影响电解槽平衡

影响电解槽平衡（精选9篇）

影响电解槽平衡 第1篇

1 饲粮电解质平衡状况的表示方法

饲粮电解质平衡可用饲粮电解质平衡值 (DEB) 和阴阳离子比值 (C/A) 两种方法表示。

1.1 饲粮电解质平衡值 (DEB)

电解质平衡值 (DEB) 主要根据饲粮中各阴阳离子的物质的量和其化学价 (电荷数) 乘积的总和计算而得, 即:DEB (mmol/kg) = (Na++K++2 Ca2++2Mg2+) 一 (Cl-+2 SO42-+H2PO4-+2 HPO42-) 。值得注意的是, 这里提到的阴阳离子指的是, 动物从饲粮中摄入的矿物质元素并作为体内电解质的明阳离子, 并非饲粮中全部矿物质元素。由于饲粮中钙、磷、镁、硫不是体液中主要阴阳离子, Mongin (1981) 认为, 决定动物体内酸碱平衡最重要的是Na+、K+、Cl-3种离子。因此, 在实际应用时一般将饲粮电解质平衡值简化为:DEB= (Na++K+-C1-) mmol/kg, 这一方法在电解质平衡研究中得到广泛采用。DEB的大小可大致反映体液中阴阳离子或酸碱的平衡状况。

1.2 阴阳离子物质的量比值 (C/A)

阴阳离子物质的量比值 (C/A) = (Na++K++2Ca2++2Mg2+) / (Cl-+2SO42-+H2PO4-+2HPO42-) 。与DEB同样道理, 在实际应用时一般将C/A简化为: (Na++K+) /Cl-。

此外, 还有其它一些表示法, 如Na+/Cl-、 (K++Cl-) /Na+、K+/Na+等。

2 饲粮电解质平衡在猪生产中的应用

饲粮电解质平衡直接影响机体内的酸碱平衡, 进而影响营养素的利用效率和动物的生产性能。根据国内外近年研究表明:生长期猪的饲粮适宜DEB水平为200~300 meq/kg;然而处于生产期间的繁殖母猪, 低DEB饲粮有益于其生产及繁殖性能。

2.1 饲粮电解质平衡在生长期猪中的应用

Patience等 (1987) 报道, DEB为-85m Eq/kg时, 仔猪生长速度下降;而当DEB在0~341 m Eq/kg范围内变化时, 则仔猪的生长无显著差异。Austic等 (1983) 、Chan和Seerley (1991) 分别报道了当饲粮DEB在100~300 meq/kg和144~297 meq/kg的范围内时, 仔猪生长最佳。Haydon等 (1990) 报道, 在 (1996) 认为, 5~10 kg仔猪饲粮DEB以225 meq/kg为宜, 10~20 kg阶段以300meq/kg为宜, 但统计分析表明, 在100~400 meq/kg范围内, 仔猪日增重并无显著差异。郑黎等 (2001) 等报道, 综合生产性能和血液生理生化指标来看, 生长肥育猪饲粮DEB水平以300 meq/kg为宜。

综上所述, 当饲粮DEB为负值时, 猪的生长速度和饲料利用率下降。仔猪 (20 kg以内) DEB水平在100~300meq/kg范围内变化, 它的生长都较理想, 而对育肥猪DEB在250 meq/kg左右生长最佳, 尤其在猪只处于热应激等不利条件下, 通过DEB水平的提高, 可改善猪的生长。

2.2 饲粮电解质平衡在繁殖母猪中的应用

Dove和Haydon (1994) 的研究表明, 哺乳母猪饲粮DEB由130 meq/kg增加到250 meq/kg, 仔猪的成活率和窝增重没有显著改善, 而当哺乳母猪玉米-豆粕-鱼粉型饲粮DEB降低到-100meq/kg时, 仔猪存活率和窝重显著增加。De Rouchey等 (2003) 研究了玉米-豆粕型饲粮的DEB分别为0、100、200、300、400、500 meq/kg时对哺乳母猪和仔猪的影响, 结果显示, 饲粮DEB对母猪采食量、饮水量、体重变化、背膘厚度、仔猪窝增重等无显著影响, 但窝产仔数和仔猪成活率随饲粮DEB的降低而显著或极显著提高。Roux等 (2008) 报道, 母猪饲粮DEB分别为140、99、75和45 m Eq/kg时, 随着DEB的降低, 母猪尿液p H线性降低, 其血浆中的Ca浓度线性升高;而且45 m Eq/kg组显著改善母猪下一繁殖周期的产仔数量和活仔数, 但对当前周期影响不大。赵雁青和冯占雨 (2008) 选用2-7胎的大白母猪, 对照组及试验组饲粮DEB分别为85.1 m Eq/kg和-136.5 m Eq/kg, 结果表明, 试验组妊娠100 d和分娩后第2d, 血液中磷浓度, 甲状旁腺素增量显著升高;各阶段血镁浓度显著升高, 尿液p H值显著降低;妊娠86 d和100 d, 尿液钙, 镁含量显著升高;分娩前, 尿液磷含量显著升高。

综上所述, 适当降低饲粮电解质平衡值对繁殖母猪生产性能有利。这可能是由于低DEB饲粮条件下, 母猪血液中阴离子增加, 血液p H降低, 刺激甲状旁腺素分泌量增加, 机体启动Ca2+吸收和骨钙的动员, 以中和血液中多余的负电荷, 进而满足母猪繁殖周期中对Ca2+的需要, 这种作用与怀孕期间饲喂低钙饲粮的情况相似;随着饲粮DEB降低, 血液H+增加, 机体为了稳定机体生理排泄多余H+, 母猪尿液p H值逐步减低, 从而导致母猪尿道中细菌数量降低, 进而降低了其尿道感染的发生率。

3 影响猪饲粮适宜DEB水平的因素

由于猪自身酸碱平衡调节能力较强, 对DEB变化不敏感, 因此其适宜DEB水平范围较大。主要影响因素有以下几方面。

3.1 饲料及饮水因素

饲粮电解质平衡看似简单, 可根据饲料原料中的Na+、K+、Cl-含量进行计算, 但是实际生产中却容易出现偏差。其一, 同种原料的DEB的变异较大, 如高蛋白玉米与普通玉米的DEB分别为67.44 m Eq/kg和152.61 m Eq/kg, 不同级别的豆粕相差也将近90m Eq/kg, 对于那些因加工和来源不一的原料, 如鱼粉, 其DEB变异更大;其二, 在计算饲粮DEB时, 尤其用预混料配制饲粮时, 某些无机矿物质载体的DEB往往没有被考虑;其三, 需要考虑氨基酸、胆碱等添加剂的DEB值。此外, 人们往往并不考虑动物饮水中获取的电解质, 但是在实际生产中这种忽视并不可取。因为动物通过饮水获得了大量的电解质, 而且不同水质电解质含量差异较大。

3.2 电解质生物学利用率

饲料中电解质来源不同, 在体内吸收、代谢率不一定相同, 其生物学利用率差异较大。

3.3 应激状况

在高温、拥挤和摄入高Cl或高S时, 电解质需要量增加。

3.4 疾病

弱电解质的电离平衡 第2篇

1. 定义

在水溶液中不能完全电离的电解质为弱电解质。比如：CH3COOH、NH3·H2O等弱酸、弱碱。这类化合物有一个共同的特点：一般为具有极性键的共价化合物。

2. 弱电解质的判断方法

（1）弱酸与弱碱或者少量的盐。

（2）在相同浓度、相同温度时，与强电解质做导电实验。

（3）在相同浓度、相同温度下，比较反应速率的大小，如将锌粒投入等浓度的盐酸和醋酸中，前者大。

（4）测定对应盐的酸碱性，如CH3COONa溶液呈碱性，则证明CH3COOH是弱酸。

（5）稀释前后的pH与稀释倍数的变化关系，如将pH=2的酸稀释1000倍，若pH小于5，则证明为弱酸。

二、弱电解质的电离

1. 弱电解质电离平衡的建立

弱电解质溶于水时，在水分子的作用下，弱电解质分子电离出离子，而离子又可以重新结合成分子。因此，弱电解质电离过程是可逆的。这个可逆的电离过程也与可逆的化学反应一样，它的相反的两种趋向，最终也将达到平衡，出现分子电离成离子的速率与离子结合成分子的速率相等。只要温度一定、浓度一定，各种微粒的浓度就不发生变化。电离平衡的建立如图。

