不同水合物含量含二氧化碳水合物砂三轴试验研究

2011年8月 Rock and Soil Mechanics Aug. 2011

收稿日期：2010-12-13

基金项目：中国科学院知识创新工程重要方向项目资助（No. KZCX2-YW-JS108）；岩土力学与工程国家重点实验室前沿领域探索性项目资助（No. SKLQ014）。

第一作者简介：魏厚振，男，1980年生，博士，助理研究员，从事天然气水合物开发利用中的岩土力学与工程问题。E-mail: weihouzhen@https://www.wendangku.net/doc/f615302692.html, 通讯作者：韦昌富，男，1966年生，博士，研究员，博士生导师，从事多孔介质多相多场耦合理论及其应用、天然气水合物开发利用中的岩土力学与工程问题研究。E-mail: cfwei@https://www.wendangku.net/doc/f615302692.html,

文章编号：1000－7598 (2011)增刊2－0198－06

不同水合物含量含二氧化碳水合物砂三轴试验研究

魏厚振，颜荣涛，陈 盼，田慧会，吴二林，韦昌富

（中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室，武汉 430071）

摘 要：天然气水合物是一种战略性替代能源，又是全球气候环境问题和地质灾害的诱发因素之一。研究含天然气水合物沉积物的变形和强度等力学特性成为保障天然气水合物开发利用中工程与环境安全的重要一项研究内容。通过不同初始含水率控制试样的水合物含量的方法，开展不同水合物含量的粉质砂的三轴剪切试验，研究水合物含量对赋存介质的强度与变形特性的影响。试验结果表明，水合物在砂样中的填充与胶结作用，使得含水合物试样的剪切模量明显增加，进一步采用双曲线模型对各试样初始模量的计算与分析后发现，相同净围压下，随着水合物含量增加，试样的初始剪切模量具有上升趋势，但上升趋势变缓；试样强度随水合物含量增加而增大，但水合物含量高的试样破坏峰值强度与净围压并不是线性关系，净围压越大其峰值强度相应偏小；通过摩尔-库仑定律得出的试样强度指标可知，试样内摩擦角随水合物含量增加而增大，但增加幅度不大，但水合物含量31.0%和51.0%试样的与含水合物0%和19.7%试样相比，前2组试样具有较大黏聚力c 值。因此，水合物对试样强度增长的贡献主要是其在试样中的胶结作用产生，且其对强度影响还受含量和赋存形态的控制。 关 键 词：含水合物砂；力学特性；三轴剪切试验 中图分类号：TU 443 文献标识码：A

Deformation and failure behavior of carbon dioxide hydrate-bearing sands with

different hydrate contents under triaxial shear tests

WEI Hou-zhen, YAN Rong-tao, CHEN Pan, TIAN Hui-hui, WU Er-lin, WEI Chang-fu

（State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics,

Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China ）

Abstract ：Natural gas hydrate is one of the most important potential energy sources , which is a triggering factor of global climate change and geologic hazards. It is necessary to research engineering characteristic of hydrate-bearing sediment to insure the exploiture of hydrate successfully.A triaxial shear apparatus devoloped by ourselves was used to test the deformation and failure behaviors of sand with different hydrate content controled by different original water content. As a result, it is found that the shear modulus of hydrate-bearing sand increased sharply because of samples filled and cemented by hydrate in pore, and original shear modulus of samples increased with increment of hydrate content at the same confining pressure in hyperbolic model. Friction angle increases with increment of hydrate contents slightly; however compared with the samples contained 31.0% and 51.0% hydrate, cohesion of the former two groups are much more than the latter two.Thus the constribution of strength increment is the cementation of hydrate on grains, and the effect is controlled by content and distribution of hydrate in samples. Key words ：hydrates bearing sand; mechanical behavior; triaxial shear test

1 前 言

随着日益增长的经济与社会需求，我国正面临巨大的能源压力。能源紧张已成为制约我国经济和

社会可持续发展的重要问题。解决我国的能源问 题，不仅要努力提高常规能源的利用效率和效益，更为重要的是要积极开发利用新型替代能源[1]。天然气水合物是主要分布在海洋和大陆多年冻土中的

一种具有巨大商业开发价值的新型战略性替代能源[2]。我国2007年5月和2009年9月分别在南海海洋和青海祁连山冻土区成功钻取到天然气水合物样品，标志着我国成为世界少数几个成功获取水合物样品的国家之一，目前已着手准备进行试验性开采。然而，受环境变化以及人工工程活动的影响，天然气水合物的分解将诱发崩塌、沉陷和滑坡等地质灾害，使周边工程和环境遭受灾难性破坏[3]，因此，测定含天然气水合物沉积物的物理力学参数，揭示含天然气水合物沉积物的变形和强度等工程特性变化机理，成为保障天然气水合物开发利用中工程与环境安全的重要研究内容之一。

鉴于现场取芯和原位实验技术的局限，目前对含水合物沉积物强度和变形等力学特性的研究主要是利用室内人工制得的含水合物沉积物试样进行试验。Wu等[4]利用三轴仪对不同饱和度的含CO2水合物砂进行三轴剪切试验，结果表明水合物饱和度较大的砂具有较大的三轴强度，且水合物分解会导致试样内孔隙水压力上升导致试样破坏。Winters 等[5]利用美国地质调查局的天然气水合物和沉积物模拟实验装置（GHASTLI），对加拿大Mallik多年冻土地区钻取的含水合物沉积物试样和室内合成的含甲烷水合物渥太华砂样进行声波测试和三轴试验，研究了在沉积物的孔隙中分别充满水合物和冰时的声波特性、水合物形成条件对试样声波特性的影响以及水合物含量分布、沉积物性质对强度的影响等。Hyodo等[6–7]对含甲烷水合物砂进行了较为系统的室内三轴剪切实验，得到了含甲烷水合物砂的力学性质与温度、孔压、有效围压和甲烷饱和度的关系以及甲烷分解过程中砂样应变、体变与有效围压、剪应力和临界孔隙比的关系。Masui [8–9]等采用相同的仪器，对日本南海海槽（Nankai Trohgh）地区钻取的4个原状水合物岩芯样和室内合成水合物Toyoura 砂样的三轴试验研究。国内从事有关含水合物沉积物力学特性研究尚属初步。Yun and Santamarina，et al[10]测试了在不同围压条件下砂土、粉土和黏土含不同饱和度四氢呋喃水合物的力学强度，分析认为沉积物沉积物的颗粒大小及其分布、围压和水合物饱和度对强度有很明显影响，同时沉积物表面会影响THF水合物的形成以及分布模式，进而影响其力学强度。中国科学院力学研究所鲁晓兵、张旭辉和王淑云等[11–12]用自行研制改装的水合物沉积物合成与分解及三轴装置，对含水合物沉积物的力学特性开展相关研究，取得了有意义的成果。

本次通过自行改装的三轴仪器，在试验仪器内控制水合物形成条件与环境，制得均匀的含水合物试样后开展三轴剪切试验，并通过控制不同初始含水率间接得到不同水合物含量对含水合物三轴剪切特性影响特征，对于深入开展相关含水合物物理力学特性研究具有一定的价值与意义。

2 试验方法与仪器

2.1 制样方法

由于目前天然原状含天然气水合物沉积物试样非常不易获得，目前大多数实验研究均采用实验室内人工制备的方法进行试验。力学特性研究中常采用的人工制备HBS试样主要有两种方法。一种方法是，先在一定的压力和温度条件下利用水雾与气体相结合形成粉末状的固体气水合物，接着将固体水合物颗粒与土颗粒混合，再把制成的混合物放入低温的环境中以开展试验。第二种方法是，首先制成具有一定含水率的土试样，将其放入实验装置内，然后施加一定压力的气体，并降低温度后即可形成HBS试样。本次采用第二种方法在试验仪器内制样后开展剪切试验，试验中控制土样中孔隙CO2气体压力为4.0 MPa，温度为1.0℃，该温度与压力条件位于CO2气体水合物形成相平衡关系曲线的稳定区域，从而可使CO2气体与水可结合形成水合物。

2.2 试验仪器

根据试验要求自行设计加工了可对试样温度控制和施加高压气体的三轴压力室，并通过英国WF公司生产的高压土工三轴仪进行围压与轴压加载控制以及应力应变数据测量，仪器示意图如图1所示。整套装置由以下几部分组成：①三轴室。土样安装在内部，利用低温冷液在土样周边的环形换热器中循环制冷，内置精度为±0.1 ℃的Pt100型铂金电阻温度传感器测试内部温度，外覆20 mm的保温材料。其中循环换热器进出口位于三轴压力室上部，装卸试样时连同压力室上部一起装卸，压力室底座分别与围压系统和供气装置连接；②供气装置。通过调压阀将气瓶内一定压力的气体施加至土样内，气体压力值由压力表显示。③真空泵。主要作用是实验前抽除系统管路中的空气；④卸压与回收装置。主要作用是试验结束后对系统内部气体进行安全卸压与回收。⑤恒温装置。采用内置冷液循环泵的低温制冷装置制得恒温冷媒介质对土样进行温度控制。整套系统设计最高压力为40 MPa，温度控制范围为-20～20℃，精度为±0.1 ℃，气体压力

