初三化学一氧化碳

初三化学一氧化碳（共12篇）（共12篇）

1.初三化学一氧化碳 篇一

初三化学教学教案：奇妙的二氧化碳

第三节 奇妙的二氧化碳

学习目标：

知识与技能：

1.认识二氧化碳的主要物理性质和化学性质;

2.认识化合反应和分解反应的特点

3.学会实验室制取二氧化碳的原理与装置

4.了解二氧化碳在自然界碳循环中的地位、作用，认识二氧化碳对人类生活和生产的作用

过程与方法：

1.学会观察和描述有关二氧化碳的性质实验，并从实验事实归纳二氧化碳的某些性质特点。

2.实验室制取气体的设计思路

情感态度价值观：

学习全面的认识与评价自然界中的物质。

学习重点与难点：

1.二氧化碳的性质与用途;

2.化合反应与分解反应的理解;

3.实验室制取二氧化碳的探究。

学习方法：

1.通过观察与思考，来理解二氧化碳在生活中的重要作用及其自然界二氧化碳的循环;

2.通过实验的观察，来了解二氧化碳的物理性质和化学性质;

3.通过教师的介绍，来了解二氧化碳及其干冰在生产生活中的用途;

4.通过与制氧气、氢气的比较，探究制取二氧化碳的实验室制法

5.通过利用化学文字表达式的比较，学生自行归纳化合反应和分解反应的特点

实验探究：

1.二氧化碳的化学性质

2.二氧化碳的实验室制法

学习内容：

一、自然界中的二氧化碳(carbon dioxide)

1.二氧化碳在自然界中的循环

(1)二氧化碳的产生：动植物的呼吸，动植物尸体在微生物作用下发生分解，煤、石油、天然气等化学燃料的燃烧，其他有机化合物的燃烧等都会产生二氧化碳;

(2)二氧化碳的消耗：主要靠绿色植物的光合作用

二氧化碳 + 水 葡萄糖 + 氧气

2.二氧化碳对环境影响——温室效应(全球变暖问题)

(1)由于二氧化碳的密度比空气大，二氧化碳分子的运动速度比(空气中)氮气分子和氧气分子的运动速度慢，再加上二氧化碳分子吸收太阳光中的红外线的能力强，所以二氧化碳增多就像在地球表面盖上了厚厚的被子，是热量不容易散发出去，导致地球表面温度升高，即温室效应。

(2)温室效应对人类的生存环境对产生不良的影响。如果地球的气温上升，将导致冰川融化，海平面上升，一些沿海城市会被淹没，有的地方会炎热得无法居住，气温上升，会使更多的水蒸气进入大气，一些富饶的土地变成沙漠。

(3)防止温室效应的措施

a.减少使用煤、石油、天然气等化学燃料;

b.更多的利用太阳能、风能、地热等清洁能源;

c.大力植树造林，严禁乱砍滥伐森林;

3.二氧化碳的用途

(1)可作为温室肥料。植物不但叶部、地上部分会吸收二氧化碳，就是根部也会吸收二氧化碳，所以直接使用二氧化碳或使用分解出二氧化碳的肥料，可以增强植物的光合作用，促进农作物的生长。

(2)可用作于灭火，原因是二氧化碳比空气密度大，且一般情况下，不助燃也不燃烧。

常用的灭火剂主要有三种：

a.泡沫灭火剂：适用于木材、棉布等一般性着火;

碳酸氢钠(NaHCO3)+盐酸(HCl)→氯化钠(NaCl)+水(H2O)+二氧化碳(CO2)

b.干粉灭火剂：除适用于一般性着火外，还适用于油料、气体着火;

碳酸氢钠(NaHCO3)加热——→碳酸钠(Na2CO3)+水(H2O)+二氧化碳(CO2)

c.液态二氧化碳灭火剂：适用于图书档案、贵重设备、精密仪器等着火。

这些灭火器在适用时都能产生和喷出二氧化碳气体。由于二氧化碳的密度大于空气的密度，且一般情况下不能燃烧，也不能支持燃烧。从灭火器中喷出的二氧化碳好似给燃烧物覆盖了一层厚厚的二氧化碳“被子”。使燃烧物与空气隔绝开，燃烧物因缺氧而熄灭。但在扑灭钾、钠、镁等活泼金属失火时，不能采用二氧化碳灭火。因为这些金属都能在二氧化碳中燃烧。

4.二氧化碳对人体的影响

(1)当空气中二氧化碳的体积分数达到1%时，人就会感到气闷、头昏、心悸，达到4%~5%时，人就会感到气闷、头痛、眩晕;达到6%时，人就会神志不清、呼吸停止，以至死亡。但是二氧化碳没有毒。

(2)减少二氧化碳危害的方法：

a.保持室内经常通风;

b.进入可能会含较多二氧化碳的地方(如菜窖)要检查二氧化碳的含量。做灯火试验。二、二氧化碳的奇妙变化

1.二氧化碳的物理性质

(1)通常情况下，是无色无味气体。加压降温的条件下，可变成液态二氧化碳，甚至固态二氧化碳。

液态二氧化碳主要用于灭火器，而固态二氧化碳做致冷剂，冷藏食物，人工降雨，舞台制景等。

CO2(solid)

CO2(gas)

CO2(liquid)

(2)密度比空气大(标准状况下，1.97g/L)，用向上排空气法收集二氧化碳;

(3)能溶于水(通常情况下，1体积的水能溶解1体积的二氧化碳)，加压可以增大溶解量，制汽水。

2.二氧化碳的化学性质

(1)二氧化碳不但能溶于水，而且还能与水反应

实验：二氧化碳通入含有紫色石蕊试液的水中，原来的紫色变成红色，加热该液体后，石蕊试剂重新变成紫色。

原因：二氧化碳与水发生了反应生成了一种酸性物质，而该酸性物质不稳定，受热容易分解。

文字表达式：二氧化碳(CO2)+水(H2O)—→碳酸(H2CO3)

碳酸(H2CO3)加热——→ 二氧化碳(CO2)+水(H2O)

判断：二氧化碳能使紫色石蕊试剂变红(错)

分析：二氧化碳溶于水形成了碳酸，从而使紫色石蕊试剂变红，而非二氧化碳。

(2)二氧化碳不能支持燃烧，也不能燃烧，更不能提供呼吸

可以使燃着的木条熄灭。

实验：阶梯蜡烛熄灭实验

现象：当集气瓶中的二氧化碳气体慢慢倾倒于烧杯中时，其中的蜡烛由下而上逐渐熄灭。

原因：(1)二氧化碳气体既不能燃烧又不能支持燃烧

(2)二氧化碳密度比空气大，容易沉积在下面。

(3)与澄清石灰水(即氢氧化钙)反应，产生白色沉淀。

文字表达式：二氧化碳(CO2)+ 氢氧化钙[Ca(OH)2] —→ 碳酸钙(CaCO3)+ 水(H2O)

该反应用来检验二氧化碳气体。

在露置的石灰水上，一段时间后会出现一层白膜，该白膜就是空气中的二氧化碳与碳酸钙反应生成的碳酸钙固体。

石灰水涂墙也是利用该反应

思考：为什么用石灰水涂墙后，墙壁会出汗?

三、化学反应类型之一——化合反应和分解反应

1.化合反应(combination reaction)：由两种或两种以上物质生成一种新物质的反应。“多变一”。

2.分解反应(decomposition reaction)：由一种物质生成两种或者两种以上物质的反应。“一变多”。四、二氧化碳的制法

工业制法

煅烧石灰石

文字表达式:碳酸钙(CaCO3)高温——→氧化钙(CaO)+二氧化碳(CO2)

实验室制法

1.药品选用：石灰石(或大理石)与稀盐酸

碳酸钙(CaCO3)+盐酸(HCl)→氯化钙(CaCl2)+水(H2O)+二氧化碳(CO2)

补充：

1)石灰石或大理石的主要成分为碳酸钙，能否用碳酸钙粉末或者碳酸钠粉末代替石灰石作为实验室制取二氧化碳?

答：不能，化学反应的速率与反应物的接触面积有关。反应物颗粒越小，接触面积就越大，反应速率就越大，在实验室制取二氧化碳时就不易收集。

2)盐酸就是氯化氢气体的水溶液。在实验室制取二氧化碳是否能够用浓盐酸代替稀盐酸?

答：不能。盐酸都具有一定的挥发性，如果利用浓盐酸制取二氧化碳，挥发性太强，使制得的二氧化碳气体中含有较多量的氯化氢气体，影响实验结果。

3)实验室制取二氧化碳能否用稀硫酸代替稀盐酸?

答：不能。如果用稀硫酸，会与石灰石发生反应生成一种微溶性的固体——硫酸钙，包裹在固体表面，从而使液体与固体反应物隔绝，阻止反应的进一步进行。看到的现象时首先有少量气泡，马上停止。

2.反应仪器选择：固体与液体发生反应生成气体不需要加热。选择与过氧化氢制氧气相似的仪器。

反应仪器中，分液漏斗可以用长颈漏斗代替，不过，长颈漏斗的下端必须要神入液面以下，形成液封，防止生成的气体从漏斗口逸出。

该装置的优点：

(1)可以随时控制反应的开始和结束，节约药品

(2)可以随时向反应容器中加入液体药品

(3)可以控制反应的速率

思考：还有哪些类似原理的装置

3.实验步骤：与氧气的实验室制法相似。

4.二氧化碳的检验及验满

1)检验：向集气瓶中注入少量澄清石灰水，观察是否产生白色沉淀

2)验满：将燃着的木条放在集气瓶口，如果木条马上熄灭则说明已经收集满。

5.收集气体：由于二氧化碳能溶于水并且密度比空气大，只能用向上排空气法收集。

补充：如果要得到干燥纯净的二氧化碳气体，该怎么办?