[时间][反应速率][两种速率相等

处于电离平衡状态][弱电解质分子电离成离子的速率][离子结合成弱电解质分子的速率]

2. 弱电解质的电离特点

在弱电解质电离的过程中，平衡是一个动态平衡。电离平衡的最显著的特点是：（1）分子、离子都是共存的，这完全不同于强电解质溶液。（2）弱电解质在溶液中的电离都是微弱的，一般说来已电离的分子是少量的，绝大多数以分子的形式存在。如0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中，c(H+)在10-3 mol·L-1左右。（3）多元弱酸分步电离，每一步电离均有电离常数，各步的电离程度也不相同，其中第一级电离程度最大：K1＞K2＞K3＞…＞Ki。

例1 书写H2S的电离方程式。

答案 H2S⇌H++HS- HS-⇌H++S2-

点拨 （1）①多元弱碱电离与多元弱酸电离情况相似，但一般多元弱碱电离只用一步即可完成，比如Fe(OH)3的书写Fe(OH)3⇌Fe3++3OH-；②多元弱酸电离以第一级为主，只写第一级电离也可。

（2）H2S溶液中微粒：H2S、HS-、H+、S2-、OH-、H2O等。其中要注意水的电离H2O⇌H++OH-。

（3）溶液中离子浓度的关系：

电荷数守恒：c(H+)=c(OH-)+2c(S2-)+c(HS-)

离子浓度的大小：c(H+)＞c(HS-)＞c(S2-)

三、影响电离平衡的条件

1. 温度：由于电离吸热，温度改变，会使电离平衡发生移动，升温促进电离。

2. 浓度：电解质溶液的浓度越小，它的电离程度就越大。

3. 其它因素：例如向CH3COOH溶液中加入CH3COONa会抑制CH3COOH的电离。

例2 以0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中的平衡移动为例，讨论：

解析 醋酸溶液中存在电离平衡：CH3COOH⇌CH3COO-+H+。（1）向其中加入硫酸，就是加入H+，醋酸的电离平衡逆向移动（同样符合勒沙特列原理）。由于c(H+）增加，并且增加了c(SO42-)，总的离子浓度增加，导电能力增强。（2）加CH3COONa(s)就是增加c(CH3COO-)，醋酸的电离平衡逆向移动。（3）加NaOH(s)，OH-与H+发生反应，醋酸的电离平衡正向移动，溶液中就有了强电解质CH3COONa，导电能力增强。（4）加水稀释，醋酸的电离平衡正向移动，溶液中离子的数目增加，由于溶液的体积增大，还是导致了离子浓度的减少，离子的有效碰撞次数减少。（5）滴入纯醋酸，就是加大醋酸的浓度，醋酸的电离程度减小，导致c(H+）增大。（6）加热升温，醋酸的电离平衡正反应是吸热的，平衡正向移动，离子的浓度增大。（7）加醋酸铵晶体，就是增大c(CH3COO-)，所以平衡逆向移动。

答案 增强 逆向 增强 减弱 增大 增大 逆向

例3 一定温度下，冰醋酸加水稀释过程中溶液的导电能力如图所示，请回答：

[加水量][O][a][b][c][导电能力]

（1）“O”点为什么不导电 ；

（2）a、b、c三点的pH由小到大的顺序是 ；

（3）a、b、c三点的醋酸的电离程度最大的一点是 ；

（4）若使c点溶液中的c(CH3COO-)提高，可以采取下列措施中的 （填标号）。

A. 加热B. 加很稀的NaOH溶液

C. 加NaOH固体D. 加水

E. 加固体CH3COONaF. 加入Zn粒

解析 （1）冰醋酸中无自由移动的离子，全部是分子，所以不导电。（2）b点的离子浓度最大，c点电离程度最大，故pH由小到大的顺序为b

【练习】

1. pH相等的盐酸（甲）和醋酸（乙），分别与锌反应，若最后锌已全部溶解且放出气体一样多，为此下列说法正确的是（ ）

A．反应开始时的速率：甲＞乙

B．反应所需时间：甲＜乙

C．反应开始时，酸的物质的量浓度：甲＜乙

D．反应结束时，pH：甲＜乙

2.在一定条件下，CH3COOH溶液中存在电离平衡：CH3COOH⇌CH3COO-+H+ ΔH＞0。

（1）下列方法中可以使0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中CH3COOH电离程度增大的有 。

a. 加入少量的0.1 mol·L-1 的稀盐酸

b. 加热CH3COOH溶液

c. 加水稀释至0.01 mol·L-1

d. 加入少量NaCl固体

（2）25℃时该电离平衡常数为1.75×10-5。现有①0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液；②0.001 mol·L-1 CH3COOH溶液，其c(H+）之比为①∶②= （忽略水电离出的c(H+）、c(OH-)，下同）。

（3）25℃时，向0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中加入一定量固体CH3COONa（假设溶液的体积不变），若溶液中c(CH3COO-)为1.0 mol·L-1，则溶液中c(H+)= mol·L-1，溶液中各种离子浓度关系是 。

【参考答案】

影响电解槽平衡 第3篇

1 饲粮电解质平衡状况的表示方法

饲粮电解质平衡可用饲粮电解质平衡值 (DEB) 和阴阳离子比值 (C/A) 2种方法表示。

1.1 饲粮电解质平衡值 (DEB)

电解质平衡值 (DEB) 主要根据饲粮中各阴阳离子的物质的量和其化学价 (电荷数) 乘积的总和计算而得, 即:DEB (mmol/kg) = (Na++K++2Ca2++2Mg2+) - (Cl-+2SO42-+H2PO4-+2HPO42-) 。值得注意的是, 这里提到的阴阳离子指的是, 动物从饲粮中摄入的矿物质元素并作为体内电解质的阴阳离子, 并非饲粮中全部矿物质元素。由于饲粮中钙、磷、镁、硫不是体液中主要阴阳离子, Mongin (1981) 认为, 决定动物体内酸碱平衡最重要的是Na+、K+、Cl-3种离子。因此, 在实际应用时一般将饲粮电解质平衡值简化为:DEB= (Na++K+-C1-) mmol/kg[3], 这一方法在电解质平衡研究中得到广泛采用。DEB的大小可大致反映体液中阴阳离子或酸碱的平衡状况。

关于饲粮DEB值的计算法, 例如:一个仔猪饲粮含Na0.18%、K0.65%、C10.20%, 计算该饲粮DEB值 (m Eq/kg) 的步骤如下:

(1) 将饲粮中Na、K、C1的含量分别乘以106以转化成每千克饲粮中的毫克数, 然后分别除以各自的原子量, 再分别乘以各自的化合价, 得

为了简化计算, 在第 (1) 步中可用元素的百分含量, 直接乘以转换系数 (表1) 而得出各电解质对DEB值的贡献值。

*注:在生物体内p H=7.4的条件下, HPO42-和H2PO4-之比的净化合价为1.8。

1.2 阴阳离子物质的量比值 (C/A)