表量程为0～10 MPa，精度±0.1%FS。

图1 装置结构示意图

Fig.1 Sketch of apparalus structure

2.3 试验材料

考虑到CO2不属于易燃易爆危险气体，同时与水结合生成水合物所需温度与压力条件较为容易，且形成的水合物结构与甲烷气体水合物结构一致。本次试验采用纯度为99.99% CO2气体，土粒的相对密度Gs= 2.67，干密度为1.40 g/cm3的粉质砂，颗粒分布曲线如图2所示。

图2 实验砂土颗粒分布图

Fig.2 Distribution of particle sizes for sand

2.4 试验方案与步骤

由于试验仪器目前还无法实时准确地测试试样中水合物含量，但在相平衡稳定区域内温压恒定、气体供给充足且时间充分的情况下，由于砂土的毛细效应并不显著，试样中的水分可与气体充分结合最终绝大部分将形成水合物。因此，试样初始含水率与土样最终形成的水合物量具有很强的相关性。基于以上假设，本次试验采用初始含水率分别为0、12.5%、23.5%、32.5%的试样，在净围压分别为1.0、1.5、2.0 MPa下进行三轴剪切试验，剪切过程中试样温度始终保持在1.0℃，孔压为4.0 MPa。其中含水率为0时土样为105℃烘干8 h后的烘干土样。

据式（1），n moL水对应生成1 moL的水合物，一般n取4.25，假定水与CO2气体反应全部生成水合物，由此可以计算得出水合物质量百分比，相应的初始含水率为12.5%、23.5%、32.5%试样中水合物完成形成后的水合物质量百分比（水合物质量与土颗粒质量之比），分别为19.7%、37.0%、51.0%

2222

CO H O CO H O

n n

+??（1）试验开始前清洗仪器各部件，并检查气密性后，将砂样按干密度为1.40 g/cm3制好安装至三轴压力室内，密封好各部件，开启真空泵，抽除系统内空气。然后开启围压系统向试样施加围压，开启供气装置，向土样中施加CO2气体，施加过程中保持总围压与孔压的差值为1.0 MPa左右，待气体压力达到到达4.0 MPa后，根据设定的不同净围压向土样施加不同的总围压。保持围压与孔隙气压恒定12 h，使CO2气体充分溶解于土样孔隙水后开启制冷循环系统，将土样降温至1.0℃并保持恒定36 h，从而保证土样中的孔隙水能与CO2气体充分反应形成水合物，同时完成了土样在相应净围压条件下的固结。由于砂土试样中毛细效应较小，且围压与孔隙压力较大，本试验认为孔隙中的气体压力与水压力相等，其有效净压力为围压与孔隙气压的差值。

试样中水合物形成完毕后，开机进行剪切，剪切速率为0.5 mm/min，剪切过程中每30 s记录土样剪切应力和应变数据，试样应变达10%～15%即变形为10～15 mm时试验停止，关闭供气装置，开启卸压阀门，安全卸除系统内的压力，并将排出气体统一收集至回收装置内。

3 试验结果与讨论

3.1 应力-应变关系

不同水合物含量的4组试验主应力差与轴向应变关系如图3所示。从图中可以看出，不含水合物的土样与水合物含量为19.7%土样的应力-应变关系曲线中无明显的峰值点，随着水合物含量的增大，试样开始具有明显的峰值点，尤其是含水率为51.0%试样，较低净围压1.0 MPa时峰值点更为明显。由于试验用的土样较为松散，不含水合物的土样的应力-应变曲线呈应变硬化型，但随着水合物含量的增多，其作为固体填充于土样孔隙中，并对颗粒产生明显胶结作用，导致土样由应变硬化向应变硬化-软化型的转变。

3.2 初始弹模

根据Duncan-Chang模型，采用双曲线拟合应力-应变曲线有

(a) 纯净砂

(b) 水合物含量19.7%砂

(c) 水合物含量37.0%砂

(d) 水合物含量51.0%砂

图3 应力-应变关系曲线

Fig.3 Stress-strain curves of hydrate-bearing sands

with different hydrate contents

a

13a

a b εσσε?=

+ （2）

从而

()

()2131321a d()11d t a

E b a a b σσσσεε?===??????+ （3）

由式（3）可得

a

a 130

1

a E ε

εσσ→??==??

??? （4） 初始弹模01

E a

=，根据式（4），各含量土样在

不同净围压下的初始弹模值计算结果见图4。从图可知，相同净围压下各试样的初始剪切模量E 0随水合物含量增加而增大，原因是随着试样中水合物含量的增加，固体水合物填充试样孔隙内产生明显胶结作用，从而使得土样模量增大。同时，试样初始剪切模量随净围压增加而增大，但含水合物试样3

组与不 含水合物试样的增加模式有明显区别，主要表现为含水合物试样在较高围压下初始剪切模量

E 0值的增加幅度低于不含水合物试样的增加值。图还可以看出，净围压为1.0 MPa 下的水合物含量为

51.0%的初始剪切模量比37.0%剪切模量略有下降，原因可能是因为51.0%在净围压1.0 MPa 时应力-应变曲线呈应力硬化-软化型，采用双曲线不能很好拟

合的原因。

图4 含水合物砂E 0随水合物含量变化关系曲线 Fig.4 Relationships between E 0 and hydrate content

for hydrate-bearing sands

3.3 强度指标与水合物含量关系特征 将图3中不同水合物含量三轴剪切试验的破坏强度值与净围压值（曲线没有明显峰值以应变5%对应应力值处作为强度值）绘于图5。由图可以看出，各组试样破坏强度值随水合物含量增加而增

大，但含水合物3组试样的变化曲线与不含水合物试样的变化曲线有明显区别，其特征表现为破坏强度值与净围压值并非线性增加，而是随围压增大而减缓增加。主要原因是含水合物试样在较高应力作用下土样内水合物固体颗粒承受较高的应力以及孔隙压力发生显著变化，改变了水合物相平衡状态，导致水合物除本身物理破裂以外，还将发生相变分解成为气体与水，使得土样强度降低。

根据摩尔-库仑定律，土样的强度包络线可以表示为

tan c τσ?=+ （5） 式中：τ为抗剪强度；c 为黏聚力；σ为法向应力；

?为内摩擦角。

从式（3）可以看出，土的强度由c 、?两部分组成：c 和tan ?。通常c 主要是黏聚力，而纯净砂

土不具有黏聚力，后者为摩擦强度。采用应力库仑-摩尔公式计算计算各组试样强度指标，如图6所 示。

图5 试样破坏强度与净围压关系图

Fig.5 Relationships between strength and net

confining pressure

(a) 水合物含量0%砂(干砂

)

(b) 水合物含量19.7%砂

(c) 水合物含量37.0%砂

(d) 水合物含量51.0%砂

图6 不同水合物含量试样的应力摩尔圆

Fig.6 Mohr’s failure envelopes of hydrate-bearing sands

with different hydrate contents

由图7、8可以看出，含水合物土样的强度包络线采用直线并不能非常准确地反应土的强度特性。但为简单并便于对比，本文仍采用摩尔-库仑原理进行强度指标拟合，根据拟合结果提取黏聚力c 和摩擦角?并进行分析。如图7所示，4组试样内摩擦角?相差并不明显，即水合物对试样内摩擦角?影响不大。如图8所示。由于水合物存在使得含水合物试样的具有较大的c 值，纯净细砂不具有黏聚力，因此，这里的c 值主要是土样中水合物在颗粒间间的胶结作用。此外，由水合物含量37.0%试样c 值明显较19.7%土样c 值要大，而水合物含量37.0%与51.0%土样的c 值相差不多。其主要原因是由于土样孔隙大小并非均一分布，水合物形成条件即相平衡关系与纯净气-水体系中水合物形成条件具有一定的差别。水合物形成时将受孔隙毛细效应影响，将优先在大孔隙内生成，从而导致初始含水率较低土样中形成的水合物主要赋存于大孔隙中，随着初始含水率大的试样中形成的水合物将更多地填充于较小孔隙内，并形成较好的胶结。同时还可看出，较小水合物含量试样中的c 值较小，而在水合物含量37.0%和51.0% 两个试样的c 接近于初始含水率19.7% c 值的3倍。从图中可看出，随着水合物含量的增加，试样的?值逐渐增大，但增加幅度不明显。因此可以认为水合物对试样强度贡献主要是胶结导致的c 值增大，而对?值增加不多，且这样的强度贡献具有一个含量阈值，即低于这一含量值时其胶结效应并不明显，这与文献[10]中结论相一致。