答：可以将反应生成的气体首先通过水，或碳酸氢钠溶液(吸收HCl气体)，然后通过浓硫酸(干燥)，顺序绝对不能调换。

练习：请设计一个简单的实验来区分4瓶集气瓶中的气体，其中分别为空气、氧气、氮气、二氧化碳。

答：首先分别取样。然后将一根燃着的木条分别伸入到4瓶集气瓶中，观察现象。如果正常燃烧，则是空气;燃烧更加剧烈，说明是氧气;如果马上熄灭，则是氮气或二氧化碳，在该集气瓶中倒入少量澄清石灰水，若变浑浊，则为二氧化碳;若不变浑浊，则为氮气。

2.初三化学一氧化碳 篇二

面对日益恶化的能源与环境问题, 各国政府高度重视CO2的减排、捕获和固定工作[3—5]。另一方面, CO2作为最丰富的碳源, 为转化成高附加值燃料或精细化学品提供了契机[6,7]。挖掘新的人工碳循环, 将CO2有效回收利用, 促使其转化为新型、绿色的碳资源, 将对人类环境和能源方面具有革命性意义。

CO2具有极强化学稳定性, 按现有科技手段及水平, CO2再利用能力远低于其产生的规模和速度。实现新的人工碳循环需要深入认识CO2活化理论、开发高效催化剂以打开高强度C—O键, 为形成新的C—H键或C—C键垫定基础[8]。关于CO2转化已有大量文献报道, 主要集中于表1所示的对CO2进行催化加氢、光化学或电化学转化, 或者与天然气的催化重整制合成气等。传统的化学转化方法通常在高温高压下进行, 对能量供给、设备强度和安全性均有较高要求。

CO2电化学转化, 或称CO2电化学还原, 能够有效利用可再生的电能, 为“碳中和” (Carbon-neutral) 战略提供有效途径, 具有较好的研究和应用前景[9]。其优点可归纳为三点[10,11]: (1) 电还原反应可在温和条件下进行, 即不需高温高压; (2) 电化学设备可获得较其他化学转化设备更高的能量利用效率; (3) 通过电极电位可以直接控制催化剂表面自由能, 为控制反应速率和产物选择性创造条件。

目前, CO2电还原工作主要集中于探索新型催化剂[14]以及相应产物的生成机理考察[15]。此外, 反应条件[16]和电化学反应器[17]的探索也为关键材料提供了工程验证。研究焦点集中于[18,19]: (1) 高能量效率 (高法拉第效率或电流效率) , 即对特定产物具有高收率和选择性, 并能有效降低过电位; (2) 高反应速率 (高电流密度) 。因而本文综述了CO2电还原关键技术———催化剂的最新研究进展, 结合各种CO2催化技术的原理和特点分析了这些技术的优势与不足, 并对CO2的催化转化前景进行了展望。

CO2电化学还原理论始于19世纪, 在最近30年里已有长足进步[20,21]。CO2电化学还原较常见产物为甲酸[17,22]、CO[23,24]和乙烯[25], 也可通过6电子或8电子反应生成甲醇[13]和甲烷[26]。生成各种产物的热力学电位参见方程式 (1) ~式 (7) : (p H=7, 水溶液, vs.NHE, 25℃, 1 atm (1atm=101 300Pa) , 1 M溶质) [27]:

CO2的电化学还原主要包括CO2活化和加氢过程, 是复杂界面的多步反应, 涉及得失电子、吸附解析等复杂进程, 由于整体反应受第一步———CO2活化过程中的单电子还原反应制约 (反应式 (7) ) [28], 且通常在高过电位才能发生, 因此, 降低该步过电位是提高整体反应能量效率的关键。

CO2电化学还原产物的收率和选择性影响因素众多, 但其关键技术主要是通过催化剂的界面作用, 从而现有研究可分为异相、均相催化剂两个方面。

1 异相催化剂

1.1 传统金属电极材料

电极材料性质强烈影响电催化过程, SánchezSánchez等对不同金属的电化学还原CO2的界面行为、产物分布进行了详细的介绍[29]。由于CO2电还原中常伴随析氢反应 (hydrogen evolution reaction, HER) , 其竞争作用对CO2还原产物有较大的影响, 从而根据析氢电位不同, 可将传统金属电极材料大致分成以下四类[30]:

第一类, 较高析氢过电位材料, Pb、Hg、In、Sn、Cd、Tl、Bi等, 主要产物是HCOO-;

第二类:中等析氢过电位材料, Au、Ag、Zn等, 主要产物是CO;

第三类:较低析氢过电位材料, Ni、Fe、Pt、Ti等, 主要产物是H2;

第四类:Cu, Cu具有独特的电催化性质, 可生成多种燃料产物, 其中, CH4和C2H4含量较大引起了高度关注。

1985年, Hori等[31]最先发现CO2在Cu电极上还原时具有特殊燃料化行为。2006年, Gattrell[18]对水体系Cu电极上CO2还原成CH4、C2H4的过程进行总结, 认为吸附态的CO是该多步反应重要的中间体且铜电极的晶体结构直接影响反应进程。Peterson等[32]应用密度泛函理论 (DFT) 深入分析了反应机理, 认为Cu催化CO2还原的速控步骤是吸附态CO质子化形成吸附态CHO的过程, 提高CHO稳定性将有助于降低过电位。Durand等[33]进行了理论拓展, 深入探索了多晶Cu的晶体结构对产品选择性影响, 发现中间产物在面心立方晶格 (211) 面上具有更高稳定性, 更易得到产物CH4。最近Schouten等[34]利用在线质谱, 发现在C1途径中吸附态CHO是关键中间态, 其C—O键断裂易形成甲烷, 而并行的C2途径可能遵循首先形成吸附态羰基二聚物、之后形成吸附态的烯二醇或金属环氧中间体, 最后得到产物乙烯的路线。

传统金属电极有助于分析及认识机理, 但目前仍存以下问题[30]: (1) 过电位往往高达1.0 V; (2) 特定产物的选择性不高, 竞争反应 (HER) 影响较大; (3) 电极因微量杂质易导致失活现象[35]。

1.2 电极的改性

对传统金属电极进行氧化、电沉积、纳米化处理等改性手段, 可以有效提高催化剂的比表面积和活性点, 提高特定产物的选择性和电流效率, 为生成长链烷烃、醇类等新型燃料提供了可能。

1.2.1 氧化处理

Li等[36]将Cu金属薄片在空气中退火, 形成高比表面积的微米级Cu2O层, 发现金属氧化物有助于提高反应效率。其实验发现, 经500℃灼烧形成的Cu2O层的Cu电极还原CO2的过电位较传统多晶Cu电极减少0.5 V, 可选择性的生成约40%的CO和33%的HCOOH, 电流密度可达2.7 m A/cm2。

Chen等[37]则对Sn进行了两种方法的氧化处理, 通过比较空气侵蚀的Sn电极和Ti上电沉积Sn/Sn Ox电极的CO2电还原性能, 发现电位在-0.50~-0.70 V (vs.RHE) 下, Sn/Sn Ox-Ti电极对CO和HCOOH具有4倍于传统Sn电极的电流效率、8倍电流密度, 性能优异的原因在于原位电沉积法促进了电极表面活性点的增加。Le等[38]则采用同样的方法在Cu电极表面电沉积Cu2O薄膜, 在-1.1 V (vs.SCE) 可将CO2电还原为CH3OH, 电流效率为38%, 并推测了Cu (I) 在该过程中的重要作用。

1.2.2 纳米化电极

纳米材料改变了CO2电还原进程, 提高了反应效率, 同时也促使产物碳链化、液体化, 更易于储存和运输[39,40]。将金属或金属氧化物进行纳米化处理, 或在纳米载体负载是目前研究热点[41]。Kauffman等[42]以油酸包覆的Cu2O和Cu O纳米颗粒为电极进行CO2电还原, CO产率是普通铜氧化物的1.7倍。Qu等[43]以Pt电极为基底, 使Ru O2-Ti O2纳米管或纳米颗粒在其表面形成一层薄膜制备改性电极, 在低过电位下, 电还原CO2产物为甲醇, 电流效率达60.5%。

碳纳米担载型催化剂对CO2电还原具有独特性质[44,45]。2007年, Centi课题组[46]将Pt纳米颗粒和炭黑热压于Nafion膜上制成Ptnano-C气体扩散电极, 其CO2电还原可得到长链烷烃 (>C5) 。随反应时间延长, 产物的碳链逐渐增加。工程验证表明, 采用间歇电池反应器, 产物主要是C1~C3烃类物质, 而使用连续电池反应器可产生C1~C9烃类, 为燃料生成奠定了基础。

