化學原理在生活生產中的解釋與應用

唐浩文

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

關鍵詞：化學原理；生活；原理解釋；生產

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

1化學原理在生活中的解釋

1.1人工降雨

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

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

1.2金屬冶煉

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

1.3煤制油

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

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

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

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

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

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

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

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

2化學原理在生產中的應用

2.1鍍金儀

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

2.2納米材料的光催化

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

3總結

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

參考文獻：

[1]朱佳雯.高中化學在生活中的應用[J].科技展望，2017（07）.

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