如何提高化学转化率大全11篇

绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的11篇如何提高化学转化率范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。

篇（1）

高中化学是一门理论性与技术性较强的学科，其中化学平衡的移动是化学核心内容，不仅有利于学生理解化学平衡与对化学状态平衡的了解，也可以充分的掌握各种条件下对化学平衡的影响，有利于学生分析与归纳以及总结的思维能力以及以现象看本质、从宏观到微观的看待事物变化的能力。在新课程标准下对学生自主探究能力与创新思维的培养，有利于学习长期保持对化学的探究性与兴趣。

1.对化学平衡概念的分析

在实际教学中对化学平衡概念的分析一定要直观详细的传授给学生，特别是分析浓度、温度、压强之间的变化从而使得平衡移动现象的分析。例如：当V正≠V逆时，由V正与V逆的相对大小来决定平衡移动的方向，不能只对概念进行强制灌输，要重点分析概念得出的原因，引导学生探究思考与逻辑思维能力的塑造。教师可以通过平衡球实验，让学生观察实验现象，再讲解分析探源，来分析平衡移动的具体原因，升温，吸热方向的速度增长比放热方向的速度增长是明显比较快的，平衡会往吸热方向移动。学生会比较容易接受平衡状态的移动规律，教师也可以较为形象的去解答平衡移动的方式，例如压强对气体反应主要是通过改变气体组成浓度来实现的。在讲解中不能说加压会使平衡往体积减小的方向来移动而确定移动的方向，必须强调气体在压缩体积的过程中，经受加压对体积减少的反应速度比体积增大的反应速度增长更明显。要具体情况具体分析，如果是恒容通无关气体，反应体系各物质浓度不变，平衡不移动；恒压充无关气体，整个体系体积膨胀，整个体系的压强不变，但是这个过程相当于反应体系减压，平衡向着气体系数增大方向移动。

2.理清平衡移动与转化率的关系

反应物的转化率：可逆反应达到平衡状态时，某一指定反应物转化的物质的量（或浓度或体积）与起始物质的量（或起始浓度或体积）的比值。转化率的变化主要是对反应结果的主要是两点的考虑，一是平衡正移，一般是指反应物转化率减小的情况，在教学中不能简单的认为平衡正移则是代表转化率大；二是平衡移动的认识，学生容易认为化学平衡移动发生了改变，转化率就一定有改变。

难点一：压强的影响 对于mA（g）+nB（g） pC（g）+qD（g）

若m+n>p+q时，压强增大，平衡向正反应移动，A、B的转化率升高；

m+n

m+n=p+q时，压强变化，平衡不移动，A、B的转化率不变。

4.加入惰性气体或与平衡体系无关的气体

如果容器的体积不变（总压强增大），A、B的转化率不变。如果容器的压强不变（容器的体积增大）：

①m+n>p+q时，A、B的转化率降低。

②m+n

③m+n=p+q时，A、B的转化率不变。

难点二：浓度的影响

（Ⅰ）.反应物只有一种的可逆反应：

在一定温度下，2A（g） B（g）密闭容器中达到平衡，A的转化率为a1，

若容器的温度和体积不变，继续增加A的量，再次平衡时，A的转化率为a2 ，则a1

若容器的温度和压强不变，继续增加A的量，再次平衡时，A的转化率为a3，则a1=a3

（Ⅱ）.反应物是两种的可逆反应

aA（g）+bB（g） cC（g）+dD（g）在一定温度下达到化学平衡，

①若只增加一种反应物的量，化学平衡向正反应方向移动，使另一种反应物的转化率增大，本身的转化率降低。

若同时增加两种反应物的量，且与初始投入的物料之比成比例。

若a+b>c+d， 则反应物的转化率增大

若a+b

若a+b=c+d， 则反应物的转化率不变

②恒温恒压条件：不论该反应的气体分子数如何变化，反应物的转化率不变。

③若同时增加两种反应物的量，且与初始投入的物料之比不成比例，一般先让加入量满足成比例，然后把多出来或少的物质看成是单独再加入或减少的，利用规律五中的①来解决。

总结：综上所述，在实际教学过程中，化学教师应该通过对教材的充分了解以及对教学元素的正确使用来进行化学平衡的移动教学。在整个教学过程中可以运用对概念的分析以及对平衡移动与转化率之间的关系来让学生真正的理清概念，打好化学基础，有利于学生在后期对化学其他知识的学习与理解，同时也有利于提高教师的教学质量与教学有效性，打造一个高效的化学课堂。

参考文献：

[1] 汪志成.化学平衡移动的几个疑难问题辨析[J]. 教学与管理. 2006（01）

篇（2）

2014年化学平衡高考题型主要有选择题和填空题，填空题中普遍是综合题型，往往融合热化学、化学反应速率、电化学等知识，难度一般较大。今年化学平衡高考考查的知识及能力要求见下表：

【例1】[2014课标I，28（3）]乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯直接水合法生产。乙烯气相直接水合反应

C2H4 （g）+H2O（g）=C2H5OH（g）的H=-45.5 kJ・mol-1，下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中n（H2O）Un（C2H4）=1U1]。

①列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数K= （用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）

②图中压强P1、P2、P3、P4的大小顺序为： ，

理由是：

。

③气相直接水合法常采用的工艺条件为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290℃，压强6.9MPa，n（H2O）Un（C2H4）=0.6U1。乙烯的转化率为5G。若要进一步提高乙烯的转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有： 、 。

解析：①设起始时n（H2O）=n（C2H4）=xmol，图中A点乙烯平衡转化率为20%，则：

（C2H4）（g）+（H2O）（g）=C2H5OH（g）

起始物质的量/mol x x 0

变化物质的量/mol 0.2x 0.2x 0.2x

平衡物质的量/mol 0.8x 0.8x 0.2x

平衡时（C2H4）（g）、 （H2O）（g）、 C2H5OH（g）的物质的量分数分别为、、，由总压：P2=7.85MPa可知，它们的平衡分压分别为7.85MPa×、7.85MPa×、7.85MPa×，K==0.0717 MPa-1；②由于正反应是气体体积缩小的方向，其他条件保持不变时，压缩容积增大压强可以使平衡右移，乙烯平衡转化率增大，则图中300℃时：P1

答案：①K=0.07（MPa）-1 ②P1

点评：本题以教材中乙烯水合法生产乙醇为背景，考查考生观察、提取、加工图形中实质性信息的能力，对化学平衡建立过程的了解，对化学平衡常数的理解，利用化学平衡常数进行简单计算的能力，外界条件（浓度、压强、温度、催化剂等）对化学平衡影响的理解，利用相关理论解释其一般规律的能力，对化学平衡的调控在生产和科学研究领域中重要作用的了解。几个设问层次分明，凸显了能力立意的风格。其中第1空比较容易出错，因为该空不仅涉及接受、吸收、整合化学平衡信息的能力，还涉及分解问题和解决问题的能力。

【例2】（2014安徽，10）臭氧是理想的烟气脱硝剂，其脱硝反应为：2NO2（g）+O3（g）？葑N2O5（g）+O2（g），反应在恒容密闭容器中进行，下列由该反应相关图像作出的判断正确的是（ ）

解析：图中反应物的总能量高于生成物的总能量，即脱硝是放热反应，升温平衡逆向移动， 平衡常数减小，故A正确； 图中02和3s 时NO2浓度已知， v（NO2）===0.2mol・L-1・s-1，mol・L-1不是速率单位，故B错；催化剂能使正、逆反应速率同等程度的增大，平衡不移动，故C错；O2是生成物，增大c（O2），平衡逆向移动，NO2转化率减小，故D错。

答案：A

点评：本题考查考生对化学能与热能相互转化、吸热反应、放热反应的了解，对反应速率定量表示方法的了解，外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对化学平衡影响的理解。四个选项均需要考生观察图形、提取其中实质性内容、分析加工、解决简单化学问题，均围绕基本概念和重要理论中容易错解、误判的关键点设置问题，具有很好的区分度。

【例3】（2014江苏，15）一定温度下，在三个体积约为1.0L的恒容密闭容器中发生反应：2CH3OH（g）？葑CH3OCH3（g）+H2O（g）

下列说法正确的是（ ）

A. 该反应的正方应为放热反应

B. 达到平衡时，容器I中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小

C. 容器I中反应达到平衡所需时间比容器Ⅲ中的长

D. 若起始时向容器I中充入CH3OH 0.1mol、CH3OCH3 0.15mol和H2O 0.10mol，则反应将向正反应方向进行

解析：读表格信息可知，I、III的目的是探究温度对平衡的影响，降低温度，生成物平衡物质的量增大，说明平衡正向移动，由此推断正反应是放热反应，故A正确；I、II的目的是探究压强对平衡的影响，正反应是气体体积不变的方向，增大压强平衡不移动，则容器I、II中的CH3OH体积分数相等，故B错；起始投料相同，仅温度：I>III，则反应速率：I>III，因此容器I中达到平衡的时间比III短，故C错；由n/V、题意可知，CH3OH、CH3OCH3、H2O的c分别为0.16mol/L、0.080mol/L、0.080mol/L，平衡时CH3OH、CH3OCH3、H2O的c分别为0.040mol/L、0.080mol/L、0.080mol/L，该温度下平衡常数K===4，而Q===1.5

答案：A D

点评：本题以醇分子间脱水反应的探究实验为背景，考查外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对化学反应速率和化学平衡的影响，认识并能用相关理论解释其一般规律，利用化学平衡常数进行简单的计算能力，对实验条件控制方法的了解等。其中D项对考生的计算技能要求较高，这种问题的分析解决，出错机会较大。