近来, Gangeri等[47]合成Fe/碳纳米管 (CNT) 和Pt/CNT并制备气体扩散电极, 发现CO2电还原在发生18电子转移时, 均可制备异丙醇, 且Fe/CNT对异丙醇具有更高电流效率。Arrigo等[48]将氧化铁纳米粒子负载在氮功能化的碳纳米管 (Fe Ox/N-CNT) 和氧化纳米管 (Fe Ox/CNTOx) 表面, 发现前者对异丙醇生成具有高活性、高选择性。进而应用CO2吸附微量量热法, 发现Fe Ox/N-CNT中高密度分布的可逆化学吸附区是提高催化效率的关键结构因素。

1.3 电解质溶液的影响

电解质溶液的界面作用对电催化过程具有重要影响。最近, Wu等[49]采用Sn作为工作电极, 考察了碱金属阳离子 (Na+、K+、Cs+) 在水体系中对CO2电还原产生甲酸的影响, 同时应用双电子层 (EDL) 的GCS模型分析了界面过程。发现Na+的较小离子半径, 有利于降低其在溶液中的介电常数, 进而导致其外亥姆霍兹平面 (OHP) 电位降低, 从而更有利于电子和质量传递, 因此对甲酸具有更高的电流效率。

除了水体系外, 有机溶剂 (如乙腈、DMF等) 具有较高的CO2溶解度, 可有效提高CO2传质效率, 因无质子供体使析氢竞争反应大大降低。然而有机溶剂毒性大, 反应过程中电流密度较低等缺点均限制了其进展[50—52]。

新型离子液体以其独特理化性质及特有功能引起了高度关注, Rosen等[53]报道了在1-乙基-3甲基咪唑四氟硼酸离子液体 (EMIM-BF4) , 使用Ag电极时, CO2电还原过电位仅为0.2 V, 电流效率达到96%。其中EMIM与CO2自由基阴离子结合有助于降低该反应的自由能。进而Rosen通过表面和频光谱分析系统 (sum frequency generation, SFG) 证实了反应过程中EMIM-CO2中间体的存在[54]。另一个较新颖的发现是, 采用EMIM-BF4和水的混合电解质溶液, 使用纳米结构的二氧化钛膜电极对CO2进行电还原, 在-1.50 V电位下 (vs.SCE) 可产生电流效率为8%~14%的低密度聚乙烯 (LDPE) [55]。反应中, Ti O2/Ti2O3氧化还原电对有助于CO2自由基阴离子的生成, 而离子液体对CO2的作用保证了电极表面的CO2浓度, 从而该研究揭示了未来精细化合成的重要方向。

2 均相催化剂

在异相催化剂不断深入的同时, 均相催化剂作为CO2电还原的重要分支也在不断前进。该类催化剂具有金属有机框架结构, 通过金属变价实现电子转移, 而配体提供了较理想的电子和空间环境, 可以有效稳定变价金属和其与CO2形成的活化中间体。因此, 对金属中心和配体结构进行优化将有助于提高能量效率和反应速率[56]。

图1简要描述了均相电催化还原CO2过程:均相催化剂在溶液中与CO2结合, 而后在电子驱动下发生还原。依据配体的种类通常可把均相催化剂大体分为以下三种:大环类配体, 联吡啶配体和膦配体[35] (图2) 。

2.1 大环类配体

20世纪70年代, Meshitsuka等[58]尝试采用具有18π电子的酞菁为配体的Co、Ni配合物, 实现了CO2的电催化还原。1980年, Fisher等[59]使用氮杂环钴、镍配合物, 发现在-1.3~-1.6 V (vs.SCE) 下生成CO和H2的混合气体, 其高达98%的电流效率尤为突出。之后, Collin等发现当使用十四元大环镍配合物[Ni (cyclam) ]2+[cyclam=1, 4, 8, 11-四氮杂环十四烷, 图2 (a) ]时, 在汞电极上进行CO2还原, 在-0.86 V (vs.SCE) 下得到产物CO, 电流效率高达96%, 该配体可以较好的稳定Ni I中间态, 而且其具有dz2型亲核多电子平面结构, 可使CO2更易接近活性中心, 促进反应高效进行[60,61]。基于此结构, 在优化Ni中心的电子环境方面进行了诸多拓展。

Saravanakumar等[62]将聚丙烯胺 (PALA) 骨架植入Ni (cyclam) 2+中得到Ni (cyclam) -PALA[图2 (d) ], 该催化剂可以在玻碳电极上将CO2还原成CO (-0.78 V vs.Ag/Ag Cl, p H=8, 50 mmol/L三羟甲基氨基甲烷缓冲液) , 很接近其理论热力学电位值, 且电流效率超过90%。分析得出4-吡啶基团的大π键的电子效应和PALA中质子化氨基与金属中心的相互作用, 可有效稳定还原态Ni, 通过改善Ni中心电子环境以降低电催化过电位。Schneider等[63]探索了一系列与[Ni (cyclam) ]2+结构相似的大环类镍配合物催化剂, 并讨论p H值对产物选择性的影响, 发现[Ni (HTIM) ]2+[HTIM=C-RRSS-2, 3, 9, 10-四甲基-1, 4, 8, 11-四氮杂环十四烷, 图2 (b) ]与[Ni (MTC) ]2+[MTC=2, 3-反式-环己烷-1, 4, 8, 11-四氮杂环十四烷, 图2 (c) ]对CO2还原成CO具有更高催化效率。通过结构分析推断, 两种配合物的几何学特性使其更易在汞电极表面吸附, 同时甲基或环己烷对环拉胺骨架的电子效应是提高催化性能的主要原因。而还原过程随着p H降低 (5~2) , 产物中H2的选择性增加。Thoi等[64]合成了一系列氮杂环吡啶-碳烯镍螯合物[图2 (e) ], 具有对CO选择性高、不含H2、转换频率 (TOF) 为4~6 h-1的优点。值得注意的是, 由于含有烷基链状结构, 当碳链延长时会使NiII/I电对转换电位从-1.69V正移到-1.46 V (vs.SCE) , 利于降低CO2还原过电位, 从而促进能量节约化操作。

卟啉配体的金属配合物对CO2电还原具有催化活性。铁 (0) 卟啉配合物在Bronsted酸如1-丙醇, 2-吡咯烷, 三氟乙醇存在时, 可以将CO2还原为CO。TOF高达350 h-1且单个循环失活率仅为1%, 催化剂寿命显著延长。在汞电极上的还原电位降至1.5 V (vs.SCE) [65]。对于钴卟啉配合物 (Co P, P=porphyrin) , 同样具有CO2电还原为CO能力[66]。最近Leung等[67]使用DFT对钴卟啉催化进行了分析, 确定了电子转移的四个连续步骤, 即 (1) [Co IP]2-与CO2结合成[CoIPCO2]2-; (2) [CoIPCO2]2-质子化生成[CoIIPCOOH]-; (3) C—O断裂得到[CoIIPCO]; (4) CO释放、催化剂还原。同时发现水中氢键作用使中间产物[CoIPCO2]2-和[CoIIPCOOH]-稳定, 有助于CO2中C—O键断裂。

铜配合物具有独特优势, 可在温和条件下直接分离并固定空气中的CO2形成碳酸酯配合物。多齿大环三联吡啶-胺配体铜配合物通过内氢键的相互作用形成双核碳酸铜[68] (如图3所示) , 在-1.0~-1.25 V (vs.Ag/Ag Cl) 迅速响应并形成CO2自由基阴离子, 之后歧化形成CO和CO3[69]。为一碳合成创造了条件。

2.2 膦配体

Simón-Manso等[70]探索了双核Ni (0) 双膦配合物[Ni2 (μ-dppa) 2 (μ-CNR) (CNR) 2][R=Me, nBu, 2, 6-Me2C6H3;dppa=双 (二苯基膦) 胺, 图2 (f) ]对CO2电催化行为, 发现R为正丁基时, 在-0.99 V (vs.Fc+/Fc) 发生不可逆单电子还原, 可产生歧化产物CO和CO32-, 当有水存在时, 增加了生成甲酸的竞争途径。推测在反应过程中双核Ni (0) 可有效活化CO2。该类催化剂可为合成具有CO2催化活性的膦基多核配合物提供了指导。

对于钯配合物, 以三膦基配体可对CO2还原具有较好的活性。Rakowski等[71]发现三膦钯配合物Pd (P3) 可以选择性的将CO2还原成CO, 速率常数可在5~300 (mol/L) -1·s-1之间 (如图4 (a) 所示) 。机理上, 在高酸度时CO2可与Pd (I) 中间体结合, 是速控步骤;而CO2在低酸度下C—O键发生断裂可得到CO。同时, 为防止配合物中的Pd形成二聚体从而降低活性中心数量, R基常使用空间位阻较大的基团, 如环己基等。

将两个单核Pd (P3) 组分通过芳基间位连接, 其空间效应可有效阻止Pd形成二聚体从而大幅提高转化数 (TON) [如图4 (b) 所示], 但金属活性中心间没有协同作用, 还原速率并无明显提升[72]。

膦配体铱配合物提供了将CO2电还原成甲酸的途径[73]。在5%水/乙腈混合体系中以 (POCOP) Ir H2 (在乙腈溶液中以 (POCOP) Ir H2 (Me CN) 形式存在, 如图5a所示) 作为催化剂, 控制电位在-1.45 V (vs.NHE) 电解25 h, 可得产物甲酸, 电流效率达到85%, TON为40。从反应机理进行分析, 整个过程具有两个显著特征: (1) 铱催化作用, 通过Ir (III/I) 变价将CO2选择性还原生成甲酸, 而非CO, 且与铱相连的氢基不会被电解活化而发生析氢反应; (2) 溶液体系中少量的水对反应具有促进作用, a在水的存在下可迅速与CO2作用经历中间态b而生成带有一个单位正电荷且更易得电子Ir (III) 配合物c, 同时产生甲酸根, 另外, 在电解过程中, 水为催化剂a的复原提供了质子。

