后仍保持在152.3、134.3和118.5 mAh/g。采用微波法合成LiFePO4/C正极材料，相比常规烧结法可以显著地缩短合成周期、节省能耗。硫化镉是一种重要的半导体材料，在太阳能转化、非线形光学、光电子化学电池和光催化方面具有广泛的应用。曹洁明等[17]通过微波固相
反应制备出了粒径较为均匀的CdS纳米粒子，通过研究微波加热与不加热、反应时间和反应时间间隔对制备CdS纳米粒子的影响。实验表明仅仅通过研磨不能得到较纯的CdS纳米粒子，而经过微波加热后则能获得较纯的CdS纳米粒子;反应时间为60s，粒子为球形，分散较均匀，粒径分布较窄，平均直径为4.9 nm;采用微波连续加热时间较长的方式，有利于六方相硫化镉的形成，因为由于大多数硫化物在微波频率段有较大的介电常数，具有较快的升
温速率，而立方相硫化镉通过加热作用可变为六方相。长余辉材料是能够存储外界光辐照的能量，然后在某一温度下(指室温)缓慢的以可见光的形式释放这些存储能量的材料，稀土元素掺杂的硫氧化物是一种重要的长余辉材料。目前，稀土硫氧化物主要采用高温固相法合成，合成温度在900~1300e，产物粒径较大，需要研磨才能进一步使用。为此，人们一直致力于研究低温、产物粒径小且不需要研磨的合成方法。李文宇等[18]采用水热-微波法合成了纳米晶长余辉发光材料Y2O2S:Eu3+，Mg，Ti，通过XRD、TEM、荧光光谱表征表明:合成的纳米晶长余辉发光材料Y2O2S:Eu3+，Mg，Ti颗粒为单相六方晶，晶形完整颗粒小且分布集中，尺寸分布在30~80 nm，发射光谱主要由波长位于469， 496， 513，539， 555，586， 594， 615， 625和703nm处的窄带发射峰组成，属于Eu3+离子的4f-4f 特征发射，发光颜色为红色。该磷光粉经紫外或可见光激发后呈现出长时间明亮的余辉发射，并且具有良好的稳定性。
微波技术也可应用于辅助萃取工作。中医药和食品化工生产中存在着大量的固液浸取操作。传统的浸取方法存在着浸取时间长、劳动强度大、原料预处理能耗大、热敏性组分易破坏等缺点，而微波辐射辅助提取法具有选择性高、提取时间短、易挥发性成分的提取得率高以及不需要特殊的分离步骤等优点。微波辅助提取技术利用微波射线辐射于溶剂并透过细胞壁到达细胞内部，由于溶剂及细胞液吸收微波能，细胞内部温度升高压力增大，当压力超过细胞壁的承受能力时，细胞壁破裂，位于细胞内部的有效成分从细胞中释放出来，传递转移到溶剂周围被溶剂溶解。该技术适用于许多天然物的提取，不受限制都可达到高效、快速、高度选择性、安全无害环境的要求。近十几年来，国内外不少学者将微波应用于天然产物的浸取过程中，有效地提高了收率。
微波技术在废水处理中也得到应用。利用微波加热具有不需传热、内外同热、
没有热传递过程的热损失特点，可将微波技术有效地用于污泥、有机污染物的处理。目前微波技术用于废水处理的方法主要有:(1)微波诱导氧化。微波诱导氧化反应是利用某种强烈吸收微波的"敏化剂"把微波能传给不直接吸收微波的有机化合物而诱发的催化反应，其技术的关键主要是在微波诱导氧化工艺(MIOP)条件下制备催化剂。胡春华等[19]利用MIOP工艺条件以Fe2O3为催化剂处理模拟废水及实际废水，可以去除50%的COD及80%的色度的水。林于廉等[20]采用自制的Fe-Zr为催化剂、H2O2为氧化剂、正丁酸为模拟污染物，以TOC去除率为指标，经过正交试验确定了微波/Fe-Zr联用技术处理正丁酸模拟废水的优化条件，即处理TOC约为490 mg/L的150 mL正丁酸模拟废水，Fe-Zr的用量为4 g、H2O2用量为7 mL、微波炉的功率为640 W、微波的作用时间为10 min，此时对TOC 的去除率高达95%。(2)微波激发紫外光处理废水。赵晖等[21]采用NaClO为氧化剂，采用铁炭微电解-微波激发紫外光协同作用处理活性红195染料模拟废水。当NaC1O加入量为9mol/L，用铁炭微电解-微波激发紫外光协同作用处理质量浓度为400 mg/L的活性红195染料模拟废水50 min时，废水脱色率达97%，COD 去除率达82%。(3)微波辐射再生法。即首先用活性炭或其他吸附剂对污染物进行吸附，然后将饱和吸附剂置于微波场中进行辐射，使被吸附的污染物降解。微波辐射再生法处理废水费用低，吸附剂可再生利用。(4)微波直接辐射法。即直接用微波辐射含有(或不含)吸附剂的污染废水，达到强化去除水中污染物的目的，该法有时还会与化学氧化、光催化等辅助方法相结合，以进一步提高污染物的去除效果。吴慧英等[22]对(3)(4)两种方法对苯酚的去除效果及其效能进行比较。结果表明，在两种微波辐射方式下，活性炭都能有效去除水中的苯酚，其中微波辐射再生法对活性炭的一次再生率可达96%，多次再生率为50%-70%;活性炭微波直接辐射法对苯酚的去除率较单独活性炭吸附提高了7%-20%，在苯酚浓度较低(462 mg/L)时对其去除率最高达93%。试验结果还表明，微波再生法的除污效能指标(P)值普遍高于直接微波法，且活性炭可重复利用，是一种更为经济有效的微波方法。
5.问题与展望
微波技术具有加热速度快、效率高、成本低和环境效益好等特点。微波技术
毕竟还是一门新兴的科学技术还处在发展的初级阶段，但目前人们对微波与物质作用机理认识仍很肤浅，缺少理论研究成果，还难以对反应条件及设备进行较为准确的预期和设计，由此造成能用于化学反应的微波设备还很少。
总之，微波技术目前虽然还有许多不成熟、不完善的地方，但是随着微波基础理论研究的深化和工艺技术参数的优化，以及性价比高的微波反应器的出现，微波技术应用领域会更广更宽，真正意义上的微波技术应用的时代将会到来。
致谢
感谢老师们几周来对我的谆谆教诲，老师们各个知识渊博，带我们走进了一个更加深入的科学世界，同时，我也不自觉的对化学化工有了一个更新的、更有深度的认识，大大的激发了我对于科研的兴趣，更值得一提的是，老师在授课中无处不贯穿着对于科研的严谨态度，这是我最为敬佩的，最后再次感谢老师您的授课、教诲，谢谢您，祝您工作顺利，身体安康。
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化学镀铜原理https://www.doczj.com/doc/2a703130.html,work Information Technology Company.2020YEAR
