喇叭状紫黑老木耳
范文一：基于研学问题的高三化学一轮复习_以氯水与溴化钠溶液反应为例
聚焦课堂
·案例研究·
基于研学问题的高三化学一轮复习
——以氯水与溴化钠溶液反应为例*
黄文军1，黎 薇2
(1.广州市番禺区石碁中学，广东广州 511450；2.广州市番禺区教研室，广东广州 511400)
摘要：以氯水与溴化钠溶液反应为素材，将元素与化合物知识、实验探究设计、化学基本理论等复习内容结合起来，构建基于研学问题的高三化学一轮复习课，降低课堂的知识容量，增加课堂的思维容量，提高学生复习积极性，且有助于提升课堂教学的实效。
关键词：氯水；溴化钠；研学问题；高三化学一轮复习；高中化学教学
文章编号：1005–6629(2015)6–0050–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
高三化学一轮复习中往往采用“知识梳理、考题选讲、练习强化”等步骤进行教学，重复使用易让学生厌倦，复习效果下降。基于研学问题的高三化学一轮复习课，就是将课堂中有价值的问题提炼出来，确立为研学问题，以研学问题为载体把高三化学一轮复习中所需要的知识与能力糅合其中，以讨论、实验、问题解决等为主要课堂活动形式的复习课。
1 研学问题的确立
研学问题是围绕学科核心知识或概念而预设或生成的需要探究的教学问题。高三化学一轮复习不但是知识的回顾与整理，还是知识系统化与结构化的过程，更是提升学科素养、提升学科能力、统合学科基本观念的过程。确立高三一轮化学复习课的研学问题需要考虑问题的真实性、价值性、统合性、可操作性四个方面。
1.1 研学问题的真实性
不管问题是预设的还是生成的，都应该是学习过程中可能真实遇到的问题，这样才能激发学生的思维兴趣。氯水与溴化钠溶液的实验是人教版必修2实验1-1，书中所给出的化学方程式是2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2[1]，明确指出是氯水中的Cl2氧化了NaBr溶液中的Br-。2013年广东高考化学卷第33题第（1）小题，“设计实验证明氯的非金属性比溴强”，答案是“在溴化钠溶液中滴入氯
[2]
水，振荡后滴加CCl4溶液，下层呈红棕色”。教学中有学生提出次氯酸的氧化性比Cl2强，ClO-的氧
化性也比Cl2强，怎么不是HClO或ClO-氧化Br-呢？这个问题很难回答，回答“是”，学生就认为
与书本或高考答案是矛盾的；回答“不是”，学生说的理由也很难反驳。以往笔者的回答总是氯水中HClO或ClO-含量远远小于Cl2，所以体现的是Cl2的氧化性。仔细想想，之前的回答过于草率，不能让学生信服。这个问题需要深入分析，提供科学依据或实验结果才能让学生信服，这就产生了真实的研学问题。
1.2 研学问题的价值性
研学问题的价值性在于有助于完善学科的核心观念，提升学科能力。氯水与NaBr溶液的反应研究，如果只是停留在知识层面，这个问题价值很小，但深入到微粒层面的分析与讨论就发现诸多学科核心观念与能力的要素蕴含其中。分析氯水中是谁氧化了NaBr中的Br-的前提是分析清楚氯水中存在哪些微粒，分析微粒又必须分析氯水中存在哪些平衡或反应，如何有序书写相关粒子才能不遗漏不增多，这就有助于学生微粒观的完善与平衡观的应用。要知道何种组分氧化Br-就得先知道哪些粒子具有氧化性？它们氧化性的强弱如何？氧化还原观在这里可以得到很好的渗透。完整的假说与探究过程对学生学科素养与能力的提升有帮助，并且通过对课本与高考答案的反思性思考，有助于培养学生科学的质疑精神。
1.3 研学问题的统合性
高三一轮复习的一个重要任务就是将高一、
* 全国教育科学“十二五”规划课题“区域推进‘研学后教’课堂教学行动改革的行动研究”（FHBA20477）阶段性成果。
·50·化学教学 2015年第6期
·案例研究·
聚焦课堂
高二看似孤立的知识统合起来。尽管这是一节氯水的复习课，但不是简单将高一相关知识简单再现，也不是简单做做实验提高学习兴趣而已。对氯水与NaBr溶液反应的研学，包含了必修1氧化还原反应理论与氯的性质、必修2元素周期律知识、选修4化学平衡和弱电解质电离平衡知识，以及贯穿高中教学整个过程的科学探究能力。
1.4 研学问题的可操作性