图7 ?值随水合物含量变化关系 Fig.7 Relationship beetween friction angle

?

and hydrate contents

图8 c 值随水合物含量变化关系图 Fig.8 Relationship between cohesion c and

hydrate content

4 结论

（1）水合物在砂样中的填充与胶结作用，使得试样剪切模量增大，应力-应变关系由应力硬化向应变硬化-软化转变。通过进行初始模量的计算与分析，随着水合物含量增加，试样的剪切模量具有上升趋势，但上升趋势变缓。

（2）不同净围压下试样破坏强度随水合物含量增加而增大，但不同净围压下试样破坏强度值与净围压并非线性增加，而是随净围压增大而减缓而增加。

（3）试样内摩擦角?值随水合物含量增加而增加，但影响并不显著。水合物对试样强度贡献主要是胶结导致的c值增大，且这样的强度贡献具有一个含量阈值，即低于这一含量值时其胶结效应并不明显。

参 考 文 献

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R134a气体水合物蓄冷实验

2007年1月重庆大学学报(自然科学版) Jan .2007第30卷第1期Journal of Chongqing University (Natural Science Editi on ) Vol .30　No .1 文章编号:10002582X (2007)0120058203 R134a 气体水合物蓄冷实验 3 李夔宁,刘玉东,吴治娟,唐　娟 (重庆大学动力工程学院,重庆　400030) 摘　要:空调蓄冷是实现电网“移峰填谷”的重要手段.为缩短蓄放冷时间,以R134a 为工质,在气 体水合物蓄冷循环中加入引射器,研究结果表明:引射器增强了水和R134a 气体的混合,在引射器内生成了部分水合物晶核.与无引射循环相比,水合物的成核过冷度降低约2～4℃,水合物的生成时间缩短13%～25%,获得了较好的蓄冷效果.并提出“热势”理论对实验现象进行解释,采用引射器后,水合物形成需要的“热势”降低,从而使水合物的成核过冷度和形成时间有明显降低. 关键词:气体水合物;蓄冷;引射器;热势 中图分类号:TK124 文献标识码:A 空调蓄冷技术是为实现电网电力移峰填谷而兴起的一门新技术,对建设节约型社会具有重要意义.但目前在工程中普遍应用的是冰蓄冷系统和冰-水混合蓄冷系统,压缩机运行在蒸发温度-5℃的制冷工况,而不是5℃左右的空调工况,降低了压缩机的运行效率.为使蓄冷系统在空调工况运行,要求蓄冷工质的相变温度在8～12℃,相变潜热大,传热性能好,传统的蓄冷工质水已不能满足要求.研究表明,氟利昂气体水合物具有以上特点,此外,这种高温相变蓄冷材料还具有很好的化学稳定性,长期使用也不会老化失效,腐蚀性低,安全性较好,因此被认为是理想的新一代空调蓄冷介质[1] .目前,强化传热传质,缩短蓄放冷时间是气体水合 物蓄冷技术研究的主要方向[223] .笔者以R134a 为气体水合物工质,在蓄冷循环中加入引射器,对气体水合物的成核过冷度和生成时间进行了实验研究和理论分析. 1　实验装置 实验装置按照非直接接触蓄冷和直接接触放冷方式设计[4] ,如图1所示,主要由蓄冷系统、放冷系统、制 冷系统、循环动力系统和数据采集系统5部分组成.引射器结构如图2所示.蓄冷罐体采用不锈钢管制做,内部尺寸为<200mm ×600mm ,在蓄冷罐的上部和下部设有观察窗,用以观察水合物的生成现象.在蓄冷罐内布置了15对铜-康铜热电偶测量温度,分别布置在高 度不同的5个层面上,每个层面布置3对热电偶其相对罐底的位置如表1所示. 图1　实验装置系统简图 图2　引射器结构示意图表1　蓄冷罐内的热电偶分布表热电偶位置/mm 数量/对 15032150332503445035 550 3 3 收稿日期:2006209212 作者简介:李夔宁(19702),男,重庆大学副教授,博士,主要从事制冷与低温工程方向的研究, 电话(Tel .):023*********;E 2mail :leekn@cqu .edu .cn .

二氧化碳含量的测定方法

实验：水中亚硝酸盐的测定 学号: 姓名: 班级: 【实验方法】 偶合分光光度法 【实验原理】 在PH 以下，水中亚硝酸盐与对氨基苯磺酰胺重氮化，再与盐酸N-（1-萘）-乙二胺产生偶合反应，生成紫红色的偶氮染料，比色定量。 【实验试剂】 1、对氨基苯磺酰胺溶液（10g/L）:称取5g对氨基苯磺酰胺（H2NC6H4SO3NH2）,溶于350 mL盐 酸溶液中。用纯水稀释至500 mL。 2、盐酸N-（1-萘）-乙二胺溶液（1.0g/L）：又名NEDD溶液，称取0.2g盐酸N-（1-萘基）- 乙二胺（C10H7NH2CHCH2·NH2·2HCl），溶于200 mL纯水中。储存于冰箱中。可稳定数周，如试剂颜色变深，应弃去重配。 3、亚硝酸盐氮标准使用溶液【ρ（NO2-N）=μg/mL】 【实验仪器】 1、分光光度计 2、50 mL具塞比色管： 30支 3、5 mL刻度吸管：10支 4、1mL比色皿：1个 【分析步骤】 1、取50mL水样置于比色管中。 2、取50mL比色管7支，分别加入亚硝酸盐氮标准液0mL、、、、、、，用纯水稀释至50mL。 3、向水样及标准色列管中分别加入1 mL对氨基苯磺酰胺溶液，摇匀后放置2min~8min。加 入 mL盐酸N-（1-萘基）-乙二胺溶液，立即混匀。 4、于540nm波长，用1cm比色皿，以纯水作参比，在10min至2h内，测定吸光度。

5、绘制标准曲线，从曲线上查出水样中亚硝酸盐氮的含量。 【数据分析】 ρ（NO2-N）=m/V 注：ρ（NO2-N）——水样中亚硝酸盐氮的质量浓度，单位为mg/L m——从标准曲线上查得样品管中亚硝酸盐氮的质量，单位为微克（μg）V——水样体积，单位为毫升（mL）

水蓄冷方案汇总

第一章工程概况简述 1.工程概况及主要工程内容 工程概况：本项目位于广东省清远市清新区太平镇万邦鞋业办公大厦,总建筑面积约：15000m2，空调面积：10000m2,建筑总高15m，其中楼层主要为研发室，办公室、制模室、空调设备房等等。 本项目主要工程内容为：中央空调机房冷源系统，冷冻水管立管、每楼层预留水管到管井口、蓄水槽防水、保温及布水工程等。 2.设计概况 本次设计采用大温差水蓄冷中央空调系统，夏季设计日总尖峰冷负荷为875KW。 冷源配置：整体规划主机选用1台250RT螺杆机及1台114RT螺杆式,该设备为甲方提供.主机夜间水蓄冷，即夜间为蓄冷工况：供回水温度为 4.5℃/12.5℃，白天为空调工况：供回水温度为7℃/12℃，冷却水供回水温度为32℃/37℃。两台主机在夜间可同时蓄冷或单独蓄冷,把一个蓄冷水池蓄满为止. 本项目一个蓄冷水池的总容积 800m3，按容积利用率0.95计算，蓄冷水池的可利用容积大于760m3。 本项目蓄冷工况运行时，水池进/出水温度为 4.5/12.5 ℃；放冷工况运行时，水池进/出水温度为12.5/4.5 ℃，均采用8 ℃温差。 考虑到水池中冷热水间的热传导和斜温层等因素影响，蓄冷水池的完善度一般取0.90～0.95；考虑到保温层传热的影响，冷损失附加率一般取1.01～1.02。因此，本项目实际蓄冷量约为3200kWh（即915RT）。

第二章制冷系统技术方案 1.设计依据 本方案设计依据如下： 业主提供的设计资料 《采暖通风与空气调节设计规范》 (GB 50019-2003) 《蓄冷空调工程技术规程》 (JGJ 158-2008) 《通风与空调工程施工质量验收规范》(GB 50242002) 《采暖通风与空气调节设计规范》(GB 50019-2003) 《全国民用建筑工程设计技术措施——暖通空调?动力》（2003版） 《全国民用建筑工程设计技术措施——给水排水》（2003版） 《蓄冷空调工程实用新技术》方贵银教授编著 2.负荷计算 水蓄冷空调系统的负荷计算采用国家现行《采暖通风与空气调节规范》（GB50019-2003）的有关规定，求得蓄冷—放冷周期内逐时负荷和总负荷，并绘制出负荷曲线图，作为确定系统形式、运行策略和设备容量的依据。采用系数法对逐时冷负荷进行估算。其中设计日各时段冷负荷值如下表：一期设计日尖峰冷负荷为1156RT，采用逐时负荷系数法，设计日逐时冷负荷分布如下： 表设计日各时段负荷值情况