化学镀铜原理 发布日期：2012-01-06 浏览次数：6 我们先看一个典型的化学镀铜液的配方： 硫酸铜5g／L 甲醛1OmL／L 酒石酸钾钠25g／L 稳定剂0．1mg／L 氢氧化钠7g／L 这个配方中硫酸铜是主盐，是提供我们需要镀出来的金属的主要原料。酒石酸钾钠称为络合剂，是保持铜离子稳定和使反应速度受到控制的重要成分。氢氧化钠能维持镀液的pH值并使甲醛充分发挥还原作用。而甲醛则是使二价铜离子还原为金属铜的还原剂，是化学镀铜的重要成分。稳定剂则是为了防止当镀液被催化而发生铜的还原后，能对还原的速度进行适当控制，防止镀液自己剧烈分解而导致镀液失效。 化学镀铜当以甲醛为还原剂时，是在碱性条件下进行的，铜离子则需要有络合剂与之形成络离子，以增加其稳定性。常用的络合剂有酒石酸盐、EDTA、多元醇、胺类化合物、乳酸、柠檬酸盐等。我们可以用如下通式表示铜络离子：Cu2+·络合物，则化学镀铜还原反应的表达式如下： Cu2+·络合物+2HCH0+40H一一Cu+2HC00一+H2+2H20+络合物 这个反应需要催化剂催化才能发生，因此适合于经活化处理的非金属表面，但是在反应开始后，当有金属铜在表面开始沉积出来，铜层就作为进一步
反应的催化剂而起催化作用，使化学镀铜得以继续进行。这与化学镀镍的自催化原理是一样的。当化学镀铜反应开始以后，还有一些副反应也会发生： 2HCHO+OH一→CH30H+HCOO- 这个反应也叫“坎尼扎罗反应”，它也是在碱性条件下进行的，将消耗掉一些甲醛。 2Cu2++HCHO+50H→Cu20+HC00一+3H20 这是不完全还原反应，所产生的氧化亚铜会进一步反应： Cu20+2HCHO+20H一→2Cu+H2+H20+2HC00— Cu20+H20→2Cu++20H一 也就是说，一部分还原成金属铜外，还有一部分还原成为一价铜离子。一价铜离子的产生对化学镀铜是不利的，因为它会进一步发生歧化反应，还原为金属铜和二价铜离子： 2Cu+→Cu+Cu2+ 这种由一价铜还原的金属铜是以铜粉的形式出现在镀液中的，铜粉成为进一步催化化学镀的非有效中心，当分布在非金属表面时，会使镀层变得粗糙，而当分散在镀液中时，会使镀液很快分解而失效。
化学论文之如何进行化学基本理论的教学 中学化学基本理论的教学内容可分人微观结构和宏观规律两方面，它们是相互联系的。 为了使学生准确地、深刻地理解理论并能加以应用，在学习基本理论的过程中发展学生智力，培养能力。基本理论教学应注意以下几个方面。 一、要依从感性到理性、从具体到抽象的认识规律 1、通过实验，运用元素化合物的知识，形成理论认识。例如，温度和浓度对化学反应速度的影响，教材多先用Na2S2o3和H2SO4的反应演示。该实验有以下特点：现象鲜明，易于观察；易于比较反应进行的快慢；易于控制反应物浓度。但是，Na2S2o3学生没有接触过，与H2SO4的反应也不了解，教学中应先让学生认识反应的过程和现象，才可通过其在不同温度、不同浓度下的不同反应，认识温度、浓度对反应速度的影响。 2、运用多种教学媒体，以实物、模型、图像、投影、计算机模拟等诱发学生联想，理解理论内涵，掌握规律方法。 有机化合物的同分异构现象和同分异构体的判定对于初学有机化学的学生有一定的难度，难点类于对平面结构式建立起立体空间观念，学习伊始即应打好基础。如一氯甲烷不存在异构体，但结构式可有
四种形式若展示一氯甲烷的球棍模型，与四种结构式写法比较，学生会立即否定一氯甲烷有四种异构体的想法，并为今后认识有机化合物的同分异体现象奠定了以三维立体空间为出发点的思路。 理论教学要切忌只停留在形象手段上，否则会出现难以想到的错误。在教学中曾运用氢原子的电子云图，了解电子在氢原子核外出现的几率从而认识电子云的涵义。当问到“从氢原子电子云图上看，其原子核外有多少个电子？”有的学生竟有几百个甚至几千个电子。很明显，这是对电子云图只停留在直观感觉上而没有进行正确的抽象思维加工的结果。 3、联系实际，运用比喻，突破难点。 联系学生已有的知识和生活实际，运用事物间的相似性，通过以甲喻乙，由此及彼，以降低理论学习的难度，使学生尽快地从具体事物过渡到抽象思维，理解事物本质，建立理论概念是理论教学常用的方法。这里，关键在于突破难点。譬如，有关可逆过程的动态平衡的性质和特征（如化学平衡、电离平衡、溶解平衡、水解平衡等）常用蓄水池进出水流的速度与澉内蓄水理的变化之间的关系比喻化学平衡系统中正、逆反应速度与组分百分含量变化的关系；用蚊虫逐灯、蜜蜂采蜜、氢原子核外电子照片叠钱等比喻模拟电子运动，想象电子云的形象；ד头碰头”、“肩并肩”比喻电子云重叠方式等。应当明确，比喻具有“启发入门”、“搭桥过渡”的作用，利于学生理论，而不是理论本身。要注
高三化学二轮复习——基本概念、基本理论综合应用（有答 案和详细解析） 1．为应对石油短缺，一碳化学研究备受关注。一碳化学是指以分子中只含一个碳原子的化合物如甲醇、一氧化碳等为原料，制造产品的化学体系的总称。 (1)CH3OH(g)和NH3(g)在一定条件下反应可制得甲胺CH3NH2(g)。 CH 3OH(g)＋NH3(g)CH3NH2(g)＋H2O(g)ΔH＝－12 kJ·mol－1 ①已知该反应中相关的化学键键能数据如下： 共价键C—O N—H C—N C—H E/(kJ·mol－1)a b c d 则H—O键的键能为________kJ·mol－1(用含有字母的代数式表示)。 ②在某恒容密闭容器中进行该反应，其他条件不变的情况下，分别测得起始时CH3OH(g)的物质的量和温度对平衡时CH3NH2(g)的体积分数的影响，如图所示(图中T1、T2表示温度)： 则T1________T2(填“＞”“＜”或“＝”)；________(填“a”“b”或“c”)点对应的平衡状态中反应物NH3(g)的转化率最大。b、d两点的平衡常数大小关系为K b________K d(填“＞”“＜”或“＝”)。 (2)甲醇在工业上可利用水煤气来合成：CO(g)＋2H 2(g)CH3OH(g)ΔH<0。将1 mol CO和2 mol H2通入密闭容器中进行反应，在一定温度和压强下达到平衡时甲醇的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示： 图中Y轴表示的外界条件为________，判断的理由是__________________________________ _______________________________________________________________________________。已知v正＝k正·p(CO)·p2(H2)，v逆＝k逆·p(CH3OH)，其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，p为各组分的分压。在M点所处的温度(T3℃)和压强(p0kPa)下，反应在20 min达到平衡时φ
