高分子化学的应用范文第1篇

【关键词】高分子化学灌浆材料；混凝土；防渗堵漏；

高分子化学灌浆材料作为新的工程技术，可将浆液注入需要工程需要修补的位置，浆液发生化学反应后，转变为高度聚合物，从而起到加固作用，使整个工程融为一体，避免发生渗水、漏水等不良现象。灌浆材料自身具有显著特点，能够起到很好的堵漏效果，因此应用领域十分广泛，比如隧道开凿、大坝加固以及混凝土缺陷修复等工程。高分子灌浆材料的应用，提高了各种工程的建筑质量，可有效避免质量事故的发生。本文通过高分子化学灌浆材料具有的特征，对防渗堵漏工程采用的化学灌浆材料和工艺进行了简单介绍，并举例说明此技术的防渗堵漏效果。

一、简述高分子化学灌浆材料的特点

化学灌浆材料按照用途、目的，主要有两种，类型，一种是补强固结灌浆材料，比如甲基丙烯酸酯类和环氧树脂类都属于补强固结型的灌浆材料；另一种是防渗堵漏灌浆材料，比如木质素类和丙烯酰胺类都属于防渗堵漏类型的灌浆材料。化学灌浆材料具有比较明显的特点，如较好的可灌性、粘度地，防水性能显著，充填严密，渗透能力较强，灌浆材料固结之后具有很强的硬度，能自由调节固化时间，确保灌浆能够顺利完成。

二、混凝土防渗堵漏工程常用的化学灌浆材料及工艺流程

1、混凝土防渗堵漏工程的常用化学灌浆材料

1.1中化-798灌浆材料

目前，环氧-糠醛-丙酮体系在混凝土建筑中得到了广泛应用，主要目的便是加固、补强。稀释剂用量的不断增加，在一定程度上降低了灌浆材料的固结性能，从而对灌浆质量带来较大影响。在中化-798灌浆材料的组成基础上，辅的加上YDS复合增强剂以及改性剂D，可以使羧基化合物被活化，从而和环氧树脂发生固化反应。

1.2聚氨酯类灌浆材料

聚氨酯灌浆材料具有防渗堵漏、加固的作用，其突出特点是能够与水在任何条件下进行反应、固化，其固结体有多种形态，如延伸性强的橡胶体、硬性好的塑胶体等。聚氨酯灌浆材料的优势很明显，比如材料活性比较大，固结体强度大以及弹性好等，因此被广泛应用在各个领域。按照溶剂不同，可将其分为两类：一类是油溶性聚氨酯，由于其固结体抗压强度科达到10MPa，渗透系数十分高，因此常被用在防渗堵漏或者地基加固工程中。另一类是水溶性聚氨酯，其渗透力强，包水量大，可用于堵涌水、地表防护等。

1.3丙烯酰胺灌浆材料

即丙凝，此灌浆材料浆液粘度不大，在凝胶前粘度处于恒值；具有很强的渗透性，能融入0.1mm以内的裂缝中；具有很好的可变性及弹性；凝胶体的抗渗能力很强，渗透系数达到10-10cm/s，抗压强度比较低，对材料配方的要求比较小；可以按照工程需求，对其凝结时间进行自由控制，适用于含水工程当中，发挥防渗堵漏的作用。

1.4单宁类灌浆材料

单宁类灌浆材料的主剂是凝缩烤剂，溶剂为水。单宁类灌浆材料的舌渗透性较高，可根据实际情况调整固化时间，凝胶体制作方便、无毒，且性质较稳定。固结强度最高可达18.5MPa，不仅可以起到防渗堵漏的效果，还能够补强、加固。

2、混凝土防渗堵漏工程的工艺流程

防渗堵漏工程采用高分子化学灌浆材料的工艺流程较多，比如现场缺陷调查、凿缝、清理缝隙、布孔埋管、封缝、灌浆以及封闭浆孔。

①调查现场情况。化学灌浆开始之前，工作人员要对现场情况进行仔细调查，对地质条件、裂缝原因、渗漏情况等要有足够的了解，在获得足够资料的情况下，再开始施工。将裂缝附近的渗漏水清理干净，干燥之后对裂缝的具体资料进行测量，便于施工等尺或。采用钢尺或者其他工具对裂缝宽度进行仔细测量，用钢丝或者放大镜对裂缝深度进行精确测量。当裂缝处于混凝土结构的重要位置时，要钻孔取样，在室内试验之后确定裂缝的走向、深度。如果地质条件比较复杂，则需要钻孔电视、超声波以及钻孔摄像等技术获取所需资料。②开凿裂缝。清理裂缝周边的砂浆，然后将裂缝处理为U型槽，深度值要根据实际情况而定，一般在4～9cm之间；根据漏水混凝土数量的实际情况确定宽度，通常情况下在4cm左右。③清理缝隙。清除干净槽内的残留物，使槽内环境保持干燥，尽量避免残留杂物或者有水。④布孔、埋管。布置注浆孔于裂缝的两边，将长度适中的注浆管预埋在布置注浆孔的位置，布置注浆孔时，其数量多少要符合裂缝越宽、间距越大的原则，每条缝至少有2个注浆孔。⑤封闭裂缝。注浆管填埋好以后，再用水泥水玻璃混合浆液浸入缝隙，保证其没有空隙，最后用混凝土砂浆把裂缝顶部抹平，确保其不会漏水。⑥浇灌浆液。正式操作之前，要将灌浆材料的性能调整到最佳状态，然后用注浆泵将其灌到裂缝内部。⑦封闭注浆孔。灌浆完成后，切除多余的注浆管，修正其表面。

等防渗堵漏工程结束之后，要对施工质量进行全面检查。比如表观检查法，在工程完成后，对灌浆位置进行查看，确定其补灌混凝土结构符合要求，从而确定补灌质量。也可采用盖帽灌溉法，注浆管埋好18h后，在注浆管头上盖上胶管套并固定住，观察两边是否存在漏水现象，就可以准确判断封缝的质量。

三、高分子化学灌浆材料在混凝土防渗堵漏工程的应用

1、高分子化学灌浆材料在某地铁防渗堵漏工程中的应用

2012年，某地铁管理处对7.4km的洞体渗漏情况进行了仔细调查，其中42处存在渗漏情况，漏水严重的位置达到15处。受到地铁隧道严重渗漏水情况的影响，地铁运行环境不断恶化，钢轨锈蚀严重，轨道和地面的绝缘值降低，导致信号传送逐渐失效，对行车安全带来很大的威胁。因此，某地铁管理处和有关专家对此情况进行了分析研究，选择氰凝和丙凝作为主要灌浆材料，对裂缝位置进行了有效处理，从而保证了地铁列车的安全运行。具体施工工艺为：用真空泵吸除渗漏水，以降低裂缝部位的水压值，然后将裂缝开凿为U型槽，按照操作流程预埋注浆管，最后用水泥砂浆抹平U型槽。由于地铁是地下工程，灌浆时要注意通风。

