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关键词： 学习进阶   烃的衍生物   多元化教学   有机化学  

摘要： 信息技术的高速发展对教育方式产生了巨大的影响,在疫情和信息的双向冲击下,如何进行教学改进以提升教学效率?烃的衍生物是高中有机化学的重要内容和核心知识点,也是学生学习的难点。本文以学习进阶理论为基础,以烃的衍生物为研究对象,采用多种教学途径和教学策略有效结合,构建多元化的教学模式,为烃的衍生物教学内容提供教学思路。论文分为以下六个部分:第一部分,绪论。该部分主要阐述了研究背景、研究目的和意义、国内外研究现状。第二部分,理论基础与概念界定。该部分阐释相关概念的含义及理论基础。第三部分,问卷调查。对高二理科班学生学习烃的衍生物的现状进行问卷调查和分析。调查结果为基于进阶式多元化教学模式的建立提供重要支撑。第四部分,多元化教学模式的构建。依据已有研究、课程标准、学生问卷调查的结果、各层次学生的需求,选择合适的教学途径和教学策略,对烃的衍生物进行多元化教学模式的构建。第五部分,教学设计与实施。根据教学内容的特点、学生的认知发展规律和多元化教学模式中的策略。选取烃的衍生物中的羧酸及其衍生物的内容进行教学设计与实施。第六部分,结论与展望。根据实验班和对照班实施教学前后的成绩进行分析,得出结论。同时对本研究实施过程中存在的问题进行反思与总结,为今后的一线教师在烃的衍生物教学设计中提供思路。

关键词： Oxy-steam燃烧   高炉煤气   化学反应机理   燃烧特性   数值模拟  

摘要： 能源是社会发展的重要基础,和进一步发展的必要条件,如何高效利用能源和通过开发清洁可再生能源来对本国的能源结构进行优化是当今各国面临的主要任务之一。与此同时,我国目前存在大量低热值燃气被浪费的现象,因此如何有效控制和高效利用工业生产中产生的低热值燃气变得十分重要。富氧燃烧技术作为提高低热值燃气燃烧效率的技术受到广泛的关注及研究。Oxy-steam燃烧技术作为新一代的富氧燃烧技术更受到人们的重视,但对于低热值燃气在oxy-steam下燃烧的研究甚少。本研究采用数值模拟与实验相结合的方法,对高炉煤气在oxy-steam下的燃烧特性进行研究。首先利用chemkin软件对包含53个组分,325个基元反应的GRI3.0化学反应机理进行机理简化,得到了包含17个组分,54个基元反应的简化反应机理,并进行验证,结果表明简化机理能有效模拟高炉煤气在oxy-steam下的燃烧。利用fluent软件在经过实验验证的模型上,对高炉煤气的O2/H2O富氧燃烧进行数值模拟。应用P-1辐射模型,标准k-ε湍流模型,采用了与17个组分,54步反应的简化反应机理耦合的稳态层流小火焰模型作为燃烧模型,在氧气浓度30%的情况下,按0%,10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%的H2O浓度研究了其对煤气燃烧温度、炉内温度分布、烟气组分,氮氧化物及烟黑排放的影响。结果表明O2/H2O燃烧方式下,高炉煤气的最高燃烧温度下降,由于OH和H基团浓度提高,炉内最高温度从1350K下降到了 1290K;炉内温度分布更加均匀,CO燃烧得更完全;NOx排放量的体积分数从43 × 10-6下降到了 0.946× 10-6,且烟黑的排放量的体积分数从4×10-6下降到了 0.6×10-6;出口处烟气流速也随之降低,从0.55m/s下降到了 0.5m/s。但是出口处H2和CH4浓度略有上升。为进一步探究oxy-steam 下高炉煤气在实际生产中的使用情况,研究了过量空气系数,氧化剂温度对高炉煤气oxy-steam下燃烧特性的影响规律。提高过量空气系数,可以发现使炉内最高温度先升后降;高炉煤气中的可燃成分随着过量空气系数的提高,燃烧得更加彻底;随着过量空气系数的提高,污染物排放量快速减小。提高氧化剂温度,着火点也随着预热温度的提高而提前,炉内高温区域分布更加均匀,燃料的燃烧更加完全,但当预热温度超过500K后炉内最高温度出现了下降;NOx排放量随着预热温度的提高快速上升,烟黑的排放量则随着预热温度的提高而下降。研究结论可望为低热值燃气在oxy-steam下燃烧研究提供基础理论依据,为企业低热值燃气的充分利用具有重要的现实意义。

