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化學(xué)提高轉(zhuǎn)化率的方法范文第1篇

【關(guān)鍵詞】細胞固定化；海藻酸鈉；硅藻土；發(fā)酵條件；雄烯二酮

大部分的甾體激素類藥物的生產(chǎn)都是以AD為起始原料的，而雄烯二酮（雄甾-4-烯-3,17二酮，簡稱AD）是合成甾體激素類藥物不可替代的中間體。我們既可以用化學(xué)方法從野生藥材“穿地龍”中植物提取合成AD，也可以通過降解自然界豐富的動植物甾醇用微生物發(fā)酵的方法獲得AD。日益枯竭的薯芋皂素資源使薯芋皂素越來越昂貴，用微生物發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)AD成了發(fā)展甾體藥物的一大趨勢。用這種方法我們不僅可以擺脫“穿地龍”黃姜等原料供應(yīng)受季節(jié)、地域等自然因素的影響及其對生產(chǎn)造成的制約，還可以滿足國內(nèi)外市場日益增長的對AD的需求，更起了保護自然資源和生態(tài)資源乃至人類健康的重大作用。

1.雄烯二酮的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及生產(chǎn)方法

1.1結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

雄烯二酮的結(jié)構(gòu)式如圖所示，分子式為C19H26O2，分子量為286.45，熔點是173~174℃，白色晶體粉末狀，無異味，無毒性，可燃，溶于乙醇、醋酸、乙醚等有機溶劑，不溶于水。

1.2應(yīng)用雄烯二酮

雄性激素、蛋白同化激素、螺內(nèi)酯等藥物主要是由AD生產(chǎn)，雄烯二酮的中間體地位是許多甾體藥物不可替代的，對機體起著非常重要的調(diào)節(jié)作用。合成19－去甲甾體系列雌激素的重要前體物是AD的類似物ADD，有了AD和ADD我們我們可以合成大部分的甾類藥物。根據(jù)研究表明，細胞膜的完整性可以由細胞固定化保護，細胞固定化還可以增強積累目標產(chǎn)物的能力。

1.3雄烯二酮的生產(chǎn)方法

1.3.1傳統(tǒng)生產(chǎn)方法(化學(xué)合成法)

由薯蕷植物資源中提取薯蕷皂苷元，化學(xué)合成雄烯二酮，然后再以雄烯二酮為中間體合成多種甾體藥物?；瘜W(xué)合成法有著復(fù)雜的化學(xué)工藝，繁瑣的步驟，高價的成本（總成本不下于1000元/公斤），不僅消耗量大還破壞環(huán)境等的局限性，人們一直致力于尋找如膽酸、?？略碥赵吞韪嬖碥赵刃碌奶烊荤摅w藥物，將其開發(fā)成制造雄烯二酮的原料。

1.3.2微生物轉(zhuǎn)化法

利用微生物細胞對有機化合物某一特定部位作用，將其轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)上相類似的另一種化合物的方法稱為微生物轉(zhuǎn)化。利用微生物細胞的酶系對底物的某一特定部位進行催化反應(yīng)形成最終產(chǎn)物，而不是由營養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)微生物細胞的一系列代酶過程后轉(zhuǎn)化的。微生物轉(zhuǎn)化法如圖所示：

自生產(chǎn)開始實行微生物轉(zhuǎn)化后，甾體藥物就常采用化學(xué)法和微生物轉(zhuǎn)化法相結(jié)合的辦法來生產(chǎn)。這樣可以減少合成步驟、縮短生產(chǎn)周期、提高收獲率，減少發(fā)生副反應(yīng)。

2.對分枝桿菌BD696-6產(chǎn)雄烯二酮的現(xiàn)狀研究

關(guān)于分枝桿菌發(fā)酵產(chǎn)生AD的研究是目前國內(nèi)外熱衷的課題之一。其主要集中下面的方面：

2.1菌種的選育

發(fā)酵過程的控制及產(chǎn)量直接由菌種的優(yōu)良來決定的，菌種的優(yōu)良是影響發(fā)酵過程至關(guān)重要的元素。

2.2添加抑制劑、優(yōu)化培養(yǎng)基

經(jīng)過研究鄰菲羅啉等酶抑制劑對積累ADD的影響，為防止甾核降解我們可以適當添加抑制劑。添加時間是非常重要的，因為抑制劑也有輕微抑制甾醇降解酶的作用。且要將濃度控制到最佳。優(yōu)化培養(yǎng)基方面：哈爾濱理工大學(xué)的車成彬等發(fā)現(xiàn)“葡萄糖為碳源不如玉米漿為碳源產(chǎn)率高，并且磷酸鹽充足能提高產(chǎn)率”。總的來說，培養(yǎng)基優(yōu)化后，在0.2%~0.3%的投料濃度時，一般能將轉(zhuǎn)化率提高到50%。但轉(zhuǎn)化率會下降如果再增加底物投料濃度。