2、高分子化学灌浆材料在某大坝坝基中应用

低渗透介质灌浆理论在实践中取得了很大进展，中化-798灌浆材料可以充分渗透泥化夹层。某大坝坝基进行灌浆操作时，选择了中化-798，它可以渗透K值在10-6～10-8cm/s之间的软弱夹层，固结之后，软弱夹层的硬度有很大提高，十分坚硬，压缩强度最大为33.4MPa，而变形模量最高可以达到120GPa，在保证灌浆质量的同时还能够节省工程投资。

四、结束语

高分子化学灌浆材料不仅方便、简单，还能够起到很好的防渗堵漏、补强、加固的作用。在防渗堵漏工程中采用的防渗堵漏材料虽然有很好的水溶性，但其强度较差；补强固结材料虽然有很大的强度，但水溶性又难以满足要求，因此根据工程需要，采用多种材料，可发挥其各自的优势，为工程质量服务。

参考文献：

[1]程鉴基，程鉴添，程文汉.化学灌浆在混凝土防渗堵漏工程中的综合应用[J].探矿工程-岩土钻掘工程.2011（02）.

高分子化学的应用范文第2篇

关键词：机械力化学；机械活化；纳米材料；高分子材料；环境保护

文章编号：1005－6629(2008)05－0050－04中图分类号：TQ170文献标识码：E

20世纪20年代~50年代，德国学者W.Osywald从分类学的角度提出了以机械方式诱发化学反应的学科―机械力化学（mechanochemisty）。1962年奥地利学者K.Peters在第一届欧洲粉碎会议上首次发表了题为《机械力化学反应》的论文，把机械力化学定义为：“物质受机械力的作用而发生化学变化或者物理化学变化的现象”。如今，机械力化学被认为是关于施加于固体、液体和气体物质上的各种形式的机械能―如压缩、剪切、冲击、摩擦、拉伸、弯曲等引起的物质物理化学性质变化等一系列的化学现象。如研磨HgCl2时观察到少量Cl2逸出，粉碎碳酸盐时有二氧化碳气体产生，石膏细磨时脱水，石英受冲击后无定形化等，这些都是典型的机械力化学反应。

1 机械力化学效应

机械力化学效应是通过对物质施加机械力而引起物质发生结构及物理化学性质变化的过程。在机械力的不断作用下，起始阶段主要是物质颗粒尺寸的减小和比表面积的增大，但是达到一定程度后，由于小颗粒的聚集而出现粉磨平衡，但并不意味着粉磨过程中粉体的性质不变，事实上它会发生诸多的机械力化学效应。

1．1 晶体结构的变化

在超细粉碎过程中，随着机械力的持续作用，矿物的晶体结构和性质会发生多种变化，如颗粒表面层离子的极化变形与重排，使粉体表面结构产生晶格缺陷、晶格畸变、晶型转变、结晶程度降低甚至无定形化等。例如

γ-Fe2O3α-Fe2O3

石英 硅石

晶型转变是压力和剪切力共同作用的结果。它使物质不断吸收和积累能量，提供了晶型转变所需的热力学条件，产生晶格形变和缺陷，使之向产物结构转变。

1．2 物质物理化学性质的变化

机械力作用引起物质颗粒细化、产生裂纹、比表面积增加等。这些变化最终会引起物质的分散度、溶解度、溶解速率、密度、吸附性、导电性、催化性、烧结性、离子交换能力和置换能力、表面自由能等理化性质的改变。如粘土矿物经过超细磨后，可产生具有非饱和剩余电荷的活性点，导致高岭土的离子交换容量、吸附量、膨胀指数、溶解度、反应能力等都发生了变化。

1．3 机械力化学反应

机械力的作用可引起物质化学键的断裂，生成不饱和基团、自由离子和电子，产生新的表面，造成晶格缺陷，使物质内能增高，处于一种不稳定的化学活性状态，并使许多在常压、室温条件下不能发生的反应成为可能。根据原料的状态可以将反应体系划分为固-固、固-液、固-气三大类。

1．3．1 固-固反应体系

固-固反应体系可以分为以下几种类型

（1）金属与金属氧化物、氯化物之间的固态化学反应。

Me+Me'O(Cl、S)MeO(Cl、S)+ Me'

已研究过的反应体系有：Ag2O/Al，Cr2O3/Zn，ZnS/Al，NiCl2/Mg等。

（2）金属与C、Si、B之间的化学反应，生成高温化合物相。

Me+XMeX

（3）金属与陶瓷之间的化学反应。

Me+X1X2MeX1+MeX2

如Ti+Si3N4TiN+TiSi2

（4）金属氧化物之间的化合反应。

MeO+Me'O MeMe'O

如Fe2O3+MeOMeFe2O3（Me=Zn、Ni、Cu、Mg等）

（5）纯金属间的放热化学反应。如Al/Ni、Al/Ti等反应体系。

（6）化合物之间的固态化学反应。如

ZrCl4+2CaOZrO2+2CaCl2

1．3．2 固-液反应体系

如NiS+H2O=NiO+H2S

固-液反应系统主要是金属与有机溶剂之间的化学反应。液相反应剂一般是含碳或含氮有机物，如庚烷、苯胺等，通过反应可以生成金属碳化物或氮化物粒子。

1．3．3 固-气反应体系

如3SiO2+4N22α-Si3N4+3O2

固-气反应仅适合于活性高、氮化或碳化反应焓很高的体系。一般可选择氮气、分解氨、氨气作为氮源。

2 机械力化学的作用机理

机械力化学反应历程可由图1表示

从图中可看到：无机械力作用时，反应只以很小的速度进行，引入机械作用后，反应迅速增强并随后达到稳态，停止机械作用后，反应速度迅速下降。影响机械力化学反应历程的因素很多，各种因素间的相互作用，加之研究手段不全面，关于机械力化学的机理尚没有一个统一的界定，目前主要有以下几种理论。

（1）等离子体模型。Thiessen等认为，机械力作用导致晶格松弛与结构裂解，激发出高能电子和等离子区。一般的热化学反应温度在高于1000℃时，电子能量也不会超过4eV，即使光化学的紫外电子的能量也不会超过6eV。而机械力作用下，高激发状态诱发的等离子体产生的电子能量可超过10eV，因此机械力化学有可能进行通常情况下热化学所不能进行的反应，使固体物质的热化学反应温度降低，反应速度加快。

