化学反应工程基本概念范例6篇

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化学反应工程基本概念

化学反应工程基本概念范文1

关键词: 复习效率 巩固双基 知识网络 技巧 纠错

高三化学复习是一项系统的学习工程,要提高复习效率,就需要注重学习方法的探索,不仅要想方设法跟上老师的复习思路,还要根据自己的实际情况进行调整。如何来搞好这一年的化学复习呢?结合教学实际,我认为,必须注意以下四个招数:

招数一:善待课本,巩固双基,挖掘隐形关系

课本和教材是专家、学者们创造性的研究成果,经过长期、反复的实践和修订,现已相当成熟,书本里蕴含着众多科学思想的精华。据初步统计,中学化学所涉及的概念及理论大大小小共有220多个,它们构建了中学化学的基础,也就是说,基本概念及基本理论的复习在整个化学复习中起着奠基、支撑的重要作用,基本概念及基本理论不过关,后面的复习就会感到障碍重重。因此,必须切实注意这一环节的复习,讲究方法,注重实效,努力把每一个概念及理论真正弄清楚。例如对催化剂的认识,教材这样定义:“能改变其他物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质都不改变的物质”。几乎所有学生都能背诵,粗看往往不能理解其深层含义;假如我们对其细细品味一番,枯燥的概念就会变得生动有趣?我们可以思索一下“催化剂是否参与了化学反应?“对化学反应速率而言,‘改变’一词指加快或是减慢?”“‘化学性质都不改变’,那物理性质会变吗”等问题。经过一番折腾,对催化剂的认识就会达到相当高的层次。

再者,课本中的众多知识点,需要仔细比较、认真琢磨的非常多。例如原子质量、同位素相对原子质量、同位素质量数、元素相对原子质量、元素近似相对原子质量;同位素与同分异构体、同系物、同素异形体、同一物质等等。对课本中许多相似、相关、相对、相依的概念、性质、实验等内容,应采用比较复习的方法。通过多角度、多层次的比较,明确其共性,认清其差异,达到真正掌握实质之目的。

透析近几年的高考化学实验题,可以发现几乎所有试题均来自课本上的学生演示实验及课后学生实验。因此,在老师指导下,将十几个典型实验弄清原理,反复拆开重组,相信你定会大有所获。

招数二:经常联想,善于总结,把握知识网络

经过,高一高二阶段化学的学习,有些同学觉得个别知识点已学会。其实,高考考场得分,学会仅是一方面,还应总结归纳、经常联想,找出同类题解法的规律,才能更有把握不失分。也就是说,化学学习,重在掌握规律。有人说,化学难学,要记的东西太多了,这话不全对。实际上,关键在于怎样记。例如对无机化学来说,我们学习元素及其化合物这部分内容时,可以以“元素单质氧化物(氢化物)存在”为线索;学习具体的单质、化合物时既可以“结构性质用途制法”为思路,又可从该单质到各类化合物之间的横向联系进行复习,同时结合元素周期律,将元素化合物知识形成一个完整的知识网络。

有机化学的规律性更强,“乙烯辐射一大片,醇醛酸酯一条线”,熟悉了官能团的性质就把握了各类有机物间的衍变关系及相互转化;理解了同分异构体,就会感觉到有机物的种类繁多实在是微不足道……这样,通过多种途径、循环往复的联想,不仅可以加深对所学知识的记忆,而且有助于思维发散能力的培养。实践证明,光有许多零碎的知识而没有形成整体的知识结构,就犹如没有组装成整机的一堆零部件而难以发挥其各自功能。所以在高三复习阶段的重要任务就是要在老师的指导下,把各部分相应的知识按其内在的联系进行归纳整理,将散、乱的知识串成线,结成网,纳入自己的知识结构之中,从而形成一个系统完整的知识体系。

招数三:讲究方法,归纳技巧,勇于号脉高考

纵观近几年化学高考试题,一个明显的特征是考题不偏、不怪、不超纲,命题风格基本保持稳定,没有出现大起大落的变化。很明显,命题者在向我们传输一个信号:要重视研究历年高考题!高考试题有关基本概念的考查内容大致分为八个方面:物质的组成和变化;相对原子质量和相对分子质量;离子共存问题;氧化还原反应;离子方程式;物质的量;阿佛加德罗常数;化学反应中的能量变化等等。

基本技能的考查为元素化合物知识的的横向联系及与生产、生活实际相结合。因此,对高考试题“陈”题新做,将做过的试题进行创造性的重组,推陈出新,不失是一个好办法。高考命题与新课程改革是相互促进、相辅相成的,复习时可将近几年的高考试题科学归类,联系教材,通过梳理相关知识点,讲究方法,归纳技巧,勇于号脉高考;因此在选做习题时,要听从老师的安排,注重做后反思,如一题多解或多题一解;善于分析和仔细把握题中的隐含信息,灵活应用简单方法,如氧化还原反应及电化学习题中的电子守恒等。再如已知有机物的分子式确定各种同分异构体的结构简式,采用顺口溜:“主链从长渐缩短,支链由整到分散,位置由中移到边,写毕命名来检验”,这样就避免了遗漏或重复,十分快捷,非常实用。

招数四:把握重点,消除盲点,切实做好纠错

化学反应工程基本概念范文2

一、课程性质与考试基本要求:

无机与分析化学是介绍整个化学领域和定量分析基本概念、基本理论、基本知识的一门学科,是生物类专业重要的专业基础课。通过考试使考生能够较好地、系统地掌握四大化学平衡,物质结构等化学基本理论和基础知识。通过考试,使学生能较熟练地掌握定量分析的误差及分析结果数据处理与主要定量分析法。

二、考核知识点和考核要求:

第一章:溶液与胶体

(一)溶液的一般概念

1、了解分散系的分类,掌握物质的量的浓度、质量摩尔浓度、质量分数等概念;

2、理解几种浓度表示法间的换算,掌握有关溶液配制的计算。

(二)稀溶液的依数性

1、了解溶液的蒸气压、沸点、凝固点概念,渗透作用和渗透压;

2、掌握稀溶液依数性与其浓度的关系,并能进行有关计算,能运用稀溶液性质解释动植物的有关生理现象。

(三)胶体溶液

1、了解胶体分散系的特点及溶胶的胶团结构;

2、掌握溶胶的稳定性因素和聚沉方法。

第二章:电解质溶液和解离平衡

(一)化学平衡及其移动

理解掌握平衡常数、平衡常数的意义及影响平衡移动的因素;

(二)弱电解质和强电解质

1、了解:①水的电离和溶液的酸碱性的pH标度;②一元弱酸、弱碱部分解离、多元弱酸的分步解离特点及弱酸弱碱溶液的pH值的计算公式及应用范围;③盐类水解的本质。

2、掌握:①一元弱酸、一元弱碱溶液的pH值的计算和多元弱酸溶液pH值的计算;②定性判断各种盐溶液的酸碱性;③影响盐类水解的因素。

(三)缓冲溶液

1、了解缓冲溶液和缓冲作用;

2、掌握缓冲作用原理、缓冲溶液pH值的计算、缓冲溶液的选择和配制;