2.3 联吡啶配体

以联吡啶为配体的配合物中, Re和Mn最具代表性。Re系改性联吡啶基配合物[如图6 (a) 所示]可以有效的将CO2电催化成为CO[74]。Smieia等发现, 当以p Ka (酸度系数) 增加的规律改变取代基团 (X=COOH

同样是联吡啶基催化剂, Mn作为地球上含量排名第三的过渡金属, 体现了更大的优势。联吡啶锰配合物[如图6 (b) 单核、6 (c) 双核]与联吡啶铼配合物具有相似的结构。而通过比较研究, 在保证选择性和电流效率一致的情况下, Mn催化剂比Re催化剂具有更低的过电位 (减少0.40 V) [75]。

2.4 其他均相催化剂

最近, Angamutha等[76]合成一种新型双核铜配合物用于吸收CO2并使其转化成内草酸。如图7所示, Cu (I) 配合物a置于空气中, 可专一与CO2作用形成b而不受O2影响, 这条途径提供了一种低能稳定CO2自由基阴离子的过程;之后b通过二聚作用形成四核草酸根桥联配合物c。由于整个过程在乙腈中进行, 当加入Li Cl O4时, c可以与之反应并生成Li2C2O4沉淀。最后在电位为-0.03 V (vs.NHE) 下, Cu (II) 脱去Me CN被还原成Cu (I) , 催化剂复原。该过程的优势在于可利用铜配合物的特性, 在较低过电位下简单而有效的将CO2还原成草酸。但存在的缺点是TOF较低且生成的Li2C2O4附着在电极上会影响电子传递。

吡啶及其衍生物同样具有电催化CO2的能力。Seshadri等[77]首次以吡啶作为均相催化剂对CO2进行还原, 以氢化后的Pd为电极, 在过电位仅为0.2 V条件下, 得到6电子产物甲醇, 电流效率约30%。而后Barton等[78]将吡啶用于p-Ga P光电催化系统, 得到了电流效率接近100%的甲醇, 过电位为0.3 V。针对上述结果, Cole等[79]深入讨论了该过程反应机理 (如图8所示) , 得出吡啶自由基可以与相关中间产物 (甲酸、甲醛) 相互作用, 通过连续电子传递得到6电子还原产物甲醇。该过程证明了在没有变价金属参与下, 简单小分子有机物同样具有高效催化CO2的能力。

Smith等[80]发现一些富含氮基如苯并咪唑和吡啶/联吡啶的高聚物, 对CO2也具有相类似的电催化活性。相比较而言, 含有联吡啶的高聚物具有更高的催化电流, 可以推断含氮基团越多电子传递能力越强。

3 CO2的光电催化

以电化学理论为基础, 其衍生学科光电催化还原CO2也得到了初步发展。光电还原常采用双金属、n型或p型半导体或过渡金属配合物作为催化剂, 以光为主要的能量来源[81]。最近, Ampelli等[82]提出了光电催化 (PEC) 反应器的新颖概念, 见图9。以Ti O2为阳极, 通过光解水产生电子和质子, 而后传递到阴极诱导阴极催化还原CO2。利用已报道的Fe/CNT或Pt/CNT可作为阴极膜电极催化剂主要得到6电子还原产物异丙醇。

在光电催化基础上, Bensaid等[9]进一步提出了人工树叶的概念, 为模拟自然界光合作用提供了前瞻性的想法;与此同时, 利用辐射技术的辐射电催化也有望提供一条新的还原途径, 促使革命性变革的到来[83]。

4 总结与展望

CO2的电催化还原是未来解决能源环境问题的一项重要技术, 其以大量廉价的CO2作为碳资源制备高附加值化工产品具有较强的经济效益。本文以异相、均相催化两方面作为关键技术综述了CO2电催化还原的研究进展, 同时对新兴的光电催化技术进行了简要的介绍。

从关键技术来看, 异相电催化通过电极改性提高CO2的催化效率仍是未来研究主体, 而催化剂的纳米化则是该领域的重点突破方向, 同时增大比表面积提高活性位点数量, 以增加发生多电子反应的几率, 为电极催化剂的改性提供了广阔的空间。此外, 电解质溶液的影响有助于界面协同, 促进CO2电还原的高效进行, 新型离子液体有助于降低反应过电位、生成精细产品, 从而为电还原CO2的资源化利用提供了可能, 促进产物的选择性、均一化将成为未来的重点。但其机理仍须精确调控。

对于均相催化, 已明显表现出产物专一、高电流效率优势, 但现有问题在于电还原CO2中反应速率较慢且往往只发生2电子还原过程, 难以得到更高级多电子产物, 同时均相催化基于自身特点, 仍难于将催化剂与产物进行分离与回收。因此, 在均相催化的分子水平上深入认识CO2电还原过程, 开发新型均相催化剂以实现多电子的转移及质子耦合电子转移 (PCET) 过程将是未来的发展方向。该方向的另一重要进展在于将促进人类对自身新陈代谢认识, 逐渐开启CO2电还原在人工体液的研究, 使人类实现对自身及生物多样性的认识。未来, 通过均相催化剂的固定化, 实现部分异相催化优势可有效克服分离与回收、低反应速率难题, 并发挥均相催化高效长寿命的优势, 从而实现由分子水平向纳米水平的过渡, 促进反应的高效进行。

电化学或光电化学反应器的设计及建造将为CO2的电催化还原过程的工业化提供重要的工程技术支持, 将更有希望真正的实现人工“碳循环”, 促进人类自身的可持续发展。同时也有助于促使人类更好地认识生命新陈代谢过程, 从而为实现模拟绿色植物的光合作用、动植物的新陈代谢提供前沿基础。在此意义而言, CO2的电催化还原已超越了现有能源、环境、经济的范畴, 将为人类生物、医学等领域打开前进的大门, 创造广阔的发展空间。

摘要：二氧化碳回收及利用是控制全球气候变暖的一项紧迫任务, 具有能源、环境、经济多重现实意义。电催化方法可以在温和条件下使二氧化碳还原为高附加值的燃料、精细化工产品, 具有广阔应用前景。针对二氧化碳电催化关键技术, 从异相和均相催化剂两个方面进行了综述, 并扼要介绍了光电催化的前沿进步。在未来研究中, 从分子水平上认识催化机理, 对现有异相、均相催化剂针对性改性, 是开发新型高效、长寿催化剂的关键, 也是低过电位下选择性生成燃料的核心技术。现有电化学、光电化学反应器的设计与建造为二氧化碳的电催化转化提供重要的工程技术支持, 同时为人工“碳循环”和人类自身的可持续发展进行了前沿探索, 将为人类未来生存提供广阔的发展空间。

3.用二氧化碳制造日用化学品 篇三

长期以来，研究人员一直在寻找这样的材料，其中的灵感来自于植物，因为它们能利用大气中的二氧化碳制造一系列有用的物质。但是之前的各种方法总是不尽如人意。比如，需要大量的能量以及集中的二氧化碳流，而不是捕捉空气中的二氧化碳。这其中一个很大的问题在于材料通常都会先与氧气反应，因为它的活性更大而且量也更足。大气中氧气的含量为20％，而二氧化碳的浓度仅为万分之几。

有了新的材料，“需要投入的能量就很低，”位于华盛顿州里奇兰德的西北太平洋国家实验室(Pacific Northwest NationalLaboratory)高级科学家丹尼尔·杜波依斯(DanielDuBois)表示，但他并没有参与这项研究，“它能束缚并直接减少大气中二氧化碳含量的事实令人震惊。我从没想过能做到这一点。”

当这种铜材料暴露在空气中时，它会与两个二氧化碳分子结合形成草酸盐。然后研究人员将其暴露在锂盐中，去除表面上的草酸盐，形成草酸锂。只要给这种铜通上低压电，它就又能回到初始状态，并且可以再次捕捉二氧化碳。荷兰莱顿大学的无机化学高级讲师伊丽莎白·鲍曼(Elisabeth Bouwman)说，草酸锂很容易转化为草酸，草酸是家庭清洁剂如除锈剂的一种成分。她领导的研究小组发现了这种材料。草酸也可以用来制造乙二醇，它是一种防冻剂，也是一些常见塑料的原料。

4.九年级化学一氧化碳教案 篇四

《一氧化碳》教学设计

教学目标： 知识目标:

1.学习一氧化碳的物理性质，认识一氧化碳的毒性及其对环境的污染 加强环境保护意识；

2.掌握以可燃性、还原性为主的一氧化碳的化学性质；

3.从一氧化碳和二氧化碳分子组成的不同，了解它们在性质上的差异；

能力目标:通过有关实验,培养学生的观察能力和分析问题的能力.思想教育:结合一氧化碳的毒性,进行有关的安全教育.重点难点:一氧化碳的化学性质；一氧化碳还原氧化铁的化学方程式的配平.教学方法:边讲边实验.教学用品: 仪器:烧杯、尖嘴玻璃导管、硬质玻璃管、带导管的单孔塞、铁架台、酒精灯、试管。