（2）固态合成反应模型。席生岐等从扩散理论出发，分析了高能球磨过程中的扩散特点，提出了固态合成反应模型并进行分析计算，结果表明：高能球磨过程中固态反应能否进行，取决于体系在球磨过程中能量升高的程度，而反应完成与否受体系中的扩散过程控制，即受制于晶粒细化程度和粉末碰撞温度。一方面由于颗粒在超细磨过程中，被强烈塑性变形，产生应力和应变，颗粒内产生晶格缺陷和晶形转变、非晶化，能显著降低元素的扩散激活能, 使得组元间在室温下可显著进行原子或离子扩散，颗粒不断冷焊、断裂、组织细化，形成了无数的扩散-反应偶；另一方面，因颗粒表面化学键断裂而产生不饱和键、自由离子和电子等原因，导致晶体内能增高，物质内部迅速发展的裂纹使其顶端温度和压力增高，最终导致物质反应的平衡常数和反应速度常数显著增大。应力、应变、缺陷和大量纳米晶界、相界的产生使系统储能很高，提高了粉末活性，从而有可能引起纳米尺寸下的固相反应，有时甚至可以诱发多相化学反应。

（3）热点理论。机械力作用在固体颗粒上造成的弹性应力是机械力化学效应的重要因素，弹性应力能引起原子水平的应力集中，一般由此而改变原子间的结合常数，从而改变它们本来的振动频率，也改变了原子间距和价键角度，结果改变了化学结合能，使反应能力增大。弹性应力还可引发驰豫，由此形成激化的振动状态可导致化学反应的发生，这种能量在应力点以“热点”的形式出现。虽然宏观温度一般不会超过60℃，但局部碰撞点的温度要远高于60℃，这样的温度将引起纳米尺寸的化学反应，在碰撞点处产生极高的碰撞力，高达3.30GPa~6.18GPa，如此高的碰撞力有助于晶体缺陷和畸变的扩散以及原子的重排，所以局部碰撞点的升温可能是导致机械力化学反应的一个促进因素。

3机械力化学效应的应用

3．1矿物活化与改性

矿物机械活化是指机械作用使矿物局部形成晶格畸变，发生位错，使晶格点阵中粒子排列部分失去周期性，形成晶格缺陷，导致晶格内能增高，表面改性、反应活性增强，以便于矿物浮选富集和提取，从而改善浸出过程。如细磨使铜、铅与锌的分选效率显著提高；氟磷灰石 Ca5F(PO4)3 经机械活化后，氟杂质与混入的SiO2发生机械力化学反应，约有80%的氟以 SiF4 的形式挥发掉，在柠檬酸溶液中的溶解率达到85%，这种脱氟的磷矿石可用作优质的化学肥料。球磨CuFeS2和CuO混合物可形成CuSO4，只要经过水洗，就可以将矿物中的纯铜分离出来。

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机械力化学改性则采用搅拌、冲击、研磨等机械作用使改性剂在被改性的颗粒表面均匀分布包覆，并使颗粒与改性剂之间发生化学作用，以增加它们之间的结合力，从而改变矿物粉体颗粒的表面状态，达到改性的目的。吴辉等以气流磨所产生的超音速气流作为机械力，对硅酸盐矿物硅灰石与硬脂酸进行超细粉碎表面改性。当硅灰石粉碎时,晶体裂开并发生如下变化

2Ca3[Si3O9] Ca3[Si3O9]++Ca3[Si3O9]-

而硬脂酸在粉碎过程中则发生如下变化

CH3(CH2)16COOHCH3(CH2)16COO-

+H+

由于硅灰石与硬脂酸的粉碎、断键是在同一时间同一粉碎腔内进行的，故可能发生如下反应

Ca3[Si3O9]++CH3(CH2)16COO-CH3(CH2)16COOCa3[Si3O9]

经改性后的硅灰石由亲水性变为疏水性，把它添加到高分子材料中，增加矿物与有机高分子材料的相容性，提高矿物粉料在高分子材料中的分散程度，改善工艺加工条件和制品的性能。

3．2 合成纳米材料

机械力化学法制备纳米材料可采用常用的化学原料，具有工艺简单、成本低、易于工业化等特点，是一种具有广阔应用前景的纳米材料制备方法。

如钛酸钡陶瓷具有良好的介电性能，是电子陶瓷领域应用最为广泛的材料之一。传统的钛酸钡合成方法是用BaO或BaCO3和TiO2经高温灼烧（≥900℃）而成， 粒度大、不均匀，难以制备纳米粉体材料。吴其胜等采用高能球磨BaO，锐钛矿型TiO2混合粉体（在氮气保护下），机械力化学法合成了纳米晶BaTiO3，反应式为

BaO+TiO2BaTiO3

反应过程分三个阶段进行：粉磨初期为无定形形成期（0h~15h），混合物颗粒粒度减小，晶格畸变，转变为无定形，并可能形成BaTiO3晶核；粉磨中期为固相反应期（15h~30h）， BaO与TiO2在机械力作用下产生固相反应生成BaTiO3，同时BaTiO3晶粒长大；粉磨后期为动态平衡期（30h以后），此时，固相反应基本结束，晶粒成长与粉磨引起的晶粒减小处于动态平衡，由此得到颗粒尺寸为10nm~30nm的BaTiO3。

采用球磨金属氯化物和Na、Mg等还原剂的方法可制备纯金属纳米材料和合金纳米材料，已制得的体系有Fe、Ni、Co、Cu和Fe-Cu合金。

近几年来，把金属与陶瓷(如纳米氧化物、碳化物等)通过机械力复合在一起，已获得具有特殊性质的新型纳米复合材料。Nicholas 等采用机械力化学原理制备Al2O3基TiC、TiN等纳米复合材料，反应式分别如下

1.5TiO2+2Al+1.5C1.5TiC+Al2O3

1.5TiO2+2Al+0.75N21.5TiN+Al2O3

制得的复合粉末经1000℃退火1h、热压成型制备纳米复合材料，其硬度达19GPa~30GPa，Al2O3晶粒尺寸为30nm~50nm，钛相为25nm~50nm。

3．3 合成高分子材料

机械力化学在有机高分子合成中的应用主要有3个方面：高分子聚合、高分子缩合及无机材料表面接枝高分子聚合物。

（1）高分子聚合。机械力化学在高分子聚合中可代替引发剂引发聚合反应。一般的高分子聚合中往往要加入引发剂，作用是在外因作用下首先发生分解或氧化还原产生自由基或正负离子，引发单体聚合。Oprea等用实验证实不用任何引发剂或催化剂，就可以用振动磨将丙烯腈单体制得聚丙烯腈高聚物。主要原因是在机械力及单体的腐蚀作用下，设备表面的金属产生活化作用并产生金属细末，参与聚合物的合成；另一方面金属活化过程中产生激发电子，使得已被振动磨部分活化的聚丙烯腈生成自由基和负离子，可引发其他丙烯腈高分子的聚合。

（2）高分子缩合。高聚物在机械力作用下，键可发生断裂，生成大分子自由基，这时若遇合适的小分子，可发生高分子缩聚。Christofor Simionescu等用超声波使聚对苯二甲酸乙二酯和乙二胺通过机械力化学缩聚形成聚酯-聚酰胺碎片，然后与三价V3+作用，形成以三价钒为中心的复合物。