教案-奇妙的二氧化碳

同学个性化教学设计 年级：初三教师: 陈强科目：化学班主任：日期: 时段:

⑴我们已经学过实验室制取O 2、H2、CO2三种气体的反应原理、制取与收集方法。请你归纳出实验室制取气体反 应的共同点（填序号）。 ①需要加热②使用催化剂③没有气体参加反应④原料为纯净物⑤只生成一种气体 ⑵化学上可以通过多种反应得到NH3（极易溶于水，密度比空气小），例如： ①2NH4Cl（固）+Ca(OH)2（固） CaCl2+2NH3↑+2H2O ②NH4HCO3（固） NH3↑+CO2↑+H2O ③CaO（固）+NH3·H2O（浓）＝NH3↑+Ca(OH)2 我将选择反应（只写一个，填序号）作为实验室制取NH3的反应原理，我需要用下列仪器中的（填序号）来装配NH3发生装置，我采用的收集方法是。我选择的制取装置还可用来制取，其反应的化学方程式是。 A B C D E F G H J K 4. 人吸入空气，排出CO2等气体。为了证明人呼出的气体中含有CO2气体且能有效地排除其不来自于空气，某学生课外活动小组设计了如右图所示的实验装置，为了除去空气中的CO2气体和检验人呼出的气体中含有CO2，则锥形瓶Ⅰ，Ⅱ中加入的试剂为( ) 瓶Ⅰ瓶Ⅱ A KOH NaOH B NaOH Ca(OH)2 C 稀盐酸AgNO3 D Na2SO4BaCl2 5.生活中处处有化学，小强把学到的化学知识用于生活中，进行下列探究。 (1)小强在化学课上知道了鸡蛋壳的主要成份是碳酸钙，决定制作一个“无壳鸡蛋”送给妈妈。 他应从厨房中选择鸡蛋和。 (2)如右图所示，小强把一只新鲜鸡蛋放入盛水的玻璃杯中，鸡蛋沉入水底(蛋壳的主要成分是 碳酸钙)。回答下列问题： ①若向杯中逐渐加入食盐粉末直至溶液饱和(饱和食盐水的密度大于鸡蛋的密度)，将会观察到什么现象?并解释原因。 ②若向玻璃杯中逐渐滴加浓盐酸，鸡蛋壳表面将会有什么现象？这会使 鸡蛋怎样运动？写出上述过程中发生反应的化学方程式。 (3)小强同学在家里做了右图所示的小实验，根据图示实验回答以下问题： ①(1)中观察到的主要现象是。

实验二氧化碳分子量的测定

实验二氧化碳分子量的 测定 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】

实验二氧化碳相对分子量的测定 实验目的 1、学习气体相对密度法测定分子量的原理、加深理解理想气体状态方程式和阿佛加德罗定律。 2、掌握二氧化碳分子量的测定和计算方法 3、进一步练习使用启普气体发生器和电子天平称量的操作。 实验原理 1、阿佛加得罗定律：同温、同压、同体积的气体含有相同的分子数，即摩尔数相同。根据阿佛加德罗定 律，只要在同温、同压下，比较同体积的两种气体(设其中之一的分子量为巳知)的质量，即可测定气态 物质的分子量。 本实验是把同体积的二氧化碳气体与空气(其平均分子量为相比，此时有： m空气/ M空气 = m CO2 / M CO2, 即 M CO2＝ m CO2·M空气/ m空气其中， M空气＝ 2、理想气体状态方程 PV=n R T 3、制备二氧化碳 反应方程式： CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O 因为大理石中含有硫，所以在气体发生过程中有硫化氢、酸雾、水汽产生。此时可通过硫酸铜溶液，碳酸氢钠溶液以及无水氯化钙除去硫化氢，酸雾和水汽。 实验内容 1、二氧化碳的制取、收集和净化 2、第一次称量 取一个洁净而干燥的锥形瓶，选一个合适的瓶塞塞入瓶口，并在塞子上做一记号，以固定塞子塞入瓶口的位置，在电子天平上称量质量m A：m A=m空气+m锥形瓶+m瓶塞 3、收集二氧化碳 在启普发生器中产生二氧化碳气体，经过净化、干燥后导入锥形瓶中。由于二氧化碳气体略重于空气，所以必须把导管伸入瓶底。收集满气体后，轻轻取出导气管，用塞子塞住瓶口(应与原来塞入瓶 口的位置相同)。 4、第二次称量： 在电子天平上称量二氧化碳、锥形瓶、瓶塞总质量m1： m1=m co2+m锥形瓶+m瓶塞 5、平行称量重复3、4步操作，得m2 m2=m co2+m锥形瓶+m瓶塞 6、将4、5的称量值即m1、m2求平均值m B。 m B＝ m co2平均+m锥形瓶+m瓶塞 7、在锥形瓶内装满水，塞好瓶塞，注意橡皮塞进入的高度与记号相齐。 8、第四次称量 在台秤上称取水+锥形瓶+瓶塞的质量为 m c： m c＝m水+m锥形瓶+m瓶塞 数据处理 根据阿佛加得罗定律： m空气/ M空气 = m CO2 / M CO2, 即 M CO2＝m CO2·M空气/ m空气 其中， M空气＝ 即 M CO2＝ .m CO2/ m空气 (1) 那么， m空气＝？

乙二醇溶液冰点测定实验报告

乙二醇溶液的冰点测定实验

一、实验目的：测定不同浓度的乙二醇溶液的冰点 二、仪器试剂：乙二醇（分析纯），高低温试验箱，电子天平，100ml容量 瓶，量筒 三、实验步骤： 1、配置溶液：用100ml量筒分别量取25ml，30ml，40ml，50ml，55ml的乙 二醇（分析纯），用100ml的容量瓶定容。配置成体积浓度分别为25%，30%，40%，50%，55%的乙二醇溶液。 2、用电子天平称量配置溶液的质量。结果如下表： 浓度(体积) 质量/g 25% 103.4270 30% 103.9378 40% 105.2428 50% 54.2414 55% 106.8160 3、通过查阅资料可知不同浓度的乙二醇溶液冰点如下表： 体积分数，%冰点/℃体积分数，%冰点/℃体积分数，%冰点/℃ 0.00.027.7-14.141.5-26.4 4.4-1.428.7-14.842.5-27.5 8.9-3.229.6-15.443.5-28.8 13.6-5.430.6-16.244.5-29.8 18.1-7.831.6-17.045.5-31.1 19.2-8.432.6-17.946.5-32.6 20.1-8.933.5-18.647.6-33.8 21.0-9.534.5-19.448.6-35.1 22.0-10.235.5-20.349.6-36.4 22.9-10.736.5-21.350.6-37.9 23.9-11.437.5-22.351.6-39.3 24.8-12.038.5-23.252.7-41.1 25.8-12.739.5-24.353.7-42.6 26.7-13.340.5-25.354.7-44.2 4、将几种溶液置于高低温试验箱中，以上表中的冰点为依据，分别在不同温 度下维持一段时间，观察现象。

奇妙的二氧化碳教案沪科版九级上

奇妙的二氧化碳 教学目标： 1.认识二氧化碳的主要物理性质和化学性质； 2学习二氧化碳的实验制法； 3.认识化合反应和分解反应的特点； 4.了解二氧化碳在自然界碳循环中的作用，以及对人类生产生活的意义。 5.初步学会运用各种媒体获取信息；初步学会用归纳，概括等方法对获取的信息进行 加工处理。 教学重点： 1．认识二氧化碳的主要物理性质和化学性质；学习二氧化碳的实验制法。 2．从各种媒体中获取信息，并对信息进行加工处理。 课堂学习： 提问：二氧化碳在空气中的含量是？如果把这0.03%的二氧化碳从空气中除去，行吗？师生交流：相互讨论。 归纳引入：二氧化碳对自然界的生命活动如此重要，我们一定要充分认识二氧化碳。 教师引导：1、自然界的二氧化碳是如何产生的？ 2、自然界的二氧化碳是如何消耗的？ 学生讨论 共同归纳：学生发言，补充、板书。 提问：1、产生二氧化碳的速度与消耗二氧化碳的速度相当吗？ 2、自然界的二氧化碳含量恒定吗？ 3、二氧化碳含量上升会带来什么问题？ 4、二氧化碳含量上升对人类也有好处吗？ 设问引入：二氧化碳对人有毒吗？ 阅读：表2—5 交流：在教室里学习时，为什么要保持教室通风？ 留问：如何检测二氧化碳含量是否过高呢？我们下节课交流。 第二课时：二氧化碳的性质