阴阳离子物质的量比值 (C/A) = (Na++K++2Ca2++2Mg2+) / (Cl-+2SO42-+H2PO4-+2HPO42-) 。与DEB有同样的道理, 在实际应用时一般会将C/A简化成为: (Na++K+) /Cl-。

此外, 还有其它一些表示法, 如Na+/Cl-、 (K++Cl-) /Na+、K+/Na+等。

2 饲粮电解质平衡对仔猪生长性能的影响

仔猪的典型饲粮的代谢产物为酸性。饲粮电解质平衡直接影响机体内的酸碱平衡, 进而影响营养素的利用效率和动物的生产性能。通常, 仔猪对饲粮电解质平衡有一定的缓冲能力, 以防止电解质平衡值太低而引起仔猪的生长性能下降。但是添加合成赖氨酸可能会使饲粮电解质平衡值过低, 这是由于植物性饲料原料中钾的含量与植物蛋白质含量成正比例, 降低植物性蛋白质饲料会引起饲粮钾含量下降, 而添加赖氨酸盐酸盐又增加氯含量。Patience等 (1987) 报道, DEB为-85mmol/kg时, 仔猪的生长速度下降;而当DEB在0~341mmol/kg范围内变化时, 则仔猪的生长无差别[2]。结果详见表2。

Austic等 (1983) 、Chan和Seerley (1991) 分别报道了当饲粮DEB在100~300mmol/kg和144~297mmol/kg的范围内时, 仔猪生长最佳。Haydon等 (1990) 报道, 在22.6℃~34.62℃的温度下, 生长肥育猪的最适DEB为250mmol/kg。林映才等 (1996) 认为, 5~10kg仔猪饲粮DEB以225mmol/kg为宜, 10~20kg阶段以300mmol/kg为宜, 但统计分析表明, 在100~400mmol/kg范围内, 仔猪日增重并无显著差异 (P>0.05) 。郑黎等 (2001) 等报道, 就机体酸碱平衡和氮代谢、抗酸中毒能力而言, 生长猪饲粮DEB值以300mmol/kg为宜。

综上所述, 猪的生长对饲粮电解质变化的反应不同, 可能与蛋白质品质和猪组织生长的相对速度发生变化有关。但在较大的DEB范围内, 猪的生长性能无明显差别。这可能是因为猪的肾具有较强的调节酸碱平衡的能力, 能在很大程度上分泌过量的H+或HCO3_, 保持血液p H值和HCO3_浓度的稳定, 因而对饲粮DEB的变化不如禽敏感。

3 饲粮电解质平衡对营养素的消化吸收和代谢的影响

表3和表4列出了不同饲粮电解质平衡值对主要营养素的消化吸收和代谢的影响。

由此可见, 饲粮电解质平衡对营养素的消化吸收和代谢有重要影响。因此, 饲粮配方设计必须考虑饲粮电解质平衡。然而, 猪的典型饲粮大部分由玉米和豆粕组成, DEB约为170mmol/kg, 与上述研究的适宜DEB尚有一定差距。Austic和Calvert (1981) 建议猪饲粮配方中DEB以250mmol kg为宜[7]。

4 饲粮电解质平衡与赖氨酸-精氨酸拮抗的关系

氨基酸的拮抗是指某些氨基酸在过量的情况下, 有可能在肠道和肾小管吸收时与另一种或几种氨基酸产生竞争, 结果增加机体对这种 (些) 氨基酸的需要。赖氨酸和精氨酸是最常见的一对拮抗体, 在赖氨酸与精氨酸的拮抗作用中, 高赖氨酸增加精氨酸酶的活性, 从而使精氨酸的分解增加。饲粮电解质平衡可明显影响赖氨酸和精氨酸之间营养互作关系。Dell和Sarage (1996) 首次报道饲粮电解质对赖氨酸-精氨酸拮抗的影响, 在鸡饲粮中添加0.6%精氨酸和2.7%乙酸钾, 结果鸡体重与向饲粮中添加2%精氨酸和2%赖氨酸组相同, 说明乙酸钾可缓和赖氨酸精氨酸拮抗。据Scott和Austic (1978) 报道, 乙酸钾增加赖氨酸降解途径中的L-赖氨酸-α-酮戊二酸还原酶的活性, 这样使过量的赖氨酸得到部分降解, 使得体液中的赖氨酸-精氨酸更趋于平衡[8]。

仔猪饲粮中过量赖氨酸, 可导致血浆赖氨酸浓度升高, 引起精氨酸浓度下降。在这种情况下, 饲粮中添加钠和钾, 可使仔猪血浆和组织中的赖氨酸和精氨酸浓度恢复正常, 尤其对赖氨酸-精氨酸拮抗程度大的饲粮效果明显。Madubuike (1980) 证明在缺乏赖氨酸的饲粮中添加KHCO3后, 提高了猪的增重速度。总之, 饲粮中提高钾、钠的添加量后, 赖氨酸-精氨酸拮抗得到了一定程度缓和, 似乎饲粮高钾效果更好。这可能是由于K+是细胞内主要阳离子, 饲粮高钾趋向于提高细胞内p H值而降低细胞外p H值, 这种细胞内外的p H值梯度有利于碱性氨基酸在细胞内沉积, 从而缓和赖氨酸-精氨酸拮抗。

Riley (1989) 报道, 饲粮高氯 (0.89%) 比高钾 (1.81%) 更能提高小肠对赖氨酸的吸收 (对照组饲粮含钠0.381%、钾0.398%、氯0.484%) , 但对精氨酸吸收率影响不明显;饲粮高氯还提高了精氨酸酶活性和尿素排出量, 增加了精氨酸降解率。因此, 饲粮高氯会加强赖氨酸对精氨酸的拮抗。另外, 饲粮高氯还会部分抵消高钾对赖氨酸-精氨酸拮抗的缓和作用。

面揭示饲粮电解质平衡与动物营养之间的关系。

5 结语

饲粮电解质平衡直接影响机体内的酸碱平衡, 进而影响营养素的利用效率和动物的生产性能。因此, 要使动物保持最佳的生理状况和最佳的生产性能, 必须保证有适宜的饲粮电解质平衡。目前, 电解质营养的研究主要以钠、钾、氯三者为代表, 虽然简便实用, 但还不够精确。今后, 饲粮电解质平衡的研究必须同时考虑钠、钾、氯、钙、磷、硫、镁等元素或离子。并分析测定饲粮电解质的含量和吸收率, 研究电解质元素在动物体内的代谢规律, 这样才能更加全

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参考文献

[1]Patience J, et al.The effect of sodium bicarbonate or potas-sium bicarbonate on acid-base status and protein and energy digestibility in swine.[J].Nutr.Res., 1986, 6:263～275.

[2]Patience J, et al.Effect of dietary electrolyte balance on growth and acid-base and performance in pigs.[J].J Nutr., 1987, 120:579～587.

[3]Morgin P, et al.Recenct advance in di-etary anion-cation in poultry.[J].Proc.Nutr.Sci., 1981, 40:285.

[4]Haydon K D, et al.Effect of dietary electrolyte balance on perfor-mance and blood parameter of growing-finishing swine fed in high ambient temperatures.[J].J Anim.Sci., 1990, 68:2400～2406.

[5]郑黎, 蒋宗勇, 余德谦, 等.高温环境中饲粮电解质平衡值对生长猪生产性能及血液指标的影[J].动物营养学报, 2001 (02) :10～14.

[6]黄瑞林, 谭支良, 陈福华.日粮阴阳离子平衡对生长猪营养物质消化代谢的影响[J].中国饲料, 2000, (3) :11～12.