化学镀的特点、原理及应用 一、特点 化学镀就是在不通电的情况下，利用氧化还原反应在具有催化表面的镀件上，获得金属合金的方法。它是新近发展起来的一门新技术。美、英、日、德等国，其工业产值正以每年15%的速度递增。它广泛地应用于机械、电子、塑料、模具、冶金、石油化工、陶瓷、水力、航空航天等工业部门，是一项很有发展前途的高新技术之一。其特点如下： 1、表面硬度高，耐磨性能好： 其表面硬度可在Hv0.1 =550-1100kg/mm2（相当于HRc =55-72）的范围内任意控制选择。处理后的机械部件，耐磨性能好，使用寿命长，一般可提高3-4倍，有的可达8倍以上。 2、硬化层的厚度极其均匀，处理部件不受形状限制，不变形。 特别适用于形状复杂、深盲孔及精度要求高的细小及大型部件的表面强化处理。 3、具有优良的抗腐蚀性能： 它在许多酸、碱、盐、氨和海水中具有很好的耐蚀性，其耐蚀性比不锈钢要优越得多，如表（1）所示。 表（1）Ni-12P合金镀层在下列介质中的腐蚀速率
腐蚀介质温度℃腐蚀速率（mm/年） 不锈钢1Cr18Ni9Ti Ni-12P合金 锈钢 42%NaOH 沸腾<0.048 >1.5 45%NaOH 20℃没有0.5 37%HCl 30℃0.14 1.5-1.8 10%H2 SO430℃0.031 >1.5 10% H2 SO470℃0.048 >1.5 水（海水）3.5%盐95℃没有0.5-1.4 40%HF 30℃0.0141 >1.5 4、处理后的部件，表面光洁度高，表面光亮，不需重新机械加工和抛光，即可直接装机使用。 5、镀层与基体的结合力高，不易剥落，其结合力比电镀硬铬和离子镀 要高。 6、可处理的基体材料广泛： 可处理材料有各种模具合金钢、不锈钢、铜、铝、锌、钛、塑料、尼龙、玻璃、橡胶、粉末、木头等。 二、化学镀镍的分类
第28题化学基本理论综合题 题组一化学反应中的能量变化与化学平衡的综合 [解题指导] 解答化学基本理论综合题的一般步骤 步骤1：浏览全题，明确题已知和所求，挖掘解题切入点。 步骤2：(1)对于化学反应速率和化学平衡图像类试题：明确纵横坐标的含义→理解起点、终点、拐点的意义→分析曲线的变化趋势。 (2)对于图表数据类试题：分析数据→研究数据间的内在联系→找出数据的变化规律→挖掘数据的隐含意义。 (3)对于利用盖斯定律写热化学方程式或求ΔH类试题要做到：①明确待求热化学方程式中的反应物和生成物；②处理已知热化学方程式中的化学计量数和焓变；③叠加处理热化学方程式确定答案。 (4)对于电化学类试题：判断是原电池还是电解池→分析电极类别，书写电极反应式→按电极反应式进行相关计算。 (5)对于电解质溶液类试题：明确溶液中的物质类型及其可能存在的平衡类型，然后进行解答。 步骤3：针对题目中所设计的问题，联系相关理论逐个进行作答。 [挑战满分](限时30分钟) 1．研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。 (1)CO可用于炼铁，已知：Fe2O3(s)＋3C(s)===2Fe(s)＋3CO(g)ΔH1＝＋489.0 kJ·mol－1，C(s)＋CO2(g)===2CO(g)ΔH2＝＋172.5 kJ·mol－1 则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为___________________________________________。 (2)分离高炉煤气得到的CO与空气可设计成燃料电池(以KOH溶液为电解液)。写出该电池的负极反应式：____________________________________________________。 (3)CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，测得CH3OH的物质的量随时间的变化见图1。 ①曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ________(填“＞”、“＝”或“＜”)KⅡ。 ②一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，一段时间后达到平衡。
化学镀工艺流程 化学镀是一种在无电流通过的情况下,金属离子在同一溶液中还原剂的作用下通过可控制的氧化还原反应在具有催化表面(催化剂一般为钯、银等贵金属离子的镀件上还原成金属,从而在镀件表面上获得金属沉积层的过程,也称自催化镀或无电镀。化学镀最突出的优点是无论镀件多么复杂,只要溶液能深入的地方即可获得厚度均匀的镀层,且很容易控制镀层厚度。与电镀相比,化学镀具有镀层厚度均匀、针孔少、不需直流电源设备、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点;但化学镀镀层质量不很好,厚度上不去,且可镀的品种不多,故主要用于不适于电镀的特殊场合。 近年来, 化学镀技术得到了越来越广泛的应用,在各种非金属纤维、微球、微粉等粉体材料上施镀成为研究的热点之一;用化学镀方法可以在非金属纤维、微球、微粉镀件表面获得完整的非常薄而均匀的金属或合金层,而且镀层厚度可根据需要确定。这种金属化了的非金属纤维、微球、微粉镀件具有良好的导电性,作为填料混入塑料时能获得较好的防静电性能及电磁屏蔽性能,有可能部分取代金属粉用于电磁波吸收或电磁屏蔽材料。美国国际斯坦福研究所采用在高聚物基体上化学镀铜来研制红外吸收材料。毛倩瑾等采用化学镀的方法对空心微珠进行表面金属化改性研究,发现改性后的空心微珠具有较好的吸波性能,可用于微波吸收材料、轻质磁性材料等领域。 化学镀所需仪器:电热恒温水浴锅;8522型恒温磁力搅拌器控温搅拌;增力电动搅拌机。化学镀工艺流程:机械粗化→化学除油→水洗→化学粗化→水洗→敏化→水洗→活化→水洗→解胶→水洗→化学镀→水洗→干燥→镀层后处理。 1化学镀预处理 需进行化学镀的镀件一般不溶于水或者难溶于水。化学镀工艺的关键在于预处理,预处理的目的是使镀件表面生成具有显著催化活性效果的金属粒子,这样才能最终在基体表面沉积金属镀层。由于镀件微观表面凸凹不平,必须进行严格的镀前预处理,否则易造成镀层不均匀、密着性差,甚至难于施镀的后果。