关键词： 有机化学   课程特点   混合式教学  

摘要： 针对有机化学课程内容多、有机物质结构复杂、反应机理难，学生学习掌握吃力、学习兴趣低、学习效果差的实际情况，采用混合式教学模式，充分利用各种资源，多渠道了解学生情况，不仅从教师“教”的层面进行设计，还要让学生有兴趣和动力“学”。通过问卷调查、基础知识摸底测、课程内容架构调整、学习资料整合、学生输出式学习尝试、多方面考核评价等开展教学实践，学生学习主动性得到了增强、学习兴趣得到了提高、学习效果得到了改善。

关键词： 萃取精馏   共沸物   热泵   热集成   (火用)分析  

摘要： 萃取精馏是一种特殊精馏方法,通过引入萃取剂提高组分间相对挥发度从而分离共沸物,其操作简单、环境友好的优点使得萃取精馏在共沸物的分离中得到广泛应用。对于含共沸物的多组分有机废水,萃取精馏同样具有很好的分离效果。同时,精馏过程中产生的巨大能耗给节能减排带来了很大困扰,因此萃取精馏过程的节能手段也是我们目前主要研究的方向。本文主要针对含有两种共沸物的三组分有机废水的分离提纯和过程强化手段进行研究与讨论。本文选择萃取精馏方法,针对二氧六环/乙腈/水和四氢呋喃/异丙醇/水这两大含水的三组分共沸物体系来进行分离提纯,并提出了两种不同的分离次序,分别为间接萃取精馏和直接萃取精馏。首先通过软件模拟用UNIQUAC法估算得到组分之间的二元交互参数,确定物性方法后利用COSMO-SAC软件初筛、相对挥发度的计算和剩余曲线图分析等方法综合选择合适的萃取剂。在此基础上选择合适的操作压力和萃取剂流量,并通过序贯模块法完成全过程的优化设计。引入热泵和热集成这两种过程强化手段对基础流程进行节能研究,通过温-焓图体现出全过程的公用工程和换热量。在二氧六环/乙腈/水体系的分离过程中,间接萃取精馏和直接萃取精馏方法都能很好地分离共沸物,产物纯度均能达到规定的99.9mol%,其中直接萃取精馏相较于间接萃取精馏工艺有更好的经济和节能效果。与间接萃取精馏的基础流程相比,经济性最好的直接萃取精馏的热集成辅助方案能将年总费用减少40.38%,节能效果最好的单热泵辅助直接萃取精馏方案能将能耗减少53.38%。在四氢呋喃/异丙醇/水体系的分离过程中,间接萃取精馏和直接萃取精馏方法也都能达到一样好的分离效果,产物纯度达到了99.9mol%。与二氧六环/乙腈/水体系相似,直接萃取精馏工艺的经济和节能优势更明显。相较于直接萃取精馏工艺的基础方案,双热泵辅助的直接萃取精馏方案能将年总费用减少64.97%,能耗减少34.23%。结果表明,萃取精馏方法对于含共沸物的三组分有机废水的分离和提纯是非常有效的,能高效地从废水中分离并回收特定的有机物。热泵和热集成技术在萃取精馏工艺中都是非常有效的过程强化手段,其各自适用性也有不同。