药品:氧化铜、一氧化碳气体、澄清石灰水。

教学过程

〔引言〕我们已知碳在空气中燃烧，可生成CO2或CO两种氧化物。对CO2的性质、制法和用途已有了比较全面的了解，今天我们来学习和认识一氧化碳这个重要的氧化物。

〔板书〕一氧化碳（CO）

一、物理性质

〔演示实验〕展示如下放置的瓶气体,判断哪瓶为CO2,哪瓶为CO。

〔提问〕通过上述观察，你认为CO具有或可能具有哪些物理性质？（学生应答出：无色气体，可能比空气轻）〔自学〕引导学生自学课本一氧化碳物理性质部分。〔设问〕比较CO和CO2的分子组成，不难看到两者的组成元素是相同的，但它们的物理性质有明显的差异，这是为什么呢？

〔讲解〕CO和CO2的组成元素虽然相同，但其分子组成和结构不同，CO的分子是由一个碳原子与一个氧原子构成；CO2是由一个碳原子与两个氧原子构成。分子的构成不同，物质的性质也就不同。由此可见，“物质的性质，决定于物质的组成和结构。”这是一条普遍存在的自然规律。

〔引言〕大家看下面这篇报道（煤气中毒）二、一氧化碳的毒性及对空气的污染

〔自学〕课文有关一氧化碳的毒性及对空气的污染。

〔讲解〕CO与血液中血红蛋白结合力要比氧与血红蛋白的结合力大200到300倍。因此，CO一经吸入就会造成机体急性缺氧。所以，要注意防止煤气中毒。并且，提醒大家不要吸烟。

〔讲解〕对空气有严重污染的CO来源是多方面的。燃放烟花爆竹，不仅带来噪声污染，也造成空气污染。所以，要坚决贯彻执行“禁止燃放烟花爆竹规定”，防止和控制来自各方面的空气污染。

（引言）CO和CO2在物理性质上有较大的差别，那么在化学性质上又如何呢？让我们对照CO2的性质来认识和了解CO的化学性质。

大家已知：CO2既不能燃烧，也不能支持燃烧，那么：CO如何呢。〔演示实验7-10〕

三、化学性质

1．可燃性

〔提问〕用煤炉烧水时，水开时常会溢出来，洒在通红的煤上，会发生什么现象？CO在空气中燃烧时有何现象？生成物是什么？（模拟实验）

试写出有关的化学方程式。〔引导学生回答并板书〕

2CO＋O22CO2

蓝色火焰，放热。

〔提问〕CO也是一种可燃性气体，在点燃前，应注意什么？（引导学生获得正确答案，并指出点燃可燃性气体前，都应验纯，以防危险）〔引言〕CO不仅具有可燃性，还有什么性质？ 〔演示实验〕实验装置也可改进如下图：

引导学生写出这个实验的主要化学方程式 〔板书〕CO+CuO

Cu+CO2

〔讲解〕从以上反应看，CO和H2一样，在加热条件下，可以夺取CuO中的氧，表现出还原性。〔板书〕2．还原性

〔讲解〕注意实验的顺序：（可引导学生回忆氢气还原氧化铜实验的顺序并说出为什么）CO不仅可以还原CuO，还能用来还原氧化铁等多种金属氧化物。因此，在工业上，常用做还原剂来冶炼金属。如：高炉炼铁中的主要反应是：

〔板书〕Fe2O3＋3CO

2Fe+3CO2

〔讲述〕由上可见，CO和CO2在化学性质上也有很大的区别，这同样是由于CO和CO2的分子组成和结构不同决定的。尽管它们的性质不同，在一定条件下CO2和CO它们是可以相互转变的如：

2CO＋O22CO2

CO2＋C

2CO 〔引言〕CO具有可燃性和还原性。在燃烧时能放出大量的热，在生活和工农业生产中是很好的能源和还原剂，还是重要的化工原料，在现代化建设中起着重要的作用。但是，由于CO有剧毒，对人类也有有害的一面。四、一氧化碳的用途

一氧化碳可作气体燃料和用来冶炼金属，请分别说明利用一氧化碳的哪些化

学性质。【板书】

1．作气体燃料（可燃性）

2．冶炼金属（还原性）

工业上利用一氧化碳的还原性，在炼铁厂把铁矿石还原成铁。完成一氧化碳跟氧化铁反应的化学方程式。

Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2

【小结】通过本节学习，我们了解一氧化碳的各种性质，它既可能危害人类，又能造福于人民。我们只有掌握物质的性质，才能合理利用资源，防止污染，保护环境。

【作业】

1、可以用几种方法鉴别一氧化碳和二氧化碳？

2、习题4 教学说明

5.化学诗歌：二氧化碳的制取 篇五

二氧化锰盐酸逢，隔网热瓶氯气生。盐水硫酸除杂质，吸收通入火碱中。反应式：MnO2+4HClMnCl2+2H2O+Cl2↑

解释：

1、二氧化锰盐酸逢，隔网热瓶氯气生：这句的意思是说在实验室中是用二氧化锰与浓盐酸在烧瓶中隔石棉网加热的方法来制取氯气。

[联想：“隔网加热杯和瓶”]

2、盐水硫酸除杂质：“盐水”指饱和食盐水，“杂质”指混在氯气中的氯化氢和水蒸气。这句的意思是说使气体依次通过饱和食盐水和浓硫酸分别除掉混在氯气中的氯化氢和水蒸气。

[联想：有时也用水除氯化氢，但水却溶解了一部分氯气，不如用饱和食盐水好，因为氯气在饱和食盐水中的溶解度很小。]

6.高一化学教案二氧化碳的性质 篇六

二氧化碳，化学式：CO2，是空气中常见的温室气体，是一种气态化合物，碳与氧反应生成其化学式为CO2，一个二氧化碳分子由两个氧原子与一个碳原子通过共价键构成，那么我们的化学老师对于我们这节课堂的教案是如何设计的，让我们的学生学习起来更为生动形象，一起来看看看。

教学目标

知识目标

联系自然界的生命活动，认识二氧化碳的重要性；

通过课堂演示实验，了解二氧化碳的物理性质和用途；

通过实验及实验分析，掌握二氧化碳的化学性质；

联系生活实际，了解石灰石的用途。

能力目标

学习通过实验认识物质性质的方法；

提高实验探究能力。

情感目标

培养学生从生活视角观察二氧化碳的存在及用途，再从社会视角分析其使用，体会化学与社会的关系；

联系生命活动，认识二氧化碳的重要性；

通过对温室气体之一的二氧化碳的介绍，增强环境保护意识。

教学建议

知识讲解指导

1.二氧化碳的物理性质，建议以探索式学习为主，让学生根据实验现象，得出二氧化碳的性质，而不是教师先讲二氧化碳的性质，然后做实验验证给学生看。

2.讲授方法上，建议以谈话法为主，引导学生观察，与学生讨论每一点二氧化碳的具体性质。

3.对二氧化碳的化学性质，在强调不可燃性和与水反应生成碳酸的同时，单独列出二氧化碳的不可燃性和一般情况下不支持燃烧的性质，有利于学生理解灭火这一二氧化碳重要用途。

4.二氧化碳与澄清石灰水的反应，学生并不陌生。但不宜一次就讲到二氧化碳与碳酸钙反应得到碳酸氢钙，这样只会使难点集中，增加学生学习难度。

课堂引入指导

方法一：近来地球上气温正在逐渐升高，什么原因使能地球气温如此变化呢？这就是二氧化碳在作怪。今天我们就来学习二氧化碳的性质。

方法二：据纸报道，某农村一户农民挖了一口井，约十四、五米，因民工施工时在井下烧火照明，而家人不知。一日，其大女儿想看看井下是否有水，于是沿梯而下，结果很久不见动静，上面的二女儿及邻居一男孩亦跟下去，结果三人身亡于井中，为什么会出现这种悲

关于二氧化碳性质的教材分析：

二氧化碳作为气态化合物对于学生而言并不陌生。无论呼入的新鲜空气还是呼出的浊气中都含有二氧化碳。虽然学生在现实生活中有了一些二氧化碳的知识，但都是零散的、不成系统的。通过这节教学，将学生头脑中已有的知识系统化、网络化。与前面的物质学习联系起来，织成知识网。通过本节的.学习，完善并提高学生对二氧化碳在自然界、在生命活动中作用的认识。

在氧气、氢气后学习二氧化碳，从学习程序来说对学生并不陌生。如学习物质从物质的物理性质、化学性质入手，到物质的用途学习。物理性质主要学习色、味、态、溶解性、密度、熔沸点等内容。二氧化碳是学生比较熟悉的物质。教学中应发挥学生的主体作用，利用其熟悉的知识激发学习兴趣、提高学习信心，挖掘学生的主动性进行学习。

此节教学的重点是二氧化碳的性质知识的教学。教学中应充分利用化学实验对学生形成知识的重要作用。实验探究对激发学生学习兴趣、提高学生学习能力均有重要作用。

本节知识的教学难度不大，多数内容都为学生比较熟悉的内容，或在小学自然、初中生物学科中已经接触过的知识。教学中应充分意识到这一点选择教学模式和教学方法。

关于二氧化碳性质的教学建议：

充分利用化学实验在学生学习物质性质、形成化学知识的重要作用。利用实验探究式教学模式。

根据学校情况（生源、实验条件）不同，采用开放程度不同的实验探究法学习二氧化碳的性质。

采取小组讨论式学习模式。

联系实际生活、生产学习二氧化碳。

课程结束指导

引导学生依据二氧化碳的性质，学习二氧化碳的用途从用途复习二氧化碳的性质。

课外实验指导

7.初三化学一氧化碳 篇七

1 实验部分

氯仿、盐酸、无水氯化铁、噻吩、乙腈等药品均为分析纯,且未进一步提纯,配制溶液和洗涤过程中均用去离子水。实验仪器在实验前后均倒入稀盐酸静置10min,然后用去离子水清洗。