[7]Austic R E, et al.Nutritional interrelationship of electrolyte and amino acids[J].Fed.Proc, 1981, 40:63.

影响电解槽平衡 第4篇

A. Ksp的数值只与温度有关

B. Ksp的数值只与难溶电解质的性质和温度有关

C. Ksp的大小与沉淀量有多少和溶液中离子浓度的大小有关

D. Ksp的数值越大，电解质在水中的溶解能力越强

2. AgCl和Ag2CrO4的溶度积分别为1.8×10-10和2.0×10-12，若用难溶盐在溶液中的浓度来表示其溶解度，则下列叙述中正确的是（ ）

A. AgCl和Ag2CrO4的溶解度相等

B. AgCl的溶解度大于Ag2CrO4的溶解度

C. 两者类型不同，不能由Ksp的大小直接判断溶解能力的大小

D. 两者在水溶液中的溶解度均很小，所以AgCl和Ag2CrO4均为弱电解质

3. 已知25℃时，电离常数Ka（HF）=3.6×10-4，溶度积常数Ksp（CaF2）=1.46×10-10。现向1 L 0.2 mol·L-1 HF溶液中加入1 L 0.2 mol·L-1的CaCl2溶液，则下列说法中，正确的是（ ）

A. 25℃时，0.1 mol·L-1 HF溶液中pH=1

B. Ksp（CaF2）随温度和浓度的变化而变化

C. 该体系中，Ksp（CaF2）=[1Ka（HF）]

D. 该体系中有CaF2沉淀产生

4. 难溶盐MX的饱和溶液中M+和X-的物质的量浓度之间存在着c（M+）·c（X-）=Ksp的关系。现将足量AgCl固体分别加入下列物质中，AgCl溶解度由大到小的排列顺序为（ ）

①20 mL 0.01 mol·L-1的KCl溶液 ②30 mL 0.02 mol·L-1的CaCl2溶液 ③40 mL 0.03 mol·L-1的HCl溶液 ④10 mL蒸馏水 ⑤50 mL 0.05 mol·L-1的AgNO3

A. ①>②>③>④>⑤ B. ④>①>③>②>⑤

C. ⑤>④>②>①>③ D. ④>③>⑤>②>①

[2×10-5][4×10-5][4×10-5][2×10-5][c（SO42-）/mol·L-1] [a][b][c][d][c（Ba2+）/mol·L-1] 5. 某温度时，BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是（ ）

A. 加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点

B. 通过蒸发可以使溶液由d点变到c点

C. d点无BaSO4沉淀生成

D. a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp

6. 对水垢的主要成分是CaCO3和Mg（OH）2而不是CaCO3和MgCO3的原因解释，下列说法正确的是（ ）

A. Mg（OH）2的溶度积大于MgCO3的溶度积，且在水中发生了沉淀转化

B. MgCO3比Mg（OH）2更难溶，且在水中发生了沉淀转化

C. MgCO3电离出的CO32-发生水解，促进水中OH-浓度减小，对Mg（OH）2沉淀溶解平衡而言，Qc

D. MgCO3电离出的CO32-发生水解，促进水中OH-浓度增大，对Mg（OH）2沉淀溶解平衡而言，Qc>Ksp，生成Mg（OH）2沉淀

7. 试利用平衡移动原理解释下列事实：

（1）硫化亚铁不溶于水，但能溶于稀盐酸中；

（2）碳酸钙难溶于稀硫酸，却能溶于醋酸中；

（3）分别用等体积的蒸馏水和0.010 mol·L-1硫酸洗涤硫酸钡沉淀，用水洗涤造成硫酸钡的损失量大于用稀硫酸洗涤的损失量。

8. 某课外活动小组为探究BaSO4的溶解度，分别将足量BaSO4加入：①5 mL水中；②20 mL 0.5 mol·L-1的Na2SO4溶液中；③40 mL 0.2mol·L-1的Ba（OH）2溶液中；④40 mL 0.1 mol·L-1的H2SO4溶液中，溶解至饱和。

（1）以上各溶液中，c（Ba2+）的大小顺序是 ，BaSO4的溶解度的大小顺序为 （填序号）。

A. ③>①>④>② B. ③>①>②>④

C. ①>④>③>② D. ①>③>④>②

（2）已知25℃时，Ksp（BaSO4）=1.1×10-10，上述条件下，溶液③中的c（SO42-）为 ，溶液②中c（Ba2+）为 。

（3）某同学取同样的溶液③和溶液④直接混合，则混合溶液的pH为 （假设混合后溶液的体积为混合前两溶液的体积之和）。

9. Cu（OH）2的溶度积常数（Ksp）为：Cu（OH）2?Cu2++2OH-，Ksp=c（Cu2+）·[c（OH-）]2=2×10-20。当溶液中各种离子的浓度方次的乘积大于溶度积时，则产生沉淀，反之沉淀溶解。

（1）某CuSO4溶液里c（Cu2+）=0.02 mol·L-1，如要生成Cu（OH）2沉淀，应调整溶液的pH，使之大于 。

（2）要使0.2 mol·L-1的CuSO4溶液中Cu2+沉淀较为完全（使Cu2+浓度降至原来的千分之一），则应向溶液里加入NaOH溶液，使溶液的pH为 。

10. 完成下列各题：

（1）将一定量镁粉逐渐投入饱和FeCl3 的黄色溶液中，首先看到溶液变成红褐色，并产生气泡；后来有少量的红褐色沉淀生成。请回答下列问题：

①红褐色溶液是 ，气泡的成分是 ；

②用简洁的文字和反应方程式解释该实验的现象 。

（2）已知 Ksp（Fe（OH）3）=1.25×10-38，Ksp（Mg（OH）2）= 1.8×10-11，当溶液中某离子的浓度小于1×10-5 mol·L-1 时，可认为该离子已沉淀完全。又知：lg2=0.3，lg 5= 0.7，则在Fe3+ 和Mg2+ 的浓度均为0.1 mol·L-1的溶液中：

①什么沉淀也不生成的最大pH应控制为 ；

②已知：pH = 4时，c （Fe3+）小于1×10-5 mol·L-1，通过数据分析说明，控制溶液的pH是否可将Fe3+ 和Mg2+ 完全分离 。

难溶电解质的溶解平衡 第5篇

一、教学目标

1.知识与技能

(1) 使学生认识到难溶电解质在水中存在溶解平衡, 平衡移动遵循勒夏特列原理。

(2) 能用化学用语表达难溶电解质的溶解平衡。

(3) 应用难溶电解质的溶解平衡理论解决实际问题。

2.过程与方法

(1) 用实验手段验证理论预测。

(2) 形成分析解决难溶电解质沉淀溶解平衡问题的一般方法。

3.情感态度价值观

培养学生科学严谨的实验态度及发现问题、解决问题的能力。

二、教学重、难点

教学重点:构建难溶电解质的溶解平衡;应用难溶电解质的溶解平衡理论解决实际问题。

教学难点:实验验证难溶电解质的溶解平衡

三、教学策略与方法

1.帮助学生形成难溶电解质在水中存在沉淀溶解平衡, 且改变条件, 平衡会发生移动, 移动方向遵循勒夏特列原理的核心概念, 并以此理论为指导解决实际问题。

2.教学方法:问题驱动、理论分析、实验验证、合作学习

四、教学过程

课堂实录

“难溶电解质的溶解平衡”教学设计 第6篇

化学核心概念是居于化学学科中心,具有超越课堂之外持久价值和迁移价值的关键性概念、原理、方法,在化学学科体系中有着重要的地位,体现了化学运动规律、本质属性,是一种能对化学现象和事实概括与抽象的思维形式,更是化学学科体系的精髓和命脉.