二、2015高考会怎样考

根据2014年化学平衡高考考查趋势预测，明年化学平衡高考命题仍将依纲靠本，以联系生产、生活和科研实际情景为载体，主要考查同学们对有关化学反应速率和化学平衡的图形、模型、实验数据表格中信息的获取、加工、分析、迁移、解释等能力，有关化学平衡常数、反应物平衡转化率的简单计算能力，有关外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对化学平衡影响规律及其应用，绘制有关化学平衡图形等。

三、备考中应该注意哪些问题

以往的实践证明，化学平衡对很多知识的学习和理解具有指导作用，因此这部分知识备考时需要注意以下几点：

1. 理解有关概念的内涵与外延，善于揭示概念间的内在联系，并应用所学概念和有关规律，特别要准确掌握化学平衡状态、化学平衡常数和化学平衡移动等概念，弄清三者的相互联系，以提高解决各类问题的能力。

2. 准确把握外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响，既要学会对图表数据进行综合分析的方法，又要学会用化学平衡移动原理来解决有关的平衡问题，尤其是化学平衡标志和化学平衡常数的理解和应用，用正确的化学术语及文字、图表、数学模型、图形等表达分析解决问题的过程和成果，并能做出符合逻辑关系的解释。

3. 重视化学实验，认真观察和理解教材中的有关实验，弄清实验现象，发生的反应及所要说明的问题，通过典型的实验得出一般规律，加深对所学概念、理论的理解和应用，提高解决实际问题的能力。

四、押题训练

1. 在恒容密闭容器中，反应CO2（g）+3H2（g）？葑CH3OH（g）+H2O（g） H

A. 升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增加，平衡逆向移动

B. 升高温度，可提高CO2转化率

C. 增加H2的浓度，可提高CO2转化率

D. 改用高效催化剂，可增大反应的平衡常数

1. C 解析：正反应是放热反应，升高温度，正、逆反应速率均增大，但逆反应速率的增大程度更大，平衡逆向移动，CO2转化率减小，故AB均错；增大H2的浓度，平衡右移，可提高CO2转化率，故C正确；催化剂不能使平衡移动，因此不能改变反应的平衡常数，故D错。

2. 一定条件下，0.3molX（g）与0.3molY（g）在体积为1L的密闭中发生反应：X（g）+3Y（g）2Z（g），下列示意图合理的是（ ）

2. D 解析：图中n（X）=（0.3-0.2）mol=0.1mol，由n（X）Un（Y）=1U3可知，n（Y）=0.3mol，由于可逆反应中Y不可能100%转化为生成物，故A错；随着反应的进行，v正（X）逐渐减小、v逆（Z）逐渐增大，平衡时v正（X）Uv逆（Z）=1U2，故B错；Y是反应物、Z是生成物，随着反应的进行，c（Y）逐渐减小、c（Z）逐渐增大，且c（Y）Uc（Z）=3U2，而由图中信息可知c（Y）∶c（Z）=（0.3-0.2）U（0.1-0）=1U1，故C错；起始时X的体积分数=×100%=×100%=50%，而Z的体积分数为0；设n（X）=amol，由n（X）Un（Y）Un（Z）=1U3U2可知，n（Y）=0.3amol，n（Z）=0.2amol，则平衡时n（X）=（0.3-a）mol，n（Y）=（0.3-3a）mol，n（Z）=0.2amol，因此平衡时X的体积分数为=×100%=×100%=50%，而Z的体积分数×100%=×100%，故D正确。

3. PCl5分解成PCl3和Cl2的反应是可逆反应。T℃时，向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5，经过250s达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：

①反应在50～150s 内的平均速率v（PCl3）=

。

②试计算该温度下反应的平衡常数（写出计算过程，保留2位有效数字）

3. ①1.5×10-4mol/（L・s）

②由n/V可知起始时各组分浓度、平衡时PCl3的浓度，则：

PCl5（g） ？葑 PCl3（g） + Cl2（g）

起始浓度（mol/L） 0.50 0 0

转化浓度（mol/L） 0.10 0.10 0.10

平衡浓度（mol/L） 0.40 0.10 0.10

K===2.5×10-2 mol/L

答：该温度下反应的平衡常数为2.5×10-2 mol/L。

篇（3）

文章编号：1008-0546（2012）04-0008-02 中图分类号：G632．41 文献标识码：B

doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2012．04．003

化学平衡和化学反应速率分别是经典热力学和反应动力学讨论的重要问题之一，两者都受体系温度、压力和物料的浓度影响。在《化学反应原理》模块相关内容的教学上，许多教师容易产生学科认识上的混淆，将两者的影响因素等同看待并相互套用。比如，有的教师在“化学平衡的移动”教学中给学生做这样的总结：“当外界条件发生改变时，如果对正、逆反应速率产生了不同的影响，导致某种物质的转化率发生了改变，原化学平衡就被破坏，并且向着生成更多某物质的那一方移动，即如果导致υ正＞υ逆，则向着正反应方向移动，如果υ正＜υ逆，则向逆反应方向移动”。上述对化学平衡移动和反应速率变化的动因分析，呈现了一个值得探讨的学科知识问题，是反应速率的变化导致了化学平衡的移动，还是化学平衡的移动导致了反应速率的变化，两者在动因上有必然的联系吗？无疑，化学反应速率与化学平衡的移动总是相互伴生并相互作用，部分教师对两者所包含的化学热力学和反应动力学的学科知识体系的认识还存有模糊，不能正确地区分与应用。因此，有必要从学科知识的角度做进一步厘清，以免贻误教学。

一、化学平衡及其移动的本质

化学平衡及其移动，是经典热力学阐释化学反应限度与反应推动力关系的重要表达方式。经典热力学从物质的宏观状态变化的角度出发，探讨反应中的能量变化关系，并将化学反应式两边看作化学变化前、后的两种热力学状态。通过反应前、后的状态变化，即反应的温度T、焓变ΔH和熵变ΔS阐明了反应进行的推动力，即ΔG＝ΔH－T×ΔS（吉布斯自由能变化）。从而为一个反应能否自发进行提供了判断的依据。当然，该推动力仅仅是建立在反应物和生成物互不混合的纯态基础上。对一个实际的反应系统，即使反应的ΔG＜0，反应能自发进行，系统的实际反应推动力还要包括反应物、生成物相互混合过程对吉布斯自由能的影响。因此，一个反应系统的反应推动力实际是：

ΔG ＝ΔG纯态＋ΔG混合影响＝［（1－ξ）ΔG反应物＋ξΔG生成物］＋RT［（1－ξ）ln（1－ξ）＋ξlnξ］ ξ――反应进度

图1中灰线为纯态的反应ΔG变化，实线则是反应系统的吉布斯自由能变化曲线。由图可见，任一个自发进行的反应系统，在一定温度和压力下，其推动力ΔG在某一反应进度上都会有最低状态，该状态就是反应系统的平衡态。也就是说，任一自发进行的反应系统，也会建立一个平衡。当然，不同反应平衡态所处的进度不同，因而就有反应的最大转化率。

在一定温度下，对化学反应aA＋bB?葑cC＋dD系统来说，反应的平衡态可用平衡常数来描述，用具体反应物和生成物之间的浓度或分压关系表达为：

Kc＝ 或Kp ＝。

经典热力学的研究建立了反应系统的推动力与反应限度（平衡常数）之间的关系为：ΔG ＝－RTLnK。从而确立了化学反应的能量变化与反应限度之间的关系。

从经典热力学有关化学反应平衡理论的概述可以看出：化学平衡是反应系统的热力学状态变化的结果和体现；平衡常数与反应体系温度息息相关；反应平衡体系中各物质的浓度，由平衡常数所决定，但其又以系数的幂次方关系对平衡体系产生影响；反应的推动力或平衡常数可以在一定的反应条件下，由反应物的转化率间接地表达，但平衡体系变化，必然伴随转化率的变化；经典反应热力学仅从反应前、后状态的能量变化的角度出发，去探讨反应的可能性与限度问题，始终都未涉及反应从始态到终态之间的过程问题，也就是说，热力学基础上建立的对化学反应问题的结论，与反应速率之间没有任何的联系。

经典热力学有关平衡移动的理论，为化学反应的应用，提供了反应的状态条件（如反应体系物料配比、压力、温度等）选择的理论依据。比如，合成氨工业中，通过平衡计算可以获得状态条件与最大转化率之间的关系，从而使工业生产可以据此为理想的边界条件，从中寻找提高产率（转化率）的最佳条件。但必须清醒地认识到，合成氨反应在提高产率和生产率（反应速率）这一对相互制约的矛盾中，如何提高反应速率，何时达到上述最佳反应转化（平衡），热力学没有、也无法做出回答。也就是说，热力学讨论化学平衡及其移动问题时，与平衡移动的快慢（反应速率）没有任何的关系。这是我们在教学中应注意把握的学科认识。

二、化学反应速率及其变化的原因

对一个化学平衡体系，正如前述，若其体系中任一状态（平衡条件）的改变，都将引起平衡的移动。平衡的移动是建立一个新平衡的过程，就有过程速率即反应速率的问题。反应速率理论是经典化学动力学对反应历程阐释的基本理论，包括反应速率的概念和分子碰撞理论基本模型。