电镀基本原理 电镀是一种电化学过程，也是一种氧化还原过程.电镀的基本过程是将零件浸在金属盐的溶液中作为阴极，金属板作为阳极，接直流电源后，在零件上沉积出所需的镀层. 例如：镀镍时，阴极为待镀零件，阳极为纯镍板，在阴阳极分别发生如下反应： 阴极(镀件)：Ni2++2e→Ni (主反应) 2H++e→H2↑ (副反应) 阳极(镍板)：Ni －2e→Ni2+ (主反应) 4OH-－4e→2H2O+O2+4e (副反应) 不是所有的金属离子都能从水溶液中沉积出来，如果阴极上氢离子还原为氢的副反应占主要地位，则金属离子难以在阴极上析出.根据实验，金属离子自水溶液中电沉积的可能性，可从元素周期表中得到一定的规律，如表1.1所示 阳极分为可溶性阳极和不溶性阳极，大多数阳极为与镀层相对应的可溶性阳极，如：镀锌为锌阳极，镀银为银阳极，镀锡-铅合金使用锡-铅合金阳极.但是少数电镀由于阳极溶解困难，使用不溶性阳极，如酸性镀金使用的是多为铂或钛阳极.镀液主盐离子靠添加配制好的标准含金溶液来补充.镀铬阳极使用纯铅，铅-锡合金，铅-锑合金等不溶性阳极. ★电镀基本工艺及各工序的作用 2.1 基本工序 (磨光→抛光)→上挂→脱脂除油→水洗→(电解抛光或化学抛光)→酸洗活化→(预镀)→电镀→水洗→(后处理)→水洗→乾燥→下挂→检验包装 2.2 各工序的作用 2.2.1 前处理：施镀前的所有工序称为前处理，其目的是修整工件表面，除掉工件表面的油脂，锈皮，氧化膜等，为后续镀层的沉积提供所需的电镀表面.前处理主要影响到外观,结合力，据统计，60%的电镀不良品是由前处理不良造成，所以前处理在电镀工艺中占有相当重要的地位.在电镀技术发达的国家，非常重视前处理工序，前处理工序占整个电镀工艺的一半或以上，因而能得到表面状况很好的镀层和极大地降低不良率. 喷砂：除去零件表面的锈蚀，焊渣，积碳，旧油漆层，和其它干燥的油污；除去铸件，锻件或热处理后零件表面的型砂和氧化皮；除去零件表面的毛刺和和方向性磨痕；降低零件表明的粗糙度，以提高油漆和其它涂层的附著力；使零件呈漫反射的消光状态 磨光：除掉零件表明的毛刺，锈蚀，划痕，焊缝，焊瘤，砂眼，氧化皮等各种宏观缺陷，以提高零件的平整度和电镀质量. 抛光：抛光的目的是进一步降低零件表面的粗糙度，获得光亮的外观.有机械抛光，化学抛光，电化学抛光等方式. 脱脂除油：除掉工件表面油脂.有有机溶剂除油，化学除油，电化学除油，擦拭除油，滚筒除油等手段. 酸洗：除掉工件表面锈和氧化膜.有化学酸洗和电化学酸洗. 2.2.2 电镀 在工件表面得到所需镀层，是电镀加工的核心工序，此工序工艺的优劣直接影响到镀层的各种性能.此工序中对镀层有重要影响的因素主要有以下几个方面： 2.2.2.1主盐体系 每一镀种都会发展出多种主盐体系及与之相配套的添加剂体系.如镀锌有氰化镀锌，锌酸盐镀锌，氯化物镀锌(或称为钾盐镀锌)，氨盐镀锌，硫酸盐镀锌等体系. 每一体系都有自己的优缺点，如氰化镀锌液分散能力和深度能力好，镀层结晶细致，与基体结合力好，耐蚀性好，工艺范围宽，镀液稳定易操作对杂质不太敏感等优点.但是剧毒，严
高考化学基本理论知识点 一 1、掌握一图原子结构示意图、五式分子式、结构式、结构简式、电子式、最简式、 六方程化学方程式、电离方程式、水解方程式、离子方程式、电极方程式、热化学方程式 的正确书写。 2、最简式相同的有机物：①CH：C2H2和C6H6②CH2：烯烃和环烷烃③CH2O：甲醛、 乙酸、甲酸甲酯④CnH2nO：饱和一元醛或饱和一元酮与二倍于其碳原子数和饱和一元羧酸 或酯;举一例：乙醛C2H4O与丁酸及其异构体C4H8O2。 3、一般原子的原子核是由质子和中子构成，但氕原子1H中无中子。 4、元素周期表中的每个周期不一定从金属元素开始，如第一周期是从氢元素开始。 5、ⅢB所含的元素种类最多。碳元素形成的化合物种类最多，且ⅣA族中元素组成的 晶体常常属于原子晶体，如金刚石、晶体硅、二氧化硅、碳化硅等。 6、质量数相同的原子，不一定属于同种元素的原子，如18O与18F、40K与40Ca。 7.ⅣA~ⅦA族中只有ⅦA族元素没有同素异形体，且其单质不能与氧气直接化合。 8、活泼金属与活泼非金属一般形成离子化合物，但AlCl3却是共价化合物熔沸点很低，易升华，为双聚分子，所有原子都达到了最外层为8个电子的稳定结构。 9、一般元素性质越活泼，其单质的性质也活泼，但N和P相反，因为N2形成叁键。 10、非金属元素之间一般形成共价化合物，但NH4Cl、NH4NO3等铵盐却是离子化合物。 11、离子化合物在一般条件下不存在单个分子，但在气态时却是以单个分子存在。如NaCl。 12、含有非极性键的化合物不一定都是共价化合物，如Na2O2、FeS2、CaC2等是离子 化合物。 13、单质分子不一定是非极性分子，如O3是极性分子。 14、一般氢化物中氢为+1价，但在金属氢化物中氢为-1价，如NaH、CaH2等。 15、非金属单质一般不导电，但石墨可以导电，硅是半导体。 16、非金属氧化物一般为酸性氧化物，但CO、NO等不是酸性氧化物，而属于不成盐 氧化物。 17、酸性氧化物不一定与水反应：如SiO2。