研学问题的可操作性是指完成相应研学过程具备时间、教学条件、学生能力等客观条件的许可。高三一轮复习时间紧，任务重，所选择的研学问题该是在1~2个课时内能够完成的。氯水与NaBr溶液的反应过程简单，反应速率快，相关理论分析并不复杂，仅仅需要调动学生原有知识储备，所需教学设备常规，实验器材简单，在相关准备的基础上，能在一个课时内顺利完成所有过程，因而“氯水中何种组分氧化了溴化钠溶液中的Br-”作为研学问题具有较强的可操作性。2 基于研学问题的课堂实施
基于研学问题的课堂教学脱胎于科学发展的一种重要思路：提出问题-收集材料-形成假说-论证假说-实验探究-形成结论[3]。
2.1 提出问题
提出问题是研学课堂的第一步，可以由学生提出，也可以由教师提出。由学生提出的问题往往是生成问题，缺乏相应准备，偶然性强。由教师提出的问题往往是预设的问题或者学生早先生成的问题，研学过程比较完整与系统。高三一轮复习中的研学问题的提出倾向于后者。在教学过程中，先将氯水与溴化钠溶液反应实验再现，让学生观察，并用化学方程式表达。在给出课本答案2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2后，进行评价。没有思考的学生认为课本的答案就是正确的，有部分学生根据教师的眼神判断有怀疑，有的学生就提出氯水中次氯酸明明氧化性比氯分子强，为什么不是次氯酸呢？基于此，就向学生抛出课堂研学问题“氯水中何种组分氧化了NaBr溶液中的Br-？”。
2.2 收集材料收集材料，就是针对所提出的问题寻找素材，明确解决问题的方向，为下一步的假设做准备。收集材料的方法有文献研究法和推理分析的方法。在课堂中做文献研究不太现实，运用已有知识进
化学教学 2015年第6期
行分析和推理是常用的方法。
要解决氯水中谁氧化了溴离子这个问题，前提是要明确氯水中具有哪些微观粒子？哪些微观粒子具有氧化性？因而需要收集这两方面的材料。
氯水中存在三个平衡：Cl2+H2OH++Cl-+HClO；HClOH++ClO-；H2OH++OH-。因而氯水中存在的微粒：Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-。
氧化性的粒子所含有的某个元素具有较高价态。在氯水中除Cl-外其他粒子都含有较高价态的元素，因此有五种粒子可能氧化Br-。但氧化Br-所得的产物Br2氧化性较强，因而需要较强氧化性的粒子才能氧化溴离子。哪些粒子具有较强氧化性呢？根据王磊教授的观点，强氧化性的粒子核心元素价态高于常见价态[4]。在氯水的几种粒子中，核心元素是氯元素，氯元素的常见价态是-1，所以Cl2（0）、ClO-（+1）、HClO（+1）均具有较强的氧化性。
2.3 提出假说
根据所提供材料与相关推理，提出合理假说是重要的科学素养。根据氯水中溶液粒子种类分析和氧化还原性分析，提出氧化Br-的粒子可能存在三种假说：
假说1：氧化Br-的是H+、H2O；假说2：氧化Br-的是Cl2；假说3：氧化Br-的是ClO-或HClO。2.4 论证假说
提出假说尽管具有一定的科学依据，但没有经过严密的推敲可能导致荒谬的结果。论证假说的方法往往是反证法，假设假说成立，应该是什么结果，应该的结果与实际的结果一致表明假说成立，否则不成立。在高三复习的教学中，论证假说的环节可以让学生根据假说书写化学方程式，锻炼化学方程式的书写能力。
否则怎么会有溴初步论证H2O不能氧化Br-，
化钠的水溶液呢？根据假说可能发生的反应有：
（1）2H++2Br-=H2↑+Br2（2）Cl2+2Br-=2Cl-+Br2（3）HClO+2Br-+H+=Br2+Cl-+H2O（4）ClO-+H2O+2Br-=Br2+Cl-+2OH-2.5 实验探究
假说成立与否还需要实验支撑。根据假说进
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行实验探究，根据结果与假设是否一致判断假说是否成立。H+难以从溶液中分离出来，估计H+不能氧化Br-，所以用较浓的盐酸与NaBr溶液反应。分离氯水中的Cl2与HClO和ClO-借鉴萃取原理，Cl2在CCl4溶解度比在水中大，而HClO和ClO-难溶于CCl4，所以用CCl4分离出氯水中的Cl2。
探究假说
实验操作
现象与结论
取少许NaBr溶液于试管
H+没有现象，说明假说假说1：
，滴加几滴2.0 mol·L-1-中氧化了Br1不成立。的HCl溶液，振荡。取3~4mL新制氯水，滴入
溶液分层，下层为橙