化学反应速率是指反应物或产物浓度在单位时间内的变化量，可以用υ＝ 表示。虽然我们在教材中用平均反应速度表示，但是，教师在概念理解上应该意识到，反应是一个动态变化的过程，其进行的每一瞬间，浓度都在发生着变化。因此，速度也在变化，反应速度表示的仅是一个瞬时速度。严格的反应过程描述，应用速率的微分表达式：υ＝－。经典的分子碰撞理论对化学反应历程研究最重要的贡献，就是建立了反应活化能的概念，并提出了反应速率影响关系的表达式：υ＝k・cn。

n――反应级数；k＝A・e。

分子碰撞理论模型指明，反应的发生受制于该反应的活化能垒，反应速率受反应物的浓度、反应温度和活化能的影响。影响反应速率的浓度关系，仅仅是针对反应物。反应物浓度对速率影响的关系，较之化学平衡来讲更为复杂。因为对绝大多数的化学反应来说，并非基元反应，而是分步反应，比如教材中所举的氢、氧燃烧反应的分步反应例子。因此，决定化学反应快慢的，是反应过程各分步基元反应中最慢的那一步，与总反应式中的反应物系数并无直接关系。因此，绝大多数的化学反应，浓度对反应速率的影响，要通过实验测定。各反应物对总反应速率的影响贡献不同，其值称为反应级数n。因此，反应速率与反应历程是息息相关，不同反应的反应物浓度影响表现也各不相同。

化学反应速率理论为我们提供了从动力学上如何控制反应尽快实现平衡的方法指导。比如，加大某一关键反应物料（反应级数高、对反应影响较大的反应物）浓度、通过催化剂改变反应历程、提高反应温度等办法。但是，必须清醒地意识到，上述改变仅仅是改变了反应速率，从而改变了反应平衡达到的时间，却并不能改变反应前、后两种状态的热力学性质。因此，不能改变相同反应条件下的化学平衡和转化率。由此可见，化学反应速率和平衡移动虽然有共同的影响因素，但它们的影响从机理到具体影响形式和程度，都是完全不同的两回事。

三、正确认识反应速率与平衡移动的关系

通过对两个学科知识的回顾可以看到，在一个化学平衡体系中，体系中任何状态的变化都将破坏平衡并导致反应向新的平衡状态移动。平衡的移动是一个过程，必然伴有过程速率即反应速率。随着过程的进行，反应速率在不断地改变直至新的平衡建立。平衡是对过程结果的描述，速率变化则是对反应过程的描述。它们的解释机制是两个不同学科的不同问题，既非化学平衡移动决定反应速率的变化，也非反应速率的变化导致了化学平衡的移动，它们属于各自独立的学科体系问题。

为描述化学平衡的建立过程，我们通常会用一个简单的宏观反应物浓度与时间的变化关系曲线加以表示，如图2。

对于该图的表达，许多教师存在误解：一是将浓度变化画为直线变化；二是认为反应物与生成物变化曲线一定是对称变化；三是如何认识宏观变化与微观运动变化的问题。

篇（4）

极限假设：就是把思路引向极限状态，来解决中间状态的问题，从而使问题得到简化，顺利得出正确结论。

例1、在500毫升含有FeCl3、CuCl2的溶液中放入10克铁粉，反应完全后过滤，所得固体干燥后质量为11克。滤液中加入0.3摩NaOH恰好使金属离子完全沉淀，试求原溶液中FeCl3、CuCl2的物质的量的浓度。

技法点拨：解决本题的难点是判断加入的10克铁粉是否过量。运用极限假设。

①假设原溶液只含FeCl3，根据电荷守恒定律，FeCl3的物质的量为：摩，最多可溶解铁为：克；

②假设原溶液只含有CuCl2，根据电荷守恒定律得CuCl2的物质的量： 摩能溶解铁：0.15×56=8.4 克，因此能被溶解铁粉的质量在范围为大于2.8克小于8.4克。故Fe粉过量，然后根据反应式用摩尔关系式法即可求解。

从以上分析可知，极限假设可以把物质的混合状态转化为单一纯净物的特殊状态，从而化繁为简，起到事半功倍的效果。

二、等效假设

等效假设：就是把复杂的混合物问题转化成并不存在简单明了的分子形式，但结果等效，从而使问题轻松得到解决。

在下列混合物的质量分数计算中，读者可以体会到，如果不用等效假设，要得出正确答案几乎是不可能完成的任务，由此可见等效假设在化学计算中的重要性。

例2、由MgO、MgSO4和MgHPO4组成的混合物中镁的质量分数为33%，求混合物中氧元素的质量分数。

技巧点拨：将混合物进行等效假设，分成MgO和SO3、（HPO3）两组（其中HPO3等效于SO3），按Mg的质量分数和组分中Mg与O的质量比算出O和MgO的质量分数，进而求得另一组分的质量分数，再按其组内元素（组分）的质量比，求得该组分中O的质量分数。然后将两个O的质量分数相加即可得出答案。过程如下：

第一步：分组。将混合物按其相对分子（原子）质量总和等效，分成两大组分四小组分。

三、途径假设

途径假设：就是把复杂、不熟悉的化学变化过程假设成简单、熟悉的途径，从而使问题得到解决。

例3、有相同温度（T=500K）相同体积的甲、乙两容器，甲容器充入1克SO2和1克O2，乙容器充入2克SO2和2克O2，则分别达到平衡后，SO2转化率哪个大？

技法点拨：由于乙中反应物浓度大，SO2的转化率低；但乙中压强大，SO2转化率大。如果把该途径假设为下列途径，问题就不难解决了（其中Ⅱ态就等同于直接在V升的容器中，加入2克SO2和2克O2达到的平衡状态）。

由于乙中I平衡态和甲的平衡态初始条件（温度、压强、浓度）均相同，故SO2%转化率乙'与SO2%转化率甲相等。而Ⅰ态变成Ⅱ态时，由于压缩平衡向体积缩小的正反应方向移动，故SO2的转化率增大，即SO2%转化率乙> SO2%转化率甲。

四、转换假设

转换假设：就是改变所研究问题的条件、结论和方向，从侧面或反向着手分析问题，从而得出结论。

例4、二氯苯有三种同分异构体，则四氯苯有几种同分异构体？

技法点拨：按常规用四个氯原子进行排列推导同分异构体，问题就比较复杂。用转换假设法，将四氯苯中的氯原子和氢原子，分别看成二氯苯中的氢原子和氯原子，显然是三种同分异构体。

五、参照量假设

参照量假设：就是选定变化范围中某点的量为参照量，经比较、分析、推理，从而使问题简化而解决。

例5、18.4克NaOH与NaHCO3的混合物，在密闭容器中加热到280℃，经充分反应后排出气体，冷却后称得剩余固体质量为16.6克，试计算原混合物中NaOH的质量分数。

技法点拨：发生的反应有：

确定有无反应②的发生是解题的关键。运用参照量假设，此处假设NaOH和NaHCO3恰好反应时固体的减少量为参照量，若实际减少量等于参照量，则符合假设关系；若实际减少量大于参照量，则NaHCO3过量；若实际减少量小于参照量，则NaOH过量。NaHCO3+ NaOH @ Na2CO3+H2Om

加热时发生①反应，由差量法先求NaHCO3质量，再求NaOH的质量分数即可。

参照量假设在作选择题时，也可以起到很好的作用。

③解题过程如下：

篇（5）

中图分类号： TE3 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-01-0204-01

随着经济的不断发展，我国对能源的需求已经变得越来越急迫，而加氢改质装置作为炼油的关键装置之一，已经引起人们越来越高的重视。如何对其进行节能减排设计，这对于资源的利用来说，有着很大的意义。基于此，我们有必要对柴油加氢改质装置节能降耗技术进行分析与研究。

一、柴油加氢改质装置的介绍

一般来讲，炼油厂使用柴油加氢改质技术，它的最终目的是为了提升劣质的二次柴油的质量即在降低催化剂裂化柴油中的硫、氮等等杂质以及改善油品颜色的同时，又能够在很大程度上使得柴油中的十六烷值大大增加。纵观我国的日常使用的柴油加氢装置，其工艺流程主要包括以下三项：加氢改质工序、分馏以及煤油加氢补充精制等。在常规的加氢改质装置中，主要的化学反应有以下几种：①脱硫反应，其原理是在加氢精制条件下将石油馏分当中的含硫污物予以氢化分解，最终是其中的硫杂质成功脱离掉。②脱氮反应。原理和脱硫相似，想石油馏分中的氮杂质分离。③烃类的加氢反应。④含氧化合物的氢解反应。⑤脱金属反应。

二、柴油加氢改质装置节能降耗技术分析

（一）反应压力对装置加氢的影响。按照以往的经验来看，反应压力对于加氢的影响主要通过系统中的氢分压来体现其作用。这种系统中的氢分压的影响因素主要包括操作压力、循环氢纯度和原料的气化率等等一系列因素。加氢裂化在实质上其实就是分子数减少的反应，一旦增大压力，会有利于装置的加氢裂化，尤其有利于这些受到热力学平衡限制的芳烃的加氢反应[1]。总的来说，无论是对于气相还是对于企业混相的加氢反应，其受压力影响的效果是非常明显的。除此之外，由于压力的增大，这就等同于单位体积内的分子量增多，从而使得反应时间得以延长，在一定程度上能够提高转化率。鉴于循环芳香烃和有机氮化物的含量随着原料的干点变化而改变，一般干点越高，其含量也会增加，而且二者的结构也不一样，这样它们在二次加工生成油品中的含量比在直馏原料要高的多，最终如果要维持一定的转化浓度的话，就一定要提高氢分压。在合理的其他条件下，如温度、催化剂等，所选用的反应压力能够使得稠环芳烃的平衡转化率得以保障。

对于有关硫化物的加氢以及烯烃的加氢饱和反应来说，他们需要的反应压力不是很高，通常在低压下就能够实现较高的平衡转化率。这也可以说明，在高压下，上述加氢反应其深度其实是基本不受化学热力学的影响的。一般来讲，当压力高于3.0Pa时，其将不受热力学平衡的影响，这时的决定因素是速度以及时间。

另外，对于反应压力对加氢裂化的影响，在不同的催化剂作用下，其反应速度以及转化率是不同的[2]。比如在使用酸活性较低的催化剂时，其转化率随着压力的增加而增大，而且这种规律可以一直持续到很高的压力，在压力到达一个临界值以后，转化率开始下降。在日常的工业加氢工序中，反应压力不能仅仅被看做是操作因素，它也关系到工业装置的设备投资以及能量的消耗等等。