样品测试中,扫描电子显微镜测试使用JEM-700场发射扫描电镜 (日本JEOL公司);拉曼光谱表征使用RENISHAWRM2000显微拉曼光谱仪 (英国Renisham公司),激光波长为532nm,功率为25W;XRD采用荷兰帕纳特公司的ARL型号X射线衍射仪;UV-3150型IR-VIS-UV分光光度计。

因噻吩单体分子结构的独特性,当在催化剂无水氯化铁的作用下发生聚合反应时,噻吩单体之间就会有3种连接方式,一种是与S相近的2个C发生连接,第二种是与S邻近的与S远离的连接,第三种则是远离S的2个C发生连接。制备条件的不同必然会影响聚合物的分子结构,从而影响聚噻吩的性能。理论上第一种连接方式会增加聚噻吩的导电性。

将一定量的无水氯化铁加入到含有100mL氯仿的烧杯中,搅拌约30min得到暗绿色浑浊液,然后将含有0.12moL的50mL氯仿溶液逐滴滴入体系中,无水氯化铁和噻吩的物质的量的比为4∶1,机械搅拌9~10h,反应完成后,室温下将溶剂蒸干倒入1mol/L的盐酸溶液处理2~3次至滤液为无色,水洗,抽虑,蒸干。分别在10℃、20℃、30℃、40℃、60℃下进行上述制备过程,得到不同温度条件下的聚噻吩样品。样品分别记为PThW1,PThW2,PThW3,PThW4,PThW5。最低温度选10℃的原因是实验时的室温是10℃,无法到达更低温度。最高温度选的是60℃,由于试验条件的限制,当温度高于60℃就无法进行试验,主要因为试验中所用到的氯仿溶液的沸点为61.3℃。所以在温度系列中只做到了60℃。温度系列中的样品按下述步骤进行制备,噻吩单体与无水氯化铁的初始浓度物质的量之比为 4∶1,20℃下按上述方法聚合,聚合时间分别为1h,2h,3h,5h,10h,15h。产物分别记为 PThT1,PThT2,PThT3,PThT4,PThT5,PThT5。浓度系列的制备步骤如下,噻吩单体的初始浓度取为0.4mol/L,将称量FeCl3分别倒入装入上述噻吩单体溶液里,使噻吩单体与FeCl3的物质的量之比分别为1∶1、2∶1、4∶1、6∶1,在20℃下进行反应,按上述方法进行聚合,聚合时反应时间均为10 h。产物分别记为 PThC1,PThC2,PThC3,PThC4。

2 结果与讨论

2.1 SEM图像分析

从扫描电镜图像可以看到,在放大倍率较小的情况下,聚噻吩有近似层状,当放大倍数增大时可以清楚地看到聚噻吩呈树枝状或网状。此图像中网络聚合物可以进一步解释当对聚噻吩进行掺杂时,可以增加其导电性。聚合物容易形成导电网络有利于电子的传输。不同温度下聚噻吩的形貌略有变化,40℃左右树枝状网络较突出。当温度高于或低于这个温度,则聚合成片层状。在溶液中无水氯化铁与噻吩单体的物质的量比为4∶1左右时,网络结构明显。低于这个比例时多成片状,高于这个浓度时,柱状结构容易团在一起而不成网状。图1为不同条件下样品的SEM图像。最后两幅图像是在浓度比为4∶1,温度20℃的明显线状图像。

2.2 XRD分析

图2是浓度系列样品中3个样品的XRD图谱。从图中可以看出,随着FeCl3 与噻吩单体摩尔比的增加,样品的峰略有变窄,表明在FeCl3 作为氧化剂时,摩尔比高时能够使噻吩单体的结晶程度好。图3是温度系列中的4个样品的XRD图谱,实验表明在温度40℃左右XRD峰值最窄。聚噻吩的结晶程度与聚噻吩的结构有直接的关系,当噻吩环之间以α-α结合方式相连时,聚噻吩链的扭转角度降低,结构趋于平面化,使得聚噻吩链段的局部有序规整度高[8]。因此适宜的温度有利于提高制备聚合物的结晶度。当氧化剂与单体摩尔比为4∶1左右时,有利于单体的聚合。

2.3 分光光度计分析

样品被放置在光程(有效厚度)1mm的石英比色皿中,在20℃左右的室温条件下进行检测。为了检验乙腈是否会对试验光谱产生干扰,首先将乙腈注入比色皿中,对其吸收谱进行测量。因为在抽滤过程不能确定铁元素是否去除干净,所以尚不能确定铁元素的存在会不会对样品产生干扰。在配制聚噻吩的母液时,浓度同样不易过高,用电子称量好所需的溶质,倒入乙腈,进行充分摇动,配制好的溶液装入棕色磨口瓶中,在室温下放置24h,检查完全溶解后,用于光谱测量。将母液用乙腈稀释至所需浓度后,注入1mm厚的石英比色皿中,分别测取它们的吸收谱数据。样品的UV-Vis光谱图中,样品的谱图没有明显的波峰,但可以看到对可见光有一定的吸收作用。

2.4 Raman光谱分析

所制备的样品均在1050cm-1时有峰,据查具有这种峰的结构属于Cβ-H伸缩振动结构,理论上聚噻吩谱带的最强吸收峰应出现在1450cm-1处,但因测量仪器及取值的问题,只取到1200cm-1处。虽然只取到该处,已经能够说明噻吩单体已经通过氧化聚合成聚噻吩,但无法表明在什么条件下能够含更多有α-α链的聚噻吩。需要做进一步的试验去验证。

3 结论

化学聚合时 ,单体的浓度、氧化剂的性质、聚合温度、聚合气氛、掺合剂的性质及掺杂程度等诸多因素将影响聚合物的物理化学性质[9]。不同温度、浓度的条件下,其SEM形貌不同,在温度40℃和物质的摩尔比为4∶1时能够在高放大倍数下看到线状或网状结构的聚合物,由于试验条件的限制,当温度低于室温或高于60℃就无法进行试验,所以无法验证在此条件下噻吩的形貌和性能。聚噻吩的性能与其结构有直接关系,聚合的方式又影响到其分子结构,当以a-a结合为主时,其结晶性能较好。鉴于聚噻吩的形貌和性能,使其在有机光电材料中的应用更加广泛。

参考文献

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[8]牟宏晶,请,周薇.聚噻吩吸收光谱性质的理论研究[J].化工与黏合,2007(29):448-450.

8.浅谈初三化学教学 篇八

【关键词】初中化学 ； 兴趣 ； 精讲多练 ； 共同监督

【中图分类号】G633.8 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2015）15-0204-02

化学是在分子、原子的层次上研究物质的组成、结构、性质、用途以及变化规律的一门以实验为基础的自然科学，是初中阶段的一门必修课。化学与我们的日常生活有着紧密的联系，对社会的发展和人类的进步起着非常重要的作用。要想大面积提高化学教学质量，从培养学生学习兴趣，激发学生的求知欲入手，从提高课堂教学效率做起，引导学生突破初中化学课时少、任务重、内容分散及有些概念极易混淆等矛盾，帮助他们过好基本概念关，实验操作关等，使他们更好地掌握基础知识和基本技能，开发他们的智力，培养他们灵活运用化学知识独立解决问题的能力。

一、培养兴趣，激发学生的求知欲望

兴趣是求知的巨大动力，而兴趣从生活中来，从实践中来。当我们把化学与日常生活中所熟悉的物质和现象联系起来时，就会发现化学原来是一些伸手可及的、充满情趣的科学知识，教师在教学过程中应设计相应的环节进行因势利导，有针对性地帮助学生扫除学习中的困难，唤起他们对学习化学的兴趣，激发学生认识和探究化学事物的兴趣。例如：当我们学习了碳酸铵，了解它作为肥料的使用特点后，就可以向农民解释为什么碳酸铵长时间放置会流汗，施用时靠根系太近就会“烧死”作物。这时候我们就会有一种拥有知识、创造价值的美好感受，从而增强了自己学习化学的兴趣和信心。

二、习惯养成，培养学生的意志品质

所谓习惯，就是经过重复练习而巩固下来的思维模式和行为方式。学些习惯，就是在不间断地学习实践中养成的那种自然表现出来的学习上的习性。学习习惯一旦养成，它便会以情不自禁、不期而至的方式持续下来，犹如物理学中的惯性力量。“良好的学习习惯是一种自觉的学习行为，因而能提高学习效率”。在我们的周围，常常有这样一些同学，他们的智力并不突出，但却是学习的佼佼者，这是因为他们具有严谨的持之以恒的学习品质。预习、听讲、笔记、作业、复习都有自己的计划和主见。这就是智商以外的因素，即所谓的情商在学习中的巨大所用。所以，有意识地训练和培养自己的良好学习习惯，是科学有效的学习活动所必须的。