(四)沉淀溶解平衡

1、掌握溶度积概念及其表达式、溶度积规则;

2、理解沉淀生成和溶解的条件,能运用溶度积进行有关计算。

第三章:氧化还原反应

(一)氧化还原反应

1、了解氧化还原反应的本质、氧化作用、还原作用、氧化剂、还原剂的概念及氧化数的确定方法;

2、了解氧化数法和离子电子法配平氧化还原方程式的一般步骤;

3、掌握运用上述方法配平氧化还原方程式

(二)电极电势

1、了解能斯特方程,能正确书写能斯特方程;

2、掌握电极电势的概念及其影响因素,能熟练运用能斯特方程计算因浓度变化、酸碱度变化条件下的电极电势和定性判断因沉淀生成、配合物生成导致的电极电势变化。

(三)电极电势的应用

1、能应用标准电极电势判断氧化剂和还原剂的强弱,能用电极电位判断氧化还原反应的方向和完成程度;

2、能运用元素电位图判断处于中间价态物质能否发生歧化。

第四章:原子结构和分子结构

(一)核外电子运动的特殊性

1、了解四个量子数的物理意义和取值范围及相互关系;

2、理解掌握电子运动的特点、轨道概念,几率密度和电子云概念;

(二)核外电子的排布

1、了解屏蔽效应、穿透效应,掌握保里不相容原理、能量最低原理、洪特规则等元素基态原子核外电子排布规则;

2、能运用上述规则写出常见元素(1-36号)原子核外的电子排布。

(三)元素性质的周期性

1、了解元素的电子层结构、能级组、能级、轨道等概念;

2、理解掌握原子半径、电离势、电负性的变化规律。

(四)离子键

1、了解离子键的本质和离子键特征;

2、理解掌握离子半径、离子电荷的变化规律;

3、运用离子半径、离子电荷解释离子型化合物的高熔、沸点等性质。

(五)共价键

1、了解价键(电子配对)理论,共价键的特性;

2、理解掌握σ键和π键,轨道杂化理论的要点,杂化轨道的类型和简单分子的空间构型关系。

(六)分子间力

1、了解化学键的极性和分子的极性;

2、理解掌握分子间的三种作用力与分子极性的关系,分子间力,氢键的形成及对化合物某些性质的影响;

3、能运用分子间的作用力说明物质的熔沸点和溶解度的变化规律。

第五章:配位化合物

(一)配位化合物概念

1、了解配合物的概念、配合物的组成;

2、掌握配合物的命名。

(二)配合物的价键理论

1、了解配位键的本质、配位键的形成条件;

2、掌握外轨型配键和内轨型配键的形成。

(三)配位离解平衡

1、了解稳定常数的物理意义;

2、理解掌握影响配位平衡的因素,并运用配位离解平衡进行简单计算。

(四)螯合物

1、了解螯合物概念

2、掌握螯合物的结构特征和螯合剂应具备的条件。

第七章:定量分析化学概论

1、掌握误差来源及减免,准确度及精密度的概念;简单的数据处理方法;有效数字和运算规则;

2、了解提高分子结果准确度的方法;

3、掌握滴定分析的基本概念、标准溶液浓度的表示方法。学会根据滴定反应来确定物质的摩尔基本单元。

4、了解标准溶液的配制及标定方法。

第八章:酸碱滴定法

1、重点掌握溶液pH值的计算、强碱滴定强酸和强碱滴定一元弱酸的滴定突跃范围、影响突跃大小的因素及指示剂选择的原则;

2、能根据测定要求的准确度,考虑能否滴定。

第九章:配位滴定法

1、重点掌握酸效应系数以及控制溶液pH值的重要意义,用条件稳定常数来判断配位滴定的可能性,影响EDTA与金属离子配合物的稳定性因素。

2、掌握如何选择合适的滴定条件以使配位反应进行更完全;

3、了解金属指示剂的特性及如何提高配位滴定选择性。

第十章:其他滴定分析法

1、了解氧化还原反应方向、进行的程度、氧化还原滴定曲线及指示剂的选择;掌握常用的氧化还原滴定法;

2、重点掌握银量法的滴定原理、滴定条件及适用范围。

第十一章:吸光光度分析法

1、掌握吸光光度法的原理,吸收光谱和溶液的颜色关系,朗伯-比耳定律及其偏离的原因;

2、了解显色反应及影响因素,测量方法及仪器。

三、试卷题型

1、选择题(50分) 2、是非判断题(20分)

3、填空题(50分) 4、计算题(30分)

四、考试用书

《无机及分析化学》,宁开桂主编,高等教育出版社

《微生物学》考试大纲

一、课程的性质和内容

《微生物学》是在细胞、分子或群体水平上研究微生物的形态构造、生理代谢、遗传和育种、生态和分类进化等生命活动的基本规律,并将其应用于农业、工业、医药卫生、生物工程和环境保护等领域的科学。微生物学的根本任务是发掘、利用和改善有益微生物,控制、消灭或改造有害微生物。

二、课程内容、考核要求和比例

第一章 绪言

1.了解微生物学研究的对象、内容。

2.微生物的应用前景。

3.微生物在生命科学发展中的作用

4.掌握微生物的特点。

第二章 原核生物—— 细菌、放线菌

1.掌握细菌和真核生物三原界的特点。

2.掌握细菌的形状和大小。

3.掌握细菌的细胞构造(基本构造:细胞壁、细胞膜、细胞质、原核、质粒;特殊构造:鞭毛、芽孢、荚膜)及其功能。

4.掌握细菌的繁殖方式和菌落特征。

5.了解常用的细菌类群。

6.掌握放线菌的繁殖方式及形态结构。

第三章 真核微生物———真菌

1.掌握真菌的繁殖方式及菌落特征。

2.掌握真菌的形态。

3.了解真菌的细胞结构。

4.了解真菌的生活史。

5.了解真菌与人类的关系。

6.了解真菌的常见类型。

第四章 非细胞生物——病毒

1.掌握病毒的基本特征。

2.掌握病毒、亚病毒、朊病毒、类病毒的概念及其主要特征。

3.掌握烈性噬菌体、温和噬菌体、溶源性细胞的概念。

4.了解烈性噬菌体的侵染过程。

5.了解溶源性细胞的特点。

6.了解病毒对人类的影响。

第五章 微生物的营养

1.掌握微生物的不同营养类型。掌握光能无机营养型、化能无机营养型、光能有机营养型、化能有机营养型的概念。

2.掌握根据不同微生物的营养需要选择和制备培养基的原则。

3.了解微生物所必需的营养物质及其生理功能。

4.掌握微生物对营养物质的吸收方式。

5.了解微生物发酵作用、呼吸作用、有氧呼吸、厌氧呼吸的概念。

第六章 微生物的生长

1.掌握微生物纯培养的分离方法。

2.掌握环境因素对微生物生长的影响及其实际应用。

3.了解测定微生物数量和生长量的方法。

4.掌握细菌纯培养生长曲线各个时期的特点以及与生产实践的关系。

5.掌握主要灭菌方法。

第七章 微生物的遗传与育种

1.了解从自然界筛选菌种和菌种保藏的基本知识。

2.了解微生物育种的基本原理和方法。

3.掌握接合;转化;转导的概念。

4.掌握菌种的衰退与复壮的概念,掌握防止菌种衰退及复壮的方法。

5.了解基因工程的原理。

第八章 微生物的生态

1.掌握微生物在自然界物质转化中的作用。

2.掌握微生物间以及微生物与高等植物间的相互关系。

3.了解微生物是生物圈的重要成员,广泛分布在自然界,与环境关系极为密切。

第九章 微生物的分类

1.了解微生物分类的任务和微生物的命名方法。

2.掌握微生物在生物界的地位。(五界系统、六界系统、三原界系统)