Cl2约1mL CCl4（过量），振荡，假说2：
红色，说明假说2成
氧化了Br-静置后，取下层液体滴入
立。
NaBr溶液中，振荡。假说3：
HClO或ClO-氧化了Br-取步骤2中的上层液体，滴入NaBr溶液中，振荡，然后再往其中滴加几滴CCl4振荡，静置。
溶液变浅黄色，滴入
CCl4后，下层液体变橙红色，说明假说3成立。
2.6 形成结论
根据对假说的探究与实验形成结论，科学探究才算基本结束。经过氯水相关成分与NaBr溶液的反应，得出结论是：氯水中的Cl2、ClO-或HClO都能氧化Br-。课本和高考题对氯水与溴化钠溶液的反应均只提出了Cl2与Br-的作用，尽管从氧化还原反应的分析是不全面的，但从元素周期律的角度分析并没有科学性错误，因为实验证实氯水中含有的Cl2的确能氧化溴化钠溶液中的Br-。只是实验中没有排除ClO-或HClO的干扰，在实验设计方面有所欠缺。
3 讨论与反思3.1 课前讨论
这是一堂全区公开课，也是第一次基于研学问题的高三化学复习课的尝试，因而我们备课组进行了充分的讨论。
3.1.1 这个问题是小题大做吗
高三化学一轮复习可选择的切入点很多，可发散的方向也挺多，在有限时间内需要精心取舍。当把氯水与NaBr反应作为一堂课的研学问题时，同一备课组的老师开始认为有些小题大做，一个几分钟的小实验，就算不做实验，学生也知道怎么回事，仅仅当作知识回顾就可以了。但是，把知识问题转化为一个能力问题，在学科素养层面展开的时候，大家发现这个研学问题中蕴含了丰富的教学价值，不再单单是氯水的性质问题，还包含化学基
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本原理、化学实验、学科素养培养等问题。
3.1.2 各环节的教学意图是什么
第一环节在于培养学生的问题意识，于人无疑处有疑，善于发现问题并进行科学的思考与探究是这节课的中心思想。第二个环节把有序分析氯水中粒子种类作为重点，落实分析溶液粒子种类的方法，为后续分析溶液粒子浓度关系打基础。分析哪些粒子具有氧化性，目的是进一步复习氧化还原理论，指导其他元素与化合物的学习。第三环节是为了完善科学探究的基本步骤。第四环节的目的在于训练学生用化学方程式这一符号表征具体的反应，为后续陌生情景下方程式的书写打基础。第五环节在于落实实验操作表达，为实验部分复习伏笔。第六环节的目的是首尾呼应，完成一个完整的学科探究，完成对课本和权威的一次质疑。
3.2 课后研讨与反思在评课环节各抒己见，主要就下面三个问题提出了各自的看法，有些溢美之词，但更多的是对课堂的思考，思维的碰撞。3.2.1 这样的课堂如何落实基础
不少老师认为高三化学一轮复习就是落实基础，把基础知识不留死角的过一遍。在一个小小的氯水与溴化钠溶液的反应上大做文章，势必时间不够，无法完成一轮复习的任务，只能是一节做秀课。笔者的意见是落实基础不是简单再现，学生毕竟不是头脑空白地进入高三复习，他们具备了相应的知识基础，但相对零散，需要用相关原理或理论将知识整合起来。此外，在高考中知识方面的要求越来越低，能力方面的要求越来越高，所以知识复习本身不是目的，以知识为载体发展学生学科能力才是目的。因而笔者认为课堂需要落实的不是记忆性的知识基础，而是能力基础，当然不是每节课都有这么整合性强的研学问题，但这是一种方向。
3.2.2 基于研学问题复习难以全面推开大多数的高三复习是常规复习，采取知识回顾、考题再现、训练讲评等步骤，学生容易厌倦。基于研学问题的课堂学生练题少了，思考多了，能激发学习兴趣，对课堂效率有较大提升。但并非所有点都适合用研学问题的方式复习，在知识上难免有重复或遗漏，所以难以全面推开。另一个重要的原因是备课时间不够，难以设计出有价值的研
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·创新设计·
实验研究
Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应实验的改进
章建锋1，乔丽敏2
(1.湖州市菱湖中学，浙江湖州 313018；2.长兴县小铺镇中学，浙江长兴 313116)
摘要：针对中学教材中“Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应实验”的不足，进行了多种方案的实验改进。分别介绍了“水中实验”、“泡沫实验”、“注射器替代气球”和“石灰水替代气球”四则实验改进方案。这些实验方案具有简约性、趣味性和科学性，能明显提高实验效果。