高考化学基本概念基本理论命题特点和复习策略 河南宏力学校张朝利 一、基本概念、化学基本理论知识体系及考点 化学基本概念与基本理论是化学的最基本内容与最基础的知识，是学习的难点，学生的分化点，更是高考的重点。基本概念"块"：包括物质组成和分类线、性质变化线、化学用语线、分散系统、化学量线等五条知识线（或小系统）。基础理论"块"：包括结构理论（原子结构，分子即化学键理论，晶体结构理论）和元素周用律、周期表线，电解质溶液（含氧化-还原理论）线，化学反应速度和化学平衡理论线。理论块是化学的灵魂。主要考点有：紧密联系生产、生活实际，理解酸、碱、盐、氧化物的概念及其相互联系，掌握电子式、原子结构示意图、分子式、结构式和结构简式的表示方法，理解质量守恒定律的含义，能正确书写化学方程式、热化学方程式、离子方程式、电离方程式、电极方程式，理解物质的量浓度、阿伏加德罗常数的含义，掌握物质的量与微粒数目、气体体积之间的相互关系，能够判断氧化还原反应中电子转移的方向、数目，并能配平反应方程式，了解原子的组成及同位素的概念，掌握元素周期律的实质，了解元素周期表的结构，掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系，掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系，了解化学反应速率的概念，反应速率的表示方法，理解外界条件对反应速率的影响，理解离子反应的概念及离子共存、离子浓度问题，掌握有关相对原子质量、相对分子质量及确定分子式的计算，掌握有关物质的量为核心的计算（含溶液PH的计算、溶液浓度、质量分数、溶解度有关计算），掌握利用化学反应方程式的计算等。 二、高考化学命题特点和趋势 1．注重基础：化学基本概念与基本理论题的挥毫泼墨 随着高考试卷整体难度的调整和试卷长度的缩短，高考化学化学基本概念、基本理论试题也越来越注重考查基础知识和主干知识。题目涉及的内容和背景资料基本上为考生所熟知，例如高考常考不懈的“五同”的概念、原子的构成、化学键的类型、离子反应、平衡体系中反应物的转化率、勒夏特列原理的应用等都是化学化学基本概念、基本理论中的重点、也是基点。 2．突出迁移：概念、理论试题的神来之笔 高考化学概念与理论试题重视基础，但不是就基础考基础，而是注重化学概念与理论基础的延伸和拓展，注重将课本理论知识的综合和应用。例如“氢镍电池”、“熔融盐燃料电池”、“镍镉可充电电池”、“甲醇燃料电池”等，都是课本原电池知识的灵活迁移。 3．面向现实：概念、理论试题的依附渊源 高考命题不拘泥于大纲，引导学生注意社会实际问题，经常用化学视角观察现实问题。试题密切联系生产和生活中各类化学问题，重视化学与环境、能源、资源、健康、科技等方面的联系。概念、理论试题更有这方面的优势。“NMR（核磁共振）”、“含高能量的正离子N5+的化合物”；“天然气水合物”“月 球He”“新元素Ds”等等，有的试题虽然起点较高，但考查的落点依然是化学概念、理论的基本知识，有的试题强调课本知识在新的问题情境中的应用。 4．再现探究：理论试题的发展创新 高考概念、理论试题在强调强调知识应用的同时，还尝试对学生拓展性学力和研究性学力的考查，强化对学生获取信息、处理信息、运用信息解决问题的能力的考核。适当增加开放型试题，鼓励有创造性的答案，要求用研究性的思路考虑问题，提出更优的实验方案。试题不具难度但有深度，体现了考改与课改的一致性，配合和支持了中学新课程改革。 5．体现区分：概念、理论试题的选拔功能 虽然高考试题难度下降，但其作为选拔性考试的性质决定了高考试题要有必要的区分度的适当的难度。纵观近几年的高考试题，体现这种区分和选拔功能的试题大多为基本概念、理论试题。概念、理论试题在高考试卷的选拔功能中起着重要作用。试卷中低于整卷难度系数的无论从题量还是从分数权重大多为理论试题，有个别试题甚至成为全卷的难题。 6．热点重复：概念、理论试题的不简单连续 据统计，高考理论试题的比重每年都比考试说明规定的要高，基本理论是高考考查的重点内容之一。近几年高考化学各理论板块的题量和分值，不难看出每年各理论板块具有一定数量和分值的试题，理论部分的考点多，重现率高。但这种连续和重复不是简单的连续和重复，渐变和创新贯穿其中。
高中化学之元素判断及综合应用 高中化学之元素判断及综合应用 元素判断题是高考考查的热点，这类题往往将元素化合物的知识物质结构理论化学基本理论等知识串联起来，综合性较强，难度较大。 解题的要害是正确判断元素。常用方法有： 1.根据原子或离子的结构示意图判断 (1)已知原子结构示意图，可由下列等式确定元素在周期表中的位置和元素的种类：电子层数=周期序数，最外层电子数=主族序数。假如已知离子的结构示意图，则须将其转化为原子结构示意图来确定。 (2)电子层结构相同的微粒：阴离子对应的元素在具有相同电子层结构的稀有气体元素的前面，阳离子对应的元素在具有相同电子层结构的稀有气体元素的下一周期的左边位置，简称“阴前阳下”。 2.根据元素化合价的特征关系判断 (1)根据等式确定元素在周期表中的位置：最高正化合价数=最外层电子数=主族序数(O F除外)。 (2)假如已知负化合价(或阴离子的符号)，则须用等式先求出最高正化合价：最高正化合价=8-|负化合价|，再确定元素在周期表中的位置。
3.根据原子半径的递变规律判断根据原子半径来判断元素的相对位置：同周期中左边元素的原子半径比右边元素的原子半径大，同主族中下边元素的原子半径比上边元素的原子半径大。 4.根据元素的原子结构特征判断 利用元素的特征来判断元素的位置：如根据“形成化合物最多的元素”，“空气中含量最多的元素” “地壳中含量最多的元素”等特征来判断。 5.根据稀有气体的原子序数判断各周期最后的元素都是稀有气体元素，其原子序数的数值实际上等于前几周期的元素种数之和。熟记这些原子序数，对判断某元素在周期表中的位置很有帮助。