由以上我们可以看出，反应压力对于加氢的速度以及转化率影响是比较复杂的，在实际操作中，要综合各种因素予以考虑以达到节能的目的。

（二）优化低分气脱硫塔进料。对于那些脱硫化氢塔在实际操作起来比较困难的问题，可以进行适当的优化来进行节能。笔者认为，可以新增加几台串联浮头式换热器，或利用分馏塔底后的几台水冷换热器，从而使得硫化氢塔进料走管程，而分馏塔地的那些柴油则走壳程。通过实践可以发现，在增加换热器之后，该脱硫化氢塔操作起来也更容易得多，并且各项参数都向设计的数据靠拢，此时还可以形成稳定的气流，最终硫化氢和干气的清除率大大增加[3]。除此之外，柴油入空冷器时的温度也大幅降低，这不仅解决了柴油空冷器的负荷问题，而且使得柴油从装置出来时的温度也能够符合要求。还可以节省水电。

（三）脱丁烷塔顶气的回收利用。我装置分馏系统采用脱丁烷塔、分馏塔和石脑油分馏塔流程，脱丁烷塔顶气送至焦化装置回收利用，塔顶压力控制在1.0MPa左右。在装置运转过程中发现，脱丁烷塔在1.0MPa的压力下，脱除硫化氢的效果不是很理想，轻石脑油的腐蚀经常不合格，但由于后路装置的操作要求，压力没办法进行调整，所以造成了装置产出的石脑油必须在进行进一步加工才能成为合格产品。为了解决这一问题，可以考虑将脱丁烷塔顶气送至本装置的低分气脱硫装置，将低分气脱硫系统压力向下调整，将脱丁烷塔顶气脱硫后并入装置内部的燃料气管网。这样既可以解决脱丁烷塔顶的压力问题，又可以节省大量的燃料气。

（四）低分气的回收处理。在原设计中的低分气既可以送往PSA进行提纯，也可以并入装置内的燃料气管网，但考虑到装置的平稳操作和节能降耗，低分气并入了装置内的燃料气管网，在上面的优化中已经提到了将脱丁烷塔顶气并入低分气流程，初步估计脱丁烷塔顶气的产量为800-1000 Nm3/h，低分气产量约为2000 Nm3/h，这样将近3000 Nm3/h的低分气完全可以保证装置内的自产自用。这对于小炼厂或公用工程规模较小的炼厂来说，可以大大的减少燃料气管网的波动而带来的装置不平稳。同时，装置内采用燃料气作为密封气的容器，变为了低分气密封，因为低分气脱硫后的硫含量已大幅度下降，所以对油品的影响也相应的小了很多，特别是分馏系统的几个回流罐，密封气中的硫含量直接影响到产品质量

三、结语

在本文当中，笔者主要就柴油加氢改质装置节能降耗技术进行了分析。笔者认为，在进行加氢改质装置的节能设计时，应当首先充分考虑到反应压力带来的影响，然后对那些多余的耗能设备予以停用，对浪费的资源予以回收。

参考文献：

篇（6）

使学生建立化学平衡的观点；理解化学平衡的特征；理解浓度、压强和温度等条件对化学平衡的影响；理解平衡移动的原理。

能力目标

培养学生对知识的理解能力，通过对变化规律本质的认识，培养学生分析、推理、归纳、总结的能力。

情感目标

培养学生实事求是的科学态度及从微观到宏观，从现象到本质的科学的研究方法。

教学建议

化学平衡教材分析

本节教材分为两部分。第一部分为化学平衡的建立，这是本章教学的重点。第二部分为化学平衡常数，在最新的高中化学教学大纲（2002年版）中，该部分没有要求。

化学平衡观点的建立是很重要的，也具有一定的难度。教材注意精心设置知识台阶，采用图画和联想等方法，帮助学生建立化学平衡的观点。

教材以合成氨工业为例，指出在化学研究和化工生产中，只考虑化学反应速率是不够的，还需要考虑化学反应进行的程度，即化学平衡。建立化学平衡观点的关键，是帮助学生理解在一定条件下的可逆反应中，正、逆反应速率会趋于相等。教材以蔗糖溶解为例指出在饱和溶液中，当蔗糖溶解的速率与结晶速率相等时，处于溶解平衡状态，并进而以的可逆反应为例，说明在上述可逆反应中，当正反应速率与逆反应速率相等时，就处于化学平衡状态。这样层层引导，通过图画等帮助学生联想，借以

在一定程度上突破化学平衡状态建立的教学难点。

教材接着通过对19世纪后期，在英国曾出现的用建造高大高炉的方法来减少高炉气中含量的错误做法展开讨论。通过对该史实的讨论，使学生对化学平衡的建立和特征有更深刻的理解，培养学生分析实际问题的能力，并训练学生的科学方法。

化学平衡教法建议

教学中应注意精心设置知识台阶，充分利用教材的章图、本节内的图画等启发学生联想，借以建立化学平衡的观点。

教学可采取以下步骤：

1．以合成氨工业为例，引入新课，明确化学平衡研究的课题。

（1）复习提问，工业上合成氨的化学方程式

（2）明确合成氨的反应是一个可逆反应，并提问可逆反应的定义，强调“二同”——即正反应、逆反应在同一条件下，同时进行；强调可逆反应不能进行到底，所以对任一可逆反应来讲，都有一个化学反应进行的程度问题。

（3）由以上得出合成氨工业中要考虑的两个问题，一是化学反应速率问题，即如何在单位时间里提高合成氨的产量；一是如何使和尽可能多地转变为，即可逆反应进行的程度以及各种条件对反应进行程度的影响——化学平衡研究的问题。

2．从具体的化学反应入手，层层引导，建立化学平衡的观点。

如蔗糖饱和溶液中，蔗糖溶解的速率与结晶的速率相等时，处于溶解平衡状态。

又如，说明一定温度下，正、逆反应速率相等时，可逆反应就处于化学平衡状态，反应无论进行多长时间，反应混合物中各气体的浓度都不再发生变化。

通过向学生提出问题：达到化学平衡状态时有何特征？让学生讨论。最后得出：化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态（此时化学反应进行到最大限度）。并指出某一化学平衡状态是在一定条件下建立的。

3．为进一步深刻理解化学平衡的建立和特征，可以书中的史实为例引导学生讨论分析。得出在一定条件下当达到化学平衡状态时，增加高炉高度只是增加了CO和铁矿石的接触时间，并没有改变化学平衡建立时的条件，所以平衡状态不变，即CO的浓度是相同的。关于CO浓度的变化是一个化学平衡移动的问题，将在下一节教学中主要讨论。从而使学生明白本节的讨论题的涵义。

“影响化学平衡的条件”教材分析

本节教材在本章中起承上启下的作用。在影响化学反应速率的条件和化学平衡等知识的基础上进行本节的教学，系统性较好，有利于启发学生思考，便于学生接受。

本节重点：浓度、压强和温度对化学平衡的影响。难点：平衡移动原理的应用。

因浓度、温度等外界条件对化学反应速率的影响等内容，不仅在知识上为本节的教学奠定了基础，而且其探讨问题的思路和方法，也可迁移用来指导学生进行本书的学习。所以本节教材在前言中就明确指出，当浓度、温度等外界条件改变时，化学平衡就会发生移动。同时指出，研究化学平衡的目的，并不是为了保持平衡状态不变，而是为了利用外界条件的改变，使化学平衡向有利的方向移动，如向提高反应物转化率的方向移动，由此说明学习本节的实际意义。

教材重视由实验引入教学，通过对实验现象的观察和分析，引导学生得出增大反应物的浓度或减小生成物的浓度都可以使化学平衡向正反应方向移动的结论。反之，则化学平衡向逆反应方向移动。并在温度对化学平衡影响后通过对实验现象的分析，归纳出平衡移动原理。

压强对化学平衡的影响，教材中采用对合成氨反应实验数据的分析，引导学生得出压强对化学平衡移动的影响。

教材在充分肯定平衡移动原理的同时，也指出该原理的局限性，以教育学生在应用原理

时，应注意原理的适用范围，对学生进行科学态度的熏陶和科学方法的训练。

“影响化学平衡的条件”教学建议

本节教学可从演示实验入手，采用边演示实验边讲解的方法，引导学生认真观察实验现象，启发学生充分讨论，由师生共同归纳出平衡移动原理。

新课的引入：

①复习上一节讲过的“化学平衡状态”的概念，强调化学平衡状态是建立在一定条件基础上的，当浓度、压强、温度等反应条件改变时，原平衡的反应混合物里各组分的浓度也会随着改变，从而达到新的平衡状态。

②给出“化学平衡的移动”概念，强调化学平衡的移动是可逆反应中旧平衡的破坏、新平衡的建立的过程，在这个过程中，反应混合物中各组分的浓度一直在变化着。

③指出学习和研究化学平衡的实际意义正是利用外界条件的改变，使旧的化学平衡破坏并建立新的较理想的化学平衡。

具体的教学建议如下：

1．重点讲解浓度对化学平衡的影响

（1）观察上一节教材中的表3－l，对比第1和第4组数据，让学生思考：可从中得出什么结论？

（2）从演示实验或学生实验入手，通过对实验现象的观察和分析，引导学生得出结论。这里应明确，溶液颜色的深浅变化，实质是浓度的增大与减小而造成的。

（3）引导学生运用浓度对化学反应速率的影响展开讨论，说明浓度的改变为什么会使化学平衡发生移动。讨论时，应研究一个具体的可逆反应。讨论后，应明确浓度的改变使正、逆反应速率不再相等，使化学平衡发生移动；增加某一反应物的浓度，会使反应混合物中各组分的浓度进行调整；新平衡建立时，生成物的浓度要较原平衡时增加，该反应物的浓度较刚增加时减小，但较原平衡时增加。