（3）高聚物接枝。现代新技术的发展对高分子材料提出了更高的要求，如耐高温、导热导电、防辐射、具有铁磁性等，解决这一问题的方法之一就是在高分子中引入无机物。把无机材料和高聚物一起研磨，通过机械力化学作用，高分子聚合物可发生裂解、环化、离子化、异构化等化学变化，无机材料表面产生晶格畸变和缺陷，表面自由能增大，引起化合键断裂和重组，可以在新鲜断裂表面出现不饱和键和带正电和负电的结构单元，这样聚合物链键断裂产生的游离基或正负离子遇到无机材料经机械力活化产生的新鲜表面，就可能形成接枝高聚物。

无机材料的高聚物接枝改性方法有两种：一种是将无机材料与聚苯乙烯、聚丙烯等高聚物一起研磨；一种是将无机材料与单体研磨共聚，如在苯乙烯单体中研磨碳酸钙。这两种方法都能得到疏水性极好的无机粉体，在涂料与塑料工业中得到广泛应用，效果良好。

3．4有毒废物降解

采用机械力化学方法处理有毒废物，有可能开发出在常温、常压下处理剧毒物的新方法，使有毒废弃物能就地得到及时有效处理，避免其长期堆放污染环境。如难处理的有机氯合物，如PVC、多氯联苯、DDT等。机械力化学法不仅可破坏它们的结构，还可诱发它们和CaO或其他合适的反应剂之间的化学反应，形成无毒的无机氯化物。许多塑料制品经机械力化学处理后，发生机械力化学分解，聚合度可下降80%。通过高能量机械力的作用还可破坏蛋白质的高分子结构，从而使它能从废液中较快地沉降下来，便于焚烧处理。用机械力化学法处理含镉废水可使镉的还原速率加快数倍。

4 展望

机械力化学理论的提出已有数十年时间了，但由于实验条件的不可比性，使得难以归纳总结上升到更高的理论层次；另外，人们的工作多限于针对某一现象或某一应用课题的研究，却少有关于各种机械力化学现象背后普遍规律的探讨；机械力化学法通常需要长时间的机械处理，能量消耗大，研磨介质的磨损，还会造成对物料的污染。因此，设计新的高效机械活化设备，以最小的能耗获得最大活化效果也是值得研究的课题。可以预见，随着研究的深入，机械力化学将具有广阔的工业应用前景。

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高分子化学的应用范文第3篇

关键词 高分子化学与物理 课程 教学改革

中图分类号：G424 文献标识码：A

Exploration on Polymer Professional Polymer Chemistry and Physics Teaching

Abstract Polymer science has become many non polymer students required or elective courses， for applied chemistry major， in polymer chemistry and physics course teaching on the one hand should be based on professional need reasonable arrangement of teaching content， on the other hand， we should reform in teaching methods， so as to achieve better teaching effect.

Key words high polymer chemistry and physics； curriculum； teaching reform

高分子科学是工科院校高分子化工、化学和材料等系科学生必修的专业基础课程，随着高分子科学与技术的不断发展，这门学科已渗透于各个领域与学科，形成了一个无法替代的交叉学科。也被列为理科、师范院校化学系学生的必修课或选修课。对于与高分子相关的专业，专业课程一般设置高分子化学与高分子物理，其中高分子化学侧重聚合反应机理的学习，高分子物理重点介绍高聚物的结构与性能间的关系，使学生对高分子科学的两个侧面有较为系统的掌握。而对于非高分子专业，则主要要求学生掌握有关高分子的基本理论知识和应用技能，一般将这两门课揉合在一起，开设高分子化学与物理课程。

高分子化学与物理大连工业大学应用化学专业的专业基础课之一。本校应用化学专业的目标是培养在有机化工、日用化工、高分子精细化工等领域从事科学研究、技术开发及应用等的高素质应用型人才，学生对高分子相关知识的掌握程度将对后续课程的学习产生很大影响。但与高分子专业相比，应用化学专业高分子化学课程学时数相对偏少，课程的学时数为48 学时， 如何在有限的学时内使学生对高分子的基本概念与原理等相关知识有较好的掌握，授课内容的选择及讲授方式是非常重要的。在近十年的教学改革实践中，我们取得了一些经验，取得了比较满意的教学效果，在此与非高分子专业的教师进行探讨与交流。

1 合理安排教学内容

高分子化学与物理的主要内容包括高分子的基础概念、逐步聚合、链式聚合、共聚合以及聚合物的化学变化；高分子的分子结构及其与高分子的机械、热、电等性能之间的关系等。概念多，公式多，内容抽象，再加上学时少，学生平时对相关知识了解少，因此教学难度较大。根据专业特点及课程内容的特点，对课程内容进行合理安排，一方面突出重点、难点及成熟理论，另一方面突出与本专业后续课程学习关系密切的知识和理论。例如缩聚反应、自由基聚合反应等从高分子化学课程内容的角度看是两大类聚合反应的代表反应，从专业的知识结构要求看，也是后续课程的理论基础，因此对其聚合机理、聚合反应动力学、聚合方法等重点进行讲授，讲深讲透。而逐步聚合中的氢移位反应、链式聚合中的阴离子聚合，共聚合反应及聚合物的化学变化等内容也是与高分子精细化工关系密切的知识点，在缩聚和自由基聚合知识的基础上进行较为详细的讲授。对阳离子聚合、配位聚合等则只做一般性介绍， 简要论述尚在发展的理论和尚不成熟的相关机理。

同时在教学中注重课堂讲授与学生自学相结合，对教学中的重点、难点问题如链式聚合反应各种单体对聚合机理的选择性、自由基聚合机理和动力学，缩聚反应动力学等进行重点介绍，并通过课堂练习和讨论及课后作业加深学生的理解，而对相对容易的内容如聚合方法则让学生自学，从而达到了在有限的学时内少讲、精讲的目的，增强了教学效果。

2 传统教学手段与多媒体教学相结合

高分子教学中，不仅分子式复杂冗长，而且一些机理的表述和数学公式的推导也很繁杂，板书费时费力。仅靠“黑板＋粉笔”的教学手段授课，教学效率较低。多媒体教学具有传统教学手段不可比拟的优势， 它不但使课堂教学变得生动、活泼、直观、易懂，而且授课信息量加大，有助于学生在有限的学时内学习到更多的知识。但是也存在一定的弊端，如公式推导过程过于机械，学生注意力不容易集中，思路不能完全跟上演示速度等。解决问题的关键在于多媒体技术如何与传统的教学手段相结合，从而实现它应有的价值。我们在高分子化学的课堂授课中，对聚合物的分子结构、反应过程、聚合方法讲述采用多媒体授课的方式，例如聚合物的立体异构，通过分子结构的展示加深学生对抽象的内容的掌握，而介绍悬浮聚合、乳液聚合时，更是以动画的方式加深学生对聚合过程的理解；但是当涉及公式的理论推导时，如聚合动力学、Flory分布式等，则采用板书的方式一步步推导，同时采用启发和相关知识复习回顾的方式调动学生积极性，促进学生主动学习和思考，激发学生的学习兴趣与求知欲望。采用这样的教学方式，一方面使课堂教学形象生动，节省了时间，另一方面也使学生能够跟上教师的思路，有助于学生对教学内容的理解，取得更好的教学效果。