关键词：Na2CO3；NaHCO3；盐酸；教材方案；实验改进
文章编号：1005–6629(2015)6–0053–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
Na2CO3与NaHCO3是两种常见的重要钠盐，NaHCO3与盐酸反应的对比实其中关于Na2CO3、
验，不同教材实验设置不同。人教版化学必修1中关于该知识点设置了一组演示实验[1]：在两支试管中分别加入3mL稀盐酸，将两个各装有0.3g Na2CO3或NaHCO3粉末的小气球分别套在两支试管口，将气球内的Na2CO3和NaHCO3同时倒入试管中，观察反应现象（图1“人教版”方案）。而苏教版化学必修1中关于该知识点设置成探究实验，教材只给出了结论而未给出实验方案，但是教材在介绍Na2CO3与盐酸反应的性质时，给出了实验学问题。需要做教学中的有心人，不断发现问题并做深入思考，还要精心准备，备课耗时往往不是一天两天。但好的研学问题可以把大多数的知识与能力整合进来，所以，如果时间允许，精心设计研学问题，做适当的取舍，适度推开还是可以的。如“如何制取纯净干燥的氨气”作为气体制备的研学问题，其他气体制备就可以略去或略讲了。又如将“水的温度升高，水会发生什么变化？”作为一个研学问题，成为弱电解质复习载体。
3.3.3 能彻底分离氯水中的Cl2和HClO吗有教师提出实验不严谨，当取下层溶液滴入NaBr溶液时，NaBr溶液中含有水，Cl2从CCl4出来难免与水接触，会反应生成HClO。另外，上层溶液尽管用CCl4萃取过，但无论如何也不能完全没有Cl2，只是Cl2浓度小罢了。改进实验，消除NaBr溶液中水的干扰，在非水体系中进行这个反应，将用氯水的CCl4的萃取液与NaBr固体反应，
化学教学 2015年第6期
方案的装置图[2]（图1“苏教版”装置图）：将胶头滴管中的浓盐酸加入广口瓶中，观察实验现象。因
胶头
滴管
样品
小气球
盐酸“人教版”方案
“苏教版”方案
图1 教材实验方案
结果无色液体变红棕色，证明氯水中的Cl2氧化了Br-。要消除上层溶液残留的Cl2，取萃取后的上层液体，加入足量NaOH溶液，充分振荡后再加入NaBr溶液和CCl4振荡，无色溶液变黄，证明氯水中的ClO-氧化了Br-。看来实验结论是没有问题的，但过程不严谨，第二天的课堂又以此为素材产生新的研学问题，进行讨论分析和实验验证。
参考文献：
[1]宋心琦等.普通高中课程标准实验教科书·化学2 [M].北京：人民教育出版社，2007：9.
[2][3]周小凡.多元教学模式的构建与创新[M].汕头：汕头大学出版社，2009：78.
[4]胡久华，王磊，潘瑞静.促进学生认识发展的化学1模块氧化还原专题的单元整体教学研究——高端备课项目化学核心内容教学问题及其解决策略研究成果[J].化学教育，2010，31（3）：22~28.
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范文二：溴化钠溶液蒸发设备设计
溴化钠溶液蒸发设备设计参数
博特环保 133 6384 0665
白色结晶或粉末。有咸味或微带苦味。从空气中吸收水分结块但不潮解。高温时稍有挥发。1g溶于1.1ml水、约16ml乙醇、6ml甲醇。其水溶液近中性，pH为6.5,8.0。相对密度3.21。熔点755?。低毒，半数致死量(大鼠，经口)3500mg/kg。有刺激性。用于微量测定镉，制造溴化物，无机和有机合成，照相制版，制药。
溴化钠
英文名称:Sodium bromide，分子式:NaBr
分子量:102.8938，相对密度3.203(25?)。
无水溴化钠，熔点747?，沸点1390?C。
折光率 1.3614，在空气中有吸湿性，易潮解。
易溶于水(0?C时79.5克，20?C时90.3克100?时溶解度为121g/100ml水)，水溶液呈中性。微溶于醇。
51?时溶液中析出无水溴化钠结晶，低于51?则生成二水物。其溴离子可被氟、氯所取代。
在酸性条件下，能被氧氧化，游离出溴。能与银离子反应生成浅黄色固体溴化银，可与稀硫酸反应生成溴化氢，可与浓硫酸反应生成溴。
蒸发装置选型:
进料量30吨/天，进料浓度30%.