了解种的概念。

3.了解细菌的分类系统。

4.了解真菌的分类系统。

三、考试用书

《微生物学教程》,周德庆主编,高教出版社出版(第二版)

四、考试题型

1.填空题 30%

2.选择题 30%

3.名词解释 30%

4.问答题 60%

《有机化学》考试大纲

一、教材与参考书

《有机化学》,李贵深主编,中国农业出版社;2003。

二、题型与分数分配:

1、命名及写结构式(20分)

2、单项选择(45分)

3、完成反应式(30分)

4、有机化合物鉴别、分离、提纯(20分)

5、推断结构(15分)

6、合成(转化)题(20分)

各题型说明:

1)命名及写结构式:掌握系统命名命名法及正确地书写构造式;

2)单项选择:主要考核对有机化学基本概念、基本规律、有机物基本性质的理解;

3)完成反应式:主要考核在不同条件下所进行的反应产物,各类化合物的特征反应。

4)有机化合物鉴别、分离、提纯:通过官能团与具有反应迅速、特征现象明显的试剂的应用鉴别(定)出对应的有机物。利用混合物中各成分的理化性质将它们一、一分开或提纯得到较纯物质。

5)推断结构:可通过化合物的分子式,再根据所给定特征化学反应及断键后降解的小分子,推断该特定化合物的结构式。

6)合成(转化)题:设计合成某一有机物的步骤、实现化合物、官能团之间的相互转化,掌握实现这些转变的必要条件。

三、课程教学的基本要求

1. 有机化合物的分类和命名

(1)掌握有机化合物的两种分类方法(碳骨架分类和官分类)掌握主要官能团 , , -X ,-OH ,-O- ,-CHO , ,-COOH,-COOR,-NH2 , -CONH-, -NO2, -N=N-, -SO3H等及对应化合物,掌握碳水化合物,蛋白质,油脂及类脂等天然有机化合物的分类和组成。

(2)掌握有机化合物的系统命名法,官能团的最低系列原则和取代基的次序规则,掌握分子构型的标记方法:了解有机化 合物的普通命名法、衍生物命名法、常用俗名等。

2. 有机化合物的分子结构特征

(1)在掌握好物质结构的基础上,进一步掌握有机化合物中碳原子的各种杂化状态,共价键的键参数。

(2)理解芳香性的概念,掌握苯系芳香烃和含一个杂原子的五元杂环及六元杂环芳香化合物的结构特征。

(3)理解有机化合物分子中的电子效应(诱导效应、共扼效应)及其对化合物性质的影响。

(4)理解有机化合物的同分异构现象,掌握有机化合物的结构表示法(透视式、Fisher、Newmen投影)式。

(5)理解有机化合物的顺反(Z,E)异构。

3. 有机化合物的物理性质

(1)了解有机化合物的主要物理性质,包括熔点、沸点、密度、溶解度、比旋光度等,理解分子间作用力和氢键对化合物的沸点、熔点和溶解度的影响,以及利用物理性质对化合物进行鉴定、分离提纯的原则和方法。

4. 有机化合物的化学性质及重要化学反应

(1)掌握各类化合物的分子结构特征与基本化学性质。

(2)掌握有机物的取代反应:

A. 饱和碳原子的卤代反应

B. 芳环上的取代反应

(3)掌握有机物的加成反应:

A .碳-碳双键上的加成反应和Markovnikov规则,共扼二烯的,1,2-加成和1,4-加成。

B. 碳-氧双键上的加成反应和加成-消除反应。

(4)掌握有机物的消除反应:

卤代烃的消除反应和醇的消除反应,反应条件和产物选择规律。

(5)其它重要反应:

A. 掌握烯烃、芳香烃母系及侧链、醇和醛的氧化反应、烯烃的臭氧化反应。

B. 掌握不饱和烃、醛和酮、羧酸及其衍生物、硝基化合物的加氢反应和其它还原反应。

C. 掌握羟醛缩合、酯缩合反应、重氮化反应和重氮基的取代反应。掌握Gringnard试剂同羰基化合物及其它化合物的反应及应用。

D.芳香环上的亲电取代反应历程,取代基的性质及定位规律。

5. 杂环化合物

掌握呋喃、吡咯、噻吩、吡啶的化学性质

6.重要的天然有机物

(1)多糖:掌握单糖的分子结构(组成、异构)开链和环状互变异构及变旋光现象、物理性质、化学性质,理解糖苷键的特征和二肽的形成。了解二糖及多糖的性质。

(2)蛋白质:掌握氨基酸的分子结构(组成、异构)两性和等电点、物理性质、化学性质,理解肽键的特征和二肽的形成,了解蛋白质的形成、次级结构、两性和等电点。

(3)油脂与类脂:了解脂肪酸甘油三酯的组成、分类、物理性质、化学性质,知道磷脂、甾醇、蜡酯、萜类化合物等组成与性质。

四、本课程各章节要求

§ 1 绪论

本章重点:有机化合物中的化学键;有机化合物的结构式及其表示法;化合物分子间的作用力及其对某些物理性质的影响;化合物分子中原子、原子团的相互影响。构造异构-碳链、位置、官能团异构。

1.了解有机化合物和有机化学概念;

2.理解共价键的形成;

3.了解共价键的属性(参数):(键角、键能、键的极性、键的极化作用);

4.了解共价键断裂和反应的类型;

5.理解酸碱的电子理论一路易斯酸碱;

6.理解分子间力:定向力、色散力、氢键;

7.了解有机化合物的一般性质;

8.掌握有机化合物分子中的官能团和有机化合物的分类和命名。

§2 饱和脂肪烃:

本章重点:普通命名法和系统命名法;详细介绍卤代反应的游离基取代反应;环烷烃的结构和性质,分析环己烷的一元、二元取代物的优势构象。

1.了解烷烃的通式和构造异构;

2.掌握烷烃的命名(10、20、30、40碳和伯、仲、叔氢原子);各种烷基;

3.掌握烷烃的命名法(①习惯命名法、②衍生物命名法、③系统命名法);

4.理解烷烃的物理性质和同系物规律;

5.掌握烷烃的化学性质:氧化、卤代反应。

6.了解烷烃的来源。

§3、不饱和烃

本章重点:介绍离子型亲电加成反应规律、用诱导效应、共轭效应及碳正离子稳定性。用诱导效应、共轭效应及碳正离子稳定性阐明加成反应的规律。

1.了解乙烯分子的平面形结构—SP2杂化轨道;