2.3利用化學(xué)或物理手段將微生物自然固定或定位于限定的空間區(qū)域內(nèi)，保護其固有的催化活性，并能反復(fù)使用的技術(shù)稱為細胞固定化技術(shù)

由于固定化生物細胞可以持續(xù)增殖、休眠及衰亡，所以其活性一直保持穩(wěn)定。除保持原有的識別、結(jié)合、催化活性外，固定化的生物細胞還具有易于分離、可重復(fù)使用及穩(wěn)定性提高等顯著優(yōu)點。

3.對分枝桿菌BD696-6產(chǎn)雄烯二酮的研究

3.1海藻酸鈉固定BD696-6菌株轉(zhuǎn)化甾醇產(chǎn)雄烯二酮

將微生物細胞包埋在凝膠的微小空格內(nèi)或埋于半透膜聚合物的超濾膜內(nèi)的方法稱為包埋法。由于有著化學(xué)穩(wěn)定性好、無毒、包埋效率高且價格低廉等優(yōu)點，海藻酸鹽成為廣泛運用的包埋固定化介質(zhì)。用海藻酸鈉包埋菌體，研究在不同包埋菌體量下形成凝膠的特性時的海藻酸鈉、氯化鈣的濃度，經(jīng)由正交試驗考察凝膠強度、貯藏穩(wěn)定性以及其對發(fā)酵的影響，并找到最適合進行固體化細胞發(fā)酵的條件。

考察了固定化細胞的包埋條件對AD轉(zhuǎn)化率的影響，研究了包埋條件下海藻酸鈉的濃度、氯化鈣濃度及菌體包埋量后，通過正交分析法得到海藻酸鈣固定化細胞的最佳包埋條件：海藻酸鈉濃度為2g/100mL、氯化鈣濃度為1g/100mL、菌體包埋量為15mL/50mL凝膠。縮短了24h的發(fā)酵周期，提高了17.93%的AD轉(zhuǎn)化率。

3.2硅藻土吸附法

吸附法又被稱為載體結(jié)合法，通過自然附著力（物理吸附、離子結(jié)合）等方式將微生物細胞固定在載體表面和內(nèi)部形成生物膜。在確定硅藻土為吸附BD696-6細胞的載體后，在建立單因素實驗的基礎(chǔ)上，通過正交試驗優(yōu)化得到硅藻土吸附菌株條件：載體添加量7g/L,最佳接種量18%，甾醇添加量3g/L、發(fā)酵時間168h，但這種固定化體系發(fā)酵轉(zhuǎn)化的重復(fù)性不太好。

（1）硅藻土吸附細胞的發(fā)酵條件為：pH8.7，發(fā)酵溫度32℃，搖床轉(zhuǎn)速200r/min；添加鐵鋅鎂等金屬離子可提高AD的轉(zhuǎn)化率達85.64%；甘氨酸可抑制BD696-6細胞壁的合成，提高細胞轉(zhuǎn)化活性。

（2）5L罐發(fā)酵進行放大培養(yǎng)可以提高AD轉(zhuǎn)化率，驗證了搖瓶發(fā)酵的結(jié)果。甾醇的含量能提高總產(chǎn)量彌補了其會降低AD的轉(zhuǎn)化率的不足。

合成甾體激素類藥物不可替代的中間體是雄烯二酮（AD），日益枯竭的薯芋皂素資源是導(dǎo)致生物學(xué)家們不斷嘗試尋找用微生物發(fā)酵產(chǎn)生AD的重要因素。植物甾醇可由菌株Mycobacteriumsp.BD696-6(簡稱BD696-6)轉(zhuǎn)化為雄烯二酮。由于菌體濃度低、發(fā)酵周期長、轉(zhuǎn)化率低等缺點存在于發(fā)酵過程中，總之，由于固定化發(fā)酵體系可以重復(fù)利用，我們可以用固定化技術(shù)發(fā)酵產(chǎn)生雄烯二酮。微生物轉(zhuǎn)化植物甾醇為雄烯二酮的過程是一個多酶體系參與的生化反應(yīng)過程。其中涉及到植物甾醇從胞外到胞內(nèi)的運輸、從胞內(nèi)到反應(yīng)點的運送、植物甾醇側(cè)鏈切除的酶的調(diào)控和雄烯二酮雙鍵和羥基的形成的酶的調(diào)控等。在以后發(fā)展中，可以從根源上（如基因調(diào)控方面）獲得更大進展，為以后實行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

【參考文獻】

［1］姜紹通，趙俊平，楊英等．兩相系統(tǒng)發(fā)酵轉(zhuǎn)化植物甾醇為雄烯二酮的研究[J]．食品與發(fā)酵工業(yè)，200834（36）；46-49.