直接引入：这节课，我们来学习二氧化碳的性质 提问：通过预习，结合生活经验，你已经知道了二氧化碳的那些性质？ 问题汇总 提问：同学们对其中的那些问题感兴趣？ 明确探究的问题 探究1：如何用实验说明二氧化碳的密度比空气的密度大？ 拟备实验：1、简易天平测量法。2、气球法（注意比较）。3、倾倒法。 探究2：如何知道二氧化碳溶于水？ 拟备实验：1、向装满二氧化碳的塑料汽水瓶中到入半瓶水，盖紧、震荡。 2、向装满二氧化碳的集气瓶中到入半瓶水，盖紧、震荡、倒立。 探究3：二氧化碳与石灰水的反应。 拟备实验：如何简易得到二氧化碳？向石灰水中吹二氧化碳。 探究4：能见到二氧化碳的固体干冰吗？ 拟备实验：用液态二氧化碳灭火器制干冰。 探究5：二氧化碳与水反应吗？ 拟备实验：1、水与石蕊试液的反应。2、向石蕊试液中吹气。3、向石蕊试液中加入溶有二氧化碳的水。 质疑：让石蕊试液变红的物质是什么呢？ 提供信息：用一组酸分别与石蕊试液作用。 归纳：酸让石蕊变红。 提供信息：二氧化碳不是酸，酸从何来？ 学生阅读，讲解归纳。 学生实验：加热变红的石蕊试液。 讨论讲解：石蕊试液又变色的原因。 整理归纳：二氧化碳的性质 介绍：化合反应与分解反应。 学生举例：说出你知道的化合反应与分解反应实例。 留疑：教材46页第5题。 第三课时：二氧化碳的实验制法。

ASTM D513-02 水中溶解二氧化碳总量和容量的测量方法(中文版)

水中溶解二氧化碳溶解量和总量的测量方法 1适用范围 1.1 本标准用于指导测定如二氧化碳（CO2）、碳酸、碳酸氢根离子、碳酸根离子在水中的总量和溶量： 测量范围章节范围 方法A(气体感应电极) 2－800 毫克/升8－15 方法B(CO2发生库仑滴定) 5－800毫克/升16－24 1.2 本标准也可用于对样品微粒中的碳酸盐进行二氧化碳含量测定 1.3方法A适用于各种天然水和盐水 1.4方法B适用于天然水、盐水以及在16.4节中所描述的各种工业水 1.5使用者有责任确保采用这些水体测试方法对未测试母体水样所得到的结果的有效性。 1.6几种标准测量方法1988年被废止，其历史信息见附录X1。 1.7该标准不支持所有安全考虑的表述，如果有的话，应该与它的使用联系起来。本标准的使用者有责任建立一套适当的安全和健康实施程序并可以在使用前预先做一些相应、局部的调整。 2参考文献 2.1 ASTM标准： D1066 蒸汽取样的实施标准 D1129 与水相关的专用术语 D1192 密闭管蒸汽取样与水取样设备指南 D1193 试剂用水规格说明 D1293 水PH的测定方法 D2777可行的测试标准D19对水的测量的精确度和偏差的判断实施标准 D3370 密闭管水取样的实施标准 D5847 采用标准方法进行水质分析，书面质量控制规格实施标准 E200 化学分析中试剂溶液的配制、贮存的标准化及实施标准 3 专用术语 3.1 注释参照专用术语D1129，对这些测量方法中所用的术语进行定义

4 用途及重要性 4.1 二氧化碳是动植物呼吸最主要的产物，有机物质和部分矿物质分解也产生二氧化碳，大气中二氧化碳的平均含量约为0.04体积％，除去在异常的有机物质和矿物质分解区的地方外，地表水二氧化碳的含量通常都低于10毫克/升，但是地下水，尤其是深层地下水二氧化碳的含量有可能达到几百毫克/升。 4.2当水中溶解有二氧化碳时，它会对水处理系统产生很强的腐蚀作用，尤其在蒸汽冷凝系统这特别是一项麻烦，水处理系统中部分CO2的溢出，将破坏碳酸盐的溶解平衡，从而导致局部表面产生方解石覆盖物。热水器就是一个很好的例子写照，由于存在有微弱的侵蚀和覆盖平衡，水处理系统中一定要重视控制好CO2及其相类似的气体含量。城市供应中蒸汽冷凝的最后阶段进行水软化和胺中和时，采用再碳酸化也就是这一目的。 5 试剂的纯度 5.1在所有测试中使用标准化学试剂。除非有别的说明，所有的试剂都应遵守美国化学委员会 分析试剂委员会的规范，这些规范可以从中得到5别的等级的试剂可使用，但首先必须弄清楚试 剂必须具有足够的纯度才允许使用，从而不会降低测试精度。 5.2除非有别的说明，参考的水应当被认为是平均试剂水，遵守D1193规程，类型Ⅰ。另外在其它的测定方法中需要的去CO2水，可以参考规程E200中的第8.2章。 6注意事项 6.1注意――二氧化碳气体在样品运输和贮存过程中很容易从溶液中逃溢，由于碳酸钙微弱的分解，导致溶液中温度和压力发生改变，所以样品中CO2浓度增加是可能的。 7 取样 7.1 根据规程D1066、D1192和规程D3370上说明进行取样。 7.2 如果过滤样品微粒中含有碳酸盐，那么仅测量CO2溶量。当从试验瓶中取出部分含有微粒的 样品时，试剂瓶应该先摇晃或者让微粒均匀分布来保证所取的样品有代表性。取样后，样品中的微粒形态随温度、pH等变化而改变。这些微粒再样品测试时必须包括在内。样品过滤均质化过程中需小心防止CO2损失.如果不是要求除掉潜在的干扰微粒，样品不要过滤。 7.3用一种坚固的、抗化学作用的玻璃瓶子来取样。 7.4 将取样瓶完全灌满，使其在瓶盖下不留任何空间，将样品在低于取样温度下存放，直至检测。 测试方法A—气体感应电极法

离子色谱测定乙二醇氯离子含量

离子色谱测定一、二、三乙二醇中无机氯的含量 2012-11-13 建立了一种测定一、二、三乙二醇中无机氯含量的离子色谱方法。将样品用二次去离子水以1：1的比例进行稀释，以3.6mmol/L的碳酸钠作为淋洗液，经阴离子交换色谱柱进行分离，采用电导检测器测定氯离子。结果表明：氯离子含量在0.02~0.4mg/kg范围内，方法的线性关系良好(相关系数为0.9999)，加标回收率在97.0%~102.8%之间，方法的日内相对标准偏差小于2%，日间相对标准偏差小于3%。方法简便、稳定性好，可实现对一、二、三乙二醇中无机氯含量的快速和准确测定。 关键词：离子色谱法;一、二、三乙二醇;氯离子 乙二醇(ethyleneglycol)又名“甘醇”、“1,2-亚乙基二醇”，简称EG，乙二醇存在三个种类：乙二醇(MEG)、二乙二醇(DEG)和三乙二醇(TEG)。乙二醇用于配制发动机的抗冻剂,还用于工业冷量的输送，一般称呼为载冷剂。抗冻剂和载冷剂中过量的氯离子存在会对设备产生腐蚀而使之发生渗漏，影响发动机及工业设备的寿命，因此有必要对乙二醇中的氯离子含量进行测定，实现对乙二醇进行质量控制。 1实验部分 1.1仪器与试剂 离子色谱仪;超纯水机; 移液管1mL和2mL，一次性1mL注射器，50mL容量瓶，100mL容量瓶。 Na2CO3基准试剂，,NaOH优级纯，NaCl基准试剂。 1.2色谱条件 阴离子分析柱(4×250mm)及其WY-AG-1保护柱(4×50mm)，电导检测器，阴离子抑制器，抑制电流40mA，淋洗液：3.6mmol/LNa2CO3溶液，流速0.8mL/min，样品环100μL，柱温45℃，检测

沪教版九上化学 2.2奇妙的二氧化碳 教案设计

奇妙的二氧化碳 【教学目标】 知识与技能：1、认识二氧化碳的主要物理性质与化学性质。 2、了解二氧化碳奇妙的变化，现象及原因。 过程与方法：通过学生分组实验，探究，让学生初步掌握科学探究的思路，学会用观察实验等方法获取信息。 情感态度与价值观：1.通过实验探究，激发学生学习化学的兴趣，同时培养学生辨证唯物主义的世界观。 2.通过分组实验，培养学生的动手能力，思维能力，探究能力及 良好的合作意识。 【教学重点和难点】 教学重点：二氧化碳的奇妙变化、现象及原因。 教学难点：科学探究思维习惯的养成。 【教学方法】 分组实验，指导探究 【学法指导】 指导学生观察，分析实验现象，合作探究，掌握科学探究的一般方法，培养学生的研究与创新能力。 【教学手段】 实验探究，分组学习，课件辅助 【教学过程】