考点40电解原理及应用 1．复习重点 1．电解原理及其应用，放电顺序，电极反应式的书写及有关计算； 2．氯碱工业。 2．难点聚焦 一、理解掌握电解池的构成条件和工作原理 1、要判断电解产物是什么，必须理解溶液中离子放电顺序 阴极放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。放电顺序是 K +、Ca 2+、Na +、Mg 2+、Al 3+、Zn 2+、Fe 2+(H +)、Cu 2+、Hg 2+、Ag +、Au 3+ 放电由难到易 阳极：若是惰性电极作阳极，溶液中的阴离子放电，放电顺序是 S 2-、I -、Br -、Cl -、OH -、含氧酸根离子(NO 3-、SO 42-、CO 32-)、F - 失电子由易到难 若是非惰性电极作阳极，则是电极本身失电子。 要明确溶液中阴阳离子的放电顺序，有时还需兼顾到溶液的离子浓度。如果离子浓度 相差十分悬殊的情况下，离子浓度大的有可能先放电。如理论上H +的放电能力大于Fe 2+、 Zn 2+，但在电解浓度大的硫酸亚铁或硫酸锌溶液时，由于溶液[Fe 2+]或[Zn 2+]>>[H +]，则先在 阴极上放电的是Fe 2+或Zn 2+，因此，阴极上的主要产物则为Fe 和Zn 。但在水溶液中，Al 3+、 Mg 2+、Na +等是不会在阴极上放电的。 2、电解时溶液pH 值的变化规律 电解质溶液在电解过程中，有时溶液pH 值会发生变化。判断电解质溶液的pH 值变化， 有时可以从电解产物上去看。①若电解时阴极上产生H 2，阳极上无O 2产生，电解后溶液pH 值增大；②若阴极上无H 2，阳极上产生O 2，则电解后溶液pH 值减小；③若阴极上有H 2， 阳极上有O 2，且222O H V V =，则有三种情况：a 如果原溶液为中性溶液，则电解后pH 值不 变；b 如果原溶液是酸溶液，则pH 值变小；c 如果原溶液为碱溶液，则pH 值变大；④若 阴极上无H 2，阳极上无O 2产生，电解后溶液的pH 可能也会发生变化。如电解CuCl 2溶液 （CuCl 2溶液由于Cu 2+水解显酸性），一旦CuCl 2全部电解完，pH 值会变大，成中性溶液。 3、进行有关电化学计算，如计算电极析出产物的质量或质量比，溶液pH 值或推断金 属原子量等时，一定要紧紧抓住阴阳极或正负极等电极反应中得失电子数相等这一规律。 三、理解金属腐蚀的本质及不同情况，了解用电化学原理在实际生活生产中的应 电解原理的应用 （1）制取物质：例如用电解饱和食盐水溶液可制取氢气、氯气和烧碱。
电镀基本原理与概念 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
第二章电镀基本原理与概念 电镀之定义 电镀之目的 各种镀金的方法 电镀的基本知识 电镀基础 有关之计算及化学冶金 电镀之定义 电镀(electroplating)被定义为一种电沈积过程(electrodepos- ition process)，是利用电极(electrode)通过电流，使金属附着於物体表面 上，其目的是在改变物体表面之特性或尺寸。 电镀之目的 电镀的目的是在基材上镀上金属镀层(deposit)，改变基材表面性质或尺寸。例如赋予金属光泽美观、物品的防锈、防止磨耗、提高导电度、润 滑性、强度、耐热性、耐候性、热处理之防止渗碳、氮化、尺寸错误或磨 耗之另件之修补。 各种镀金的方法 电镀法(electroplating)无电镀法(electroless plating) 热浸法(hot dip plating)熔射喷镀法(spray plating) 塑胶电镀(plastic plating)浸渍电镀(immersion plating) 渗透镀金
真空蒸着镀金(vacuum plating)合金电镀 (alloy plating) 复合电镀 (composite plating局部电镀 (selective plating)穿孔电镀 (through-hole plating)笔电镀(pen plating) 电铸 (electroforming) 电镀的基本知识 电镀大部份在液体 (solution) 下进行，又绝大部份是由水溶液(aqueous solution)中电镀，约有 30 种的金属可由水溶液进行电镀, 由 水溶液电镀的金属有：铜Cu、镍Ni、铬Cr、锌Zn、镉Cd 、铅Pb、金Au、 银Ag、铂Pt、钴Co、锰Mn、锑Sb、铋Bi、汞Hg、镓Ga、铟In、铊、As、 Se、Te、Pd、Mn、Re、Rh、Os、Ir、Nb、W 等。 有些必须由非水溶液电镀如锂、钠、钾、铍、镁、钙、锶、钡、铝、La、Ti、Zr、Ge、Mo等。可油水溶液及非水溶液电镀者有铜、银、 锌、镉、锑、铋、锰、钴、镍等金属。 电镀的基本知识包括下列几项： 溶液性质物质反应 电化学化学式 界面物理化学 溶液(solution) 被溶解之物质称之为溶质(solute)，使溶质溶解之液体称之溶剂(solute)。溶剂为水之溶液称之水溶液(aqueous solution)。 表示溶质溶解於溶液中之量为浓度(concentration)。在一定量溶剂中，溶质能溶解之最大量值称之溶解度(solubility)。
第十题 化学基本理论综合题 1．甲醇(CH 3OH)常温下为无色液体，是应用广泛的化工原料和前景乐观的燃料。 (1)①已知：CO 、H 2、CH 3OH 的燃烧热分别为283.0 kJ·mol －1、285.8 kJ·mol －1、726.8 kJ·mol －1，则CO 和H 2反应生成CH 3OH 的热化学方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②有人设想综合利用太阳能将天然气转化为较易储存运输的甲醇，装置如图1，装置工作时阳极反应式为________________________。 (2)一定温度下反应CO(g)＋2H 2(g) CH 3OH(g)在容积为2 L 的密闭容器中进行，其相关数据如图2。 ①从反应开始至平衡时，用H 2表示的反应速率为____________，该温度下此反应的平衡常数为____________。 ② 5 min 后速率变化加剧的原因可能是____________________________________________________________。 (3)在6.98 MPa 、250 ℃和催化剂(CoI 2)作用下，甲醇可转化为乙酸： CH 3OH(g)＋CO(g)=====6.98 MPa 、250 ℃催化剂CH 3COOH(g) 有机合成常有副反应存在。若反应釜中CH 3OH 和CO 的配料比(质量比)为1∶1，甲醇生成乙酸的选择率为90.0%，则此反应中CO 的转化率为____________。 (4)常温下，K (CH 3COOH)＝1.8×10－5，向0.1 mol·L －1 CH 3COOH 溶液中滴加0.1 mol·L －1 CH 3COONa 溶液至pH ＝7，此时混合溶液中两溶质的物质的量之比n (CH 3COOH)∶n (CH 3COONa)＝____________。 2．(1)利用I 2O 5可使CO 与H 2O(g)反应转化为CO 2和H 2，从而有效减少大气污染。该过程可通过图1所示的两步反应循环实现。 其中：