三、精讲多练，提高学生的学习效率

精就是要突破重点，带过一般，设疑破难，创造思维情境。练是巩固知识的途径之一，练要练到点子上，要精心设计一些针对性较强的问题，引导学生在分析研究这些问题的过程中，掌握所学知识。能让学生亲自动手操作的或口头表达练习的，就尽可能让他们动手动口实践，以达到真正掌握知识，举一反三的目的。例如学完碳这一章时，我们组织学生在氢气还原氧化铜实验与一氧化碳和碳分别还原氧化铜作对比分析，进而明确异同点及可燃性和还原性，进一步复习巩固了氧化还原反应和实验装置及实验步骤等。

初中化学知识主要分为基本概念、基本原理、元素及其化合物和化学计算四大部分。就拿元素及其化合物来说，知识内容庞杂，涉及到三十多种元素，七十多种化合物和五十多个化学方程式，但只要抓住他们的内在联系，区别异同，进行归纳对比，形成网络，抓住其实质就可以收到事半功倍的效果。例如在总复习时，我们把氢气、氧气、二氧化碳三种气体进行综合归纳对比，让学生亲自动手，把常见仪器的使用、基本操作和气体收集，集中于气体的制备之中。通过此实验使学生对上述三种气体的性质、用途、制取装置、原理、收集检验等知识进一步加深理解和掌握。

要加强和改进化学实验，给学生创造条件。教师可设计某一实验、检验内容，让学生亲自动手动脑设计完成实验。也可把部分课堂演示实验直接改为学生实验，以增强学生的感性认识。这有利于化学概念的形成，从而培养了学生观察、思维、实验和自学能力。例如在实验室制取二氧化碳的实验装置的选择上，让学生充分开动脑筋，除了利用实验室中有的仪器去组装气体的发生装置，还可以利用实验室中损坏的仪器和生活中的仪器去制作制取二氧化碳的发生装置。

四、家校联合，共同督促

由于我所带的班级班额大，所带的班级多，很难督促到每一位学生，而初中学生正处于青少年时期，有些思想并不成熟，性格正处于不稳定的时期，在学习上很少主动的进行自主性学习，除了学校老师的监督督促以外，还需要家长的密切配合，所以老师要通过校讯通这个平台指导家长随时监督学生把上课的内容背会背熟，形成学校——学生——家长一条线，使学生把当堂的内容及时消化吸收。例如在学习第一、二单元的内容时，我会告诉家长，这部分的内容记忆的比较多，请家长督促背会并检查。

事实证明，只有在合理地安排知识体系的基础上，通过精讲多练，加强和改进化学实验才能培养学生学习兴趣，通过家校联合，共同督促，才能提高学生的学习主动性和自觉性，还可使课堂教学目标集中，有利于抓住重点、突破难点，从而大面积提高化学教学质量。

9.初三化学一氧化碳 篇九

接到教学艺术节课题实验教师的出课任务后，我确定了展示课的课题，人教版《化学》九年级上册六单元课题2《二氧化碳制取的研究》。本课的内容以学生探究为主，且需要多媒体的支持，契合实验课题《生本教育理念下的信息化整合研究》。

备课过程中我对教材进行了认真研读、分析，在利用教材的基础上对教材前后内容进行了适当的调整和处理。依据九年七班学生实际，为保证授课内容的完整且体现对课题的研究。我把一些知识作为学生前置性作业的内容，并把作业内容拍成照片加以展示，把有关氧气的复习内容也留为前置性作业。这样就保证新课的时间。在激发学生学习兴趣的方法上，我利用视频《假如没有化学》以及猜猜它是谁来创设情境激趣引思，效果也比较好。为确保实验探究的顺利进行，我把实验室制取气体的要求作为温馨得救展示给学生，从而帮助学生分析判断选择出实验室制取二氧化碳的试剂。对化学反应原理的处理上，我也作了改动，它是本节课的重点及难点，如果本节课上完成分析及书写过程需要占据较多时间。所以我把方程式在前一节课进行了讲解。节省时间的方法也体现在板书的设计处理上，除了课题及反应原理，其它的内容我都是以贴卡片的形式展现。即节省了时间同时学生也感到新奇，更能引起学生关注，效果较好。当堂检测方面我设置了六套随机习题供学生自主选择题的难度分不同层次。其中设置了一个生活小常识来体现化学源于生活且服务生活的理念。作业布置也源于上述目的。尽管做足了上述的准备，但学生的探究过程是无法控制的，我感觉在充分的让学生表述实验现象方法还不够，对发生装置的探究还有一定的提升的空间。

研读本节课教材以及完成设计本课教学的过程是我对实验课题的诠释过程，也表达了我对实验课题及本课题的理解。我也会以此课的备课为范例，在今后的教学准备中从各个方面透彻分析每一节课，以求最好的教学效果。

10.《氧化还原反应》化学教案 篇十

1、氧化还原反应的特征和本质

初中化学仅以得氧、失氧的观点初步认识氧化反应和还原反应。但是有许多反应尽管没有氧参与，如钠在氯气中燃烧2Na+Cl2NaCl也属于氧化还原反应;而碳在氧气燃烧生成二氧化碳表面上似乎只有碳得到氧，发生了氧化反应那么什么物质失去了氧呢?谁被还原了呢?“失氧”的观点不能自圆其说;再如氢气还原氧化铜生成铜和水的反应：++其中氧元素的化合价在反应前后保持-2价没有变化,实质上起氧化作用的是+2价铜元素,并不是-2价的氧元素。因此得氧，失氧观点是不全面，不完整，不确切的一种说法。

其实在化学反应前后，凡涉及元素价态变化的`反应都属于氧化还原反应。元素化合价的升降是相辅相成的关系，有升必有降，这是判断氧化还原反应的依据和特征。由于元素化合价数值与正负跟该元素的一个原子得失电子数目或形成共用电子对数目及其偏移状况有关，所以氧化还原反应的本质是电子转移。

2、与氧化还原反应有关的“成对”概念及其辩证关系

以下跟氧化还原反应有关的“成对”概念既相互对立又紧密相联缺一不可，都统一于同一反应之中才具有意义。

(1)氧化反应～还原反应

物质失去电子(相应元素化合价升高)的反应就是氧化反应(或称“被氧化”);物质得到电子(相应元素化合价降低)的反应就是还原反应(或称“被还原”)。如：

;

在一化学反应中有物质发生氧化反应，则必然有物质发生还原反应，二者尽管表现不同，但必走同时存在于某一具体反应中。

(2)氧化剂～还原剂

在化学反应中得电子的物质(所含元素化合价降低的物质)称为氧化剂;在化学反应中失去电子的物质(所含元素化合价升高的物质)称为还原剂。在氧化还原反应中电子是从还原剂转移到氧化剂。必须强调的是在氧化还原反应中氧化剂、还原剂均是指反应物，二者必定同时存在，两者既在不同种反应物中，也可以在同一物质中，甚至可以存在于某一单质中。两者既是对立的(争夺电子)又是统一的(共依共存)。

(3)氧化性～还原性

在化学反应中，氧化剂夺电子的性质称为氧化性(或称氧化能力);还原剂失电子的性质称为还原性(或还原能力)。所谓氧化剂的强弱，就是指它的氧化性强弱;所谓还原剂的强弱，就是指它的还原性的强弱。

(4)氧化产物～还原产物

这一对概念只针对生成物而言。还原剂失去电子被氧化后的生成物称为氧化产物;氧化剂得电子被还原后的生成物称为还原产物。氧化产物相对同一反应的氧化剂具有较弱的氧化性;还原产物相对同一反应的还原剂具有较弱的还原性。

上述四对概念之间的关系可归纳如下：

失电子，化合价升高，被氧化(发生氧化反应)

氧化剂 + 还原剂 ==== 还原产物 + 氧化产物

(氧化性强)(还原性强) (还原性较弱)(氧化性较弱)

得电子，化合升降低，被还原(发生还原反应)

也可概括为六个字“失→高→氧，得→低→还。”

3、常见的氧化剂和还原剂

常见的氧化剂有：

(1)活泼的非金属单质如：卤素单质(X2)、O2、S等。

(2)高价金属阳离子如：Fe3+、Cu2+等。

(3)高价或较高价含氧化合物如：MnO2、浓H2SO4、HNO3、酸化KMnO4。

常见的还原剂有：①活泼或较活泼的金属：如K、Na、Z1、Fe等。

②一些非金属单质：如H2、C、Si等。

③较低态的化合物：CO、SO2、H2S等。

一般情形下强氧化剂与强还原剂共存可发生氧化还原反应;而弱氧化剂与弱还原剂则较难发生氧化还原反应。

4、电子转移方向和数目的表示方法：

(1)用双线箭头符号表示(方程式两边同一元素的原子得、失电子的情形

失2×2e

得e 得3e

(2)用单线箭头符号表示(仅在方程式左侧反应物上原子得、失电子的情形)

11.初三化学课改教学难点解析 篇十一

关键词：初三化学；课改；教学难点

一、前言

无论是教过或学过化学的人都知道，化学的教学与其他学科有很大的不同，化学不同于文科，因为它需要理解，需要计算，是自然科学，但是它又不同于像数学、物理这样单纯的理科，因为化学的知识点很琐碎，需要记忆的零散知识点很多。所以在开始教学课堂之初我们就必须先让学生明白化学的学习既需要记忆，同时也需要理解，是在理解的基础上记忆，而不是死记硬背各种化学方程式、计算步骤等，这是学习化学的大忌。而且课堂教学是教与学的互动，重要的是学生听明白学会，而不是教师的课程多么新颖别致。在化学教学中这些都是值得注意的。