作业设计： 以“二氧化碳的自白”为题目，写一篇小文章，介绍你所了解的二氧化碳，班内交流。

板书设计： 奇妙的二氧化碳 无色无味的气体，固态时升华吸热一般情况下既不燃烧也不支持燃烧密度比空气大二氧化碳+氢氧化钙→碳酸钙+水可以溶于水（加压时溶解更多）二氧化碳+水→碳酸 教学反思： 本节课主要是以雪碧为“引子”，以小组为单位进行实验探究活动，激发了学生的学习兴趣，活动过程中充分体现了学生的合作意识，挖掘了学生的思维能力。尤其是二氧化碳与水反应的实验探究，让学生提出问题解决问题，积极地进行讨论分析，并能设计实验探究，课堂教学效果非常显著。 教学中也显现了一些问题，教师指导不是特别到位，个别组的个别学生参与性不高，再加上提问不能遍及整体，有滥竽充数的现象。还有对实验中一些细节问题，由于时间关系很难解释到位。 在以后的教学中，以科学探究，分组学习为主的课堂教学中，应注意关注全体学生，让学生积极主动地参与到教学中来，提高课堂教学质量。

空气中二氧化碳含量的测定实验

空气中二氧化碳含量的测定实验教案 化学一班申伟静郝冬丽冬冬徐亚辉 一，教学目标 知识目标： 1、了解测定二氧化碳含量的简单方法； 2、掌握二氧化碳的基本性质和生活中的应用； 3、通过老师讲解理解二氧化碳在整个环境中作用。 技能目标： 1、通过观看教师的演示实验提高对实验的观察、比较能力。 2、学习掌握如何使用针筒和使用玻璃仪器要注意事项； 3、感悟用分类、对比的学习方法来学习化学的重要作用。 情感目标： 1、通过实验探究来激发学生学习的积极性和主动性， 2、实验初步养成严谨的科学态度。 3、通过对课程的学习可以让同学认识到环境保护重要性。 二，教材分析 本节主要围绕探究测定空气中二氧化碳含量的实验，学习定量测定混合气体中某种气体含量的方法，认识空气中二氧化碳组成及表示方法，增进对二氧化碳的理解。增加学生爱护环境的意识。 三，学情分析 已知 1、学生通过前面的学习，已了解和初步掌握了关于二氧化碳的基本性质。 2、学生通过对实验前的预习掌握了空气中二氧化碳含量测定的基本原理和操作方法。 3、学生在学习中，知道了二氧化碳在我们生活中的作用和在生活中应用。 4、学生在生活中知道保护环境重要意义。 未知 1、学生在实际操作中会出现不规操作，对实验的结果造成影响。还可能损坏仪器。 2、学生在生活中虽然知道环保知识，但付诸实践上仍然不知如何做。 3、学生缺少实验中观察实验现象变化能力。在实验过程中都需要一直观察严谨的态度。 四，重点难点 重点：空气中二氧化碳含量测定的实验步骤 难点：实验的原理

五，教学过程

六，板书设计 一、教学目标 1、让同学们通过实验学会测量空气中二氧化碳的含量 2、通过教学讲解实验操作知道测量二氧化碳含量的原理二，实验原理 向滴有酚酞的氨水入CO2： CO2 + 2NH3H2O === (NH4)2CO3 CO2 + (NH4)2CO3 + H2O === 2NH4HCO3 pH==8 溶液红色无色 计算公式 N1x ==0.033％N2 三，实验步骤： 1， ,2，装药品：10ml带有酚酞的稀氨水溶液（已配好）3，抽气 4，排气，重复操作，记录次数N，记录在下表 N1是实验室抽气的次数 N2是空旷地点抽气的次数

2021版九年级化学上册 第二章 第二节《奇妙的二氧化碳》教案 沪教版

教学目标： (一）知识与技能： 1.掌握二氧化碳的物理性质和化学性质； 2.知道自然界中二氧化碳的循环，温室效应跟二氧化碳含量的升高有关； 3.了解二氧化碳的主要用途。 （二）过程与方法： 1.通过图片、影像资料、实验等获取有关二氧化碳的相关知识，培养学生的观察、分析、归纳整理的能力。。 2.通过实验探究，锻炼学生的实验操作能力。 （三）情感态度与价值观： 通过二氧化碳与生产、生活实际的联系，激发学生学习化学的兴趣，关注身边的化学知识。 教学重点： 掌握二氧化碳的物理性质和化学性质。 教学难点： 二氧化碳与水反应的实验探究。 教学方法： 本节课主要通过实验教学法、在教师指导下学生的合作探究、交流讨论等，归纳整理二氧化碳的有关性质和用途，提高学生实验动手能力、观察分析能力和归纳整理能力。 教学用品： 教师演示器材：二氧化碳制取装置1套，汽水2瓶，软塑料瓶一只；试管3只，集气瓶3只；250mL烧杯1只，蜡烛2支（一高一低），火柴1盒，石灰石，稀盐酸。 学生实验器材：每组火柴1盒，酒精灯1只，试管4只，试管夹1只，带导管的单孔橡皮塞，汽水1瓶，大烧杯1只，蒸馏水，石蕊试液，澄清石灰水。 教学过程：

1.创设情景，问题引入：课件出示与二氧化碳有关的五个关键词：温室效应、汽水、植物粮食、人工降雨、灭火，请学生猜猜是什么物质。引出课题。 2.阅读材料：自然界中二氧化碳的循环图，交流讨论，归纳整理自然界中产生二氧化碳和消耗二氧化碳的主要途径。 3.教师介绍：温室效应与二氧化碳的关系。 4.教师介绍二氧化碳的状态变化 视频展示干冰升华；图片展示干冰的应用。 5.活动探究一：二氧化碳与汽水（在教师指导下学生分组合作探究） （1）展示几种常见含二氧化碳的饮料。 （2）观察汽水标签，发现二氧化碳和碳酸。（教师提问）为什么有些二氧化碳饮料成分中没有标注“二氧化碳”却标了“碳酸水”？ （3）打开汽水瓶盖，观察现象。 （4）在两只洁净试管中各倒入少量蒸馏水。倒掉一部分汽水，塞上带导管的单孔橡皮塞，轻轻晃动汽水瓶，将二氧化碳通入其中一只装有少量蒸馏水的试管中。 （5）往两只试管中分别滴入几滴石蕊试液，观察颜色。 （6）加热通过二氧化碳的那只试管中的溶液。观察现象。 教师引导，交流讨论，归纳出二氧化碳与水的反应，碳酸分解反应。 6.活动探究二：二氧化碳的检验。 将汽水中产生的二氧化碳通入澄清石灰水中。观察现象。 教师指导：利用该原理检验二氧化碳。总结该反应的文字表达式。 7.实验演示：二氧化碳熄灭蜡烛。学生观察记录现象，分析实验说明了二氧化碳具有哪些性质。 8.师生共同总结二氧化碳的物理性质、化学性质和用途。 9.课堂练习。 思考题：（1）你还有哪些方法证明二氧化碳密度比空气大？（2）二氧化碳通入石蕊试液