2．压强和温度对化学平衡的影响：应引导学生分析实验数据，并从中得出正确的结论。温度对化学平衡影响也是从实验入手。要引导学生通过观察实验现象，归纳出压强和温度的改变对化学平衡的影响。

3．勒夏特列原理的教学：在明确了浓度、压强、温度的改变对化学平衡的影响以后，可采用归纳法，突破对勒夏特列原理表述中“减弱这种改变”含义理解上的困难：

其他几个问题：

1．关于催化剂问题，应明确：①由于催化剂能同等程度增加正、逆反应速率，因此它对化学平衡的移动没有影响；②使用催化剂，能改变达到平衡所需要的时间。

2．关于化学平衡移动原理的应用范围和局限性，应明确：①平衡移动原理对所有的动态平衡都适用，为后面将要学习的电离平衡、水解平衡作铺垫；②平衡移动原理能用来判断平衡移动的方向，但不能用来判断建立新平衡所需要的时间。教育学生在应用原理时应注意原理的适用范围，对学生进行科学态度的熏陶和科学方法的训练。

3．对本节设置的讨论题，可在学生思考的基础上，提问学生回答，这是对本节教学内容较全面的复习和巩固。

4．对于本节编入的资料，可结合勒夏特列原理的教学，让学生当堂阅读，以了解勒夏特列的研究成果和对人类的贡献；可回顾第二节“工程师的设想”的讨论，明确：欲减少炼铁高炉气中CO的含量，这属于化学平衡的移动问题，而利用增加高炉高度以增加CO和铁矿石的接触时间的做法并未改变可逆反应的条件，因而是徒劳的。教学设计示例

第一课时化学平衡的概念与计算

教学目标

知识目标：掌握化学平衡的概念极其特点；掌握化学平衡的有关计算。

能力目标：培养学生分析、归纳，语言表达与综合计算能力。

情感目标：结合化学平衡是相对的、有条件的、动态的等特点对学生进行辩证唯物主义教育；培养学生严谨的学习态度和思维习惯。

教学过程设计

【复习提问】什么是可逆反应？在一定条件下2molSO2与1molO2反应能否得到2molSO3？

【引入】得不到2molSO3，能得到多少摩SO3？也就是说反应到底进行到什么程度？这就是化学平衡所研究的问题。

思考并作答：在相同条件下既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应。SO2与O2的反应为可逆反应不能进行完全，因此得不到2molSO3。

提出反应程度的问题，引入化学平衡的概念。

结合所学过的速率、浓度知识有助于理解抽象的化学平衡的概念的实质。

【分析】在一定条件下，2molSO2与1molO2反应体系中各组分速率与浓度的变化并画图。

回忆，思考并作答。

【板书】一、化学平衡状态

1．定义：见课本P38页

【分析】引导学生从化学平衡研究的范围，达到平衡的原因与结果进行分析、归纳。

研究对象：可逆反应

平衡前提：温度、压强、浓度一定

原因：v正=v逆（同一种物质）

结果：各组成成分的质量分数保持不变。

准确掌握化学平衡的概念，弄清概念的内涵和外延。

【提问】化学平衡有什么特点？

【引导】引导学生讨论并和学生一起小结。

讨论并小结。

平衡特点：

等（正逆反应速率相等）

定（浓度与质量分数恒定）

动（动态平衡）

变（条件改变，平衡发生变化）

培养学生分析问题与解决问题的能力，并进行辩证唯物主义观点的教育。加深对平衡概念的理解。

讨论题：在一定温度下，反应达平衡的标志是（）。

（A）混合气颜色不随时间的变化

（B）数值上v（NO2生成）=2v（N2O4消耗）

（C）单位时间内反应物减少的分子数等于生成物增加的分子数

（D）压强不随时间的变化而变化

（E）混合气的平均分子量不变

讨论结果：因为该反应如果达平衡，混合物体系中各组分的浓度与总物质的量均保持不变，即颜色不变，压强、平均分子量也不变。因此可作为达平衡的标志（A）、（D）、（E）。

加深对平衡概念的理解，培养学生分析问题和解决问题的能力。

【过渡】化学平衡状态代表了化学反应进行达到了最大程度，如何定量的表示化学反应进行的程度呢？

2．转化率：在一定条件下，可逆反应达化学平衡状态时，某一反应物消耗量占该反应物起始量的质量分数，叫该反应物的转化率。

公式：a=c／c始×100％

通过讨论明确由于反应可逆，达平衡时反应物的转化率小于100％。

通过掌握转化率的概念，公式进一步理解化学平衡的意义。

3．平衡的有关计算

（1）起始浓度，变化浓度，平衡浓度。

例1445℃时，将0.1molI2与0.02molH2通入2L密闭容器中，达平衡后有0.03molHI生成。求：①各物质的起始浓度与平衡浓度。

②平衡混合气中氢气的体积分数。

引导学生分析：

c始／mol／L0.010.050

c变／mol／Lxx2x

c平／mol／L0.015

0+2x=0.015mol／L

x=0.0075mol／L

平衡浓度：

c（I2）平=C（I2）始-C（I2）

=0.05mol／L-0.0075mol／L

=0．0425mol／L

c（H2）平=0.01-0.0075=0.0025mol／L

c（HI）平=c（HI）始+c（HI）

＝0.015mol／L

w（H2）=0.0025／（0.05+0.01）

通过具体计算弄清起始浓度、变化浓度、平衡浓度三者之间的关系，掌握有关化学平衡的计算。

【小结】①起始浓度、变化浓度、平衡浓度三者的关系，只有变化浓度才与方程式前面的系数成比例。

②可逆反应中任一组分的平衡浓度不可能为0。

（2）转化率的有关计算

例202molCO与0.02×100％=4.2％mol水蒸气在2L密闭容器里加热至1200℃经2min达平衡，生成CO2和H2，已知V（CO）=0.003mol／（L·min），求平衡时各物质的浓度及CO的转化率。

c（CO）＝V（CO）·t

=0.003mol／（L·min）×2min

=0.006mol／L

a=c／c（始）×100％

=0.006／0.01×100％

=60％

【小结】变化浓度是联系化学方程式，平衡浓度与起始浓度，转化率，化学反应速率的桥梁。因此，抓变化浓度是解题的关键。

（3）综合计算

例3一定条件下，在密闭容器内将N2和H2以体积比为1∶3混合，当反应达平衡时，混合气中氨占25％（体积比），若混合前有100molN2，求平衡后N2、H2、NH3的物质的量及N2的转化率。

思考分析：

方法一：

设反应消耗xmolN2

n（始）1003000

nx3x2x

n（平）100-x300-3x2x

（mol）

x＝40mol

n（N2）平＝100mol-xmol＝100mol-40mol

=60mol

n（N2）平=300mol-3xmol=180mol

a=40／100×100％=40％

方法二：设有xmolN2反应

n

122

x2x2x

【小结】方法一是结合新学的起始量与平衡量之间的关系从每种物质入手来考虑，方法二是根据以前学过的差量从总效应列式，方法二有时更简单。

巩固转化率的概念并弄清转化率与变化浓度，速率化学方程式之间的关系。

通过一题多解将不同过程的差量计算与平衡计算联系起来加深对平衡的理解，加强对所学知识（如差量的计算，阿伏加德罗定律的计算）的运用，培养学生综合思维能力和计算能力。

强调重点，加强学法指导。

【课堂小结】今天我们重点学习了化学平衡的概念及有关计算，比较抽象，希望大家加强练习，以便熟练地掌握平衡的概念。

【随堂检测】1．对于一定温度下的密闭容器中，可逆反应达平衡的标志是（）。

（A）压强不随时间的变化而变化

（B）混合气的平均分子量一定

（C）生成nmolH2同时生成2nmolHI

（D）v（H2）=v（I2）

2．合成氨生产中，进入塔内的氮气和氢气体积比为1∶3，p=1.52×107Pa（150atm），从合成塔出来的氨占平衡混合气体积的16％，求合成塔出来的气体的压强。

平衡时NH3的体积分数为：

n（平NH3）／n（平总）×100％

=n（平NH3）／（n始-n）

=2x／（400-2x）×100％

=25％

x=40mol

（以下计算与上面相同）

巩固课堂所学内容。

附：随堂检测答案1．（C）2．1.31×107Pa（129.4atm）

探究活动

探究活动（一）

温度对化学平衡的影响

硫酸铜溶液中加入溴化钾，发生下列反应：

蓝色绿色

将上述平衡体系加热，使溶液温度升高，颜色怎样变化？冷却后，颜色又怎样改变？做实验检验你的答案。

在试管中加入0.1M的溶液5毫升，再加1M溶液2毫升，观察所得溶液的颜色。倒出3毫升于另一试管，然后在酒精灯上加热，观察颜色变化（与没加热的溶液对比）。等加热的试管稍稍冷却后，把试管浸入冷水中，观察颜色变化。

平衡体系温度升高，溶液的绿色加深；冷却后，颜色又变浅。

[仪器和药品]