3 理论教学与实验教学相结合

高分子化学是一门以实验为基础的自然科学。为了使学生能够更好地掌握高分子化学课程内容，同时培养学生的动手能力，提高学生的实验技能，有必要开设一定的实验课程，一般传统的高分子化学实验有苯乙烯的悬浮聚合、甲基丙烯酸甲酯的本体聚合、聚乙烯醇缩甲醛胶的制备、改性醋酸乙烯乳胶的制备等。我们在开设这些基础性的高分子化学实验的同时，为了提高学生的学习兴趣，还将传统的聚乙烯醇缩甲醛胶的制备继续延伸，加入涂料的配制、检测及应用等内容组成综合性实验，让学生从最初的原料出发，得到在实际生活中真正用得上的产品。另外根据本专业教师的科研内容及学生的专业方向开设了淀粉接枝丙烯酰胺的制备、应用等设计性实验，要求学生自己查阅资料，对实验方案及技术路线进行设计，既提高了学生的学习兴趣和科研能力，又使学生加深了对专业研究方向的了解和兴趣，从而进一步提高学生对专业基础课程的兴趣。通过实验，学生对高分子各种合成及改性反应的原理和方法进一步加深了理解，与课堂教学相互促进，取得了良好的效果。

4 注意教学的启发性和趣味性

高分子化学是一门相对来说比较抽象，枯燥的课程。美国教育家布鲁纳曾说：“学习的最好刺激，乃是对所学材料的兴趣”。对于这样一门课程，如何提高讲授的趣味性，如何提高学生的学习兴趣，让学生变被动为主动学习，是我们心中永恒的课题。在课程内容的讲授过程中，我们时刻注意教学的趣味性，例如在绪论部分为了使学生对课程内容及重要性有一个深刻的第一印象，上课伊始就通过例举天然橡胶的例子：如果年产1000吨天然橡胶，需要30万亩热带土地，栽种300万株橡胶树，经6～8年的生长时间，并且需要5千名割胶工人的劳动；而年产1000吨合成橡胶，只需要建占地10亩的工厂，由10名工人即可完成，使高分子科学的重要性不言自明。当讲到聚合物的概念和特性时，为加深理解，将单体比作鸽子，而聚合物就好像好多只脚互相拴在一起的一长串鸽子，虽然每只鸽子理论上仍能飞动，但因为相邻鸽子的影响，这一串鸽子和单个鸽子在性质上已经有了很大不同，学生这样一想，不但聚合物的概念易于理解了，而且聚合物的特点，例如只有固态和粘流态，而没有气态，也非常易于理解了。

另一方面，注意将高分子科学发展的一些前沿知识引入课堂，例如在“聚合方法”一章，介绍超临界CO2 作为“绿色介质”的聚合研究进展；在讲授阴离子活性聚合时，介绍“自由基活性聚合”及其研究进展；在讲授“逐步聚合”时， 介绍白色污染和可生物降解高分子的研究进展等；这样讲了后，同学们感到收获较大，而且课堂气氛也得到活跃。通过这些举措我们也体会到：将学生的积极性真正调动起来了，枯燥的专业课同样可以上得有声有色。

5 课后交流，倾听解答学生的疑难问题

现代教学理论认为，学生是学习的主体，应该确保学生在教学中的主体地位，教师在教学观念和教学方式上应该转变到新课程的要求上来。教师和学生不是外在于课程的，而是课程的有机构成部分，是课程的创造者和主体，他们共同参与课程的开发过程，这就是新课程倡导的教学观。

大学的授课，教师上课结束后一般与学生之间少有相互交流的时间，课后学生对于一些关键、难点问题仍百思不得其解时，就会影响他们的学习兴趣、热情甚至信心，这对于相对较难的专业基础课而言更是如此。所以教师如能在课下和他们做进一步的讨论，作用和效果是显而易见的。另一方面，年轻教师与学生的年纪相差不太大，容易使学生产生亲近感，如果教师让学生感觉彼此是朋友，这对于课程学习也是有很好的促进作用。互联网的发展为教师和学生的课下沟通搭建了很好的桥梁。作者所在的学校校园网建设很完备，每个学生宿舍都可以很方便地上网。作者也时常会通过电子邮件，或者网络即时通讯工具，不厌其烦地和他们进行交流，回答他们所提出的问题，当然这其中大多是学习问题，也有一些生活甚至思想问题。借助网络，教师可以真正成为学生的良师益友。

6 结语

教学内容、教学方法的改革是学校教育改革的重要组成部分，高分子化学与物理是一门理论性强、概念抽象难懂且较难掌握的课程，作为本校应用化学专业的重要专业基础课，教师需要不断地探索教学方法，采用多种手段提高教学的交互性和生动性，以调动学生学习的主动性和积极性，这样才能取得令人满意的教学效果。作为参加高分子化学与物理课程教学的教师，应从备课、上课、课后等方面进行总结，只有做好每个环节，应用于合理的教学方法和教学手段，并不断提高自身素质，才能逐渐成长为一名合格的专业教师。

参考文献

[1] 邹汉涛，刘晓洪，黄年华，左丹英，刘洪涛.《高分子化学》教学方法的探讨[J].武汉科技学院学报，2009.22（3）：58-60.

[2] 王国建.在《高分子化学》课程中开展互动式教学的实践与探索[J].高分子通报，2007.1：62-65.