蒸发量按1吨/小时设计。
溶液首先并流进一效二和效，蒸发出溴化钠后排出进入到离心
机，甩干后的清母液返回蒸发器。蒸发出的高温冷凝水预热原料或返回前段化料工序。本套蒸发器每小时蒸汽消耗为0.6吨蒸气/吨水。热源为饱和蒸汽，采用从锅炉来的0.4,0.6Mpa的生蒸汽进入蒸发器加热室壳程，冷凝后的冷凝水预热原液后回锅炉.从末效蒸发器蒸出的二次蒸汽进入直接冷凝器冷凝，不凝气由真空泵排出。
范文三：氯气与溴化亚铁溶液反应
氯气与溴化亚铁溶液反应问题
[问题的提出]:关于氯气与溴化亚铁溶液反应生成物的判断、离子方程式的书写，在高中化学考
试中屡有出现，学生对这个问题也感到比较难以掌握。如何突破这一教学难点呢,
2+-[解析] 本问题涉及到:? Cl先与Fe反应还是与Br反应。? Cl和FeBr反应进行时，反应物222间物质的量的配比与生成物间有什么关系。
--2，3+-? 由反应:Cl，2Br= 2Cl，Br 2Fe， Br,2Fe，2Br 222
3+2+--得知:氧化性:Cl,Br,Fe 还原性:Fe,Br,Cl 22
2+-2+-即Cl先氧化Fe，后氧化Br。Cl既可氧化Fe又可氧化Br。 22
2+? ? Cl和FeBr反应且恰好使Fe反应时。 22
2+-3+Cl，2 Fe=2Cl，2Fe 对应的化学方程式为:6FeBr+3Cl=2FeCl+4FeBr 22233
2+即n?n?2?1时，只有Fe被氧化。 FeBr2Cl2
2+-? Cl和FeBr反应使Fe和Br全部被氧化时。 22
3Cl，2FeBr=2FeCl，Br 2232
2+-即当n?n?2?3时，Fe、Br均全被氧化了。 FeBr2Cl2
2+-? 当2?3,n?n,2?1时。Fe全被氧化，Br只部分被氧化，对应的离子方程式随n与FeBr2Cl2Cl2n之比值不同而不同。 FeBr2
[实例]
1(在 2mol/LFeBr溶液80mL中通入4.48L氯气(标况下)，充分反应后，问:?(生成物有哪些, ?(对2
应的离子方程式怎样书写,
[解析] ?n=0.08L2mol/L =0.16 mol n=4.48L/22.4L/mol=0.2mol ，FeBr2Cl2
? n?n=0.16 mol: 0.2mol=4:5 FeBr2Cl2
? 2?3,4:5,2?1 ? 本题反应的产物为FeCl、FeBr和Br。根据n与n之比值可以写出332Cl2FeBr2其反应的化学方程式为:
12FeBr，15Cl,10FeCl，2FeBr，9Br 22332
2+--3+其离子方程式为:5Cl，4Fe，6Br,10Cl，4Fe，3Br 22
-2(在100mL FeBr溶液中，通入2.24L氯气(标况下)，充分反应后，溶液中有1/3的Br被氧化2
成溴单质。求原FeBr溶液的物质的量量浓度。 2
2+---[解析] 因为还原性:Fe,Br,Cl，且充分反应后，溶液中有1/3的Br被氧化成溴单质。所以反
应的产物为FeCl、FeBr和Br。 332
若Br前面系数为1，则FeBr前面系数就为3。根据溴元素守恒，FeBr前面系数为4/3，又根据铁223元素守恒，FeCl前面系数就为5/3。最后根据氯元素守恒，所到Cl前在系数应为5/2。其方程式及其32计算过程如下:
设原FeBr溶液的中FeBr的物质的量为X mol 22
5543FeBr， Cl,FeCl， FeBr， 1Br 2 23 3 2233
3 5/2
X mol 2.24L/22.4L/mol
3 :(5/2)= X mol :(2.24L/22.4L/mol) ? X = 0.12
n0.12molFeBr2 C,,,1.2mol/LFeBr2V0.1L
[练习]. 向V mL 溴化亚铁溶液中缓慢通入amol氯气，结果溶液中有50,的溴离子被氧化为溴单质，
则原溴化亚铁的物质的量浓度为 [ ]
范文四：溴化钠
NaBr
溴化钠,sodium bromide,无色单斜晶体。用于制照相乳液，并用作神经镇静剂等。由铁粉与溴作用生成溴化铁后，溶解于水中加碳酸钠，滤取溶液蒸发而制得。
中文名称：溴化钠
中文别名：钠臭
英文名称：Sodium bromide
CAS号：7647-15-6
产品类型：生物医药品牌试剂
元素品牌直销： ACROS
Fluka MP Sigma
安耐吉 展云 强盛 Adamas Aladdin Alfa AppliChem Chemservice D&E FisherStrem Usp南试 国药 斯百全 永华 玛雅试剂 麦克林 ?
【分子式】NaBr
?
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? 【分子量】102.89 【密度】3.203克/厘米(25°C) 【熔点】747℃ 【沸点】1390°C 【闪点】1390 °C 【蒸气压】1 mm Hg ( 806 °C) 【折射率】1.3614 【毒性LD50】口服- 大鼠 LD50 3500 毫克/公斤; 口服- 小鼠 LD50: 7000 毫克/公
斤
?