1．学生用：烧杯（50毫升）、滴定管2支、量筒（10毫升）、搅拌棒、试管、石棉网、铁架台（附铁杯）、保温瓶（贮开水）、酒精灯、火柴。

3M氢氧化钠溶液、3M硫酸溶液、0.5M氯化铁溶液、0.1M硫酸铜、1M溴化钾溶液。

2．讲台上公用：1M铬酸钾溶液0.5升、1M重铬酸钾溶液0.1升。

探究活动（二）

浓度对化学平衡的影响

让同学复述勒沙特里原理，然后提出并演示，铬酸根呈黄色，重铬酸根呈橙色。在水溶液中，铬酸根离子和重铬酸根离子存在下列平衡：

提问：

（1）若往铬酸钾溶液里加入硫酸，溶液颜色有什么变化？

（2）再加氢氧化钠溶液，颜色又有什么变化？

篇（7）

自改革开放以来，我国工业科学技术进入了飞速发展的阶段，随着力学理论、传质模型不断的发展和完善，塔板技术已突显出了其技术领先地位。现阶段，由于能源供需关系紧张，我国塔板技术的应用面临着前所未有的挑战，如何完善塔板技术的应用，降低工业生产技术的能源消耗量等问题已成为我国广大塔填料工程设计人员研究讨论的重点问题。常用的精馏塔设备主要有填料塔和板式塔两大类，两种设备的运行效果存在很大的差异性，传统板式塔其制作工艺复杂，能源转化率低，填料塔的制作工艺简单，能源转化率高。目前，我国大多数工业企业应用的精馏塔设备类型为塔填料，本文通过塔填料类型深入探讨液体分布器的应用问题和研究发展方向[1]。

1.塔填料类型

1.1.散堆填料

散堆填料及塔设备是进行吸收、精馏、干燥、萃取等传热处理的主要装置过程，在传质、传热过程中，散堆填料的气-液、液-液变化明显，随着计算机网络工程技术的发展，散堆填料技术已经逐渐走出了传统传质、传热能源消耗量大的困境，在反应蒸馏、流化干燥、超重力分离等领域都发挥着重要作用，具体表现在以下几个方面：①散堆填料的规律化、规范化，和传统填料形式进行对比分析可知，在填料时，应时刻保持填料的重心在纵向取向上，这种填料形式可以将填料表面的液膜更均匀；②降低填料塔的压强，使装置设备的传质效率大幅度升高；③对不同类型填料形式，采用不同种填料技术，目前开发应用的调料类型主要为散堆填料，其填料功能的复合化程度非常高，适用于多种填料技术；④因为散堆填料技术拥有较强的催化作用和传质作用，这种优良的应用性能可以在一定程度上提高装置的传质效率[2]。

1.2.规整填料

规整填料是近几年发明的新型填料形式，其设计方法和应用性能和三推填料有很大差别。规整填料可以提高塔装置的传质效率，并且其能源转化率非常高，一般情况下，在难分离物系、热敏物系、高纯产品等领域的应用非常广，其主要应用性能有以下几点：①在减压塔中，规整填料可以促进热敏物系和难分离物系发生催化反应，增加塔装置的热吸收稳定性；②在汽油分离塔中，规整填料应用在汽油分离装置中，可以实现能源转化率的最大化，帮助乙烯、苯乙烯等工业材料实现在加工的生产目的；③规整填料可以有效方式加工产品受到污染，有效避免各加工原料出现混合反应现象，所以在食品、制药等领域普遍应用规整填料；④规整填料的形式种类有很多，不同填料形式对加工产品的分离效果不同，相较于散堆填料，规整填料的分离效率更高，操作弹性更大、实用性更强、放大效应更低。

2.液体分布器

一般填料塔都具有高性能填料和设计填料内件，这是填料塔实现物料回流、分离传感的重要装置元件，液体回流在塔截面的分布均匀是体现塔装置传质效率的主要依据，据相关数据统计，如果塔装置内的液体回流分布不均匀，塔内的加工原料的分离效率很受到严重影响。

2.1.填料塔液体分布器的分类

填料塔液体分布器是实现塔分离效率、传质效果的重要装置，所以其装置结构和装置性能对塔装置生产效率的影响非常大。填料塔液体分布器的分类方法主要有5种：①按液体回流方向分类，主要分为重力型、压力型液体分布器，这两种分布器应用于不同种回流方式的塔装置；②按形状分类，传统分布器一般为管式，新型分布器一般为双层排管式；③按液体分离类型分类，孔流型液体分布器和溢流型液体分布器；④）按按液体回流次数分类，回流次数少于3次的为单级分布器，回流次数大于3次的为多级分布器；⑤按分布器组合方式分类，主要有管槽式、孔槽式和槽盘式三种液体分布器[3]。

2.2.塔填料液体分布器的注意事项

通过上文对塔填料液体分布器的运行情况和分类方法进行分析可知，要想实现分布器的运行效果，必须严格按照相关规定操作，在操作过程中应注意的问题，主要有以下几点：①新型分布器和传统塔装置的应用结合，因为新型分布器应用的操作技术非常先进，所以其填料形式和塔装置的分离效率存在很大差异，研究表明，如果传统塔装置应用新型分布器，那么其能源转化率会降低12个百分点；②如果在填料过程中工作人员操作失误的话，液体分布器会出现不良分配现象，这种现象不仅对塔装置的分离效率产生影响，还会影响加工原料的传质效率；③分离效率，不同填料方法的喷淋密度不同，工程人员在设计填料方法时，应结合装置的喷淋密度设计合理的填料容量和形式，当喷淋密度超出额定范围时，塔装置的分离效率会大幅度下降；④新型分布填料，由点到线的填料形式可以增加塔装置的传质效果，液体回流次数也会随之增加，所以工作人员在进行填料时应添加规则的布液孔，通过布液孔完成加工材料的表面转化；⑤通过毛细管等作用，液体分布器布液板上的液体呈膜均匀状流下，将液体初始分步由点分布变成近似无限多点均匀分布到填料表面，可以有效增加液体分布器的分离转化效率，在改善其分布性能的同时，提高了液体分布器的综合应用性能[4]。

3.结论：

综上所述，填料塔未来的发展前景非常广阔，通过工程技术人员的不断改革和创新，填料塔装置的高效性、实用性会进一步增强。先进科学技术和高效填料相匹配的塔内构件组成的复合型塔板装置是填料塔发展的重要方向。

参考文献：

[1]徐世民，张艳华，任艳军.塔填料及液体分布器[J].化学工业与工程，2010，12（06）：101-116.

篇（8）

中图分类号：G633.8文献标识码：A文章编号：1673－9884(2015)12－0089－02

一、何为“动态平衡”理论

课堂教学是由多种因子组成的系统，各种因子之间的关系是错综复杂的。系统论原理告诉我们：课堂教学系统中各因子的运行过程是发展变化的，处于动态平衡中。所谓的“动态平衡”也就是指在平衡中追求动态，在动态中达到平衡。笔者运用动态平衡思想审视化学课堂，用平衡移动规律调节课堂，从而提高教与学中知识与能力内化的转化率。

二、“动态平衡”的理论基础

建构主义学习理论认为，学习不是教师向学生的简单传递和灌输，而是学生积极主动建构知识的过程。在建构中，当旧知识与新知识、新情境之间不相符时，学生就会产生心理上的矛盾或冲突，称之为认知冲突［1］。当出现这种情况时，皮亚杰认为认知主体面对环境中新的刺激时，总是试图通过同化和顺应这两种形式来达到机体与环境的新平衡［2］。在这种“动态平衡”的课堂中，教师如何利用学生认知的不平衡，提高这种平衡知识的转化率呢?应当运用化学平衡思想审视课堂，寻找和制造课堂的不和谐与不平衡因素，用动态平衡理论指导和调节课堂，使学生出现欲答不能、欲罢不忍的心理状态，由此调动其全身心地投入到学习活动中，在这样处于动态平衡的教学，保持信息流的畅通，使学生的有效输入大辐度增加。三、“动态平衡”理论在教学中的运用

1．抓住认知不平衡的关键点

【案例1】盐类的水解

学生的原有认知平衡被打破，心理上自然而然地产生了一种强烈的平衡需求。利用这种不平衡，由浅入深地启发学生寻找知识的根源，分析奇异现象产生的原因，这样知识就向着学生认识、感悟的方向转化。进行激烈的碰撞、氧化、还原、杂化，选择性成键形成新认知将其认知体系提升到新的高度。

2．变式问题角度，化解认知难点

【案例2】变式练习、制造不平衡。变换设问方式

或问题的部分条件，打破已有的认知冲突，制造出新的认知不平衡。使学生对问题的认识不断深化，思维水平不断提高。例如：

题1．0.001mol/L的盐酸、硫酸和醋酸，谁c(H+)、PH值大呢?

题2．c(H+)=0.001mol/L的盐酸、硫酸和醋酸，谁的物质的量浓度大?

题1变式0.001mol/L的盐酸、硫酸和醋酸分别与Zn反应，开始是谁的速率大?产生的H2多?

题2变式体积相同、c(H+)=0.001mol/L的盐酸、硫酸和醋酸分别与Zn反应谁的速率大?产生的H2多?题3．PH值相同的盐酸、硫酸和醋酸分别与Zn反应，开始是谁的速率大?产生的H2多?