高分子化学的应用范文第4篇

[关键词]材料；有机化学；分子模拟；创新；教学改革

1前言

材料有机化学作为化学学科的基础课程，其主要研究化学材料的结构与性能。相较于其它课程，材料有机化学的理论性强、知识点多、化合物结构抽象、化学反应机理复杂。在传统的教学中教师往往采用实物模型展示的方式，然而现今材料化学中的化合物种类繁多，现有的简单模型已经不能满足日常教学的需要，因此在教学过程中学生很难理解部分复杂结构的化合物及其反应机理。如何将材料化学中的结构形象化、具体化是提高该课程效率的关键。随着计算机的飞速发展，计算化学作为一门新兴学科在生物、医药、化工等领域发挥越来越重要的作用[1-2]。传统的物理、化学研究方法面临着周期长、设备复杂、资金不足等问题，而模拟计算从量子力学角度进行材料结构与性能研究，被认为是揭示微观机理与加速宏观研究的有效手段。当前，模拟计算已经大规模的应用在科学研究中。在众多模拟软件中，Materialstudio(MS)具有友好化的Wiondows操作界面，可以将微观结构立体化，使得原本抽象的结构具有可操作性，同时它能够解决很多宏观上难以触及的问题，诸如：分子轨道、偶极矩、分子间作用力、热力学性质、结构稳定性和化学反应过程机理等。将MS应用在材料有机化学的教学中，可以将课本理论与实体化的反应历程结合，提高学生的理解力，形成长效记忆。下面笔者将从材料有机化学的教学现状、模拟软件介绍以及模拟计算用于材料有机化学教学中的实例展开详述。

2材料有机化学的教学现状及存在的问题

材料有机化学课程的服务面大，基本是生物、化学、化工、医药等专业的必修课程之一，对本科生后续课程学习乃至科研工作都起着关键作用。然而对于多数学生而言，该课程通常被认为是一门可怕的、挂科率高的课程，部分原因是知识点分散且抽象化。现阶段，板书和幻灯片教学是众多高校及科研院所的主要教学模式，缺少革新。正如国际化学联盟化学教育委员会前主席所感慨的那样[3]：“我们的许多教科书和教学方法都停留在过去的30~50年里，没有太大的改变。”然而抽象的书本教学使得学生在学习、理解该课程上出现了困难。学生难从本质上理解材料化学涉及的微观结构、分子间作用力、反应机理，从而觉得有机化学是一门枯燥乏味的理论课程。在研究材料有机化学教学现状中，渥太华大学化学教授艾莉森·弗林发现学生很不擅长对长链有机物进行命名，同时多数学生在思考反应机理时，很随意的将电子从一个分子分配给另一个分子，而不考虑这些分子之间化学键的限制。弗林教授归其原因是学生不能将材料分子的空间结构绘制出来，从而无法理解成键规则。总结而言，现阶段的有机学习教学中主要存在以下问题：(1)单靠阅读书本，学生很难构思出三维立体的分子结构；(2)抽线的理论知识使得学生无法从本质上理解反应机理，从而加剧对有机化学课程的厌学情绪。值得一提的是，特别是进入冠状病毒病大流行的特殊时期，晦涩抽象的材料化学在远程教学中面对着更大的挑战。

3分子模拟及模拟软件简介

尽管如此，新挑战也预示了新契机。现今随着计算化学的飞速发展，分子模拟被认为是一种提高学生学习化学知识兴趣的有效手段。诸如：Gaussian、Vasp、CP2K、Materialstudio等，这类模拟软件均基于一系列的半经验公式，包含密度泛函以及从头算方法等，被广泛的应用于材料有机化学中的微观结构解析以及反应机理探究，其在数字教学中或将发挥巨大作用。渥太华大学弗林教授他们借助可视化的OrgChem101模拟计算程序帮助学生了解化学语言和符号，并掌握长链有机物的命名及成键规则。此外，新加坡国立大学的化学教育者最近开发了一种方法，将化学模拟软件融入实验教学，改进了当地的教学策略。在国内，安徽医科大学提出将Gaussian模拟软件用于波谱分析的教学，利用模拟光谱有效区分出手性对映异构体[4]。此外，重庆文理学院采用化学模拟软件辅助反应机理的教学也取得很好成果[5]。然而如何融合模拟计算更形象的呈现材料有机化学中的抽象模型，相关报道较少，亟需我们进行深入的研究探讨。笔者自高校工作以来一直从事材料有机化学的教学科研工作，对材料化学课程的现状以及突破点有一定的理解，因此提出以模拟软件辅助材料有机化学的教学模式。BIOVIAMS拥有一套完整的建模和模拟环境[6]，包括：量子力学、分子力学、分子动力学、介观动力学等，旨在让材料科学和化学领域的研究人员预测和理解材料的原子和分子结构性质及其表现出的宏观性能。众多科研人员正在利用MS软件设计开发各种类型材料，包括催化剂、聚合物、复合材料、金属、合金、制药、电池等。本文笔者将阐述自己在材料有机化学教学中，采用理论模拟辅助教学的一些实例，包括发展三维立体教学，通过MS这一可视化模拟软件，在线搭建三维长链分子及其空间构型，更直观的获取材料分子的结构信息；为化学反应提供可视化的动态过程，让学生对反应历程、过程机理有本质性的理解。实践证明，将模拟软件融入材料化学的教学中，充分调动了学生的学习激情，提高了学生对基础知识的深入理解。

4软件模拟在材料有机教学中的应用实例

4.1分子三维结构的在线搭建及其空间结构分析

在材料有机化学课程中，分子结构、同分异构体以及立体异构体等是一个重要概论。初次接触的学生往往会由于缺乏空间想象力，而无法在脑海中操纵、旋转复杂这些结构。利用MS中Visualize模块可以绘制分子的微观结构以提升学生对空间想象力的培养。图1可视化的有机分子及其空间结构Fig.1Visualizedorganicmoleculesandtheirspatialstructure如图1a中，我们可以看到不同杂化方式的碳原子，并且能够从三维角度观测它们的空间构型。再如，判断同分异构体的构象是教学中的一个重难点。我们知道同分异构体是由于分子中单键的旋转而产生了相同原子而不同排列形式的构象，同分异构体间的化学性质截然不同。如图在1b-c中，如何判断1,2-二氯代丁烷两种同分异构体的内内消旋性？MS模拟软件可以轻松解决该教学问题。首先通过在MS绘制出1,2-二氯代丁烷的两种空间构象，可以清楚看到图1c中的对称性是由不对称性的碳原子引起，因此具有内消旋性，即为(2R，3S)1,2-二氯代丁烷。以上仅仅是简单分子的绘制，MS的功能强大在于它特别适用于复杂分子的绘制，如碳纳米管、C60、石墨烯等，如图1d。MS可以自定义的绘制任何有机物质，该软件的工具栏提供了多种杂化方式的碳键，方便在教学中随意的切换。利用该套绘制分子空间结构的功能，学生能够从不同角度观察分子的空间结构及成键方式，从而轻松解决材料化学中涉及键长、键角、轨道、电荷分布以及原子共平面等问题。通过在线搭建不同空间构型的有机化学分子，学生甚至可以远程亲手操控、旋转、增减该结构，加深对杂化理论以及同分异构的理解，极大增强对材料有机化学学习的兴趣。