核心概念的习得是以事实性知识为工具和载体,通过积极的思维活动不断地概括和提炼,从而把握同类事物关键特征的有意义学习过程,最终形成深层的可迁移的化学观念和观念性知识.这个过程有助于发展和传递更深层的理解力.由于核心概念具有广泛的解释空间和迁移性,运用核心概念可以解释周围的很多事物和现象,构建丰富知识结构.更为重要的是利用核心概念能对新情境、新问题作出预测.这个过程是培养学生发散思维能力的有效手段.

核心概念的习得强调在真实有意义的学习环境中,通过解决问题和活动探究构建观念,积极引导运用超越事实的思维,对知识进行思考,培养学生的批判性和创新性的综合思维.电解质在水溶液中的变化过程涉及的原理较多,只有揭示其过程的本质,掌握变化的规律,才能形成较好的研究方法和策略,学生才能基于一般原理、核心概念,解决多样化的具体问题.本节课力图用化学平衡的原理统摄形成沉淀溶解平衡的模型,帮助学生从微观角度理解沉淀溶解平衡的动态过程.难溶电解质溶解平衡的基本事实:沉淀的生成、沉淀的转化、沉淀的溶解.其核心概念是可逆过程中化学平衡的存在,以及化学平衡的的移动原理:勒夏特列原理和化学平衡常数原理.

二、教学背景分析

1.教材分析及学情分析

难溶电解质的溶解平衡是非常重要的化学原理,在工业生产和生活中应用广泛.此内容安排在人民教育出版社《化学反应原理》第三章,紧跟化学平衡,实现了化学平衡理论对沉淀溶解平衡的指导.教材采用理论推理与实验研究研相结合逐步分析的方法,使学生对沉淀的生成、溶解及转化反应的实质有了更深刻的认识,这三者的实质是沉淀溶解平衡的移动.学生认识了易溶性的强、弱电解质的特征之后,再学习难溶电解质的特征,利于作横向比较.通过全面认识难溶电解质的溶解平衡,使学生能体会到它在生产生活中的运用.

2.核心概念及表述(如图1所示)

三、教学目标

知识与技能:关注难溶电解质在水溶液中的化学行为,初步运用化学平衡移动原理,认识沉淀溶解平衡的主要特征,理解Ksp的含义及其初步应用.

过程与方法:通过生活中实际需要解决的问题引出课题,结合实验探究,认识难溶电解质在水溶液中的化学行为,通过化学平衡理论认识难溶电解质溶解平衡的主要特征.学会从浓度积Qc与Ksp大小关系上判断解释沉淀溶解平衡的移动方向.通过化学平衡移动原理迁移到沉淀溶解平衡的移动,解决沉淀的生成、沉淀的溶解和沉淀的转化问题.

情感态度与价值观:通过污水处理的过程,激发解决问题的欲望,培养环境保护的意识.从解决问题的过程体会全面思考的方法.

学习重点:难溶电解质在水溶液中存在着“沉淀—溶解”平衡.并可在一定条件下发生移动.从Qc与Ksp大小关系上判断解释沉淀溶解平衡的移动方向.用符号表征沉淀的生成、沉淀的溶解、沉淀的转化.

学习难点:难溶电解质在水溶液中存在着“沉淀—溶解”平衡.

四、教学流程图(如图2所示)

五、教学过程

环节一沉淀溶解平衡的建立

提供:北京周边某河流被污染的水.经过几年的治理,由原来的臭气熏天变成了一派潺潺流水绿植茂密湿地景观.其治理方法怎样呢?如图3所示.简单阐述过其中的二次沉淀是除去或回收可溶性离子.经检验此河流中含有Ag+、Cu2+、NH4+、Fe3+、Na+,要分别除去或回收.

【学生思考】你如果作为技术指导,首先除去Ag+,如何除去呢?除去的方法和原理?

【回答问题】氯化银是沉淀,可以加入氯化钠生成沉淀.

【书写】反应的离子方程式Ag++Cl-=Ag Cl

【教师阐述】这是一种生成沉淀的方法,其中的加入的氯化钠叫沉淀剂.那如何才能将Ag+除干净呢?

【思考并回答】加入过量的氯化钠溶液.

【提供实验用品】污染的河水、氯化钠溶液、试管.

【思考并讨论】填写表1,并回答如何判断其中的Ag+除干净了?

方法1:沉降,在溶液中再加入Cl-,观察观察是否有沉淀产生.

方法2:沉降,在溶液中再加入Ag+,观察是否有沉淀产生.

方法3:沉降,在溶液中再加入I-,观察是否有沉淀产生.

碘化银的颜色为黄色,更易于观察,选择方法3.

【学生设计实验】见表2

【师生分析】加入过量的Cl-,可是仍然检验出Ag+,即体系中存在Ag Cl(s)、Ag+、Cl-.说明体系中的反应物与生成物共存,即固体与溶解的离子共存于同一体系中,从而证明可逆过程的存在、平衡体系的存在.

【根据事实解释】Ag+、Cl-沉淀会完全吗?是否存在绝对不溶的物质?

【结论】:沉淀型的离子反应,其中的某一离子的浓度不能为零,即不会反应完全.当溶液中离子浓度小于10-5mol/L时,认为沉淀完全.

【结论】电解质溶解性的定量标准(见表3)

【书写】沉淀溶解平衡的符号

环节一提供解决问题的情景,激发解决问题的思考.根据实验的事实形成难溶电解质溶解平衡体系的概念.根据实验的事实判断难溶电解质的溶解性,沉淀类型的离子反应的可逆性.用化学平衡理论去同化沉淀溶解平衡的问题.在实验中注意控制变量的实验方法.在真实有意义的学习环境中,通过解决问题和活动探究构建观念,积极引导学生运用超越事实的思维,对知识进行思考,培养学生的批判性和创新性的综合思维.

环节二沉淀溶解平衡的特征

【观察图示总结】播放图4,总结沉淀溶解平衡状态的特征

讨论分析:沉淀溶解平衡的特征

学生回答:V(溶解)=V(沉淀)Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)溶度积常数

【思考总结】相同类型沉淀,Ksp越大,溶解度越大;Ksp越小,溶解度越小.

环节二提出了核心概念———化学平衡,为沉淀溶解平衡新知识的获取提供了组织结构.有助于学生迅速的理解与之的相关的事件和现象.获取新知识,提升自身的思维能力.

环节三沉淀溶解平衡转化的理论研究

【观察图示】观察图5,对于

【根据图5所示判断】:沉淀体系中微观速率,Q、K关系,宏观表现过程.并填写表4.

环节三从宏观、微观和定量的角度分析难溶电解质的溶解平衡与难溶电解质的生成、溶解、转化.化学不仅从宏观上对物质的性质和变化进行进行观察和描述,更重要的是从微观对其进行解释,以深刻把握物质变化的本质规律.宏观与微观的联系是化学不同于其他科学最特征的思维方式.具体到外界条件对沉淀溶解平衡的影响可以通过外界条件对化学平衡的影响迁移到这里.从定性的角度分析:符合勒夏特列原理.从定量的角度分析:符合K与Q关系.

环节四沉淀溶解平衡转化的实践研究

【学生讨论】可以向其中加入碘离子

【学生实验】见表5

将下层的沉淀体系加入KI(aq),结果产生了黄色沉淀,且比检验时清液产生的沉淀量较大.生成Ag I说明平衡正向移动,最终由Ag Cl转化为Ag I.

【根据表6总结】沉淀平衡移动的方向,向溶解度更小的方向转化,形成了沉淀溶解平衡的基本概念.并证明和链接又一次证明的核心理论:勒夏特列原理.