2. 掌握烯烃的顺反异构的命名法,次序规则;

3. 掌握烯烃不饱和性:(1)兀键断裂反应,①加成反应;催化加氢;亲电加成及反应历程,马氏规则与不对称烯烃加成反应中间体碳正离子稳定性的关系。②氧化反应、③聚合反应。(2)σ键断裂:α-氢原子的反应:自由基型取代、氧化反应;

4.理解原子或基团的电子效应;

5.了解炔烃的物理性质;

6.掌握乙炔的加成、氧化、聚合,炔氢反应;

7.了解二烯烃的分类和命名;

8.理解1,3-丁二烯分子的结构—共轭兀键和共轭效应,共轭效应与有机物种的稳定性;

9.掌握共轭二烯烃的1.2-成和1.4-加成,双烯加成、聚合和橡胶。

§4 碳环烃

本章重点:本章重点:阐明环的张力学说,无张力环的结构和构象,分析环己烷的一元、二元取代物的优势构象。阐明苯分子的结构及大π键的概念,苯环的稳定性,苯环上亲电取代反应及历程定位规律及其应用。

1.了解脂环烃的分类、命名;

2.了解脂环烃物理性质,理解脂环烃化学性质(氢解、卤解、酸解一小环不稳定性);

3.理解环已烷的稳定构象、取代环已烷的构象;

4.了解苯分子中的碳的SP2杂化轨道成键;

5.掌握单环芳烃的命名;

6.掌握苯与同系物的物理性质:①取代:硝化、卤化、磺化、烷基化、酰基化、②加成:加氢、加氯、③氧化,侧链α-H的卤化和氧化;

7.了解苯环上亲电取代反应历程、取代基的性质、分类.

8.掌握苯环上亲电取代定位规律。

9.了解稠环芳烃的种类和命名,萘的化学性质;

10.掌握休克尔规则和芳香性。

§5 卤代烃

本章重点:一元卤代烃的化学性质并解释扎依采夫规则,四种反应的竞争。

1.了解卤代烃的结构、分类、掌握命名;

2.了解卤代烃的制法;

3.了解卤代烃的物理性质;

4.掌握卤代烃的化学性质:①卤原子的亲核取代:水解、醇解、氰解、氨解与硝酸银—乙醇溶液的反应,与碘化钠一丙酮溶液反应,与金属镁反应一格氏试剂的生成、②消除反应、卤原子与β-H 脱去—札依采夫规则;

§6、醇、酚、醚

本章重点:醇、酚的结构及化学性质;结构和性质的关系,醇转化变成其它类化合物的重要性。

1.了解醇分类和命名法;

2.了解醇的制法;

3.掌握醇分子结构与氢键、醇的物理性质、

4.掌握醇的化学反应:羟基上的氢的反应,羟基的亲核取代反应、羟基的消除反应(脱水)、醇的氧化或脱氢反应、

5.了解酚的结构、命名;

6.了解酚的物理性质;

7.理解酚的化学反应;

8. 醚的结构和烊盐、分类、命名;

9.理解醚的制法;

10.了解醚的物理性质,

11.掌握醚的化学反应:①未共用电子对的反应—烊盐生成、配位化合物生成、②醚键的断裂(与HI、)、③α-H的过氧化反应、

§7 醛、酮、醌

本章重点:以醛、酮为例讨论羰基的结构和亲核加成,结合各个反应的实际意义,说明在分析、鉴定、合成及生物化学反应中的应用。

1.了解醛、酮的分子结构、分类;

2.掌握醛、酮的命名;

3.掌握多官能团有机化合物的(系统)命名法;

4.了解醛、酮的物理性质;

5.掌握醛和酮的化学反应:羰基的亲核加成:加氢氰酸,加亚硫酸氢钠,加格氏试剂、加醇与氨的衍生物的缩合(加成+消除),与碳负离子即与具有α-H的醛(酮)的缩合;氧化还原;α-H的活泼性;卤化和碘仿反应等;

6.了解重要的醛、酮;

7.了解醌的分子结构和化学性质。

§8 羧酸及其衍生物

本章重点:羧酸及其衍生物、取代酸的分子结构、性质;比较衍生物的反应活性强调羟基酸、羰基酸等多官能团化合物的特点。

1.了解羧酸的结构、分类;

2.掌握命名法;

3.了解羧酸物理性质;

4.掌握羧酸的化学反应: 羧羟基的亲核取代—衍生物的生成,羧羰基的还原,α-H的卤化—取代酸的生成,酸性,二元羧酸脱羧、脱水,钝化苯环的间位亲电取代;

5.了解重要的羧酸;

6.掌握羧酸衍生物的结构与分类、命名;

7.了解羧酸衍生物的物理性质;

8.羧酸衍生物的化学反应和应用:酯、酰胺的水解和酯的醇解,酯的还原,克莱森酯缩合。酰胺的霍夫曼降解反应;

9.了解重要的羧酸衍生物;

§9、含氮有机化合物:

本章重点:胺的结构和性质;各类胺碱性强、弱的原因;重氮盐生成的条件与偶合反应的实际应用。

1.了解硝基化合物的分子结构

2.掌握硝基化合物化学性质:芳环上的硝基的还原反应、硝基对芳环亲电取代反应的致钝作用。

3.了解胺的分类、命名法和结构,

4.了解胺的物理性质

5.掌握胺的化学反应:

①碱性、②氮上的烃基化、③氮上的酰基化,与对甲苯磺酰氯的反应、④与亚硝酸反应与重氮盐、⑤氨基对苯环上的亲电取代反应的致活作用、⑥胺的氧化

6.了解重要的胺、

7.季铵盐和季铵碱、

8.了解表面活性剂结构特征与性质,

9.理解芳香族重氮盐和偶氮化合物(生成、性质及其在有机合成中的应用)。

10.了解染料分子结构特征和发色基、助色基。

§10 杂环化合物

本章重点:杂环的结构特点,掌握几种有代表性重要的常见的杂环化合物的分子结构与性质.