摘要： 烯烃不对称氢硒化研究北京理工大学前沿交叉科学研究院、化学与化工学院杨小会教授课题组与美国加州大学欧文分校化学系同行合作，在Rh催化苯乙烯的不对称氢硒化反应方面取得重要进展。相关成果发表于《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）。尽管硒是人类健康的基本元素，但与氧簇元素中的氧和硫相比，硒的反应研究仍然少得多。

关键词： 萃取精馏   反应精馏-变压精馏   反应精馏-萃取精馏   节能   经济  

摘要： 为了从含乙腈和异丙醇的工业废水中回收高价值的有机物,本课题提出采用特殊精馏过程(萃取精馏、反应精馏-变压精馏和反应精馏-萃取精馏过程)分离乙腈-异丙醇-水共沸混合物。利用Aspen Plus对提出的流程进行稳态模拟,并在其常规精馏流程的基础上发展其改进的节能过程。在本文中,采用压力-相对挥发度曲线来确定精馏塔的最佳操作压力,同时,通过溶剂比-相对挥发度曲线得到合适的夹带剂。采用热集成、中间再沸器和热泵等节能技术来减少过程能耗。使用T-H图来确定最佳节能过程。从能量、(火用)、经济和环境四个方面评估所设计流程性能。在萃取精馏过程中,采用乙二醇作为夹带剂,利用三塔萃取精馏流程分离乙腈-异丙醇-水混合物。同时利用热集成和中间再沸器节能技术充分回收过程余热,减少能耗。结果表明,萃取精馏过程结合热集成和中间再沸器比常规萃取精馏流程拥有更好的节能潜力和经济效益。与传统常规萃取精馏工艺相比,最优萃取精馏流程可节约36.24%年总费用。在反应精馏-变压精馏过程中,由于环氧乙烷在反应精馏塔内与混合物中的水反应,因此可先利用化学反应移除混合物中的水。剩余的乙腈和异丙醇二元混合物可以利用变压精馏工艺进行分离。采用热集成和热泵节能技术来回收过程余热,降低过程整体能耗。研究结果发现,与最优常规萃取精馏过程相比,最优反应精馏-变压精馏过程可以节省37.25%的年总费用。在反应精馏-萃取精馏过程中,环氧乙烷和水反应可以生成乙二醇,在移除混合物中水的同时,生成反应物(乙二醇)可以作为萃取精馏过程分离乙腈和异丙醇混合物的良好夹带剂,减少成本。同时采用热集成和中间再沸器节能设计减少过程能耗。与最优常规萃取精馏过程相比,反应精馏-萃取精馏过程可以节约41.02%的年总费用。研究结果证明,反应精馏-萃取精馏过程充分表现出其优异的节能性能,与最优常规萃取精馏过程和反应精馏-变压精馏过程相比,具有最好的经济性能,是分离乙腈-异丙醇-水混合物的最佳设计方案。

关键词： 化学史   教学设计   有机化学  

摘要： 作为化学史的价值,很重要的一个方面就是在学科教学中的体现,它能够解决以逻辑方法为主的传统教育中的一些固有问题。化学史在化学教学中的重要作用很早就被发现,但是化学史实际上运用于高中教学中是比较缺乏的。一是因为部分教师认为高考不考所以没必要讲;二是教材提供的化学史素材数量有限,不便开展;三是融入化学史教学的成熟的案例较少。为了解决这些问题,查阅文献编写融入化学史的教学设计并进行实践检验,为一线教师做参考。本论文主要内容如下: 运用文献研究法分析了化学史教育的研究现状,存在的问题。对“化学史”、“化学史教育”进行概念界定,根据定义,运用内容分析法对最新版的人教版与苏教版教材中的化学史进行仔细梳理,发现两版教材的编写是严格按照《普通高中化学课程标准(2017年版)》的要求编写的,但是两版教材中的化学史存在数量少,篇幅普遍较短,分布散乱,系统性不强等问题。 通过问卷调查法,设计问卷调查了化学史融入高中化学教学的现状,发现实习学校大部分学生还是赞同化学史融入化学教学中的;学生比较喜欢图片与文字相结合的形式介绍化学史;学生了解化学史的途径主要是教师的讲解以及教材。 针对教材中化学史素材短缺的问题,运用文献法查阅大量文献与书籍,以有机化学为例挖掘了化学史素材,总结了化学史的选用原则,分别是:体现以德育人、以学生为主体、以课程标准为指导、创设有利于学习的情境、具有可研究性的问题。运用挖掘的素材,结合“四线式”教学模式(知识线、活动线、历史线、素养线)对甲烷、乙醇、乙烯、苯等内容编写了融入化学史的教学设计。 开展融入化学史的教学实践,并采用通过观察学生状态、学生访谈、教师点评等方式,对教学效果进行评价,发现融入化学史的教学得到学生与教师普遍的肯定。最后通过测验成绩,实验班的平均成绩要略优于对照班,说明化学史有助于学生掌握知识。