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?
? 【性状】无色单斜晶体。 【溶解情况】溶于水，微溶于乙醇和甲醇。 【用途】用于制照相乳液，并用作神经镇静剂等。 【制备或来源】由铁粉与溴作用生成溴化铁后，溶解于水中加碳酸钠，滤取溶液蒸发而制得。 【物化性质】常温下溴化钠是一种无色立方晶系晶体或白色颗粒状粉末，属等轴晶系，无臭，
味碱而稍苦，有剧毒。在空气中易吸收水分而结块，但不潮解，微溶于醇，易溶于水(100℃时100ml水中溶解度为121g)，其水溶液呈中性，有导电性。51℃时溶液中析出无水溴化钠结晶，低于51℃则生成二水物。其溴离子可被氟、氯所取代。在酸性条件下，能被氧
氧化，游离出溴，工业上利用此特性来制溴。可与稀硫酸反应生成溴化氢。但氢溴酸是强酸，不能用稀硫酸参与反应制取，只能用高沸点酸制取低沸点酸，但不能用浓硫酸，因为浓硫酸具有强氧化性，会把-1价的溴氧化成溴单质，放出红棕色的气体，此法可以用来鉴别碘化钠（碘化钠和浓硫酸加热，放出紫红色的气体），故只能用浓磷酸与溴化钠固体加热制取溴化氢。溴离子能加强大脑皮层的抑制过程，并促进其集中。医疗上可用作镇定剂、催眠剂、或抗惊厥药物。当人吞咽或吸进该化合物后，会对中枢神经系统、大脑、及眼睛造成伤害，同时也会引起皮肤、眼睛与呼吸道的刺激性反应。
? 【水中溶解度(g/100ml)】不同温度(℃)时每100毫升水中的溶解克数: 80.2g/0℃;8
5.2g/10℃;90.8g/20℃;98.4g/30℃;107g/40℃ 118g/60℃;120g/80℃;121g/90℃;121g/100℃
? 【生产方法】尿素还原法将纯碱(碳酸钠)、尿素用热水溶解，并送入反应器中，缓慢加入溴
素进行反应，生成溴化钠。然后再加入活性炭脱色，经过滤、蒸发结晶、离心分离、干燥，制得溴化钠成品。其 3Br2+3Na2CO3+NH2CONH2→6NaBr+4CO2↑+N2↑+2H2O 中和法将约40％的氢溴酸加入反应器中，在搅拌下缓慢加入40％烧碱溶液进行中和，至Ph7.5～8时生成溴化钠，经离心分离、蒸发、结晶再离心分离，制得溴化钠成品。其HBr+NaOH→NaBr+H2O
范文五：水 3-甲基吡啶 溴化钠三元溶液临界跨接现象
水+3-甲基吡啶+溴化钠三元溶液临界跨接现象
888[Note]
ActaPhys.鄄Chim.Sin.,2006,22(7):888耀890
物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)
July
www.whxb.pku.edu.cn
水+3鄄甲基吡啶+溴化钠三元溶液临界跨接现象
高学艺1
安学勤1,2
3
王
2
农1马兴科1
200237)
沈伟国1,3,*
(1兰州大学化学化工学院,兰州
730000;南京师范大学化学与环境科学学院,南京210097;
华东理工大学化学系,上海
摘要采用折射率法在较宽温度范围内研究了溴化钠、3鄄甲基吡啶和水的临界质量分数分别为0.240、0.192和
0.568体系的临界性质,发现在近临界点临界指数为0.365,与———————————————————————————————————————————————
Fisher重整化值一致.有效临界指数随着温度逐渐远离临界点,从0.365下降到0.20左右,但当排除了“正规项”的影响后,展现出向平均场理论值0.5单调跨接的行为.