化學(xué)提高轉(zhuǎn)化率的方法范文第2篇

[關(guān)鍵詞] 兩性聚丙烯酰胺 反相乳液聚合 絮凝性能

兩性聚丙烯酰胺（AmPAM）的分子結(jié)構(gòu)較為獨特，因而具有特殊的性質(zhì)[1]。它是一種人工合成的多功能高分子聚電解質(zhì)，分子鏈上同時含有陰、陽離子基團，具有很好的水溶性、很高的分子量和良好的粘性容量。與僅有一種電荷的陽離子或陰離子聚丙烯酰胺相比，不僅兼有二者的綜合性能，而且有明顯的“反聚電解質(zhì)效應(yīng)”和pH值適用范圍廣等特點，在石油開采、污水處理、造紙助劑等方面具有廣泛應(yīng)用前景，因此研究和開發(fā)AmPAM對國民經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護有著極其重要的意義。

乳液狀聚丙烯酰胺由于存在形態(tài)的改變使產(chǎn)品具有表觀粘度低、水溶性好的特點，適合高效工業(yè)化生產(chǎn)的要求。本文通過反相乳液聚合法，加入引發(fā)劑進行自由基聚合反應(yīng)，制得兩性聚丙烯酰胺乳液。

1 實驗部分

1.1 儀器

電熱恒溫水浴鍋，上海儀表（集團）供銷公司；精密電子天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司；烏氏粘度計，成都科析儀器成套有限公司；WF-721E型分光光度計，上海光譜儀器廠；傅立葉紅外光譜儀，美國Perkiin-Emler公司；三口燒瓶，量筒，磁力攪拌器，真空烘箱。

1.2 試劑

丙烯酰胺（AM），分析純，天津福晨化學(xué)試劑廠；液蠟300#，分析純，天津博迪華工廠；甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DMC），分析純，杭州格林達化學(xué)有限公司； Span60，化學(xué)純，上?；瘜W(xué)試劑公司；Tween80，化學(xué)純，天津福晨化學(xué)試劑廠；亞硫酸氫鈉（NaHSO3），化學(xué)純，上海試劑總廠；過硫酸鉀（K2S2O8），分析純，上海試劑一廠；丙烯酸（AA），分析純，天津福晨化學(xué)試劑廠。

1. 3 實驗方法

在裝有攪拌器的三口反應(yīng)燒瓶中，加入一定量的油相分散介質(zhì)（液蠟）和乳化劑（Span60 /Tween80），在一定溫度下攪拌一段時間后，加入一定質(zhì)量分數(shù)的丙烯酰胺（AM）溶液、丙烯酸（AA）、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DMC），再加入引發(fā)劑（K2S2O8/NaHSO3），保持溫度不變，勻速攪拌（轉(zhuǎn)速約為200 r/min）反應(yīng)6h，制得兩性聚丙烯酰胺乳液。

1.4 性能測試與結(jié)果表征

1.4.1 相對分子質(zhì)量的測定

按GB12005.1-8 9和G/T12005.10-92用烏氏粘度計測定，再按下式計算平均相對分子質(zhì)量MV[2]。

式中：

M―相對分子質(zhì)量；

[η]―特性黏數(shù)。

1.4.2 丙烯酰胺單體殘余量的測定

在試樣溶液中加入過量的溴酸鉀－溴化鉀溶液，再用碘化鉀還原未反應(yīng)的溴而生成碘，用硫代硫酸鈉標準溶液回滴析出的碘。

聚丙烯酰胺中殘留丙烯酰胺含量按下式計算[3]：

式中：

AM―聚丙烯酰胺單體殘余量，%；

V1―空白實驗所耗硫代硫酸鈉標準溶液的體積，mL；

V2―試樣所耗硫代硫酸鈉標準溶液的體積，mL；

C―硫代硫酸鈉標準溶液的濃度，mol/L；

M―試樣質(zhì)量，g；

S―試樣固含量，%。

1.4.3 陽離子度的測定

陽離子度CD（Cationic Degree）指的是大分子陽離子結(jié)構(gòu)單體單元占結(jié)構(gòu)單元總數(shù)的百分率，采用沉淀滴定法[4] 測定。