关键词： 课程思政   有机化学   新时代   创新建设  

摘要： 课程思政作为新时代的教育理念，强调专业课与思政课同向同行，意在构建立德树人长效机制，实现全员、全程、全方位育人。文章旨在通过有机化学课程思政建设研究，培养用习近平新时代中国特色社会主义思想武装头脑的、适合新时代发展的、具有马克思主义辩证思维的创新型大学生人才。“有机化学”是药学类学生的专业基础课，文章从课程建设入手，深入推进课程思政创新建设，探析过程，分析结果。通过一系列课程思政教学改革，提高教师的德育能力和学生的综合能力，实现专业教育与价值引领的有机统一。

关键词： 模型   认知   模型认知素养   有机化学  

摘要： 模型认知素养作为高中生需养成的化学学科核心素养之一,培养的是学生掌握化学基本内容并用以解决实际问题的科学思维。在高中有机化学教学中培养学生这一最基本的思维与观念有着重要的教学研究价值。论文以建构主义理论、信息加工理论和认知同化理论为指导,在对模型、认知、模型认知素养等相关概念进行界定的基础上,调查分析学生在必修阶段学习有机化学过程中模型认知现状,为后期开展研究埋下伏笔。在教学研究中以高中有机化学独特的学科知识及思维体系的认知模型为依托,建构以促进模型建构和认知发展双线并趋的高中有机化学教学研究思路与教学策略,实施基于有机化学反应类型判断及物质转化模型的不同课型教学、纸笔测验和个案访谈等。采用质性研究与量化研究相结合的方法对实习学校高二理科班学生进行教学实践研究,着重分析学生学习内容的掌握、学业成绩与模型认知发展的情况。在与一线化学教师、实验班高分组和低分组学生进行深度访谈后得出研究结论如下:第一,基于模型认知素养培养的有机化学教学实践对学生理解有机化学内容特点、学科思维发展和学业成绩的提高具有积极的影响。第二,实验班被访谈群体在概念图结构的完整性与模型认知水平的强弱都存在正向相关,说明知识体系结构的优化程度影响着学生模型认知水平的发展。第三,实验班被访谈群体概念图结构的完整性、模型认知水平的强弱与成绩的高低大多存在正向相关。学生有机化学认知结构中知识掌握的牢固程度和模型认知水平都影响着学生问题解决能力的发展。

关键词： 异辛烷废液   刮板蒸发   萃取精馏   资源化  

摘要： 本文介绍了环氧丙烷装置异辛烷废液的成分特点和异辛烷循环系统的工艺。为了减少高价值的异辛烷损失，需要对异辛烷废液进行了资源化回收的技术研究，先用刮板蒸发器去除重组分，蒸发所得蒸馏物的重组分含量降至0.10wt%以下，再经冷凝后静置4h，含水量降至100ppm以下，达到了资源化利用指标。研究了回收异辛烷的萃取精馏分离效果，评估了回收异辛烷资源化回用的可行性，并考察了该技术实施效果，工业应用运行良好。