1.了解杂环化合物的分类和命名法;

2.了解杂环化合物的结构及芳香性;

3.了解杂环化合物的性质。

§11 油脂和类脂化合物

本章重点:油脂 磷脂 甾醇的结构特点

1.了解油脂

1)油脂的组成和结构 2)油脂的物理性质 3)油脂的化学性质4)肥皂和乳化作用 5)合成表面活性剂

2.了解类脂

1)蜡 2)磷脂

§12 碳水化合物

本章重点:单糖的分子结构(包栝构型和构象)与性质。二糖及其配合物应掌握苷键的形成及水解。

1.了解碳水化合物的定义和分类;

2.理解单糖(甘油与单糖的组成、分类、异构现象,(核糖)葡萄糖和果糖的结构(开链费歇尔投影式,氧环费歇尔式,哈武斯式,构象式。

3.掌握化学性质;还原性与氧化性,成脎反应、半缩醛羟基的反应与糖苷的形成;

4.了解重要的单糖;

5.了解二糖(形成与分类);

6.了解多糖(淀粉、纤维素的组成性质)。

§13 氨基酸和蛋白质

本章重点: 氨基酸的两性和等电点性质; 蛋白质的沉淀与变性,蛋白质分子的一级与二级结构。

1.了解天然氨基酸组成、分类、性质;

2.掌握酸碱性与等电点;

3.了解氨基的亚硝酸放氮反应;

4.了解氨基与羧基共同参与的反应;

5.了解络合性能,与茚三酮显色;

6.了解成肽反应;

化学反应工程基本概念范文3

对于复合材料与工程专业而言,物理化学是一门非常重要的基础化学课程,与专业理论知识紧密联系,学好物理化学是学好复合材料专业知识的前提,但在实际教学中物理化学这门课程在本专业学习中存在一些问题,以下分别阐明现有问题及课改意见。

一、合理安排教学内容及课时

物理化学是一门概念性、理论性、系统性和逻辑性很强的学科,涉及的公式多,应用条件严格,比较抽象,是学生学习过程中普遍感到难度较大的一门课。在本专业的培养计划中只安排了一学期的课程学习,因此选用高等教育出版社的《物理化学简明教程》作为学习教材。这本教材简明扼要地阐述了物理化学学科的主要内容及材料类学生所需的基础知识,是一本符合本专业实际教学目标的好教材。但由于本专业物理化学的课时较少,最终只能摘取部分章节学习。例如在2010级的教学方案中,只教学了化学反应热力学部分内容(热力学第一定律、热力学第二定律、化学势、多相平衡等章节)及表面现象与分散系统章节,电化学及化学反应动力学两个重要章节都未学习,这无疑会对物理化学课程学习的系统性产生不小的损害。面对这一实际情况,我们完全可以从整个专业的培养计划出发,筛选出多门课程的重叠内容,选排重叠知识在哪门课需要重点学习,在哪门课可以了解。如在物理化学这门课程中多相平衡章节就和材料科学基础课程里相关相图的章节有所重复,对于复合材料与工程专业而言,材料科学基础里的相图知识更重要,因此在物理化学教学中完全可以减少多相平衡的教学任务,简要介绍一些基本概念和原理即可,主要学习可在材料科学基础课程中完成。同时,物理化学中的表面化学章节也与学习材料表界面课程知识重复,在材料表界面课程中更系统丰富地阐述了表面化学,因此在物理化学课程也可以酌情减少教学任务。此外,像胶体化学此类比较简单的内容也可以安排学生自学,如果担心学生的自觉性,就可以一些代表性问题作为作业,让学生完成。

此外,如果有可能就应尽量合理制订培养计划,空出一些课时,把物理化学这门分为两学期学习,因为只有系统、透彻地学习才能让学生真正走进物理化学的世界。

二、改进教学方法

物理化学这门比较让学生学起来吃力的课程,应该积极采取有效的教学方法,改变这一现状。

首先要提高学生的学习兴趣,比如在学习热力学的过程中可以从历史背景及名人轶事出发引出热力学定律,又如在电化学中可以介绍锂电的研究前景、新能源汽车的发展现状等。兴趣始终是学习的最好动力,培养学生的学习兴趣是最大挑战也是最有效的教学方法。

其次采取案例法[3]、类比法[4]等总结所学知识与生活的联系及知识之间的关联对比,加深学生印象,帮助学生更好地理解所学知识。对于案例法,我们可以从工业生产的角度选取一种产品总结其中涉及的化学反应热力学、化学反应动力学等知识,这样可以使学生产生直观的学习感受,应用更好的学习方式。物理化学中有很多知识是可以用类比法学习的,如可逆电池与不可逆电池、理想气体与非理想气体等。这些类比不应由老师直接给出,而应让学生先独自完成这些类比,最后再对学生的类比结果进行查缺补漏,这样不但可以加深学生的学习印象,更可以锻炼学生的自主学习能力。

传统的“满堂灌”教学方法培养出来的学生,最明显的弱点是思维呆板,缺乏创新能力和发散思维[5]。因此,我们可以设置专门的讨论课,在相互交流中使学生的思维活跃起来,对于一些重要概念如热力学部分的焓、熵等,让学生通过独立思考提出见解,得到教师和其他同学的帮助和启发。讨论课不仅能激发学生的学习兴趣,而且能形成良好的相互探讨和交流的学习风气,有利于发散思维及创新能力的发展。

化学反应工程基本概念范文4

一、物理化学课程在课程体系中的地位

物理化学在两阶段工科化学(化工类)课程体系中处于枢纽地位。第一阶段由化学原理(基础物理化学)、无机化学、有机化学、分析化学等课程组成。化学原理作为理论教学内容,在对中学化学知识总结提炼上升到理性认识高度的基础上,对后继无机化学、有机化学作为应用教学内容提供理论基础。第二阶段由物理化学加后继专业或专业基础课程、选修课程组成。物理化学作为理论教学内容,既将先前所学无机化学、有机化学等知识从理性上加以认识提高,又为后继课程提供理论基础。[2]在专业教育的范畴内,物理化学是工科,尤其是化工、冶金、轻工等各专业必备的化学理论基础,它衔接基础理论和相关的专业课程,是一门专业基础课程。

二、物理化学课程的教学内容

物理化学提供应用于所有化学以及相关领域的基本概念和原理,严格和详细地阐释化学中普适的核心概念,以数学模型提供定量的预测。因此,物理化学是分析化学、无机化学、有机化学和生物化学课程,以及其他相关前沿课题的概念的理论基础。总体而言,物理化学理论课程可能涉及的教学内容如下:[3]

1.热力学与平衡

标准热力学函数(焓、熵、吉氏函数等)及其应用。熵的微观解释。化学势在化学和相平衡中的应用。非理想系统、标准状态、活度、德拜-休克尔极限公式。吉布斯相律、相平衡、相图。电化学池的热力学。

2.气体分子运动学说

麦克斯韦-玻耳兹曼分布。碰撞频率、隙流速度。能量均分定律、热容。传递过程、扩散系数、黏度。

3.化学动力学

反应速率的微分和积分表达式。弛豫过程。微观可逆性。反应机理与速率方程。稳定态近似。碰撞理论、绝对速率理论、过渡状态理论。同位素效应。分子反应动力学含分子束、反应轨迹和激光。

4.量子力学

薛定谔方程的假定和导出。算符和矩阵元素。势箱中的粒子。简谐振子。刚性转子、角动量。氢原子、类氢离子波函数。自旋、保里原理。近似方法。氦原子。氢分子离子、氢分子、双原子分子。LCAO方法。计算化学。量子化学应用。

5.光谱

光-物质相互作用、偶极选律。线型分子的转动光谱。振动光谱。光谱项。原子和分子的电子光谱。磁共振谱。拉曼光谱、多光子选律。激光。

6.统计热力学

系综。配分函数表示的标准热力学函数。原子、刚性转子、谐振子的配分函数。爱因斯坦晶体、德拜晶体。

7.跨学科的应用

生物物理化学、材料化学、环境化学、药学、大气化学等。物理化学实验课程培养学生用物理化学原理联系定量模型与观察到的化学现象的能力,深化学生对模型定性假设和局限的理解,锻炼他们采用模型定量预测化学现象的基本技能。