关键词:电解质溶液,中图分类号:O642
临界现象,
临界跨接,
共存曲线,
折射率
CriticalCrossoverPhenomenainTernarySolutionsofWater+3鄄methylpyridine+SodiumBromide
GAO,Xue鄄Yi1
23
AN,Xue鄄Qin1,2WANG,Nong1MA,Xing鄄Ke1SHEN,Wei鄄Guo1,3,*
210097,P.R.China;200237,P.R.China)
(1CollegeofChemistry&ChemicalEngineering,LanzhouUniversity,Lan
zhou730000,P.R.China;
CollegeofChemistryandEnvironmentScience,NanjingNormalUniversity,Na
njing
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DepartmentofChemistry,EastChinaUniversityofScienceandTechnology,Shanghai
AbstractThecriticalphenomenaofwater+3鄄
methylpyridine+sodiumbromidesystem,withthemassfractionsof
sodiumbromide,3鄄
methylpyridine,andwaterbeing0.240,0.192,and0.568,respectively,havebeenstudiedbymeasuringrefractiveindexesintwocoexistingphases.Itwasfoundthattheeffectivecriticalexponentwas0.365nearthecriticalpoint,whichisinwellagreementwiththeFisherrenormalizationvalue.Asthedistancefromthecriticalpointincreased,theeffectivecriticalexponentdecreasedfrom0.365to0.20,butitexhibitedcrossoverfromIsingtomean鄄
fieldcriticalbehavioraftertheregulartermwassubtracted.Keywords:
Electrolytesolution,
Refractiveindex
Criticalphenomena,
Criticalcrossover,
Coexistencecurve,
当流体充分接近临界点时,体系的长程统计涨落占主导地位,热力
学性质可用非经典的3DIsing模型描述;当流体远离临界点时,统计涨
落可以忽略不计,粒子的微观结构和粒子间的相互作用决定体系的性
质,经典的平均场理论可以较好地描述体系的状态.当流体处于上述两
种状态之间,表现出从非经典的3DIsing行为向经典的平均场行为的跨
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接.近来,电解质溶液的跨接临界行为受到关注,报
Received:December19,2005;Revised:March14,2006.
*
道了很多理论和实验研究结果[1鄄8].Jacob等人[1鄄3]对水+3鄄甲基吡啶+溴化钠体系进行了光散射研究,观察到该体系存在着从3DIsing临界行为向平均场临界行为的跨接,并发现当NaBr的质量分数为17%时,溶液呈现出完全的平均场临界行为,这被解释为由于有序电荷新相的形成,导致产生了三临界点;Wagner等人[4鄄5]和Gutkowaki等人[6]的实验没有发现上述体系存在向平均场和三临界行为跨接的证据;
Correspondent,E鄄mail:shenwg@lzu.edu.cn;Tel:021鄄64250047.
国家自然科学基金(20473035,20173024,20573056),教育部重点基金(105074)资助项目
鬁EditorialofficeofActaPhysico鄄ChimicaSinica
No.7
沈伟国等:水+3鄄甲基吡啶+溴化钠三元溶液临界跨接现象
889
Hernandez等人[7]通过光散射测量获得该体系渗透压缩系数和关联长度数据,发现存在由Ising行为向平均场行为的非单调跨接;最近Kostko等人[8]对该体系进行了更仔细、精确的光散射研究,再次证实该体系的非单调跨接行为,但否定了向三临界态跨接的可能性.可见对于水+3鄄甲基吡啶+溴化钠体系究竟存在什么样的临界跨接行为仍存———————————————————————————————————————————————
在争议.
折射率被公认为一个好的实验序参量,能在不干扰平衡体系的情况下被精确测量[9鄄12].本文报道离临界温度34K范围内,溴化钠质量分数为0.240,水+3鄄甲基吡啶+溴化钠三元溶液的温度(T)鄄折射率(n)曲线,进一步探讨该体系的临界跨接行为.
1
1.1实验部分
试
剂
3鄄甲基吡啶:ACROS公司产品,含量跃99.0%;
NaBr分析纯,天津四通化学试剂厂产品,含量逸99.0%;去离子水,导电率约1.8伊10-7S?m-1,由兰州大学物理学院静电感应器件研究所提供.1.2临界样品的准备和折射率数据测量
用等体积法确定临界组成[9鄄10].在具有内螺旋接口的样品管中,称重配制溴化钠质量分数为0.240的水+3鄄甲基吡啶+溴化钠三元溶液,通过调控3鄄甲基吡啶和水的质量分数,使三元电解质水溶液在液鄄液相变点附近上下两相的体积相等,此时溶液的组成为临界组成.测得上述体系的溴化钠、3鄄甲基吡啶和水的临界质量分数分别为0.240依0.002、0.192依0.002和0.568依0.002,与Kostko等[8]报道的0.240、0.198依0.002和0.562依0.002接近.准确配制具有临界组成的三元溶液,测量其液鄄液相分离温度,将此温度作为临界温度(Tc),Tc为(296.270依0.002)K.用最小偏差法测量一系列温度下共存两相的折射率,测量———————————————————————————————————————————————
折射率的方法和仪器与Shen等[9鄄10]报道的相似.测量共存曲线时,温度控制精度为依0.002K,温度测量的准确度和精确度分别为依0.01K和依0.002K.实验测得不同温度下的温度鄄折射率共存曲线,由此算得不同对比温度子=(T-Tc)/Tc下的共存两相的折射率之差驻n,示于图1.