二、理论课教学难点解析

虽然新课标下初三化学难度及知识点有所增加，但是总的来说理论课教学的难点可以归结为以下几点：

（一）物质的化学名称、化学式、分子式及俗名的记忆和辨识

初中化学的教学难点之一就是学生因为初次接触化学，对化学式、分子式等的记忆不熟悉，物质的学名不能很快掌握，而且经常把物质之间俗名或学名与俗名搞混。这些难点在教学中应特别注意。例如教学中经常遇到的有：二氧化碳与干冰俗名学名经常混淆，苏大和小苏打分不清；对于复杂的化学式不会读，如CuSO4·5H2O等有些学生很难读出。这些难点经常遇到，在教学中注意多加强调，帮助学生记忆。

（二）化学中常见物质的颜色和状态

此部分教学像白色固体MgO、P2O5、CaO等，黑色固体石墨、炭粉、铁粉等，红色固体Cu、Fe2O3、HgO等比较容易记忆何区分，这些不是新课标下的教学难点。通常在溶液颜色的教学过程中发现学生对Fe3+的溶液呈棕黄色很难记住。沉淀颜色如：蓝色的Cu（OH）2、红褐色的Fe（OH）3等学生不易记住，也不易区分。对于以上这些教学难点，应采取加强课堂实验的教学方法。课堂实验不同于学生实验，它不需要学生亲自动手，而是老师动手学生观察，本人认为这种教学方法对于提高学生对物质的认识记忆能力有很好的效果，因为学生仅仅是观察的主体，那么其所有精力将用于观察方面，其观察的仔细程度一定比学生实验高。但是对于培养学生动手能力肯定是有一定欠缺的。所以为了加强学生对物质颜色、质地等的记忆，应多做课堂实验，以取得良好的教学效果。

（三）溶解性的教学难点

在溶解性的教学中遇到了很多困难，首先学生对溶解性的概念理解不够深刻。溶解性的概念虽然简单，但是学生一旦做习题便会漏洞百出，对于此类问题就是应该多做题多讲解，这样学生才会记忆深刻、融会贯通。再就是溶解性随温度的变化曲线，教师应帮助学生记忆此曲线，把特殊的物质跳出来特别记忆即可。在做题时要提醒学生善于联想到此曲线，要善于运用此曲线。

（四）酸碱盐的教学难点

酸碱盐的教学也是一大难点，因为学生刚刚接触化学，对于化学物质的分类还不熟悉，所以很多学生一时分不清哪些是酸、哪些是碱、哪些是盐，而且学生很容易把所有的盐都和熟悉的食盐联系起来，这一点应在教学中特别注意。要树立学生概念重要的观念，概念不清将导致多种错误。所以在教学中要多注意对化学概念的解析。

三、实验课教学难点解析

很多一线教师认为化学的学习就是做题，认为教学课时本来就少，而且还要拿出时间作为最后的中考复习。所以很多教师把实验课一减再减。此教学方法对于短期提高学生成绩是很有帮助的，但是对于培养学生动手能力是有百害而无一益的。

化学本来就是实验科学，没有实验的化学无异于纸上谈兵，所以从教师角度就应该注意实验课的教学。

新课标下化学课的教学任务是艰巨的，但是难点、疑点也会很快暴露并很快得到解决。只要一线教师共同努力，相信初三化学的教学将会变得轻松易学，学生也将会对化学产生更加浓厚的兴趣，为培养祖国的栋梁之才奠定坚实的学科基础。

参考文献：

12.如何指导初三学生学好化学 篇十二

一、要明确学习的目的

化学是一门使世界变得更加绚丽的自然科学, 是中学阶段的一门必修课程, 它主要研究物质的组成、结构、性质以及变化规律。没学化学以前, 学生对化学不甚了解, 随着对化学了解的逐步深入, 学生就会发现, 其实化学就在我们身边, 人们的衣、食、住、行都离不开化学。

化学又是一门以实验为基础的科学, 学生刚开始学习化学时, 教师就要给学生贯穿实验对化学学习的重要性和必要性的思想, 如介绍爱迪生发现钨丝的过程, 若没有上千次的实验做基础, 就没有钨丝的发现。在学习的过程中, 教师一定要让学生做化学实验, 加强锻炼, 让学生为今后搞科学研究打下良好的基础。

二、上课前要预习

预习是一种良好的学习方法, 是学生对将学的内容进行预先学习的一种自学活动。它可以培养学生对新知识的探索能力与自学能力, 促使学生在自学过程中发现问题, 并产生解决问题的渴求欲望, 从而使学生在课堂中能认真听讲并且有重难点之分;可以把课堂时间还给学生, 让学生真正地成为课堂的主导者。当前, 有许多学生没有认识到预习的重要性, 没有形成预习的良好习惯, 因此, 我们教师要引导学生、鼓励学生, 使学生充分认识到预习的重要性和必要性。只要我们调动起学生的积极性和对知识的渴求性, 那么学生就能形成良好的学习方法, 就能够主动地去预习新课程, 并且会长期地坚持下去, 这样下去, 学生的学习成绩就会有质的提高。

三、听好每节课

听课是学生掌握新内容的重要过程。上课时, 教师首先要能调动起学生对学习新知识的兴趣。教师只有激发起学生的兴趣, 学生才能认真听讲, 才能较快掌握新知识。而兴趣的激发要靠新课的导入, 因此, 教师在上课前要精心设计好新课的导入内容。其次, 要让学生都听好每节课, 就要有一个良好的课堂纪律。只有有课堂纪律作保障, 才能让每个学生都能认真听讲、认真思考、认真记录, 也才能使学生当堂掌握所学的新知识, 提高课堂的学习效率。

四、做好笔记

学习化学, 做好笔记是很重要的组成部分。笔记是给自己做的, 要根据自己的实际情况进行记录, 而不是照抄老师黑板所写的内容。做笔记能培养学生总结归纳的能力, 也能让学生自己体会到所学内容的重难点, 对以后复习也有很大的帮助, 更便于查找, 因此, 笔记一定要做到层次分明。教师要给学生强调做笔记的重要性, 培养学生形成做笔记的良好习惯, 这对学好化学是非常重要的。

五、认真观察和动手实验

化学书中有许多化学实验, 包括演示实验, 通过教师做演示实验, 使学生学会教师做演示实验的操作方法, 如酒精灯如何熄灭、常见仪器的连接方法等, 目的是使学生以后能较好地独立地完成学生实验。实验课是指教学大纲规定的、在教师指导下的学生独立完成的、比较完整的实验教学。实验课是化学教学的重要组成部分, 是培养学生动手能力、创新能力、创新意识、观察能力的基本途径。

首先, 课堂上要认真听课, 仔细观察教师做的每一个演示实验和实验过程中所产生的实验现象。化学实验是很直观的, 实验中的变化现象能给学生留下深刻的印象, 加深学生的记忆, 但学生不能只盲目地看, 而是一边看一边要认真思考, 并强化记忆, 这样才能明白实验原理并掌握相关的内容。所以, 观察实验时要有明确的实验目的, 观察时还要做到仔细、全面。如在质量守恒定律一节中有铁与硫酸铜溶液反应的实验, 要求学生仔细观察反应前物质的颜色、状态和产物的颜色、状态, 找出变化点, 掌握反应的条件等, 同时实验完成后, 学生就会知道硫酸亚铁溶液是黄色的。

其次, 必须让学生在上实验课前进行预习, 明确实验目的、实验原理和实验步骤。在做实验时, 要靠自己, 不能靠别人, 要认真做好每一个实验, 在做实验的过程中精力要高度集中, 不能分心, 也不能马虎大意, 要严格遵守实验室的安全守则并按照所做实验的要求进行实验操作;做实验时要勤于思考, 对实验现象和实验结果要准确如实地记录下来, 以便课后和其他学生进行交流。

六、课后及时复习

复习是对前面所学知识进行巩固加深的过程, 复习能加深理解, 复习能巩固知识。每个人的记忆都是有限的, 随着时间的流逝, 以前所记的东西会慢慢地遗忘, 因此, 为了加强记忆, 教师应让学生经常对旧知识进行复习。复习也要强调方法, 不懂的问题要及时向老师请教或和同学进行交流, 但一定不能往后推, 这样, 就可为以后的学习打好基础。

七、按时完成作业

课后习题作业是对新内容的基础概念的总结和练习, 若能高质量地完成课后练习, 就证明学生已基本掌握了刚学的新内容。因此, 教师要强调做课后作业的重要性。学生做作业时一定要自己做, 不能抄袭别人的作业, 要做到多思多问, 不能留下任何疑点。

八、积极参加化学课外活动

充分利用课余时间, 积极参加学校所组织的所有与化学知识有关的活动, 如参观附近的自来水厂, 了解一下自来水的净化设备, 观察自来水的净化流程, 询问净水的原理等;观察附近河流的污染情况, 利用自己已有的化学知识, 向学生介绍环保的重要性;收集一些生活垃圾, 并对垃圾进行分类处理等。通过这些活动, 能让学生切实感受到化学就在我们身边, 使学生对化学的学习产生更浓厚的兴趣和渴求, 促使他们努力去学好化学。