学生应能记录正确的测量值,估算原始数据的误差。学生需要理解电子仪器的原理和使用方法,操作现代仪器测量物理性质和化学变化,积累用这些仪器解决实验问题的经验。物理化学实验应含有结合若干实验方法和理论概念的综合实验教学内容。适用于工科化学(化工类)课程体系的物理化学实验教学内容大体如下:

1.热化学实验

计算机联用测定无机盐溶解热。计算机联用测定有机物燃烧热。温度滴定法测定弱酸离解热。差热分析。

2.相平衡化学平衡实验

不同外压下液体沸点的测定。环己烷-乙醇恒压气液平衡相图绘制。液-固平衡相图绘制。凝固点下降法测定物质摩尔质量。沸点升高法测定物质摩尔质量。热重分析。氨基甲酸铵分解平衡常数的测定。

3.表面化学实验

溶液表面张力测定。沉降法测定粒度分布。BET容量法测定固体比表面积。

4.化学动力学实验

量气法测定过氧化氢催化分解反应速率系数。蔗糖转化反应速率系数测定。酯皂化反应动力学。一氧化碳催化氧化反应动力学。甲酸液相氧化反应动力学方程式的建立。可燃气-氧气-氮气三元系爆炸极限的测定。计算机联用研究BZ化学振荡反应。

5.电化学实验

强电解质溶液无限稀释摩尔电导的测定。离子迁移数测定。原电池反应电动势及其温度系数的测定。金属钝化曲线测定。

6.结构化学实验

磁化率测定。分子介电常数和偶极矩的测定。

三、面向专业的物理化学教学内容建设

当然,一个工科类专业的物理化学教学不可能也不必要包含上列的所有内容。因此,各学科专业教学指导委员会根据专业的培养目标和规格,在已经或即将公布的各学科专业的指导性专业规范中,制订了包括物理化学在内的化学课程教学基本内容作为最低要求。如化学工程与工艺专业的规范(研究型)中规定:物理化学可分为两部分,物理化学(I)主要内容为化学热力学和反应动力学等,作为化工主干课的基础,应注意与化工热力学课程和化学反应工程课程的衔接和分界(一些内容可在化工热力学课程和化学反应工程课程中展开,以加强工程背景);物理化学(II)主要内容为溶液理论、统计力学、量子力学等方面的概要以及近展等。各专业的物理化学教学基本内容充分体现了本专业的学科特点,是在保障人才培养质量的前提下,兼顾国内各相关学校的教学条件提出的基本要求。因此,它体现的是该专业人才的知识体系的共性。由于各校的学科背景和教学条件的优势不同,要培养具有特色的专业人才,需要在教学中研究如何在满足各专业的教学基本内容要求的基础上开展物理化学教学。我们认为在教学内容建设中应坚持贯彻下列原则,才能切实发挥物理化学这一门专业基础课程的作用。[4]

1.承前启后,发挥枢纽作用。了解授课对象的先修和后继课程与物理化学的联系,深化化学原理课程中的物理化学理论,介绍其在后继专业课程中的应用,以开阔视野并兼顾系统性和趣味性。

2.少而精和博而通。传统的基础内容要突出重点,讲深讲透,体现学科框架;选择介绍相关前沿的内容以扩大知识面。

3.提倡内容侧重的多样化。针对不同专业时要不拘一格,倡导内容侧重的多样化;即便面对同一专业,内容侧重亦应有宽松的选择余地。

4.体现工科特色,强调应用性和实践性。引入研究型实践项目,使学生加深对理论的理解,提高应用水平。

四、建设物理化学教学内容的措施

华东理工大学物理化学教研室在国家精品课程和国家级教学团队建设过程中,以提高专业人才的教育质量为目标,采取了一系列措施,提高物理化学课程的教学水平和质量,促进相关专业的课程体系建设。

1.根据授课专业的先修、后继课程,研读相关教材,如化学工程与工艺专业的现代基础化学、化工热力学、化工原理、化学反应工程、化工过程分析与合成教材,了解其改革动向和内容变革,并且请有关学科的学术带头人做物理化学在学科领域应用介绍的报告,提出教学内容改革建议。这样做的结果一方面可以避免教学内容上不必要的重复,另一方面可以合理地选择教学内容侧重,实现化学基础课程与专业课程的合理衔接。

2.编写教材和教学参考书,保障教学基本内容的教学质量,介绍物理化学学科发展、在交叉领域的应用;介绍溶液模型、线性自由能关系等半经验方法,以衔接后继课程。近年来编写或修订出版了《物理化学参考》、《物理化学》(第五版)、《物理化学导读》、《物理化学释疑》、《物理化学教学与学习指南》。开展教学研讨,提高教师队伍的学识水平和在教学中贯彻少而精、博而通教学思想的能力。

3.制作相关前沿课题和理论应用实例,如“正、负离子混合表面活性剂双水相系统及其微观结构”、“温室气体CO2的捕集和封存(CCS)技术”、“复杂材料的微相平衡和结构演化的数学模拟”、“离子液体的合成、性质和应用”等教学素材,进行教学资源的储备。

4.由科学研究项目提炼研究型教学实验,如“界面上聚乳酸PLA膜的结构特性研究”、“生物柴油中脂肪酸甲酯的GC-MS测定”、“MCM-41介孔氧化硅材料的合成和表征”等;形成各类研究性课题,如“生物柴油的制备及性能检测”、“Gem-ini表面活性剂连接基团对合成硅基介孔材料结构的影响”等。

化学反应工程基本概念范文5

[关键词]有机化学教学;电子理论;化学史;安全意识

有机化学是高等教育中非常重要的一门专业基础课[1],是化学、化工、药学[2-4]、医学、食品[5]等众多专业的专业基础课,涉及的专业面和学生面都很广。如何上好有机化学课,如何在有限的时间内提高学生的有机化学素养是有机化学教师面临的一个重要问题。有机化学是一门博大精深的课程,涉及众多有机化合物的性质和大量的有机反应,并且有机反应的变化非常丰富、应用及其灵活。在有限的课程时间内,如何通过学习有机化学这门课程使学生具有较好的有机化学的思维和素养,对有机化学教师而言是极具挑战的。通过多年的有机化学教学实践,笔者认为在有机化学课程中必须抓住主线,利用有机反应中的电子理论[6,7]把众多复杂的有机反应进行整合,如亲电加成、亲电取代、亲核取代、亲核加成等。反复利用电子理论对这些反应进行系统的讲解,使学生在本质上理解反应的为什么发生、如何发生及其反应结果。同时在课堂教学中引入相关化学史的知识提高学生的学习兴趣和他们的全面素质,以及在课程中加强安全意识的教育都不容忽视。