制冷剂气体水合物相平衡分解条件预测

第３７卷第５期 ２０１６年１０月制冷剂气体水合物相平衡分解条件预测Ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．５Ｏｃｔｏｂｅｒ，２０１６ 文章编号：０２５３－４３３９（２０１６）０５－００３３－０６ ｄｏｉ：１０ ３９６９／ｊ ｉｓｓｎ ０２５３－４３３９ ２０１６ ０５ ０３３ 制冷剂气体水合物相平衡分解条件预测 杨行一李璞一张龙明一李娜 （西安交通大学化工学院热流科学与工程教育部重点实验室一西安一７１００４９） 摘一要一本文从理论方面探究制冷剂气体水合物的相平衡分解条件，应用经典的ｖａｎｄｅｒＷａａｌｓ?Ｐｌａｔｔｅｅｕｗ水合物热力学模型预测了Ｒ２２，Ｒ２３，Ｒ１２５和Ｒ１４３ａ水合物的分解条件三在模型预测过程中，应用ＳＲＫ状态方程对气相和液相进行了模拟计算三该模型预测结果与实验数据误差分别为１ ２１％，２ ８４％，２ ２３％和１ ０２％，并得到了制冷剂水合物相平衡图及四相平衡点三同时对制冷剂水合物分解热进行了计算，对比发现Ⅱ型制冷剂水合物的分解热大于Ⅰ型三 关键词一气体水合物；制冷剂；相平衡；热力学模型 中图分类号：ＴＢ６１＋１；ＴＢ６１＋２文献标识码：Ａ ＴｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃＭｏｄｅｌｆｏｒＰｒｅｄｉｃｔｉｎｇＰｈａｓｅＥｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｏｆ ＲｅｆｒｉｇｅｒａｎｔＧａｓＨｙｄｒａｔｅｓ ＹａｎｇＨａｎｇ一ＬｉＰｕ一ＺｈａｎｇＬｏｎｇｍｉｎｇ一ＬｉＮａ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＴｈｅｒｍｏ?ｆｌｕｉｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｘｉ?ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ?ａｎ，７１００４９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ一Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙａｉｍｓｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｐｈａｓｅｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｏｆｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｇａｓｈｙｄｒａｔｅｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｔｈｅｏｒｙ．Ａｔｈｅｒｍｏｄｙ?ｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｖａｎｄｅｒＷａａｌｓ?Ｐｌａｔｔｅｅｕｗｍｏｄｅｌｉｓｕｓｅｄｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｈｙｄｒａｔｅｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．ＲｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｓｍｏｄｅｌｅｄｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙｉｎｃｌｕｄｅＲ２２，Ｒ２３，Ｒ１２５ａｎｄＲ１４３ａ．ＴｈｅＳＲＫｅｑｕａｔｉｏｎｏｆｓｔａｔｅｉｓｅｍｐｌｏｙｅｄｆｏｒｍｏｄｅｌｉｎｇｔｈｅｖａｐｏｒａｎｄｆｌｕｉｄｐｈａｓｅｓ．Ｔｈｅｄｅ?ｖｉａｔｉｏｎｖａｌｕｅｓｂｅｔｗｅｅｎｍｏｄｅｌｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａａｒｅ１．２１％，２．８４％，２．２３％ａｎｄ１．０２％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｐｈａｓｅｅ?ｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｄｉａｇｒａｍｏｆｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｈｙｄｒａｔｅｓａｎｄｑｕａｄｒｕｐｌｅｐｏｉｎｔｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｈｅａｔｏｆｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｈｙｄｒａｔｅｓｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．ＩｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｈｅａｔｏｆｔｙｐｅⅡｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｈｙｄｒａｔｅｓｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｙｐｅⅠ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ一ｇａｓｈｙｄｒａｔｅ；ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ；ｐｈａｓｅｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ；ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌ 基金项目：国家自然科学基金（５１１７６１５４）资助项目三（ＴｈｅｐｒｏｊｅｃｔｗａｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．５１１７６１５４）．）一一收稿日期：２０１６年３月１５日 一一随着经济的快速发展，电力系统的供需矛盾日趋严重，白天用电高峰期电力资源紧缺，夜晚用电低谷期电力资源过剩，电力资源得不到有效利用三电力供需矛盾的问题为蓄冷空调技术提供了广阔的发展前景，蓄冷工质的研究对蓄冷空调技术的发展至关重要，常用的蓄冷工质如冰二共晶盐和水等，它们的缺点分别是蓄冷效率低二蓄冷密度低和热交换效率低［１－２］三研究发现，制冷剂气体水合物在冰点以上发生相变（５ １２?），具有较大的蓄冷能力（蓄冷密度与冰相近）三自从被提出应用于蓄冷空调技术以来，制冷剂气体水合物作为一种理想的蓄冷工质而受到广泛的关注和研究［３］三气体水合物是一种笼型包合物，由水分子（主体分子）与其他气体分子（客体分子）组成三水分子由于氢键作用在高压二低温条件下形成大小不同的多面体空穴，气体分子如甲烷二乙烷及其他碳氢化合物作为客体分子填充在空穴之中，形成一种稳定的水合物结构［４－５］三根据水分子的空间分布特征以及客体水合物分子的大小可以把目前已发现的气体水合物晶体结构分为三类，即Ⅰ型二Ⅱ型和Ｈ型［６］三 相平衡热力学是制冷剂气体水合物研究的一个重要领域，热力学研究的主要目标是获得水合物的相平衡数据及其稳定存在的条件范围，故相平衡热力学的研究有助于制冷剂气体水合物应用于基于水合物蓄冷的蓄冷空调技术三图１所示为制冷剂气体水合物相平衡示意图［７］，图中Ｒ，Ｗ和Ｈ分别表示制冷剂二水二水合物三种物质，Ｇ，Ｌ和Ｓ分别表示气二液二固三种相态，三平衡线的交点Ｑ１ ３３ 万方数据

空气中二氧化碳含量的测定实验

空气中二氧化碳含量的测定实验 空气中二氧化碳含量的测定实验教案 化学一班申伟静郝冬丽张冬冬徐亚辉一，教学目标 知识目标: 1、了解测定二氧化碳含量的简单方法; 2、掌握二氧化碳的基本性质和生活中的应用; 3、通过老师讲解理解二氧化碳在整个环境中作用。 技能目标: 1、通过观看教师的演示实验提高对实验的观察、比较能力。 2、学习掌握如何使用针筒和使用玻璃仪器要注意事项; 3、感悟用分类、对比的学习方法来学习化学的重要作用。 情感目标: 1、通过实验探究来激发学生学习的积极性和主动性， 2、实验初步养成严谨求实的科学态度。 3、通过对课程的学习可以让同学认识到环境保护重要性。 二，教材分析 本节主要围绕探究测定空气中二氧化碳含量的实验，学习定量测定混合气体中某种气体含量的方法，认识空气中二氧化碳组成及表示方法，增进对二氧化碳的理解。增加学生爱护环境的意识。 三，学情分析 已知 1、学生通过前面的学习，已了解和初步掌握了关于二氧化碳的基本性质。 2、学生通过对实验前的预习掌握了空气中二氧化碳含量测定的基本原理和操作方

法。 3、学生在学习中，知道了二氧化碳在我们生活中的作用和在生活中应用。 4、学生在生活中知道保护环境重要意义。 未知 1、学生在实际操作中会出现不规范操作，对实验的结果造成影响。还可能损坏仪器。 2、学生在生活中虽然知道环保知识，但付诸实践上仍然不知如何做。 3、学生缺少实验中观察实验现象变化能力。在实验过程中都需要一直观察严谨的态度。四，重点难点 重点:空气中二氧化碳含量测定的实验步骤 难点:实验的原理 五，教学过程 实验教学过程 实验环 节教师活动预想学生活动设计意图 【导入新课】:前一段时间日本的核辐射 引起了一场轩然大波，中国的一些城市也 依次检测到碘-131微量辐射。核安全检测空局利用的是手势核素检测仪检测到的微量创设情境，激发兴趣， 元素。同学们，设想一下如果让我们来测引入新课。 碘-131这种微量元素含量大家怎么测呢,让学生通过自主、合 气这个问题放在实验室来进行试验是不是与作学习，了解探究实 以往的实验不一样了呢,这个实验我们提验步骤、方法和原理， 出的是一个问题。那是因为今天我们的实齐声回答:是培养学生阅读和解决中验即将进入一个新的转折点——探究式实问题的能力。 验

分光光度法测定水中氯含量

·分析测试· 分光光度法测定微量氯离子的研究与应用 STUDY AND APPLICATION OF SPECTROPHOTOMETRIC METHOD FOR DETERMINATION OF MICRO CHLORION 1 前言 含有有机物工艺水中氯离子的测定, 是化工生产中常用的分析指标,其含量的高低,对生产的稳定性、生产过程参数的调节至关重要。目前,含有有机物工艺水中的氯离子的测定方法有硝酸银滴定法、汞量滴定法、比色法、离子选择电极法等。这些方法各有利弊,在生产中直接应用有一定的难度。分光光度法以其灵敏度高,选择性好,操作简单等优点广泛用于各种微量以及痕量组分的分析。由于氯化银沉淀不稳定, 直接应用分光光度法测定结 果不理想。笔者通过研究氯化银沉淀在明胶- 乙醇水溶液中的稳定性。建立了一种新的测定微量氯离子的分光光度法,并应用到有机物工艺水中微量氯离子的测定,结果令人满意。线性范围为0～6 mg/ L , 方法的标准偏差为01108 , 变异系数为01026 。回收率为101 %～105 %。 2 实验部分 211 试剂 明胶- 乙醇水溶液: 称取011250 g 明胶, 溶于100 ml 水中, 取其20mL 明胶溶液+ 30 mL 乙醇, 放于100 mL 容量瓶中,用水稀释到满刻度。硝酸溶液:1 + 2 。氯标准溶液:012 mg/ mL 。称取116439 (称准至010002 g) 氯化钠溶解后,全部转移到1000 mL 容量瓶中,用水稀释至满刻度,摇匀,取此

