化學原理在生活生產中的解釋與應用

唐浩文

摘 要：化學原理是生活生產中的運用依據(jù)，對生活生產中的化學原理進行總結和分析，有助于我們高中學生理解化學知識，同時生活作為一個大課堂，其蘊含著豐富的知識及深刻的哲理，將學習生活化，可培養(yǎng)我們的實踐能力，促進我們化學成績的整體提升。

關鍵詞：化學原理；生活；原理解釋；生產

在高中化學的學習中，其內容與我們的日常生活有著緊密的聯(lián)系，尤其是化學原理，在生活與工業(yè)生產中隨處可見，同時作為高中的學生來說，對化學原理在生活、生產中的應用進行總結和分析，對于我們后期的化學學習將大有裨益。

1化學原理在生活中的解釋

1.1人工降雨

通過開爾文公式可解釋微小液滴在一定溫度和壓力下的飽和蒸氣壓。開爾文公式為：ln（pr/p0）=2σM/RTρr，公式中pr為微小液滴的飽和蒸氣壓，p0為平液面的飽和蒸氣壓，M為液體的分子量，r為小液滴的半徑，ρ為液體密度，σ為液體的表面張力，從公式可以看出，液滴的半徑越小，其上方的飽和蒸氣壓越大。不知道大家有沒有將水灑在飽和桌面上的經歷，如在這時我們用玻璃罩罩住，其會因小液滴的飽和蒸氣壓大，大液滴的飽和蒸氣壓小，而使玻璃罩內的蒸氣壓為不飽和狀態(tài)，致使小液滴會不斷的蒸發(fā)，從而將桌面上的小水滴去除，而相對于大液滴來說是過飽和的，故會不斷的在大液滴表面凝結，最終使液滴更大。

在生活中，筆者有時也會疑惑為什么天上有云，卻有時不下雨呢？人工降雨又是什么原理呢？對此，筆者通過以下假設進行了分析：如云層中的水蒸氣壓強為p，小液滴的飽和蒸氣壓為pr，當ppr時，對小液滴而言是過飽和的，因而水蒸氣會不斷的在液滴表面凝聚，當液滴生長到一定大小時，其會因懸浮不住而墜落，從而就形成了雨，而人工降雨就是向云層中撒入碘化銀或者干冰，并引入晶核，從而使p>pr，促使其形成較大的水珠而墜落下來。

1.2金屬冶煉

電解是將直流電通過電解質溶液或熔體，使電解質在電極上發(fā)生化學反應，以制備所需產品的反應過程，電解過程必須具備電解質、電解槽、直流電供給系統(tǒng)，并且在這個過程中，電解槽中電解質的離子在通電前會處于無秩序的運動中，當接通直流電后，離子就會做定向運動，具體為：陽離子向電解槽的陰極移動，在電解槽的陰極端得到電子，被還原，同時陰離子向電解槽的陽極移動，而在陽極端失去電子，被氧化。這一原理在許多化工產品的生產、稀有金屬的冶煉、金屬的精制、電鍍等方面發(fā)揮著重要作用。

1.3煤制油

由于油產品是沒有含氧元素的液體燃料，因此煤制油在經過煤炭添加氫元素或是添加氫元素之后，會提取混合烴的液體油與甲醇，同時在煤制油的生產過程中會添加氫元素，并會消耗氫資源，詢問相關人員后，其表示現(xiàn)在應用的成熟的方法有兩種，一種是通過煤炭來獲得甲醇，另一種是通過煤炭來獲得混合烴。首先通過煤炭來制成甲醇的化學原理為：

（1）煤炭純氧氣化（生成物H2/CO=0.5）：2（CH）+O2→2CO+H2。

（2）合成甲醇（配入由水電解生成的H2，反應物H2/CO=2.0）：2CO+H2+3H2→2CH3OH。

（3）合成二甲醚：2CH3OH→CH3OCH3+H2O，或者由合成氣來制得（配入由水電解生成的H2，反應物H2/CO=2.0）：2CO+H2+3H2→CH3OCH3+H2O。

（4）合成乙烯：2CH3OH→C2H4+2H2O，或者由合成氣來制得（配入由水電解生成的H2，反應物H2/CO=2.0）：2CO+H2+3H2→C2H4+2H2O，ΔH=-11.72kJ/mol。

（5）甲醇合成丙烯：3CH3OH→C3H6+3H2O，ΔH=-30.98kJ/mol。

其次煤制油的技術是根據(jù)德國化學家的理論為制作基礎的，其需先把煤轉變成合成氣，也就是一氧化碳與氫氣的混合氣體，再把合成氣體經過高溫與高壓、催化劑的環(huán)境生成混合烴（存在的反應機理如圖1所示）。

圖1中帶有斜線的線段表示同態(tài)催化劑，CO和H2在催化劑表面發(fā)生化學吸附，并會裂解為各自的組成原子，而裂解產生的原子相互反應會生成H2O，以及繼續(xù)留在催化劑表面的CH2（亞甲基），如果沒有更多的H2存在，兩個亞甲基的聚合產物就會是乙烯（H2C—CH2），而當存在足夠的H2時，聚合產物則是飽和烴的混合物。

2化學原理在生產中的應用

2.1鍍金儀

在陪老人去牙科看病時，筆者發(fā)現(xiàn)醫(yī)生用的鍍金儀是利用電解原理工作的一種口腔修復工藝設備，以前由于在口腔修復中大量使用的賤金屬是一種不穩(wěn)定合金，在口腔酸溶液環(huán)境中極易腐蝕，有害金屬離子析出后，會對人體有極大的毒害性，因此為有效防止賤金屬離子析出，醫(yī)生選擇在賤金屬義齒表面鍍一薄層黃金，以有效阻止有害的賤金屬離子對人體的侵害，防止烤瓷牙牙齦黑線的產生。其次關于鍍金儀的化學原理，筆者還存在些許困惑，而后通過詢問老師了解到，陽極通常由鈦或惰性材料構成，陰極是經過處理的金屬冠，以將電極浸入鍍金液中，在陰極上發(fā)生的反應為：Au++e→Au（還原反應），鍍金時間一般在90～180S的范圍內，以此就可得到孔隙率低、結合力好、光亮的純金鍍層。

2.2納米材料的光催化

通過化學學習我們知道，光催化氧化有機和生物分子在環(huán)境方面的應用有著非常廣闊的前景，特別是在摧毀有害廢棄物方面，理想的結果是有機或生物化合物得到完全礦化，脂肪族和芳香族氯化碳氫物轉換成為小的無機、無毒或低毒害分子，如CO2、H2O、HCl等。其次光催化劑包括不同的金屬氧化物半導體，同時也可包括被半導體光催化作用降解的化合物，即：烷烴、脂肪醇、羧酸、芳香烴、芳香環(huán)、除草劑等。膠體顆粒與其對應的塊體相比，可表現(xiàn)出更好的光催化反應活性。

3總結

總之，在生活、生產中理解化學原理的過程，就是將生活與學習、化學知識進行更為緊密的融合，引導自身在已有的生活體驗和生活積累的基礎上，更加深入地理解和應用化學知識，提升化學實踐能力，最終實現(xiàn)我們的全面發(fā)展。

參考文獻：

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