【书写过程】符号表述:

分析沉淀转化的规律:符合勒夏特列原理,向溶解度小的方向转化.

利用化学平衡的理论解决沉淀溶解平衡问题.

【根据表7预测】向上述沉淀中体系中加入硫化钠(aq),会有何现象,并进行验证.

【实验报告】填写表8.

【思考】污水中含有Ag+、Cu2+、Fe3+、NH4+、Na+若除去Ag+,根据表9所列溶度积常数,选择哪种物质作沉淀剂?实际处理过程中,银离子的除去,常用氯化钠法,为什么不采取硫化物的沉淀.

【回答】解决共沉淀的问题,硫化物的沉淀很多.而氯化物只有氯化银沉淀.防止沉淀的分离问题.

环节四是对沉淀溶解平衡的实践研究,通过一个具体问题的解决来实现:如何再降低污水中的Ag+浓度来实现的.核心概念重要功能:对新情境新问题作出预测,巩固沉淀转化的规律.体会从不同角度,分析问题、辩证的看待问题.此环节实现了化学平衡核心概念的的功能价值.

环节五自然界的沉淀溶解平衡

PPT展示自然界矿物之间的转化:

原生铜矿→硫酸铜→闪锌矿→铜篮

通过以上转化关系给出自然界发生着溶解度小转化为溶解度更小的矿物.从自然界的角度体会沉淀的溶解平衡的存在.

参考文献

[1]温·哈伦.科学教育的原则和大概念[M].韦钰译.北京:科学普及出版社,2011.

[2]艾里克森.概念为本的课程与教学[M].兰英译,北京:中国轻工业出版社,2003.

[3]普莱斯顿.D费德恩等著.教学方法——应用认知科学,促进学生学习[M].王锦等译.上海:华东师范大学出版社,2006.

[4]布鲁纳.教育过程[M].邵瑞珍,译.北京:文化教育出版社,1982.

影响电解槽平衡 第7篇

以电导法测定弱电解质解离平衡常数的实验中, 较合理的方法是采用并联电容比较电桥测定弱酸溶液的电阻, 再将其转换成电导[2]。该方法比用电导仪或p H计的方法[3], 原理上更清楚, 便于学生学习、理解和掌握。该方法原理如图1所示。

在“弱电解质解离平衡常数测定仪的优化与设计”[4]一文中, 我们全面、系统的介绍了我校开发并拥有自主知识产权的数字式弱电解质解离平衡数测定仪的设计理念及优化过程。其基本原理采用电导法, 即并联电容比较电桥法。本文就弱电解质解离平衡常数仪的接口技术及应用软件的开发作进一步的阐述。

一、数字化、自动化、智能化教学仪器设备简介

数字化、自动化、智能化教学仪器设备一般由微型计算机、实验仪器、应用软件三部分组成[5]。实验仪器必须内置RS232C、USB等标准通信接口。应用软件主要包括监控程序、接口管理程序、数据处理程序三部分。其中:监控程序面向仪器面板键盘和显示器, 功能包括人机对话的键盘输入及对仪器进行预定参数的设置, 对处理后的数据以数字、字符、图形等形式显示等。接口管理程序主要通过接口电路进行数据采集、输入/输出通道控制、数据的通信及数据的存储等。数据处理程序主要完成数据的滤波、数据的运算、数据的分析等任务。

二、仪器接口技术的开发

利用RS232标准接口实施接口技术的开发[6,7]。设计方案如下:

1. RS232接口通讯协议的确定

接口通讯协议—标准232.9600bps, 起始位1, 数据位8, 停止位1, 检查位无。

2. 传输数据格式的确定

传输数据格式—每包发送7个字节, 起始字AA (十六进制) , 结束字FF (十六进制) 。万位数据:00代表0;00～09代表0～9;千位数据:00代表0;00～09代表0～9;百位数据:00代表0;00～09代表0～9;十位数据:00代表0;00～09代表0～9;个位数据:00代表0;00～09代表0～9。

三、应用软件的开发

利用VB语言 (最小二乘法) 编写专用程序[8,9]。设计方案如下:

1. 仪器的初始化自动测试系统中的测试仪通过RS232标准接口与计算机连接, 在仪器使用前, 应当首先进行初始化。

2. 测试项目设置测试仪具有多项功能, 对应着不同的测试项目, 用户可以根据需要选择相应的测试项目。

3. 数据采集根据测试项目对应的测试信号, 计算机向测试仪发送执行指令, 采集测试仪获得的各种原始测量数据。

4. 计算监控为改善测试过程中测试人员与测试系统的互动, 在测试过程中实时地监视当前项目的测试情况, 并对数据进行计算、分析。

5. 数据浏览当一个项目测试完成以后, 在测试结果保存在数据库之前, 测试人员有机会再检查和确认测试结果。

6. 原始数据库计量检定行业的有关规范和标准要求原始测试数据必须长期保存, 以备检索和查询, 该构件将测试过程中产生的原始数据, 按照规定的格式存放到数据库中。

7. 报告生成根据数据库中存放的信息和原始测试数据, 按照规定的格式自动完成测试报告的生成。

四、系统整合

将数字式弱电解质解离平衡常数测定仪中的RS232接口通过数据总线与计算机连接。

五、系统操作简介

在实验处于正常工作状态下, 进行下列操作 (以我校实验为例) 。

1. 电导池常数的测定

(1) 通讯口的设置:打开通讯口, 选择com1或com2。

(2) 实验参数的设置:在相应对话框中, 分别输入体系温度 (25℃) 、KCl标准溶液浓度 (0.100mol/L) 、该条件下标准溶液的电导率K (0.14114S/m) 。

(3) 实验数据的采集:打开[操作 (0) ]窗口, 选择[读数据 (F6) ]后, 在测量数据选择区中电导池常数测定一栏里, 单击[数据1], 则第一组实验数据自动传输至对应的测量值窗口。第二组、第三组等实验数据的采集方法依次类推。

(4) 电导池常数的计算:打开[操作 (0) ]窗口, 单击[计算电导池常数 (F5) ], 便可完成电导G、电导池常数θ、电导池常数平均值的计算。

2. HAc溶液的电导和电离平衡常数的测定

(1) 实验参数的设置:在相应对话框中, 分别输入体系温度 (25℃) 、HAc溶液极限摩尔电导率Λm∞, HAc溶液的浓度 (0.025mol/L, 0.050mol/L, 0.100 mol/L) 。

(2) 实验数据的采集:打开[操作 (0) ]窗口, 选择[读数据 (F6) ]后, 在测量数据选择区中HAc溶液的电导和电离平衡常数的测定一栏里, 单击[数据1], 则第一组实验数据自动传输至对应的测量值窗口。第二组、第三组等实验数据的采集方法依次类推。

(3) HAc溶液的电导和电离平衡常数的计算:打开[操作 (0) ]窗口, 单击[计算HAc溶液的电离常数 (Ctrl+F5) ], 便可完成HAc溶液的电导G和电离平衡常数Ka的计算。

3. 测试报告的保存与生成

(1) 测试报告的保存:打开[文件 (F) ], 单击[保存 (S) …Ctrl+FS]进入另存为, 在文件名 (N) 一栏里填入测试报告名称后单击[保存 (S) ], 当前文件将得以保存。

(2) 测试报告的生成:测试报告保存后, 只需单击[打印 (P) …Ctrl+FP], 测试报告便得以生成。实验结果图文界面见图2。

六、结论

上述技术是我校开发并拥有自主知识产权的数字式弱电解质解离平衡常数测定仪中关键组成部分之一。该项技术具有:自动化及智能化程度高、计算结果真实可靠、精密度高、操作简单便捷等众多优点, 极大地提升了实验装置的技术含量, 在国内处于领先地位。该项技术不但可以用于教学实践, 而且可以用于科学研究, 具有很好的实用价值和推广价值。并获两项国家专利 (专利号:ZL200320110451.8;专利号:ZL200520075450.3) 。现已在中国药科大学、南京师范大学等国内部分高校得到推广和应用。

参考文献

[1]贺德华, 麻英.物理化学实验教学的发展趋势与改革探讨[J].实验技术与管理, 2006, 3

[2]孙尔康, 徐维清, 邱金恒.物理化学实验[M].江苏:南京大学出版社, 2000

[3]南京大学化学实验教学组.大学化学实验[M].北京:高等教育出版社, 1999

[4]周钢, 兰叶青.弱电解质解离常数测定仪的优化与设计[J].实验技术与管理, 2006, 5

[5]吴钢.计算机技术在测量仪器中的应用[J].上海铁道科技, 2007, 2.