1.4.4 陰離子度的測定

檢測共聚物的陰離子度實質(zhì)是測定兩性聚丙烯酰胺分子中的羧酸基所占的百分比，采用鹽酸滴定法[5] 測定。

1.4.5絮凝性能測定

量取100mL經(jīng)聚合氯化鋁PAC（用量30 mg/L）預(yù)處理的生活污水置于具塞量筒中，加入一定量的絮凝劑后，翻轉(zhuǎn)量筒數(shù)次，直到藥劑混合均勻為止。將量筒豎放，靜置一段時間后用WF-721E型可見分光光度計在室溫、610nm下測其上清液透光率值 [6]。

2 結(jié)果與討論

2.1 丙烯酰胺－丙烯酸共聚物合成

2.1.1 引發(fā)劑濃用量（質(zhì)量分數(shù)）的影響

按自由基聚合機理，當引發(fā)劑用量較少的時候，聚合反應(yīng)速率慢，鏈增長不能順利進行，因此相對分子質(zhì)量較小，單體轉(zhuǎn)化率較低；隨著引發(fā)劑用量增加，在同樣溫度下，體系中的自由基濃度增加，引發(fā)速率加快，增加引發(fā)劑用量有利于提高聚合物的黏度，即聚合物的分子質(zhì)量[7]，同時更多單體參與聚合反應(yīng)，單體轉(zhuǎn)化率提高；但是到一定程度后再繼續(xù)增加引發(fā)劑用量，會導(dǎo)致引發(fā)速率增加過快，自由基濃度增加過快，反應(yīng)熱不易散開，致使分子鏈斷裂，相對分子質(zhì)量降低。從圖1可以看出，引發(fā)劑用量為0.6％時，單體的轉(zhuǎn)化率最大，聚合物的相對分子質(zhì)量也較高。

2.1.2單體用量（質(zhì)量分數(shù)）的影響

當單體濃度過低時，單體之間接觸和碰撞的幾率小，不利于分子鏈的增長，且反應(yīng)速率慢，時間長，聚合不完全；單體用量的增加使得反應(yīng)速率變大、聚合周期變短，因此聚合物黏度變大，相對分子質(zhì)量也就增大，更多的單體參與反應(yīng)，從而使單體轉(zhuǎn)化率增大；但是單體用量超過一定值時，過量的單體較難參加聚合，聚合放出的熱量不能及時散出，大量的聚合熱又破壞了乳化作用，造成反應(yīng)中的“破乳”，甚至出現(xiàn)交聯(lián)，導(dǎo)致聚合物相對分子質(zhì)量和轉(zhuǎn)化率降低。從圖2可以看出，當單體質(zhì)量分數(shù)為30%時，聚合物的相對分子質(zhì)量和單體轉(zhuǎn)化率都較高。

2.1.3油水質(zhì)量比的影響

在反相乳液聚合中，油相作為連續(xù)相起著分散液滴的作用，同時也影響體系的散熱情況、聚合過程、乳液粒大小、形態(tài)和穩(wěn)定性。當油水質(zhì)量比較低時，體系中單體質(zhì)量濃度較高，有利于聚合反應(yīng)進行，聚合物相對分子量和單體轉(zhuǎn)化率均增加；當油水相比較高時，油相對單體起了稀釋作用，體系的單體質(zhì)量濃度下降，阻礙了聚合反應(yīng)進行，不利于生成高分子質(zhì)量的聚合物，單體轉(zhuǎn)化率也下降。從圖3可知，隨著油水質(zhì)量比的增加，相對分子質(zhì)量和單體轉(zhuǎn)化率先增后減，當油水質(zhì)量比為1.4:1時，相對分子質(zhì)量最高，此時單體轉(zhuǎn)化率也較高。

2.1.4 反應(yīng)溫度的影響

引發(fā)劑分解為自由基需克服其活化能，一般是經(jīng)熱分解生成具有活性的帶點引發(fā)離子。聚合反應(yīng)鏈引發(fā)、鏈增長均與體系溫度密切相關(guān)。在較低溫度下，引發(fā)劑分解及自由基活性均受影響，活性基與單體作用較弱，有礙聚合鏈增長，因此聚合物相對分子質(zhì)量不大，單體轉(zhuǎn)化率不高；隨著溫度的升高，鏈引發(fā)速率常數(shù)增大，聚合物相對分子質(zhì)量增加，同時，乳膠粒布朗運動加劇，使乳膠粒之間進行撞合而發(fā)生聚結(jié)的速率增大，故單體轉(zhuǎn)化率增大；但是在較高溫度下（>50℃），鏈引發(fā)速率常數(shù)和鏈終止速率常數(shù)同時增大，反應(yīng)速度過快使得聚合物特性黏度反而有下降趨勢，因此聚合物相對分子質(zhì)量下降；而且高溫會使乳膠粒表面上的水化層減薄，從而導(dǎo)致乳液穩(wěn)定性下降，因此單體轉(zhuǎn)化率降低。從圖4可以看出，聚合物相對分子質(zhì)量和單體轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高先增后減，當溫度為40℃時，相對分子質(zhì)量和單體轉(zhuǎn)化率達到最大值。