4.2模拟计算分子间作用力

分子间作用力是指作用于原子和它相邻粒子之间的引力或斥力。分子间力相对于分子内力来说是很微弱的，主要包括氢键、配位键、范德华力、共价键、色散力等。深入理解分子间作用力对于材料有机化学学习非常重要。这里笔者将以氢键为例，阐述模拟计算在识别氢键中的有效作用。氢键指的是一个氢原子与一个电负性高的元素(通常是氮、氧或氟)以共价键的形式结合，键能介于成键作用和非键作用之间，常被描述为偶极-偶极键的一种极端形式。实际中，氢键的形成需要满足一定距离和角度要求。如何判断是否有氢键形成以及氢键形成的数量是判断材料稳定性的一个关键。在模拟计算中，通常根据以下两个标准进行氢键形成的判断(图2a)：(1)施体(指与氢原子成健的原子)与受体(指与氢原子形成氢键的原子)之间的距离小于等于0.35nm；(2)氢原子-施体-受体之间的夹角小于等于30度。为进一步在课堂上使氢键可视化，我们创建了水分子(图2b)，可以看到几何优化后的水分子氢氧键长为0.96Å，键角约为104.5度。而后构建1.0kg/m3的水盒子，能量最小化后计算出氢键分布。图2b中氢键用蓝色虚线表示，可以清楚看到中间水分子形成了3个氢键，进一步计算显示，水相中每个水分子约可形成3.5个氢键，跟文献报道一致。同时该模拟计算也给出了体系内的范德华及静电作用能分别为27.5kcal/mol，-150.9kcal/mol。MS为体系分子间作用提供了可视化的分析方法，在教学过程中，通过该套算法搭建分子间微观作用力与材料宏观性能之间的匹配性关系，将材料有机化学教学提升至一个新的高度。

4.3催化反应过渡态计算

过渡态理论认为化学反应中原子排列位置的变化是连续的，从反应物到生成物中间存在一个中间体，即过渡态，该中间体与反应物的能量差为反应活化能(图3a)。催化剂的加入能有效降低该活化能，使得化学反应更易进行。为了更直观的描述催化反应过程，笔者常用MS中的量化计算辅助课程讲解，使得原本抽象的催化反应历程具有可视化效果。甘油催化裂解是笔者在教学课堂中常举得一个例子。众所周知，甘油蒸汽在没有催化剂的情况下十分稳定，解离能很大，但是在Co催化作用下，其裂解活化能得以有效降低。为了探讨甘油蒸汽在Co0和Co2+界面处的转化过程，采用量子力学模拟计算甘油催化裂解。如图3b，计算过程中，由于能量最小化的驱使下，甘油分子最终停留在Co0和Co2+界面处，此时体系最稳定。随后根据公式计算出甘油四步裂解过程中的能垒数值，并绘制过程阶梯图，如图3c。根据该阶梯图，我们能清晰的看到甘油分子在界面处的裂解催化所需的能垒最低，即表明此反应最容易发生。材料化学教学中通过该实列的操作展示，学生可以更直观的看到化学反应是如何一步一步进行的，并且了解每一步都需要克服反应能垒，加深对催化反应及过渡态理论的理解。反应步骤一：CH2OHCHOHCH2OH→CH2OHCHOHCHO*+H2反应步骤二：CH2OHCHOHCHO*→CH2OHCH2OH+CO*反应步骤三：CH2OHCH2OH→CH3CHO*+H2O反应步骤四：CH3CHO*→CH4+CO*

5结束语

高分子化学的应用范文第5篇

【关键词】化学观念 ； 电化学 ； 复习教学

化学观念是化学学科的精髓，对化学观念的培养也是化学教学的宗旨。化学教学应引领学生用“物质观”和“分类观”认识化学世界、以“元素观”明确化学反应、用“微粒观”理解反应本质、用“运动观”和“守恒观”分析微观粒子的变化规律、从“科学价值观”的角度明确化学学习的意义，给学生全新的化学认知和学习体验。高三复习教学对化学观念的培养较高一高二要薄弱得多，其实总复习是对已有知识梳理、归纳、整合和再生的过程，这才是化学观念内化和终身化的关键时期。提升复习品质须与培养化学观念相辅相成，教师应以化学观念培养为核心、以实例分析为辅助、在反复思考和演绎中运用“观念引领解题”的模式，才能提升学生的思维品质和化学素养。

下面以电化学复习为例阐述培养化学观念的教学策略。

1价值观引领复习方向

1.1以电学研究的意义统建大方向。

学以致用是学习的现实目的，也是高考的考查方向，复习教学务必紧扣价值观这一中心，围绕电化学的实际应用展开原理复习教学。学生已有一定的电学知识基础，教师可尝试逐步摆脱短期效应、题海战术等浅层次的教学。复习之初设置合理的生活场景，明确电学研究对现代生活的意义，进而整合电的产生、制备、存储、再生及应用的实际问题，再把电化学涉及的具体问题综合起来，织成一张思维的网，给学生一条复习线索，并内化为他们自己的知识脉络。

教师可用图1所示的模式搭建复习框架，组建电化学概念群，培养更有针对性和前瞻性的观念意识。

1.2以电学的价值为据合理选编题目。

近几年高考试题的背景多为前沿科学或新鲜资讯，如2014年多地高考以锂电、镍电等新型二次电池为背景，旨在给学生化学源自生活的感觉，但学生对这些资讯却非常头痛。不难想象陌生背景带来的紧张感，及学生短时间内难以理清题目意图的情景。这就需要教师在平时的教学中，从装置的用途出发，以科技新闻、科教节目、前沿发明等内容为背景，选编符合高考“口味”的题目对学生进行信息解读能力的培养。

例如节选2014年北京卷第26题中的部分内容：

电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图2所示。为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充A。A是，说明理由：。

【解析】阅读题目明确该装置的意图是得到NH4NO3，根据两极转移电子数相同可知1mol NO转化为1mol NH4+需5mol e-，而5mol e-可将5/3mol NO转化为NO3-，为了得到匹配的NH4NO3，必须向溶液中加入适量的氨气。以电子守恒为基础，以实际产物为准，可避免书写方程式的麻烦和失误。

1.3以实际应用为例引领原理分析。

高三复习得越深入，就越需要用价值观来引领原理分析。学生解题时常直奔图像忽视对题目背景的描述，导致原理分析一知半解。如必修Ⅱ教材中有模拟电解饱和食盐水工业装置的图片，其中四个溶液的进出口学生难以记住，可尝试用实用角度去说明问题：左侧生成氯气，则左侧液体进出口必与氯元素有关，氯化钠是反应物，投料必是浓溶液且其密度较稀溶液略大受重力作用应向下运动，为使反应更充分应投到电极附近，故左上口为饱和食盐水，而左下口为稀食盐水；同理可知为何右上为氢氧化钠稀溶液而右下为浓溶液。经过实际的分析，学生自然会沿着应用的思路去思考化工生产类题目。

2元素观搭建电学分析的平台

化学的基础是元素，任何化学问题的分析都离不开元素观的支撑。高三复习教学需要高屋建瓴，同时也要回归基础，元素观的培养恰好可以将这两种需要有机地融合在一起。教学中可以考虑以下几个方面：