1在有机反应中引入电子理论进行教学

在讲解有机反应过程和反应活性等知识内容时,引入电子理论教学,引入较为合理的逻辑概念,有利于学生对有机反应本质的理解和反应活性之间的差别。有机电子理论是用正负电荷吸引的性质,来说明化学反应的发生方式,即发生的位置和顺序,发生的难易程度。因此,它把分子中电子携带的电荷分布情况,也就是以电子密度作为基础概念来思考化学反应。电子密度的大小、增量已被量子中的理论计算和物理测定所证实,并获得化学界的承认。化学家中把这种电子密度当做类推的基本概念,广泛用于说明和理解各种化学现象。电子理论认为,分子中,电子(携带负电荷聚集的位置,即电子密度大的位置),容易与携带正电荷的试剂(亲电试剂具有吸引电子的性质)发生化学反应。反之,电子密度小的位置容易与携带负电荷的试剂(亲核试剂,具有排斥电子性质的一方)发生化学反应。利用电子理论能够轻而易举的解释有机反应中的离子型反应,而我们大学有机化学的教学当中,大部分反应是离子型反应,如亲电加成反应、亲核取代反应、亲电取代反应、亲核加成反应等。当然电子理论的理解有一个过程,学生在刚开始接触的时候很难理解电子密度的概念。在教学过程中需要逐步为学生打下一定的物理基础,如电子-电子云-电子密度等概念,使学生能够从微观的角度、物理的角度去理解有机分子、有机原子,同时强化电负性、诱导效应、立体效应、共轭效应等概念,让学生从高中学习化学的思维中转变过来,使用一种全新的有机化学微观思维方式来理解反应为什么发生、为什么在这个位点最容易发生、反应活性变化等现象。从而从本质上理解反应,在以后的学习和工作中能够举一反山,真正达到学习有机化学的目的。

2在课堂中引入化学史教学

在有机化学中有大量的人名反应,每个重要反应的发现过程都是一个传奇,里面闪耀着人性的光辉,科学家对真理的孜孜不倦的追求。比如第一堂绪论课中讲解有机化学的发展史,介绍维勒伟大的工作-尿素的人工合成,以及维勒和伯者里之间的故事,他们的书信往来-关于尿素人工合成的探讨,展现了维勒治学严谨、坚持科学真理的品质。在讲解卤代烃这一章时,一定会介绍格式试剂,介绍法国化学家格利雅的生平,向学生介绍他突然发奋图强,并在几年后在科学界做出了巨大的贡献,因此一个人无论什么时候努力都不晚。鼓励学生,特别是高考发挥失常的学生,一定要振作,调整心态,大学不是人生的结束,而是人生的开始,只要在大学期间认真为了自己的理想,不断努力,一定会取得很好的成绩。在学习芳烃这一章节中,讲解F-K反应时,引入法国化学家傅里德里和美国化学家克拉夫次之间国际合作研究以及科研工作无穷的魅力,激发学生对科学的热爱,对真理的崇敬和追求。在讲解硝基化合物这一章节时,可介绍诺贝尔的事迹,他那种无畏的追求真理的精神和崇高的人格。总之,在有机化学各个章节中,传插介绍有机化学史的内容有助于提高学生的综合素质,鼓励、激发学生对科学知识的学习热情,对真理的追求,学习化学家们各方面的优秀品质。

3在课堂中引入安全概念

很多有机化合物性质活泼,在处理它们的时候需要特别注意。安全在有机化学课堂中非常重要。很多学生听说有机化学具有一定的危险性,但是理解的不深刻。对于学完一门有机化学课程的学生来说,他必须建立一定的安全意识,知道它们的危险性并能够正确的处理,这是有机化学素质的一个重要表现。因此,笔者认为有机化学教师在有机化学课程上,要不失时机地介绍化合物安全性方面的知识,使学生能够建立安全意识,也有助于他们以后走上工作岗位之后能够正确合理的处理一些突况。比如,在讲解正丁基和叔丁基的性质不同时,可介绍两种化合物,正丁基锂(n-BuLi)和叔丁基锂(t-BuLi),介绍它们的性质差别,正丁基锂很活泼,不能接触空气,需要惰性气体保存,在使用的时候也有特殊的要求;但是叔丁基锂更加活泼,它遇到空气直接燃烧,处理时要非常小心。在讲解醇时,醇能够与金属钠发生反应生成氢气,反应温和,但金属钠与水的反应非常剧烈,因此可以提问,如果实验室当中有过量的金属钠需要处理,我们该怎么办?可以用水处理吗?可以倒入垃圾桶吗?该怎么办呢?最后给出合理的方案,可以在空旷的水泥地上,让金属钠与过量乙醇发生反应,反应温和。大多数有机化合物容易燃烧,易燃易爆,因此要避免火源,在学生的头脑中不断的灌输这样的理念。

4板书与计算机教学相结合

使用计算机(ppt)进行教学的时候,信息量大,对教师来说比较方便,但是也存在一定弊端。比如反应方程式放的太快,并不适合有机反应方程的学习,以及有机化学机理的讲解,反应过程的讲解。在我们有机化学教学实践中发现对反应过程、反应机理的讲解还是使用传统的板书教学较为合适,板书教学灵活,细致,可以把教师需要讲解给学生的每一个细节步骤都表现出来,板书的过程就是教师教学的思路过程,速度相对缓慢,学生通过看教师板书,记笔记等方式跟上老师的思路和教师步骤,相对而言更容易掌握复杂的化学过程和反应机理,教学效果较好。

5结束语

在有机化学课程上,通过这样的课程设计和教学方法改革,学生通过理解而不是死记硬背掌握众多的有机反应,从本质上理解反应,从而在以后的学习工作中能够举一反三,达到真正学习的目的。同时化学史有助于提高学生的学习兴趣,并从化学家们的身上学到更多宝贵的品质,引导他们去阅读更多化学家的传记,拓展学习内容,提高综合素质。安全意识教育在有机化学中非常重要,在有机化学课程中不可忽视。

参考文献

[1]黄冠,郭勇安,周红,等.有机化学教学与实践改革的思考[J].化工高等教育,2007,5:14-17.

[2]袁霖,张敏,袁先友,等.制药工程专业有机化学教学改革探索[J].广州化工,2011,39(6):163-166.

[3]方方,吴培云,朱业宝,等.药用有机化学本科教学实践与教学体会[J].广州化工,2010,38(4):230-232.

[4]郝文博,景德生,车文实.制药专业有机化学教学的研究与实践[J].大学化学,2012,7(6):21-33.

[5]王峰.食品专业有机化学教学中案例运用[J].广东化工,2013,40(21):168-169.

[6]曹顺生,胡杰.电子理论在有机化学教学中的灵活应用[J].江西化工,2008,3:141-142.

化学反应工程基本概念范文6

关键词 过程装备与控制工程;控制类课程;实践教学

中图分类号:G642.4 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2012)24-0082-02

Control Courses Teaching for Process Equipment and Control Engineering and Discussion//Zuo Haiqiang, Zhang Lan, Liu Renhuan, Zhu Quanmin

Abstract This paper introduces the configuration and practical teaching of control courses for Process Equipment and Control Engineering. It points out how to improve the teaching effectiveness of the control courses.