2.1.5單體摩爾比的影響

由于反相乳液聚合的引發(fā)和粒子成核都是在單體珠滴內(nèi)，未成核的單體珠滴不斷地將自身單體擴散到成核的液滴中成長為乳膠粒，而陰、陽離子單體具有較強的空間效應(yīng)和電荷排斥作用，當陰、陽離子單體用量達到一定值后，若繼續(xù)增加，單體的擴散速率和反應(yīng)活性下降，從而導(dǎo)致了聚合物相對分子質(zhì)量和單體轉(zhuǎn)化率的下降。

從表1可以看出，隨著陰、陽離子單體用量的增加，共聚物的相對分子質(zhì)量和單體轉(zhuǎn)化率不斷增大，當n（AM）:n（DMC）:n（AA）為1:0.6:0.3時，相對分子質(zhì)量和單體轉(zhuǎn)化率達到最大值，之后開始降低。此時，陽離子度可達31.2％，陰離子度可達20.3％，且陽離子度和陰離子度的比例最大，有利于提高聚合物的絮凝性能。因此選擇該值作為三種單體聚合反應(yīng)的摩爾比。

2.2 AmPAM的絮凝性能實驗

2.2.1絮凝劑用量的影響

絮凝劑用量直接影響到絮凝劑的絮凝效果。絮凝劑用量太少，電性中和少，吸附架橋作用較弱；用量增大，剛開始吸附量也隨之增大，有利于電性中和與吸附架橋，但絮凝劑同時兼具有分散作用，用量過大時，大量的高分子絮凝劑吸附在吸附顆粒上將其包裹，使顆粒保持分散，即不能凝聚。從圖5可以看出，AmPAM用量為12.5 mg/L，生活污水透光率達到最大值95.5％，繼續(xù)增加絮凝劑用量，透光率開始降低。因此，AmPAM的最佳用量為12.5 mg/L。

2.2.2 pH值的影響

pH值對絮凝劑的性質(zhì)和膠體顆粒表面的電荷都有很大的影響，不同的pH值條件下，AmPAM分子鏈中各種基團的離解度不同，使大分子鏈的電性中和和吸附架橋作用不同。在堿性條件下，聚合物分子中的酰胺基（－CONH2）會發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)物粘度急劇降低，同時，水不溶物增加，使吸附橋連作用減弱。同時，由于共聚物AmPAM中含有季銨結(jié)構(gòu)，在酸性條件下可與H+結(jié)合而帶正電，從而形成帶正電的銨離子。因此，兩性聚丙烯酰胺在酸性條件下離子性增強而有利于絮凝沉降。但是pH值太小，會抑制陰離子基團的解離，削弱了陰、陽離子在絮凝過程中的協(xié)同效應(yīng)，因此pH值并非越小越好。

從圖6可以看出，AmPAM處理生活污水時，隨著pH值的升高，透光率先增后減，在pH值為6的時候，透光率達到最大值95.5％，之后開始下降。因此，處理生活污水的最佳pH值為6。

2.2.3溫度對絮凝效果的影響

溫度越高，絮凝效果越好。因為水溫的提高使水的黏度顯著降低，微粒運動的阻力變小，布朗運動增強，微粒間的碰撞機會增加，有利于粒子彼此間的碰撞和絮體的生成與長大，其結(jié)果提高了絮凝效果。但是兩性聚丙烯酰胺屬于高分子鏈聚合物，溫度升高到一定程度后，再繼續(xù)升溫，會使得大分子鏈中斷而大幅度地降低其絮凝效果。

從圖7可以看出，AmPAM處理生活污水時，隨著溫度的增加，透光率先增后減，溫度為30℃時，透光率達到最大值95.5％，之后開始下降。因此溫度控制在30℃為宜。

3 結(jié)論

3.1 當引發(fā)劑用量為0.6％，單體用量為30％，油水質(zhì)量比為1.4:1，單體摩爾比n(AM): n(DMC):n(AA)為1:0.6:0.3，聚合反應(yīng)溫度為40℃時，得到的產(chǎn)品綜合性能最佳。

3.2 絮凝性能實驗表明，AmPAM具有良好的絮凝性能。處理生活污水時，當絮凝劑用量為12.5mg/L，pH值為6，溫度為30℃時，絮凝效果最佳。

參考文獻

[1] 藏慶達,李卓美.兩性高分子的溶液性質(zhì)[J]. 功能高分子學(xué)報,1994, 17 (1): 90-92

[2] 郭艷麗.共聚合陽離子聚丙烯酰胺的合成及性能測試[D]. 碩士學(xué)位論文.北京：北京化工大學(xué)，2003.