[6]于英民, 丁佳.计算机接口技术[M].陕西:西安电子科学出版社, 2003

[7]张世琨, 王立福, 冯慧, 等.标准接口仪器测试应用软件辅助开发工具[J].软件学报, 2000, 6

[8]沈祥玖.VB程序设计[M].北京:高等教育出版社, 2003

影响电解槽平衡 第8篇

病例教学法与循证医学教学方法的含义和关系。1982年Mc Master大学将循证医学 (evidence-based medicine, EBM) 引入医学教育, 是指一切医学研究和决策均应以可靠的科学成果为依据[1]。病例教学法 (CBL) 核心是“以病例为先导, 以问题为基础, 以学生为主体, 以教师为主导”的小组讨论式教学法[2]。其特点是打破学科界限, 围绕问题编制综合课程, 以提高学生学习的主动性, 培养创新能力, 提高学生获取新知识、有效运用知识解决新问题的能力为教学目标。EBM和CBL两者的基础都是从最初的临床问题开始进行延伸。出现水电解质酸碱平衡的紊乱病人, 大多有原发病做基础, 导致水份和 (或) 电介质不同程度的丢失, 因此, 根据病的临床特征, 做出正确的诊断并给出治疗方案, 而病理生理学所提供的诊断和治疗的偱证医学证据, 大多在A级和B级, 因此在学习这一章节时, 运用病例教学法与循证医学相结合的教学方法已经取得较好的效果, 现将具体策略汇报如下:

1. 复习。

以往的生理学和生物化学两个学科的知识, 了解生理状态下, 水、电解质和酸碱平衡的重要意义, 至少需要2学时的时间, 磨刀不误砍柴工, 会起到事半功倍的效果。

2. 泛讲。

水、电解质和酸碱平衡紊乱的类型原因和病理生理学过程及对机体的影响, 任何一种原因都能够打破机体自稳状态, 导致的结果主要包括脱水、水中毒;高钠血症、低钠血症;高钾血症、低钾血症;高钙血症、低钙血症;高磷血症、低磷血症;高镁血症、低镁血症。还有就是四种酸碱平衡紊乱, 每一种情况都有其病因和诱因, 由学生亲自做读书笔记, 进行总结和记忆, 课上6个学时, 课下需要一周时间的复习和总结, 到下一次上课的时候, 上交读书笔记。

3. 病例分析。

以急性肠炎病人为例, 第一步先由老师提出可能出现的水电解酸碱平衡紊乱的类型, 并针对每一种类型进行分析, 探讨其发生的病因、病理过程及对机体的影响、造成的后果以及处理方案的病理生理学依据, 这样走一轮, 大约需要2学时。然后, 再由老师提出第二个病例, 学生第一次进行角色转换, 作为一名临床医生, 如何分析、诊断这个病例, 并提出治疗方案及其病理生理学依据。比如流行性出血热病例, 有三大主症和五期临床经过, 在不同的时期, 水电解质酸碱平衡的种类是动态变化的, 由学生结组课下寻找资料, 包括传染病学教科书以及相关的参考文献, 并进行讨论, 给出正确答案, 下一堂课作为老师复习提问和讲解的主要内容, 大约需要2学时。总之, 这章节内容讲解重复三次, 会出现如下效果: (1) 大部分学生迫切希望尽早进入临床医生的角色当中, 对提高学生的学习兴趣非常有益; (2) 通过查找资料和结组讨论, 扩大学生的知识面, 达到1+1>2的学习效果; (3) 通过分析和讨论病例, 寻找症状发生以及治疗方案的确定的病理生理学依据, 培养学生解决临床问题的最缜密的逻辑思维能力; (4) 体会水电解质酸碱平衡紊乱在治疗疾病过程中的重要意义, 在以后的职业生涯中, 形成永恒的记忆。

4. 角色转换。

在这一章节授课中减少医疗纠纷具有重要意义。本人从医20年, 一直坚持与病人和家属保持良好沟通, 病人开始就诊, 面对医生时, 并没有抱着一种要发起战争的心态, 但一定拥有一种戒备或自卫的心理。医疗纠纷的一个重要原因是医学信息不对等, 病人和家属不理解我们共同面对的疾病过程, 造成误解和纠纷;就水电解质酸碱平衡紊乱现象来说, 临床上确实有部分病人因为家属或医生错误性的或忽略性的判断, 导致疾病进入不可逆阶段, 最终导致病人死亡, 可以说病人并不是死于不可治愈的原发病, 而是死于不该发生的严重的水电解质酸碱平衡紊乱。病理生理学课程中讲解的内容在偱证医学理论中的循证依据大都在A级, 水电解质酸碱平衡紊乱的病因机制以及处理方案在偱证医学里更是有据可查。因此, 医生完全可以给患者和家属肯定的和正确的解释和沟通, 让患方理解疾病的阶段性和处理方案的正确性, 因此, 我在病理生理学授课过程中, 要求学生进行角色转换, 面对病人和家属时, 能够把这一连串的问题都诚恳地主动告知我们的服务对象, 这样可能会最大限度地减少医疗纠纷。

总之, 在病理生理学水电解质酸碱平衡紊乱这一章节, 本人认为至少需要10~12学时, 并认识到其重要性, 而最终达到的实际效果可能也仅仅是在以后的生活和工作中才能看到, 对于病人单一水电解质酸碱平衡的紊乱状态能够很快意识到, 并给予正确处理, 复杂的情况还需要在临床工作中不断积累经验和教训, 逐渐成为成熟的医务工作者, 成为让人们信得过的医生。

参考文献

[1]聂小蒙, 徐晓璐.临床医学八年制教学中开展循证医学教育的探讨[J].西北医学教育, 2009, 17 (3) :460-461.