化学镀镍及其原理 目录： 1化学镀 2化学镀镍 3化学镀镍的化学反应 4化学镀镍的热动力学 5化学镀镍的关键技术 6化学镀镍中应注意的问题 7化学镀镍的应用 一化学镀 概括：化学镀是一种新型的金属表面处理技术，该技术以其工艺简便、节能、环保日益受 到人们的关注。化学镀使用范围很广，镀金层均匀、装饰性好。在防护性能方面，能提高产品的耐蚀性和使用寿命；在功能性方面，能提高加工件的耐磨导电性、润滑性能等特殊功能，因而成为全世界表面处理技术的一个发展。 详解：化学镀[1](Electroless plating)也称无电解镀或者自催化镀（Auto-catalytic plating），是在无外加电流的情况下借助合适的还原剂，使镀液中金属离子还原成金属，并沉积到零件表面的 1 种镀覆方法。 化学镀技术是在金属的催化作用下，通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程。与电镀相比，化学镀技术具有镀层均匀、针孔小、不需直流电源设备、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点。另外，由于化学镀技术废液排放少，对环境污染小以及成本较低，在许多领域已逐步取代电镀，成为一种环保型的表面处理工艺。目前，化学镀技术已在电子、阀门制造、机械、石油化工、汽车、航空航天等工业中得到广泛的应用。 原理 化学浸镀（简称化学镀）技术的原理是：化学镀是一种不需要通电，依据氧化还原反应原理，利用强还原剂在含有金属离子的溶液中，将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法。化学镀常用溶液：化学镀银、镀镍、镀铜、镀钴、镀镍磷液、镀镍磷硼液等。 目前以次亚磷酸盐为还原剂的化学镀镍的自催化沉积反应，已经提出的理论有“原子氢态理论”、“氢化物理论”和“电化学理论”等。在这几种理论中，得到广泛承认的是“原子氢态理论”。
5.2 电解与电镀 电解 electrolysis 定义：在电解槽中，直流电通过电极和电解质，在两者接触的界面上发生电化学反应， 以制备所需产品的过程。 电解（Electrolysis）是将电流通过电解质溶液或熔融态物质,（又称电解液），在阴 极和阳极上引起氧化还原反应的过程，电化学电池在外加电压时可发生电解过程。 电解 概念 电流通过物质而引起化学变化的过程。 化学变化是物质失去或获得电子(氧化或还原)的过程。 电解过程是在电解池中进行的。 电解池是由分别浸没在含有正、负离子的溶液中的阴、阳两个电极构成。 电流流进负电极(阴极)，溶液中带正电荷的正离子迁移到阴极，并与电子结合，变成中性的元素或分子；带负电荷的负离子迁移到另一电极(阳极)，给出电子，变成中性元素或分子。 简介 将直流电通过电解质溶液或熔体，使电解质在电极上发生化学反应，以制备所需产品的反应过程。电解过程必须具备电解质、电解槽、直流电供给系统、分析控制系统和对产品的分离回
电解 收装置。电解过程应当尽可能采用较低成本的原料，提高反应的选择性，减少副产物的生成，缩短生产工序，便于产品的回收和净化。电解过程已广泛用于有色金属冶炼、氯碱和无机盐生产以及有机化学工业。 1807年，英国科学家H.戴维将熔融苛性碱进行电解制取钾、钠，从而为获得高纯度物质开拓了新的领域。1833年，英国物理学家M.法拉第提出了电化学当量定律（即法拉第第一、第二定律）。1886年美国工业化学家C.M.霍尔电解制铝成功。1890年，第一个电解氯化钾制取氯气的工厂在德国投产。1893年，开始使用隔膜电解法，用食盐溶液制烧碱。1897年，水银电解法制烧碱实现工业化。至此，电解法成为化学工业和冶金工业中的一种重要生产方法。1937年，阿特拉斯化学工业公司实现了用电解法由葡萄糖生产山梨醇及甘露糖醇的工业化，这是第一个大规模用电解法生产有机化学品的过程。1969年又开发了由丙烯腈电解二聚生产己二腈的工艺。 电解原理介绍 电解原理 电解质中的离子常处于无秩序的运动中，通直流电后,离子作定向运动（图1）。 阳离子向阴极移动，在阴极得到电子，被还原； 阴离子向阳极移动，在阳极失去电子，被氧化。 在水电解过程中，OH在阳极失去电子,被氧化成氧气放出；H在阴极得到电子，被还原成氢气放出。所得到的氧气和氢气，即为水电解过程的产品。电解时，在电极上析出的产物与电解质溶液之间形成电池，其电动势在数值上等于电解质的理论电解电压。此理论电解电压可由能斯特方程计算： 电解原理
化学基本概念是基本理论的基础，它指导着元素化合物的学习，在化学实验和化学计算中有广泛的应用。化学基本概念的教学对于学生学好化学是很重要的。如何引导学生掌握化学基本概念呢？我们认为应遵循学生的认识规律，把好概念教学的三个环节。 1.概念的形成 学生形成化学概念的过程，是由感性认识上升到理性认识的过程，是从感知具体物质和现象开始的，通过一系列思维活动，剔除感知对象的非本质属性，抓住本质属性。由于九年级学生在概念的学习过程中，其心理活动特征整体上处于过渡时期，缺乏接受化学概念的基础，在对抽象的新概念的理解上，存在着对感性直观材料较多的依赖性。因此，在学生学习概念时，要引导他们重视实验。实验的目的不仅是为了提高学习兴趣，更重要的是为促进学生积极思维提供感性材料。通过引导学生对实验现象的观察、分析、比较、抽象、概括形成概念。 例如，要使学生形成催化剂和催化作用这两个概念，关键是正确引导学生观察「实验2—5、2—6」所发生的现象。 「实验2—5」把带火星的木条伸入盛有过氧化氢溶液的试管中，木条没有复燃；然后向试管中加入少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管中，木条复燃。 「实验2—6」待实验2—5的试管中没有气泡时，重新加入过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管中，木条复燃。以上实验可重复多次。 在学生积累了丰富的感性材料的基础上，再引导学生对实验现象进行分析概括，得出“二氧化锰能加快过氧化氢的化学反应速率，二氧化锰好像永远用不完”的结论。 在此基础上，再通过引导学生阅读课本，学生就能顺利地形成催化剂和催化作用的概念。