[3] 中華人民共和國國家技術(shù)監(jiān)督局. GB/T 12005.3-1989，中華人民共和國國家標準――聚丙烯酰胺中殘留丙烯酰胺含量的測定方法, 溴化法.北京：中國標準出版社，1989

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[5] 孔柏嶺,余月明,崔運成, 等.不同水質(zhì)及雙河注入清水中聚丙烯酰胺水解度的測量[J].河南石油，1999，（2）：23-26.

化學(xué)提高轉(zhuǎn)化率的方法范文第3篇

關(guān)鍵詞：化學(xué)平衡圖像；坐標；曲線特征；例題解析；解題思路

化學(xué)平衡是中學(xué)化學(xué)重要基礎(chǔ)理論之一，是中學(xué)化學(xué)所涉及的沉淀溶解平衡、電離平衡、等知識的核心，對很多知識的學(xué)習(xí)起著指導(dǎo)作用。而化學(xué)平衡是高考的熱點，也是重點和難點，其備考的具體策略包括掌握化學(xué)平衡的含義，化學(xué)平衡狀態(tài)產(chǎn)生的原因，并且能掌握典型題目的的解題方法。以下就舉例分析幾種常見平衡圖像圖的解題思路。

一、 速率—時間圖

此類圖象定性地揭示了V正、V逆隨時間（含條件改變對速率的影響）而變化的規(guī)律，體現(xiàn)了平衡的“逆、等、動、定、變”的基本特征，以及平衡移動的方向。

例1 對達到平衡狀態(tài)的可逆反應(yīng)X+Y Z+W，在其他條件不變的情況下，增大壓強，反應(yīng)速率變化圖象如圖1所示，則圖象中關(guān)于X、Y、Z、W四種物質(zhì)的聚集狀態(tài)為（ ）

A.Z、W均為氣體，X、Y中有一種是氣體

B.Z、W中有一種是氣體，X、Y皆非氣體

C.X、Y、Z、W皆非氣體

D.X、Y均為氣體，Z、W中有一種為氣體

分析： 經(jīng)常有一些同學(xué)錯選B，認為增大壓強，平衡向氣體體積縮小的方向移動.其實，圖象告訴我們的是：增大壓強，加快了正、逆反應(yīng)，但逆反應(yīng)速率增大的幅度大于正反應(yīng)速率增大的幅度，由此而導(dǎo)致平衡向左移動.而壓強的改變，只影響氣體反應(yīng)的速率，選項B所言的X、Y皆非氣體即其正反應(yīng)速率不受影響，故正確答案為A.

二、濃度—時間圖

此類圖象能說明各平衡體系組分（或某一成分）的物質(zhì)的量濃度在反應(yīng)過程中的變化情況.此類圖像中各物質(zhì)曲線的折點（達平衡）時刻相同，各物質(zhì)濃度變化的內(nèi)在聯(lián)系及比例符合化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)關(guān)系。

例2 圖2表示800℃時A、B、C三種氣體物質(zhì)的濃度隨時間的變化情況，t1是到達平衡狀態(tài)的時間.試回答：（1）該反應(yīng)的反應(yīng)物是______；（2）反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率是______；（3）該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______.

分析： 起始時A的濃度為2.0mol/L，B、C的濃度為0，隨著時間的推移，A的濃度降低為1.2mol/L，C的濃度升高為1.2mol/L，B的濃度升高為0.4mol/L.t1時刻后各物質(zhì)濃度不再變化，說明反應(yīng)已達平衡，得出A為反應(yīng)物，B、C為產(chǎn)物，它們濃度變化的差值之比為化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比.故正確答案為（1）A；（2）40%；（3）2A B+3C.

三、含量—時間—溫度（壓強）圖

此類圖象表示的是不同的溫度或壓強下反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量（體積）分數(shù)或轉(zhuǎn)化率的變化過程，包含達到平衡所需的時間和不同溫度（壓強）下的平衡狀態(tài)的物質(zhì)的量分數(shù)比較等信息。

注意：先拐先平。圖上先出現(xiàn)拐點的曲線先達到平衡，此時推理可得該曲線的溫度更高、壓強更大（或是濃度更大）。

例3 同壓、不同溫度下的反應(yīng)：A（g）+B（g） C（g），H

A的含量和溫度的關(guān)系如圖3所示，下列結(jié)論正確的是 （ ）.