影响电解槽平衡 第9篇

所谓电流效率就是在电解过程中实际的铝产量与同样条件下 (电流强度和时间相同) 铝的理论产量之比的百分数, 一定的生产条件下, 电流效率的高低取决于实际铝产量。电流效率是电解铝生产过程中一项非常重要的技术经济指标, 电流效率的高低与铝电解生产的各种工艺参数关系重大, 它在一定程度上反映着电解铝生产的技术水平。因为在电解过程中, 一方面金属铝在阴极析出, 另一方面又以各种原因损失掉, 所以电流效率总是不能达到100%, 即实际产量总是比理论产量低。目前国内先进铝电解技术的电流效率一般可达92%~94%。因此加强电解工艺研究, 是提高电流效率和经济效益的根本途径。

1 铝电解过程的机理

自1886年以来, 美国霍尔和法国埃鲁特发明的“冰晶石—氧化铝熔盐电解法”, 就一直成为现代铝冶炼工业的技术基础。电解铝的实质:在通有高电流的电解槽中使熔融的电解质 (NaAlF6-Al2O3熔体) 在两极上发生氧化还原反应, 其基本反应方程式为:

但是, 在近1000℃电解温度下, NaAlF6—Al2O3熔体主要由Na+、AlF63+、AlF4、F-及AlxOy (2+2y-3x) 等离子构成, 这些不同的离子在不同的生产条件下有不同的反应机理, 使得电解工程十分复杂, 至今还有不少争议, 但不管何种机理, 整个反应过程, 都是消耗了Al2O3和C, 总的反应方程式依然为:

也正是因为电解质溶体中各种离子在电解过程中繁杂的电化学反应, 直接影响了电解铝的电流效率, 对电解机理的不断研究, 也是为了寻求更加合理的电解工艺。

2 影响电流效率的主要因素及影响程度

2.1 主要因素

电解工程中, 导致铝损失的因素主要有:1) 铝的溶解和再氧化损;2) 铝的不完全放电;3) 其它离子放电;4) 水的电解。除了机械损失外, 铝的损失均与电解条件密切相关, 如电解温度、电解质的组成、极距、电流密度及铝液的高度等。

2.1.1 电解温度对电流效率的影响

电解生产中直流电除了流过回路的电阻造成的电能损失外, 部分补充电解生产中的热损失, 其余部分才是使熔体中ALF4-离子产生还原反应做有用功, 即发生如下的氧化还原反应:ALF4-+3e=Al+4F-

实际上在上述氧化还原进行的同时, 在同样的电解条件下, 同时进行着如下的反应:

这些反应引起电流做无用功, 降低了电流效率, 而在高温的情况下, 这些反应加剧, 故高温不利于电流效率的提高, 另一方面, 高温的情况下, 电解出来的原铝又容易再次溶解进入电解质, 然后发生二次氧化反应, 即2Al+3CO2=Al2O3+3CO, 电解出来的原铝向反方向进行氧化反应, 引起电流效率的降低, 温度越高二次反应越剧烈, 下表为我厂工作状况比较稳定而槽温不同的六台电解槽, 一个月内测量的槽温和实际电流效率的平均值, 也证明了电解温度和电流效率之间的趋势关系。

2.1.2 分子比对电流效率的影响

降低分子比可以降低电解质的初晶温度, 在电解槽温度不变的情况下, 初晶温度的降低, 相当于增加了反应的过热度, 从而有利于正向氧化还原反应的顺利进行;随着分子比的降低, 电解质的密度也相应降低, 拉大了电解质和铝液的密度差, 也有利于铝液从电解质中的分离, 缩短了铝和NaAlF6-Al2O3熔体接触的时间, 减少了二次逆向反应发生的几率, 但过低的分子比会使电解质的黏度增加, 不利于杂质的分离及Al2O3的溶解, 降低了电解质的电导率, 容易产生沉淀, 影响电解生产的正常进行。

2.1.3 铝水平对电流效率的影响

铝水平和分子比的合理搭配, 是保持电解槽热平衡的重要环节, 较高的铝水平可以稳定磁场, 填平槽底部高洼不平之处, 使电流比较均匀的通过槽底, 减少水平电流, 降低了针振和电压摆发生的几率和幅度, 并可以减少对阴极的侵蚀。因为铝是一种热的良导体, 合理的铝水平既能保证电解槽底部热量的均衡分布, 又能保证阳极底部的热量及时的散发出去, 有利于调节降低槽温, 减少二次反应, 从而有利于提高电流效率。

2.1.4 极距对电流效率的影响

极距是指阳极底掌与铝液镜面之间的距离, 极距较小时, 使得溶解铝扩散到氧化区的距离短, 有时阳极气体直接地将铝液面上的铝氧化。极距增大后, 熔体的对流搅拌作用减弱, 扩散层厚度增加, 铝损失减少。但是当极距超过一定程度后, 压降将明显升高, 此时电能消耗大大提高, 故通过提高极距来提高电流效率是有限的。

2.2 主要因素的影响程度分析

根据电解机理, 各种条件对电解工程的影响不是孤立的, 笔者仅就电解温度、分子比、铝水平对电流的影响做如下分析, 根据以往的经验, 对电解效率的影响可用伯奇—格洛泰姆方程[1]表述:

式中:t为电解质温度 (℃) ;

x为电解质中过剩的AlF3量 (%量) ;

h为铝水平, 单位cm;

A为槽龄, 单位月。

从上式可知, 影响电流效率的主要因素为:电解温度、电解质的组成及铝水平等技术条件。

现以我厂200kA系列为例, 分析上述参数对电流效率的影响程度。

公式 (1) 为多元方程, 在分析单一因素对电流效率的影响程度时, 首先要假定其它变量为一个恒定的值, 如正常生产条件下为:

当任一条件发生变化以后的关系式为:

可知当任一条件的变化后, 电流效率的变化值为

Δη (%) =η2 (%) -η1 (%) =-0.1388 (t2-t1) +0.59 (X2AlF3-X1AlF3) +58.9[Sin (3h2) -Sin (3h1) ]

2.2.1 电解质温度波动对电流效率的影响程度

2.2.2 分子比波动对电流效率的影响程度

分子比K与电解质中过剩的AlF3量 (XAlF3) 之间的关系[2]可用公式 (2) 表述:

式中Σa——Al2O3和CaF2的百分含量, %;

根据我厂200KA系列的生产实践, Al2O3和CaF2在电解质中的百分含量应该为7.5%左右, 即取Σa=7.5, 则:分子比K1=2×1.29=2.58, K 2=2×1.24=2.48

根据公式 (2) 可得:

则Δη (%) =0.59 (X2LF3-X1ALF3) =0.59× (7.16-5.66) =0.885 (%)

2.2.3 铝水平波动对电流效率的影响程度

则Δη (%) =58.9[Sin (3h2) -Sin (3h1) ]=58.9 (Sin57-Sin51) =3.63%

综上所述, 电解温度每降低10℃, 可提高电流效率1.39%;电解质的分子比降低0.10, 可提高电流效率0.89%;铝水平升高2cm, 可提高电流效率3.63%。但是电解过程是个复杂多变的电化学反应过程, 各种生产作业条件是相互影响、综合作用的, 这些因素对电流效率的影响程度也不可能作简单的累加, 上述计算分析, 其目的是为了探询技术条件变化对电解过程的影响程度, 以便于指导生产, 确定合理的过程控制参数。

4 结论

电解过程反应机理复杂, 影响因素很多, 参照上述分析, 同时结合我厂生产的实际经验, 笔者认为, 在保持较高电流密度、低氧化铝浓度、适中的电解温度及适当偏高的铝水平的条件下, 可以有效的提高电流效率。

实际生产中, 除了保持较高电流密度、低氧化铝浓度、适中的电解温度及适当偏高的铝水平外, 从反应动力学的理论可知, 只要有效的减缓反应的控制过程, 就能减少二次反应, 从而提高电流效率, 这是研究提高电流效率的基本方向, 这就要求我们在日常的生产中, 要加强过程控制, 提高操作水平, 寻求最佳的电解参数, 从而有效降低单位产量的能耗, 提高企业的经济效益和产品竞争力。

摘要：电流效率是电解铝生产过程中一项非常重要的技术经济指标, 提高电流效率是电解铝工业永恒的课题。本文结合生产实践对影响铝电解电流效率的因素进行分析, 探讨有效提高电流效率的方法和途径。

关键词：电解,电流效率,影响因素,分析,控制

参考文献

[1]杨重愚主编.轻金属冶金学[M].冶金工业大学出版社, 1998.

[2]邱竹贤主编.铝电解[M].冶金工业出版社, 1998.