2.概念的明确 在学生初步形成概念之后，还需引导学生深入理解概念的内涵与外延，使概念明确。内涵是概念反映的对象的本质属性。它回答的问题是：概念对于对象反映了些什么？一个概念的含义是什么？外延是概念反映的对象的总和。它回答的问题是：概念反映了哪些对象？一个概念的适用范围有多大？例如： 剖析概念中每一个字词的含义及它们之间的关系，是明确概念内涵行之有效的方法：⑴弄清概念成立的前题条件。例如，固体物质溶解度概念中的“一定的温度”、“溶液达到饱和”是这一概念成立的前题条件。⑵把握概念中的量词、副词等的含义。例如，化合反应概念中的“几种变一种”，分解反应概念中的“一种变几种”等。⑶抓住概念中的关键词。如催化剂的概念要抓住“改变”二字，单质的概念要抓住“同种元素”、“纯净物”等关键词。 明确概念的外延，是以明确概念的内涵为基础的。概念的内涵指导着概念的外延的确定。只有在深入理解概念的内涵的基础上，才能确定概念的外延。例如，“同一类原子”（即核电荷数相同的一类原子）是元素概念的本质内涵。核电荷数为1的一类原子是氢元素，核电荷数为2的一类原子是氦元素…所以氢、氦等目前已发现的113种元素都是元素概念的外延。 3.概念的深化 基本概念具有覆盖面广、相互联系密切、高度抽象概括等特征，在教学时应尽量引导学生采用纵向联成网络、横向辩别比较等方法，使概念得到广泛的运用。
第30题基本概念、基本理论的综合应用 1．2016年10月11日，神舟十一号飞船搭乘CZ—2F火箭成功发射。在重达495吨的起飞重量中，95%的都是化学推进剂。 (1)降冰片烯(C7H10)是一种重要的高密度液体燃料化学推进剂。已知： 燃料密度/g·cm－ 3 体积热值/J·L－ 1 降冰片烯 1.0 4.2×107 写出表示降冰片烯标准燃烧热的热化学方程式：_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)CH3OH和液氧是常用的液体火箭推进剂。 ①已知：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(l) ΔH 1 2H2(g)＋O2(l)===2H2O(l) ΔH2 CH3OH(g)===CH3OH(l) ΔH3 2CH3OH(l)＋3O2(l)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH4 则ΔH4＝________(用ΔH1、ΔH2、ΔH3来表示)。 ②某温度下，发生反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。在体积为2 L的密闭容器中加入1 mol CH3OH和1 mol H2O，第4 min达到平衡，容器内c(CO2)随时间的变化情况如图1所示，求此反应在该温度下的平衡常数____________。保持其他条件不变，在第5 min时向体系中再充入0.2 mol CO2和0.4 mol H2，第8 min重新达到平衡，此时c(H2)＝c(CH3OH)。请在图中画出5～9 min的c(CO2)变化曲线示意图。 (3)NH4NO3也是一种重要的固体推进剂，可通过电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图2所示，A电极的名称为________极，请写出在B电极上发生的电极反应式： ________________________________________________________________________。
发表于《理科考试研究》 高考化学电解原理及其应用试题管窥 电解原理及其应用是高中化学重要内容，也是历年高考化学重点考查的知识点之一。高考化学试题中对于电解原理及其应用的考查角度多种多样且方式灵活多变，特别是近几年高考化学试题中对该知识点的考查体现出“水平立意，注重双基，学以致用”的特点。 一、电解规律的应用 电解规律的应用包括电极判断、电极反应式的书写、电解产物的判断及溶液pH的变化等。 【例1】（02春季12）通以相等的电量，分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞（亚汞的化合价为＋1价）溶液，若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比n（硝酸银）：（硝酸亚汞）＝2：1，则下列表述准确的是（） A、在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比n（Ag）：n（Hg）＝2：1 B、在量阳极上得到的产物的物质的量不相等 C、硝酸亚汞的化学式为HgNO3 D、硝酸亚汞的化学式为Hg2(NO3)2 解析：本题通过电解相同浓度的硝酸银和硝酸亚汞，判断两个阴极和两个阳极上产物的物质的量是否相等，并分析硝酸亚汞的化学式。因Ag+和Hg+都是一价，当通电量相等时，析出的银和汞的物质的量必然相等；由题意知：若析出2molAg，则被还原的AgNO3为2mol，被还原的硝酸亚汞为1mol，所以，1mol 硝酸亚汞必含2molHg，化学式为Hg2(NO3)2；根据电解酸碱盐的规律，电解硝酸银和硝酸亚汞阳极上的产物都是O2，因为电量相等，产生的O2也相等。本题答案为D。 【例2】（04上海13）下图中能验证氯化钠溶液（含酚酞）电解产物的装置是（） 解析：本题给出电解饱和食盐水四个装置，考查学生对电解饱和食盐水原理的理解、产物的判断和检验及装置的辨认水平，同时也考查学生对所学知识的迁移水平。由电解原理可知，电解饱和食盐水时阳极（电子流出的一端）发生氧化