A.T1>T2，H>0 B.T10

C.T1>T2，H

分析： 在其他條件不變的情況下，升高溫度加快反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)到達平衡的時間.由圖象可知，T1溫度下，反應(yīng)先達平衡，所以T1>T2.在其他條件不變的情況下，升高溫度平衡向吸熱方向移動，降低溫度平衡向放熱方向移動.因為T1>T2，達平衡時T1溫度下A的含量較大，即A的轉(zhuǎn)化率降低，所以升溫時平衡向逆反應(yīng)方向移動.因此該反應(yīng)的正方向為放熱反應(yīng)，即H

四、恒壓（溫）線

該類圖象的縱坐標為物質(zhì)的平衡濃度或反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，橫坐標為溫度或壓強.

例4已知反應(yīng) ，A的轉(zhuǎn)化率 與p、T的關(guān)系如圖，根據(jù)圖示可以得出的正確結(jié)論是（ ）

A. 正反應(yīng)吸熱， B. 正反應(yīng)吸熱，

C. D. 正反應(yīng)放熱，

解析 相同p時，升高T，RA提高，說明正反應(yīng)為吸熱；相同T，增大p，RA提高，說明正反應(yīng)為氣體體積縮小的方向， ，故選A。

五.速率—溫度（壓強）圖

如對2SO2+O2 2SO3， H

例5 對于可逆反應(yīng)：A2（g）+3B2（g） 2AB3（g）， H

分析： 該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積縮小且放熱的反應(yīng).圖象A正確，因為溫度升高，正逆反應(yīng)都加快，在二曲線相交處可逆反應(yīng)達到平衡，交點后逆反應(yīng)速率的增加更為明顯，與正反應(yīng)是放熱反應(yīng)相符.針對該反應(yīng)特點，只升溫而使平衡向逆反應(yīng)方向移動，A的含量增加；只加壓而使平衡向正反應(yīng)方向移動，A的含量減少，B也正確.對可逆反應(yīng)，溫度越高，到達平衡的時間越短，C不合題意.圖象D表示的意義是：增大壓強逆反應(yīng)速率的加快比正反應(yīng)明顯，與本反應(yīng)是氣體體積減小的特點相悖，故正確答案為A、B.

總結(jié)：化學(xué)平衡圖象題的解法

（1）解題步驟：

a、看圖像：一看面（即縱坐標與橫坐標的意義）；二看線：

（即線的走向和變化趨勢）；三看點（即起點、折點、交點、終點）；四看輔助線（如等溫線、等壓線、平衡線等）。

b、想規(guī)律：聯(lián)想外界條件的改變對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響規(guī)律。

c、作判斷：根據(jù)圖像中所表現(xiàn)的關(guān)系與所學(xué)規(guī)律相對比，作出符合題目要求的判斷。

（2）思考原則：“定一議二”原則

在化學(xué)平衡圖像中，了解縱坐標、橫坐標和曲線所表示的三個量的意義。在確定橫坐標所表示的量后，討論縱坐標與曲線的關(guān)系，或在確定縱坐標所表示的量后，討論橫坐標與曲線的關(guān)系。

參考文獻：

[1]王祖浩.普通高中課程標準實驗教科書 化學(xué)

[2]王云生.課程改革背景下高考對化學(xué)教學(xué)的要求.化學(xué)教育[J]

[3]王后雄.教材完全解讀.高中化學(xué)選修4化學(xué)反應(yīng)原理.接力出版社

常見的化學(xué)平衡圖像題及解析

呂藝惠

（漳州市南靖縣第二中學(xué) 福建 漳州 363600）

摘要：化學(xué)平衡是是高考的熱點，也是重點和難點，其傳統(tǒng)題型就是平衡圖像題。因此能夠掌握典型題目的解題方法與思路，具有重要的意義。本文歸納總結(jié)了幾種常見的平衡圖像題的解題思路。

關(guān)鍵詞：化學(xué)平衡圖像；坐標；曲線特征；例題解析；解題思路

化學(xué)平衡是中學(xué)化學(xué)重要基礎(chǔ)理論之一，是中學(xué)化學(xué)所涉及的沉淀溶解平衡、電離平衡、等知識的核心，對很多知識的學(xué)習(xí)起著指導(dǎo)作用。而化學(xué)平衡是高考的熱點，也是重點和難點，其備考的具體策略包括掌握化學(xué)平衡的含義，化學(xué)平衡狀態(tài)產(chǎn)生的原因，并且能掌握典型題目的的解題方法。以下就舉例分析幾種常見平衡圖像圖的解題思路。