2.1化合价是解读电学问题的基础。

高中的电化学以氧化还原反应为基础，当然离不开化合价的分析。学生对铁、铜、锰、镍、铬等过渡金属元素及氯、氮、硫等非金属元素的多变价态不清楚，如2012年浙江理综第10题：以铬酸钾为原料，电化学法制备重铬酸钾的实验装置如图3所示。

学生认为K2CrO4 与K2CrO4 间有化合价变化，教学需引导学生阅读操作目的（以铬酸钾制备重铬酸钾），再结合反应来分析铬的化合价。复习中可通过陌生物质，引导学生分析元素的化合价，也可用有机燃料电池为切入点，进行化合价的训练。

较经典的是2014浙江卷11题：镍氢电池（NiMH）目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型，NiMH中的M表示储氢金属或合金，该电池在充电过程中的总反应方程式是Ni（OH）2+MNiOOH+MH。学生对C项（充电过程中阴极的电极反应式：H2O+M+e-MH+OH-，H2O中的H被M还原）较难理解，教师可指导学生阅读《必修Ⅱ》教材中关于储氢合金的概念，强调储氢的方法有多种，可能因化学变化形成金属氢化物，也可能只是空间填充形式，金属和氢元素均为零价。根据金属无负价可推知MH中氢可以是0价或-1价，水中的+1价氢若变成零价只转移1个e-，若变成-1价需转移2个e-，继而可解此题。分析后可辅之以2014年全国卷第9题进行练习。

2.2运用元素周期律辨析电极反应。

学习化学的基本工具是元素周期表，可利用它了解陌生元素的性质，如锂电的设计之初正是从锂与钠的相似性开始的。近年来很多高考题都对锂进行了不同程度的探索，其中与水反应、LiOH的溶解性都曾是学生失误过的。因而，教学中应注重元素周期律对电化学分析的指导作用。

此类问题在2014年浙江理综11题的D项（NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液）中也有体现，可以元素周期律为方向选择经典的高考题目进行练习，如表1的以下题目。

3微粒观完善原理分析

微粒观是电化学联系微观变化与宏观能量的桥梁，其基本内容包括：物质是由分子、原子、离子等微观粒子构成的；微观粒子不断运动，彼此之间有间隔；微观粒子之间存在相互作用。其中粒子的不断运动可形成电流，相互作用包括了电子转移和静电作用下的离子移动，这些是电化学的根本。回看近年来的浙江理综卷，电化学选择题的落点贴近教材，同时也恰好点中容易被师生忽视的“死穴”。因而，教师在教学设计时应以微粒观为主线，串连知识点成网，逐步完成电化学的观念培养。

3.1明确阴阳离子移动原理.

分析电学问题时应明确离子移动的两个动力：阴阳离子（或电子与离子）间的静电引力，及渗透压作用。学生更注重对静电作用的运用，高三复习时务必要弥补这一漏洞。如2013年浙江理综11题：电解装置如图4所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知：3I2+6OH―IO3―+5I―+3H2O

【解析】B项（电解结束时，右侧溶液中含有IO3―）失分率较高，说明学生对离子移动的把握还较浅，对阴离子向阳极移动形成了定势，未考虑离子的浓度平衡要求。教学中务必要注意知识点和语言的准确性，要把问题的本质说清楚，对高于学生程度的问题也给予适度拓展。

3.2强化氧化性、还原性的比较。

氧化还原反应的掌握决定电学本质分析的能力，离子放电顺序（S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根）中，含氧酸根问题是热点也是难点，教学中应强调此处含氧酸根一般指低浓度且中心元素最高价态的酸根。学生对MnO4-、CrO42-等强氧化性粒子印象很深，总认为应是这些粒子放电，教师需要向学生说明强氧化剂发挥强化性的环境要求（如酸碱性条件、浓度要求），最重要的是必须要审清题意，由题目信息剖析出反应本质。可选如表2形式的真题，以增强学生对相关问题的理解。

3.3辨析离子交换膜的作用。

离子交换膜完善了电学装置，其价值显而易见，为加深学生对膜的理解，应对不同类型膜的作用加以整理，如阳离子交换膜只允许阳离子通过，也可用膜把装置分成几个半池，以保证离子放电的独立性。可采用以下练习来巩固膜的作用：

工业上常用高浓度的K2CO3溶液吸收CO2，得溶液X，其装置示意图如图

5所示，在阳极区发生的反应包括和H ++ HCO3-=H2O+CO2。该交换膜应该用（填“阴或阳”）离子交换膜。

【解析】利用K2CO3溶液吸收CO2，可知X是KHCO3。解读目的――利用电解法

使K2CO3溶液再生，结合图中阴极区生成氢气和K2CO3溶液可知阴极区需要H +，而阳极区在弱碱性水环境中生成了氧气，说明是水分子放氧生酸，生成的H +通过离子交换膜进入阴极区，故该交换膜必须是阳离子交换膜。

3.4细化电解质的环境分析。

书写电极反应式是电化学解题的难点，审不清电解质环境是常见错误，如酸性条件下生成OH_，熔融碳酸盐中生成H +等。对不同类型电解质环境的细致分析及强化训练，方可培养学生的敏锐度。可采用表3所示方法进行分析。

3.5学会运用守恒思想计算。

守恒思想是化学观念的基本思想，它对电子得失、原子守恒及产物计算有着极大的指导作用，学生对电学计算问题掌握程度一般，其根源在于守恒观念还未形成。一轮复习中，教师要采用激发式的方法，即先让学生用传统方法逐个反应写出来解下去，然后分析方程式找出关联，再用守恒法解决问题，让学生感受到守恒法的奇妙和简单，激发他们学习这种方法的斗志。

可用下题为例：用图6装置模拟人工肾脏的工作原理，电解生成的Cl2将尿素[CO（NH2）2]氧化成N2排出，则电解结束后，若两极共收集到气体13.44L（标准状况）时，则被氧化的尿素为7.2g（忽略气体的溶解），是否正确？

【解析】利用电子得失守恒可有如下关系：

[CO（NH2）2]-6e-―（CO2、N2）―3H2，

即可推知有6mol e―转移两极共生成5mol气体，需消耗1mol[CO（NH2）2]，最终得出以上分析正确的结论。

总之，化学观念的培养非一朝一夕可以完成，而高三一轮复习恰恰是整合化学思想的重要契机，只有以观念培养为引领，复习教学才能提高品质。经过近两周的电化学复习教学，学生对电学知识有了比较清醒的认识，不再害怕电学的各种装置图，电极反应式书写较复习前有了长足进步，在电学测试中，失分率明显下降。希望他们能把这种化学观念带到日常生活中去，真正提高自己的化学素养。

参考文献

[1]毕华林，卢巍.化学基本观念的内涵及其教学价值 [J].中学化学教学参考，2011，（6）：3～6.