溶液50 mL 稀释到250 mL 。硝酸银溶液:20 g/ L 。称取2 g 硝酸银于100 mL 容量瓶中, 用无氯化物水稀释到刻度。 212 仪器 3 运行效果 根据该厂污水处理场的实际情况, 在两间浮选池上各装一套溶气设备,经过试运行,在认为设备运行正常的情况下,进行了检验和验收,结果如下: (1) 污水泵、循环加气泵及电机运行平稳, 无振动和异常声音。 (2) 污水泵和循环加气泵压力均在013～0134MPa 之间。 (3) 气泡微细。 (4) 截止目前射流加压溶气设备运行情况良好,除油效果显著,提高了污水处理的质量。 4 结论 (1)JDAF - Ⅱ型射流加压溶气设备应用效果良好,运行稳定,操作简单,根除了释放器堵塞现象,减轻了操作人员的劳动强度。 (2) 该设备采用内循环式,所需的溶解空气经循环射流器和真空进气阀自吸气作用完成, 毋需空气压缩机供给,因此减轻了噪声污染。 (3) 除油效果显著。浮选出水含油由原来的6018 %提高到现在的7310 % , 浮选出水含油量可控制在20 mg/ L 以下。 (4) 自动化程度高。该设备自动调整溶气罐内气液平衡,无需人工控制。 一般实验室仪器及7550 紫外可见分光光度计。 213 测定步骤 于100 mL 比色管中,依次加入氯标准溶液、水、明胶- 乙醇水溶液、硝酸溶液,混匀后再加

奇妙的二氧化碳-优秀教案

第2章身边的化学物质 第2节奇妙的二氧化碳 【教案目标】 知识与技能： 1、了解二氧化碳在自然界碳循环中的作用，以及对人类生产生活的意义。 2、知道二氧化碳的主要物理性质和用途。 3、掌握二氧化碳的化学性质和实验室制法。 过程与方法： 通过有关二氧化碳性质的实验，培养设计、观察、描述实验的能力，进一步学习科学探究的方法。 情感态度与价值观： 通过对二氧化碳在自然界碳循环中的作用以及对人类生活、生产的意义的了解，培养对环境的关注意识及理论联系实际的方法。 【教案重点】 二氧化碳的主要性质。 【教案难点】 实验探究二氧化碳的性质；二氧化碳的实验室制法。 【教案方法】 讲授法，实验探究法，交流讨论法。 【教案过程】 【导入】有一种物质,农民说它是“植物粮食”；消防官兵赞美它是“灭火先锋”；建筑师们却称它为“粉刷匠”；环境学家却指责它是造成全球变暖的“罪魁祸首”，这种物质是什么呢？ 一、自然界中的二氧化碳 【讲解】正是由于这样一个循环作用，自然界中二氧化碳的含量保持恒定，以体积算，占空气体积的0.03％。 【拓展视野】温室效应 随着工业生产的发展和人们生活水平的提高，煤、石油、天然气消耗量急剧增加，释放的所谓的“温室效应”。 “温室效应”对人类的生存环境会产生不良影响。如地球的气温上升，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，还会使更多的水蒸气进入大气，一些富饶的土地将变成沙漠。有的科学家认为近年来日益严重的全球厄尔尼诺现象也与“温室效应”有关。

二、二氧化碳的奇妙变化 【展示】展示一瓶可乐，并打开，可以看到许多气体冒出，这些气体就是二氧化碳。 1.二氧化碳的三态变化 【讲解】在通常状况下，二氧化碳是一种无色、无味的气体，密度比空气大，能溶于水。在20℃时，将二氧化碳加压到5.73×106Pa即可变成无色液体。在－56.6℃、5.27×105 Pa时变为固体。 空气中的二度高于-78℃时，雪花状的固态二氧化碳不经过液态而直接变成气态二氧化碳。干冰在气化时要吸收周围的热量，使周围环境的温度降低，空气中的水蒸气凝结成小水滴，形成人造云雾，甚至形成降水。 2.二氧化碳与水反应 提示：紫色石蕊试液遇到酸会变红色。 a.二氧化碳与水反应 实验序号实验现象实验目的与结论 1 2 小花变红色证明酸溶液能使紫色石蕊变红色 3 小花不变色证明干燥的二氧化碳不能使紫色石蕊变红色 4 小花变红色结论：二氧化碳与水反应生成了酸 这里的酸就是碳酸，它是溶解于水中的少部分二氧化碳与水发生化学反应生成的产物。 反应方程式：二氧化碳（CO 2）+ 水（H 2 O）碳酸（H 2 CO 3 ） b.碳酸受热分解 实验现象：加热后石蕊试液又变成紫色。实验结论： 反应方程式：碳酸（H 2CO 3 ）二氧化碳（CO 2 ）+ 水（H 2 O） 【讲述】化合反应：由两种或两种以上物质生成一种新的物质的反应。即A+B+…=C 分解反应：由一种物质生成两种或两种以上新物质的反应。即C=A+B+… 三、二氧化碳的制备与利用 1.二氧化碳的实验室制法 提示：二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊（检验二氧化碳）；石灰石、大理石主要成分是碳酸钙。 实验原二氧化碳 （CaCO 3）（HCl）（CaCl 2 ）（H 2 O）（CO 2 ） 实验装置图： △

气体水合物形成的热力学与动力学研究进展

第57卷 第5期 化 工 学 报 V ol 157 N o 15 2006年5月 Jo urnal o f Chemical Indust ry and Eng ineering (China) M ay 2006 综述与专论 气体水合物形成的热力学与动力学研究进展 孙长宇,黄 强,陈光进 (中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室,北京102249) 摘要:气体水合物形成过程中涉及复杂的热力学和动力学问题.本文对水合物热力学理论模型、水合物生成动力学机理等方面的研究成果和最新进展进行了综述.热力学方面重点介绍了基于等温吸附理论(v an der Waals -Plat teeuw 模型)和基于双过程水合物生成机理(Chen -G uo 模型)的相平衡热力学模型,同时介绍水合物结构及其转变方面的最新研究成果.动力学方面介绍了成簇成核、界面成核等成核机理模型以及成核后的水合物生长 机理.另外还述及了目前水合物热力学和动力学研究中所涉及的微观、亚微观和宏观测量方法.针对目前水合物热力学和动力学研究中存在的问题,对未来的发展方向和重点提出了建议.关键词:水合物;热力学;动力学;形成;成核;生长中图分类号:T Q 01311 文献标识码:A 文章编号:0438-1157(2006)05-1031-09 Progress of thermodynamics and kinetics of gas hydrate formation SUN C hangyu,H U AN G Qiang,C HEN Guangjin (S tate K ey L abor ator y of H eavy Oil P r ocessing ,China Uni vers ity of Petro leum ,Beij i ng 102249,China ) Abstract:Complex thermo dynamics and kinetics problems are involv ed in the g as hy drate form ation 1T his paper review s the research prog ress of hydrate thermo dynamic models and kinetics mechanisms.In the thermo dynamic aspect,phase equilibrium models based on isothermal adsorption theo ry (van der Waals -Platteeuw model)and double -pr ocess hydr ate gr ow th m echanism (Chen -Guo model)are em phasized,and the r esearch pr ogress of the hy drate structure and its transition are pr esented.Kinetics mechanisms fo r hy drate nucleation,including cluster nucleation from liquid and interfacial nucleation,and hydrate grow th after nucleatio n are also introduced.T he m easurement techniques fo r hydr ate at m icro sco pic,meso sco pic,and macroscopic level ar e pro vided w hich can be used to im pr ove the dev elo pm ent o f therm ody namics and kinetics models and connect the m icroscopic w ith macroscopic domains 1T he important aspects for future hy drate formation research ar e discussed. Key words:hydrate;therm ody namics;kinetics;fo rmation;nucleation;grow th 2005-09-29收到初稿,2006-01-08收到修改稿. 联系人:陈光进.第一作者:孙长宇(1972)),男,博士,教授. 基金项目:国家自然科学基金项目(20490207,20506016);全国博士学位论文作者专项资金项目(200447);教育部科学技术研究重点项目(105107). 引 言 气体水合物是由气体和水在一定温度、压力条 件下生成的一种非化学计量性的笼形晶体,外观类 似冰霜.天然气中的组分如CH 4、C 2H 6、C 3H 8、i -C 4H 10、CO 2、H 2S,和其他小分子气体如Ne 、Ar 、Kr 、Xe 、N 2、O 2等均可以生成水合物.在气 Received date:2005-09-29. Correspon ding author:Prof.CHE N Guangjin. Foun dation item:su pported b y the National Natural Science Foundation of Ch ina (20490207,20506016),a Foundation for the Author of National Excellent Doctoral Dissertation of China (200447),the Key Project of Chinese M inis try of Education (105107). 体水合物中,水分子通过氢键作用形成具有特定结