Key words process equipment and control engineering; control courses; practical teaching

Author’s address College of Chemical Engineering in China University of Petroleum, Qingdao, Shandong, China 266555

“过程装备与控制工程”本科专业的前身是“化工设备与机械”(简称“化机”),成立于20世纪50年代初期。随着生产现代化的需要和科技的发展,利用先进的计算机技术、传感技术、信息技术及控制理论,对生产过程及设备进行实时监控与自动控制,使其处于最优运行状态,已成为过程工业装备发展的主要趋势。因此,为了顺应科技时代的发展,教育部将专业拓宽为过程装备与控制工程,形成了一个融“过程”“机械”和“控制”为一体,将“化工”“机械”和“信息”学科紧密结合而形成的“化—机—电”一体化的多科型、交叉型专业。目前国内有过程装备与控制工程专业的高校大概在110所。

专业要名符其实,过程装备与控制工程的专业特色就在于学科交叉,其中“控制工程”占有举足轻重的作用。过程装备的高效运行,不仅取决于构成生产装备的各个单元设备的性能以及这些单元设备的组合方式,而且取决于对单元设备及成套装置的控制水平。本文对中国石油大学(华东)控制类课程的设置、实践教学以及笔者在教学过程中遇到的问题进行探讨。

1 控制类课程的设置及实践教学

1.1 控制类课程设置

目前学校过程装备与控制工程专业为本科生开设的控制类课程有5门,其中必修课2门(过程装备控制工程基础和化工装备测控技术),选修课3门(微控制器原理及应用、化工单元控制技术和现代测控仪表)。

过程装备控制工程基础教学的主要内容包括自动控制系统的基本概念、控制系统的数学模型、时域瞬态响应分析、控制系统的频率特性、控制系统的稳定性分析、控制系统的误差分析和计算、MATLAB及其应用等。通过该课程的学习,使学生掌握经典控制理论的基本知识,使学生初步具备应用这些知识进行控制对象分析与综合的基本能力,为后续控制类专业课的学习打下控制工程学科的基础。

化工装备测控技术教学的主要内容包括过程装备测控系统的基本概念,过程参数检测技术,过程控制装置,简单控制系统、复杂控制系统和计算机控制系统的设计及运行,典型过程单元及对象的控制,先进控制系统等。通过该课程的学习,使学生掌握控制工程学科基础理论的应用,初步具备应用这些知识进行检测系统和控制系统设计与运用的基本能力。

微控制器原理及应用主要内容包括微控制器的基本概念、构成及特点,微控制器的CPU、指令系统及编程,微控制器基本系统的设计,微控制器的模块的特点及应用,微控制器的开发工具和软件,基于微控制器的过程控制仪表等。通过该课程的学习,使学生具备应用这些知识进行微控制器系统设计与运用的基本能力。

化工单元控制技术主要内容包括化工单元控制技术的基本概念、现状及发展趋势,流体输送设备、换热设备、精馏塔和化学反应器这些典型化工单元的特性及针对性控制方案的设计与实现等。通过该课程的学习,使学生具备典型化工单元特性获取与分析,控制系统设计与运用的基本能力。

现代测控仪表主要内容包括自动检测技术的发展与现状、现代测控仪表的技术特征、现代测控仪表的原理及相关技术、现代测量仪表、现代控制仪表及成分分析仪表等。通过学习本课程使学生掌握目前在石油、石化等行业中应用的几种较为先进的测量与控制仪表,具备解决过程参数检测与控制的基本能力。

1.2 控制类课程的实践教学

过程装备与控制工程本科专业培养的是以工程师为主的应用研究型专门人才,因此,在教学内容中必须强调工程实践,注重学生动手能力的培养。

过程装备控制工程基础课程的实践教学内容主要包括使用MATLAB建立控制系统的数学模型,控制系统的时域分析、频域分析、稳定性分析等。化工装备测控技术的实践教学内容主要包括热电偶及温度测量、压力表校验及压力测量、简单控制系统PID参数整定、串级控制系统设计、简单PLC控制系统程序设计等内容。微控制器原理及应用的实践教学内容主要包括用单片机汇编语言编程、C语言编程以及利用单片机控制LED指示灯或电动机等。化工单元控制技术的实践教学内容主要包括换热器对象特性的测取及控制、离心式压缩机控制、化学反应器特性模拟及控制等。此外,在专业课学习之前,安排有认识实习,主要参观校办胜华炼油厂、垦利石化总厂以及胜利石化总厂等企业,这些企业的自动化程度很高,拥有先进的DCS或FCS控制系统,且过程装备控制中的温度、压力、流量、液位(或物位)、成分和物性等主要参数齐全,让学生在学习专业课之前对控制系统有一个初步的感性认识。在专业课学习之后,还有专业实习,主要安排在大型的齐鲁石化等企业进行,学生可以结合课堂上学到的理论知识,对一些重要的生产单元(如催化、重整、焦化、乙烯等)和关键设备(如离心式压缩机、往复式压缩机等)的控制进行实习。

2 加强控制类课程教学效果探讨

在近几年从事过程装备与控制工程专业控制类课程的教学过程中,笔者对如何加强控制类课程教学效果进行了思考与探讨。

1)学生数学基础相对薄弱,学生大多没有学习过复变函数与积分变换等数学内容,因而在讲解拉氏变换和幅角定理时,学生理解起来有一定的难度。建议讲授这部分内容时,要给学生补充相关的数学知识,并放慢讲课节奏。

2)应结合学校自身的特点,加强特色教材建设。学校培养的过程装备与控制工程本科专业毕业生主要面向石油石化领域就业。现阶段选用的控制类教材有些是适用于机械领域,有些适用于交通领域。应当结合自身的特色和特殊的环境,有针对性地编写适用于石油石化领域的特色教材。如在石油石化领域广泛地采用DCS控制系统进行控制,而DDZ-Ⅲ型控制器则较少采用,因而DCS编程与组态内容应作为教学的重点。

3)由于学院和学科布局调整,过程装备与控制工程专业从原来的机电工程学院调整到化学工程学院,这意味着过程装备与控制工程专业中的“化工”“机械”和“控制”的比重也会做适当的调整,适当改变过去机械占主导的地位,适度增加“化工”和“控制”的比重。专业要名副其实,把握好“控制工程”的尺度,这也是当前教学改革上的一个难点。

4)专业课要向科学前沿靠拢,控制领域知识淘汰与更新比较迅速。教师要紧跟时代的步伐,及时更新自己的知识,把学科前沿的东西带到课堂上。同时要注意培养学生的兴趣,发现学生的特长,鼓励创新。

3 结束语

“控制工程”在过程装备与控制工程专业教学中占有举足轻重的作用。本文对中国石油大学(华东)过程装备与控制工程专业控制类课程设置、实践教学以及存在的问题进行总结和分析,同时对如何增强控制类课程的效果进行探讨。

参考文献

[1]钱才富,段成红,马润梅,等.过程装备与控制工程专业教学改革的研究与实践[J].化工高等教育,2002(3):45-46.

[2]刘俊明,段滋华.过程装备与控制工程专业加强过程教学的认识与实践[J].化工高等教育,2008(2):48-55.