2样条拟合结果
在体系充分接近临界点时,驻n的临界奇异性可
表示为
驻n=B子茁
(1)
图1序参量驻n与对比温度子的关系Fig.1
Therelationoftheorderparameter驻nvsthereducedtemperature子
其中,茁和B分别为临界指数和指前因子.当体系离临界点较远,驻n不能简单用式(1)表示,可用下式定义有效临界指数茁eff
茁eff=-d(lgn)/d(lg子)
(2)
茁eff随子变化,理论上应从3DIsing值0.326向平均场理论值0.5跨接.一种不使用物理模型的数学处理方法是对实验得到的驻n与子的关系进行样条拟合,图1给出溴化钠质量分数为0.240的水+3鄄甲基吡啶+溴化钠三元溶液温度鄄折射率实验数据的样条拟合结果.由图可知样条拟合的计算结果与实验值吻合得很好.根据式(2)对实验数值求导得到不同子的茁eff,示于图2.
由图2可知,当子接近零时,茁eff不是0.326而是0.365.因为本工———————————————————————————————————————————————
作研究的体系既不是二元溶液也不是拟二元溶液,随着第三组分的引入和浓度增加,
图2序参量的有效临界指数茁eff与对比温度子对数的关系
Fig.2Therelationsoftheeffectiveexponent茁effof
theorderparametervsthelg
子
890
ActaPhys.鄄Chim.Sin.(WuliHuaxueXuebao),2006
Vol.22
体系会向Fisher重整化临界指数值0.365跨接,实验结果支持了Fisher重整化理论.随着子的增加,茁eff由0.365下降到0.20左右,而并非向平均场理论值0.5跨接.这可解释为在我们研究的温度范围内,非奇异性质的贡献“正规项”()不可忽略,这一贡献可能导致临界指数降低到零.
3临界跨接理论模型
根据Sengers的两参数临界跨接模型[13],在一相
区渗透压缩系数字和关联长度孜可分别表示为
字-1
=C字子Y
(酌-1)/驻s
(1+y)(3)孜=淄1/30[ct子Y
(2淄-1)/驻s]-1/2
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(4)
其中淄和酌为临界指数,其3DIsing值分别为0.630和1.239,y可表示为:
y=*
嗓2
2
s
u蓸蓡
+-蔀蓘员蓸蔀2
蓡蓘+-1(5)
跨接函数Y满足:
s瑟1-[1-軈u]Y=軈u
1+2
(6)
其中:资2=2ct子Y(2淄-1)/蓘驻s,u数u*和驻分别为0.472軈
蓸=u/蔀u*撰蓡
1/2Y淄/驻
s
,u是耦合常数,普适常和0.51,淄0是溶液中单个分子的体积.Sengers等人[8]
用(3)鄄(5)式拟合溴化钠质量分数为0.240的水+3鄄甲基吡啶+溴化钠三元溶液光散射实验数据,取淄01/3为0.35nm,得到了跨接参数———————————————————————————————————————————————
軈u、ct、撰的值,分别为1.0、0.10和0.09,并进一步通过数值求导得到不同子的表观临界指数淄eff和酌eff
的值,再次证实该体系从3DIsing行为向平均场行为跨接,同时他们的实验也否定了该体系存在三临界现象.
根据Sengers等[13]
的两参数临界跨接模型,指定温度下驻n共存两相=B的折射率之差驻n可表示为0子Y(2茁-1)/驻s+a子
(7)
上式右边第一项称为奇异项,第二项为正规项.Sengers等人[13]指出:当子>10-2时a子的影响不能忽略.将Sengers等人给出的跨接参数軈u、ct、撰的值代入式(6)计算Y,用我们实验测得的子接近零时的茁值0.365和不同子的驻n拟合式(7),得到B0和a,分别为
0.331依0.002和-0.373依0.009.通过式(7)求出驻n,也示于图1.计算值与实验值吻合很好,说明Sengers的临界跨接模型适用于描述水+3鄄甲基吡啶+溴化钠三元溶液在较宽温度范围内的液鄄液共存曲线.
根据式(2),通过数值求导得到不同子的有效临界指数茁eff,以实线示于图2.从图中可以发现通过跨接方程得到的有效临界指数随着子值的变化趋势与样条拟合得到的结果一致.为了考察式(7)中奇异项B0子Y(2茁-1)/驻s的临界跨接行为,将其表示为
B0子Y(2茁-1)/驻s=B子茁eff
sig
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(8)
其中茁sigeff是临界部分奇异行为的有效临界指数.对上式左边求对数后再对lg子数值求导,得到不同子的临界部分奇异行为的有效临界指数,以虚线示于图2.由图可以看出,正规项a子的贡献十分显著,当扣除a子的影响后,茁sigeff表现出向平均场值0.5的单调跨接.
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