从题1到题3，学生的认知冲突不断变化，学生解决认知冲突的思维能力不断提高，对物质的量浓度、c(H+)、PH的理解也越来越深刻。化学平衡建立只与始终态有关，与途径无关。通过教师对难点、易混点充分准备，以“小步子”的变式方式呈现，降低了难点、易混点的难度，了解学生的潜在问题。

3．多维度的转化平衡

【案例3】沉淀溶解平衡

记忆研究领域中，“深度加工理论”认为：人往往在不同的深度层次上对各种外界刺激进行心理加工，而只有那些得到很深的认知加工的信息才能被长期保持下来［3］。基于此理论，笔者认为认知冲突形成的不平衡的设置，应在不同的时间、不同的空间，以不同的形式一步一步地将知识在自然“生长”过程中不留痕迹地转化，达到深层次的领悟。总之，课堂犹如一个生态系统，它的平衡是动态的、相对的。当内部因素或外部因素改变，都会打动平衡系统。化学教师应善于利用这些不平衡，掌控课堂使之转化成一个更合理、更和谐的新平衡。

参考文献

［1］来玲玲，胡志刚．基于建构主义的认知冲突策略在化学实验教学中的运用［J］．化学教与学，2012(8)．

篇（9）

1 从化工原理的角度设计试题

［试题1］根据合成氨反应的特点，结合化学反应速率和化学平衡的原理填写下列表格，并选择工业合成氨的适宜的条件。

［答案］通过分析可以填写下表：

综合各方面因素后采用如下条件：①高温，500℃； ②高压，20MPa～50MPa； ③催化剂，铁触煤。

［命题意图］这是考查化学反应速率与化学平衡原理在合成氨工业生产中的多因素影响问题。特别是两个因素影响不一致时如何联系生产原理和生产实际选择适宜条件。

2 从合成氨工业生产的流程设计试题

［试题2］下图是合成氨工业生产的流程示意图:

1. 工业上制取氮气常采用分离空气的方法，下图是制取氮气流程图，请在空格内填写适当的答案：

2. 写出工业合成氨中利用煤水反应法制取原料气H2的两个化学反应方程式______，_______。

若用烃水反应法制取氢气，第一步是先用催化剂把烃和水作用，生成一氧化碳和氢气，写出化学反应方程式___________。

［答案］1.

2.

［命题意图］从工业合成氨生产的流程示意图考查用物理方法制取氮气，构思新颖。用煤水反应法和烃水反应法的反应原理考查化学方程式从具体到一般的书写，符合归纳法。

3 从合成氨反应中化学平衡与反应热相结合的角度设计试题

［试题3］已知常温常压下， N2(g）和H2(g)生成2mol NH3(g)放出92.4kJ热量。在同温同压下向密闭容器中通入1mol N2和3mol H2，达到平衡时放出热量为Q1，向另一体积相同的容器中通入0.5mol N2、1.5mol H2和1mol NH3，相同条件下达到平衡时放出热量为Q2，则下列关系式正确的是

A.2Q2=Q1=92.4kJ B.2Q2＜Q1＜92.4kJ

C.Q1＜Q2＜92.4kJ D.Q2=Q1＜92.4kJ

［提示］因为1mol N2和3molH2的反应跟0.5mol N2与1.5mol H2的反应是在同温同压下按相同物质的量比[n(N2):n(H2)=1:3]进行的，则前者放出热量为后者的两倍；但若在后者中再加入1mol NH3，正反应将受到抑制，故Q1＞2Q2。因为N2和H2合成NH3的反应是可逆的：N2+3H2 2NH3，常温常压下原料的转化率很低，因而将1mol N2和3mol H2混合反应肯定不能生成2mol NH3，则Q1＜92.4kJ。与备选选项对照，可知答案为B。

［命题意图］以合成氨反应式为载体，考查可逆反应在等温等压条件下，平衡移动与反应热的关系，着重考查思维的变通性和敏捷性。

4从氨工业用途角度设计试题

［试题4］工业上，用氨气和二氧化碳合成尿素。在一定条件下，发生如下反应：

CO2(g)+2NH3(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)

已知焦炭、一氧化碳和烃类化合物都能与水反应产生合成尿素的原料――氢气和二氧化碳，从充分利用原料的角度考虑，用下列物质生产H2和CO2最为合适的是

A.C B.CO

C.天然气D.石脑油（C5H12、C6H14）Z

［提示］生产出的H2用于合成NH3，再由NH3与CO2合成尿素。由此，可找出H2与CO2关系式：3H2～2NH3～CO2。分别写出备选项中各物质与H2O反应的化学方程式

①C+H2O=H2+CO，CO+H2O=H2+CO2，

即C+2H2O=2H2+CO2

②CO+H2O=H2+CO2

③CH4+2H2O=4H2+CO2

④C5H12+10H2O=16H2+5CO2，C6H14+12H2O=19H2+6CO2

产物中， n(H2):n(CO2)最接近3:1的最合适。所以答案选D。

［命题意图］本题借用氨气的工业用途，着重考查多步反应中量的关系的归纳与近似数值的处理。回答这个问题，学生要有思维的转换能力。

5从化学平衡的定量关系设计计算试题

［试题5］合成氨反应中，若合成塔进口时N2、H2、NH3的体积之比为5:15:3。出口时N2、H2、NH3的体积之比为9:27:8，则N2的转化率为（）

A.10%B.20%C.30% D.40%

［提示］欲求N2的转化率，需知道N2的起始量（进口量）和转化量（变化量）。题中未直接给出N2的起始量，却给出了进口时N2、H2、NH3的体积之比，可据此进行假设。

设进口时N2、H2、NH3的物质的量分别为5mol、15mol和3mol，至出口时有xmol N2转化成NH3。

N2+ 3H2 2NH3

进口量（mol）5153

进口量（mol）x3x2x

进口量（mol） 5-x15-3x3+2x

依题意可得：（5-x）：(3+2x）=9：8，x=0.5mol。

故N2的转化率为10%，答案选A。

［命题意图］以合成氨反应为载体，以连比的方式考查化学平衡中反应物的转化率，此题突破了常规的命题方式。

6从图像的形式结合数学知识设计试题

［试题6］在容积不同的密闭容器中，分别充入1.0mol N2和3.0mol H2，在不同温度下，任其发生反应生成NH3，分别在不同时间测定NH3的含量，然后绘制出下图。试回答下列问题：

（1）A、B、C、D、E五点中，尚未达到平衡状态的是______________。

（2）此可逆反应的正反应是_____反应（填“放热”或“吸热”）。

（3）AC段的曲线是增函数，CE段曲线是减函数，试从反应速率和化学平衡的角度说明理由：_________________________。

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［答案］（1）AB；（2）放热；（3）AC段曲线为增函数，原因是开始充入的物质是N2和H2，未达到化学平衡状态，故φ（NH3）不断增大。C点达平衡后，随着温度升高平衡向逆反应方向移动，φ（NH3）含量减少，故CE段为减函数。

［命题意图］由化学反应式引入图像，考查学生的观察能力，引入数学中函数的单调性，考查数学知识在化学平衡中的应用。

7从综合创新角度设计试题

［试题7］利用天然气合成氨的工艺流程示意图如下：

依据上述流程，完成下列填空：

(1)天然气脱硫时的化学方程式是_________。

(2)nmol CH4经一次转化后产生CO 0.9mol，产生H2_________mol(用含n的代数式表示)。

(3)K2CO3(aq)和CO2反应在加压下进行，加压的理论依据是_________。

(a)相似相溶原理 (b)勒沙特列原理

(c)酸碱中和原理

(4)整个流程有三处循环：一是Fe(OH)3 循环，二是K2CO3(aq)循环，请在流程图中标出第三处循环（指出循环方向和循环物质）

［答案］(1)3H2S+2Fe(OH)3Fe2S3+6H2O

(2)2.7n

(3)b

(4)如右图

［命题意图］本题的背景材料是“天然气合成氨”，虽然流程较长(脱硫转化换气吸收合成)，但脉络清晰，关系明了，联系化学反应的可逆性，从反应热、化学平衡计算、化工原理、实际应用等角度进行命题，同时注意考查了观察能力，实验能力，用数学问题解决实际问题的思维能力等对基础知识的应变能力，拓展了合成氨的思维空间，是综合性和区分度较好的试题。

8 高考合成氨试题赏析

［试题8］（07全国山东卷）某化工厂为了综合利用生产过程中的副产品CaSO4, 与相邻的合成氨厂联合设计了以下制备(NH4)2SO4的工艺流程：

请回答以下问题：

(1)合成氨反应的化学方程式是___________，该反应是在_______(填设备名称)中发生。沉淀池中发生的主要反应方程式是_________，该反应能够发生的原因_______________。

(2)在上述流程的沉淀池中通入足量氨气的目的是___________________，可以循环使用的X是______________________________________。

(3)该生产过程中的副产品是____________。从绿色化学和资源综合利用的角度说明上述流程的主要优点是___________；从物质的性质和工业生产实际的角度考虑该流程的主要缺陷是_________。

［试题评析］本题设计的特征：一是试题表达简洁、清晰，流程图提示有利于学生形成解题思路；二是三个问题间基本不关联，故前面的错误不会引起后面连锁失分，有利于真实考查学生的水平；三是三个问题由易到难，具有较好的阶梯性。这里所说的阶梯性是指试题题材具有由初级知识水平到高级知识水平之间的过渡，较低能力要求与较高能力要求的过渡。试题设计这样两个梯度，有利于提高区分度，有利于测量学生知识和能力层次。

由此可见，化工生产试题可以培养学生审题、解析流程图、提取和加工信息等能力，知识的落点在于某一工艺步骤中用到哪些物质及其应用知识、化学反应原理、基本实验操作，能力的落点除上述之外还有工业生产中要考虑的基本问题、绿色化学思想以及对已经提供的方案和工艺进行简单的比较和评价等。

总之，随着新课程实施的不断深入，高考化学命题将会进一步与高中化学新课程改革接轨，我们应当积极主动研究高考试题的命题发展趋势，把握其命题的特点，在平时的复习中多加训练，以提高对各种新题型的适应能力。

参考文献：

[1]林长春.论高中化学新教材实施科学方法教育的几个问题[J].课程・教材・教法，2003，（8）：57-62.

篇（10）

化学平衡内容繁琐而复杂，不仅考察的知识点多，而且对学生综合应用能力的要求也比较高。为了提高学生化学平衡的解答能力，作为一线化学教师，我们要把有关化学平衡的计算方法向学生传授，有意识地让学生将理论和实践结合在一起，强化学生对相关知识的认识，让学生更好地利用相关计算方法进行习题的解答，逐步提高学生的计算能力和考试能力。本文以几种计算方法为例对如何提高化学平衡的计算进行论述，以提高学生的考试

能力。

一、三段式计算法

三段式计算法是计算化学平衡最基本的一种解题方法，也是教材中重点讲授的一种计算方法。该计算方法首先要明白平衡常数的计算，起始时各物质浓度之间的关系，以及平衡时各物质浓度的关系，这样不仅能帮助学生计算一些求反应平衡常数的问题，而且还能求某一反应物在此反应条件下的转化率问题等，有助于提高解题效率，提高学生学习化学的能力。

例如：已知一氧化碳与水蒸气的反应为：

CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）

在427℃时的平衡常数是9.4，如果反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.01 mol/L，计算一氧化碳在此反应条件下的转化率。

分析：该题是教材后的一道练习题，也是应用三段式计算法的典型例题之一。计算该题时，我们先对题干进行分析，首先根据已知k=9.4的计算公式进行计算，之后，引导学生按照三段式计算法进行解答。

通过整个解答过程我们可以看出，三段式计算法的有效应用相对比较简单，而且，有效的计算对提高学生的知识应用能力与计算能力起着非常重要的作用。在教学时，教师要通过对相关练习题的分析来提高学生的应用能力，进而提高学生的化学平衡计算能力。

二、差量计算法

差量计算法在化学平衡计算时，可以是体积差量、压强差量、物质的量差量等等，是计算化学平衡的有效方法之一。在研究化学平衡计算方法的过程中，我们要重点对该方法进行讨论，不是所有的题目都像三段式例题一样，已知条件和未知的关系都那么明确，只要熟练应用平衡常数的公式就可以。事实上，很多试题给出的条件并没有那么直接，需要我们进行转化。因此，我们还要教会学生运用差量计算法，以期提高学生化学平衡的计算能力。

例如：某温度下，在密闭容器中发生如下反应：

2A（g） 2B（g）+C（g）

若开始时只充入2 mol A气体，达到平衡时，混合气体的压强比起始时增大了20%，求平衡时A的体积分数是多少？

分析：要想正确解出该题，首先，先要明确体积分数的概念，即：体积分数=物质的量/总物质的量。接着，再通过求达到平衡时物质A的物质的量和平衡时的总物质的量来对该题进行解答。但是，从分析过程可以看出，我们并不能直接运用三段式计算法，因为给出的已知量只有达到平衡时的增大量，此时我们可以应用差量计算法解题。

平衡时，物质A的物质的量是：2-0.8 mol=1.2 mol

平衡时总物质的量是：2+0.4 mol=2.4 mol

所以，物质A的体积分数=1.2 mol/2.4 mol×100%=50%

篇（11）

一、了解焦油的基本情况

在我们日常生活中你也许会常常用到焦油的产品，很多人对焦油的了解不多，焦油是有机物经过加热干馏的产物，常见的为煤焦油，木材干馏也产生木焦油，泥炭干馏和石油分馏也产生焦油。焦油产生的途径生物质是一种丰富的资源，它作为可再生能源受到人们的关注，随着能源危机意识的提高人们对其性能的研发不断深入。生物质热化学转化对于产生燃料、化学原料以及生物质的完全燃烧和充分利用都是一种很有效的方法。

煤焦油是焦化工业的重要产品，其组成很复杂，大多情况下是由煤焦油工业专门进行分离、提纯并且利用，可分离出多种产品，目前提取的主要产品有：萘、酚、蒽、菲 、咔唑、沥青等几种。目前焦油精制厂家已经可以从焦油中提取230多种产品，并向大型化方向发展。

二、生物质气化及其过程

生物质气化是在一定的热力学下，借助空气、水蒸气的作用，使生物质发生热解、氧化和还原反应，最终转化为一氧化碳、低分子烃类等可燃气体的过程。

中国可用的固体生物质数量巨大，主要以农业和木材废物为主。生物质分布分散，收集和运输困难，在中国目前的条件下，难以采用大规模燃烧技术，所以200―5000kW的中小规模的生物质气化发电技术在中国有独特的优势。由于中国电力供应紧张，而生物质废弃物浪费严重，价格低廉，所以生物质气化发电的成本具备进入市场竞争的条件。中国已完成了多种气化炉的研制，已使用的气化炉有上下吸式、敞口式和流化床等。各种气化炉从原理上讲都可以用于气化发电，但目前研究完成并正常运转的主要有三种，即敞口下吸式，下吸式及循环流化床，发电功率可以从几千瓦到几千千瓦，这为气化发电技术的进一步发展提供了条件。气化发电比较适合中国当前的经济和发展现状。中国的生物质技术基础较好，解决二次污染后就具备与其他常规发电技术竞争的条件。为了发展并尽快推广生物质气化技术，应该研究焦油处理技术，彻底消除二次污染;改进气化发电技术与系统，提高整体效率，进一步降低发电成本;制定保证政策，鼓励生物质气化发电技术的应用，使大众较快得接受生物质气化发电。

三、重点推行热解工艺及影响因素

（一）热解工艺包含的类型

从对生物质的加热速率和完成反应所用时间的角度来看，生物质热解工艺基本上可以分为慢速热解和快速热解（反应时间少于0.5s时称为闪速热解）两种类型。由于工艺操作条件不同，生物质热解工艺又可分为慢速热解、快速热解和反应性热解几种。在慢速热解工艺中又可以分为炭化和常规热解。

慢速热解，传统上称干馏工艺、传统热解工艺，已经具有几千年的历史，是一种以生成木炭为目的的炭化过程，加热温度在500～580℃称为低温干馏，加热温度在660～750℃称为中温干馏，加热温度在900～1100℃称为高温干馏。将木材放在窑内加热，可以得到占原料质量30%～35%的木炭产量。

快速热解是将磨细的生物质原料放在快速热解装置中，严格控制加热速率（10～200℃/s左右）和反应温度（大概500℃左右），在缺氧并且被快速加热到较高温度时引发大分子的分解，产生了小分子气体和可凝性挥发分以及少量焦炭产物。可凝性挥发分被快速冷却成可流动的液体，成为生物油或焦油。快速热解在极短的时间内和强烈的热效应下直接产生热解产物，然后迅速淬冷至350℃以下，最大限度地增加了液态油。

常规热解是将所用原料放在常规的热解装置中，在中等温度及反应速率条件下，经过数小时的热解，得到占原料质量的20%～25%的生物质炭及10%～20%的生物油。

（二）热解影响因素

总的来讲，影响热解的主要因素包括化学和物理两大方面。化学因素包括一系列复杂的一次和二次反应;物理因素主要是反应过程中的传热、传质以及原料的物理特性等。具体的操作条件表现为：温度、物料特性、催化剂、滞留时间、压力和升温速率。

在生物质热解过程中，温度是一个很重要的影响因素， 它对热解产物分布、组分、产率和热解气热值都有很大的影响。生物质热解最终产物中气、油、炭各占比例的多少，随反应温度的高低和加热速度的快慢有很大差异。一般地说，低温、长期滞留的慢速热解主要用于最大限度地增加炭的产量，其质量产率和能量产率分别达到30%和50%。

温度小于600℃的常规热解时，采用中等反应速率，生物油、不可凝气体和炭的产率基本相等;闪速热解温度在500～650℃范围内，主要用来增加生物油的产量，生物油产率可达80%;同样的闪速热解，若温度高于700℃，在非常高的反应速率和极短的气相滞留期下，主要用于生产气体产物，其产率可达80%。当升温速率极快时，半纤维素和纤维素几乎不生成炭。

四、生物质的液化发展

世界石油储量在逐步减少，而经济快速发展对能源得需求越来越多，未来的一定时期内将需要煤炭和生物质液化等代替性液体燃料。煤炭丰富、石油缺乏、燃气匮乏是我国能源结构的基本特点，2000 年左右，我国探明可采石油储量可供开采二十年。我国煤炭占终端能源消费的比例高、煤炭消费方式落后、原煤转化利用程度低，因此，我国煤炭资源利用效率低，生态环境污染严重。煤炭是最主要的一次能源，世界各国越来越重视高效洁净能源的使用。煤液化技术是煤综合利用的一种有效途径，可以将煤炭转化成洁净高热值的燃料油，减轻污染，还可以得到珍贵的化工产品。我国是生物质资源丰富的农业大国，每年农作物秸秆、禽畜粪便总资源干物质、全国城市生活垃圾产量、林业废弃物和可资源利用的柴薪等生物质能资源约为五十亿吨标煤，充分利用生物质能是解决石油资源不足的重要途径。我国在生物质资源的利用方式主要通过直接燃烧来获得能量，效率低下，资源浪费，环境污染严重。因此，对煤和生物质的高效利用技术的开发与研究在中国显得迫切和重要。煤和生物质的液化技术在理论方面和一些工艺技术上没有得到很好的解决，主要包括：煤结构的研究及其与液化反应性的关系，催化剂的中毒、催化剂的研发、固固和固液分离及如何使反应条件温和化和产品的高附加值化。解决这些问题对发展煤化学理论、开发高效的煤液化工艺有重要的指导意义。

比如在不同的反应条件下，进行稻草的加氢液化，考察了催化剂、压力等因素对生物质加氢液化的影响。在反应温度为300℃的条件下，随着催化剂的量的增加转化率、油气收率显著增加而焦渣的产率下降，可知加入的催化剂有助于稻草的加氢液化。在氢压5.0Mp加入相同的催化剂的条件下，转化率和油气收率有所降低，焦渣和沥青烯的收率上升而前里清晰的收率下降表示温度的上升对稻草的加氢液化是不利的，由300℃和350℃的比较可知：此时温度对于稻草加氢液化的影响不大。在同一温度下、加入相同的催化剂条件下，在5%催化剂250℃条件下，转化和油气收率显著提高而焦渣收率降低。可知压力的上升对于稻草的加氢液化有着显著的提高，有利于稻草的加氢液化，而且沥青烯和前沥青烯的收率无明显的差别。。