一、 速率—時間圖

此類圖象定性地揭示了V正、V逆隨時間（含條件改變對速率的影響）而變化的規(guī)律，體現(xiàn)了平衡的“逆、等、動、定、變”的基本特征，以及平衡移動的方向。

例1 對達到平衡狀態(tài)的可逆反應(yīng)X+Y Z+W，在其他條件不變的情況下，增大壓強，反應(yīng)速率變化圖象如圖1所示，則圖象中關(guān)于X、Y、Z、W四種物質(zhì)的聚集狀態(tài)為（ ）

A.Z、W均為氣體，X、Y中有一種是氣體

B.Z、W中有一種是氣體，X、Y皆非氣體

C.X、Y、Z、W皆非氣體

D.X、Y均為氣體，Z、W中有一種為氣體

分析： 經(jīng)常有一些同學(xué)錯選B，認為增大壓強，平衡向氣體體積縮小的方向移動.其實，圖象告訴我們的是：增大壓強，加快了正、逆反應(yīng)，但逆反應(yīng)速率增大的幅度大于正反應(yīng)速率增大的幅度，由此而導(dǎo)致平衡向左移動.而壓強的改變，只影響氣體反應(yīng)的速率，選項B所言的X、Y皆非氣體即其正反應(yīng)速率不受影響，故正確答案為A.

二、濃度—時間圖

此類圖象能說明各平衡體系組分（或某一成分）的物質(zhì)的量濃度在反應(yīng)過程中的變化情況.此類圖像中各物質(zhì)曲線的折點（達平衡）時刻相同，各物質(zhì)濃度變化的內(nèi)在聯(lián)系及比例符合化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)關(guān)系。

例2 圖2表示800℃時A、B、C三種氣體物質(zhì)的濃度隨時間的變化情況，t1是到達平衡狀態(tài)的時間.試回答：（1）該反應(yīng)的反應(yīng)物是______；（2）反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率是______；（3）該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______.

分析： 起始時A的濃度為2.0mol/L，B、C的濃度為0，隨著時間的推移，A的濃度降低為1.2mol/L，C的濃度升高為1.2mol/L，B的濃度升高為0.4mol/L.t1時刻后各物質(zhì)濃度不再變化，說明反應(yīng)已達平衡，得出A為反應(yīng)物，B、C為產(chǎn)物，它們濃度變化的差值之比為化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比.故正確答案為（1）A；（2）40%；（3）2A B+3C.

三、含量—時間—溫度（壓強）圖

此類圖象表示的是不同的溫度或壓強下反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量（體積）分數(shù)或轉(zhuǎn)化率的變化過程，包含達到平衡所需的時間和不同溫度（壓強）下的平衡狀態(tài)的物質(zhì)的量分數(shù)比較等信息。

注意：先拐先平。圖上先出現(xiàn)拐點的曲線先達到平衡，此時推理可得該曲線的溫度更高、壓強更大（或是濃度更大）。

例3 同壓、不同溫度下的反應(yīng)：A（g）+B（g） C（g），H

A的含量和溫度的關(guān)系如圖3所示，下列結(jié)論正確的是 （ ）.

A.T1>T2，H>0 B.T10

C.T1>T2，H

分析： 在其他條件不變的情況下，升高溫度加快反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)到達平衡的時間.由圖象可知，T1溫度下，反應(yīng)先達平衡，所以T1>T2.在其他條件不變的情況下，升高溫度平衡向吸熱方向移動，降低溫度平衡向放熱方向移動.因為T1>T2，達平衡時T1溫度下A的含量較大，即A的轉(zhuǎn)化率降低，所以升溫時平衡向逆反應(yīng)方向移動.因此該反應(yīng)的正方向為放熱反應(yīng)，即H

四、恒壓（溫）線

該類圖象的縱坐標為物質(zhì)的平衡濃度或反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，橫坐標為溫度或壓強.

例4已知反應(yīng) ，A的轉(zhuǎn)化率 與p、T的關(guān)系如圖，根據(jù)圖示可以得出的正確結(jié)論是（ ）

A. 正反應(yīng)吸熱， B. 正反應(yīng)吸熱，

C. D. 正反應(yīng)放熱，

解析 相同p時，升高T，RA提高，說明正反應(yīng)為吸熱；相同T，增大p，RA提高，說明正反應(yīng)為氣體體積縮小的方向， ，故選A。

五.速率—溫度（壓強）圖

如對2SO2+O2 2SO3， H

例5 對于可逆反應(yīng)：A2（g）+3B2（g） 2AB3（g）， H

分析： 該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積縮小且放熱的反應(yīng).圖象A正確，因為溫度升高，正逆反應(yīng)都加快，在二曲線相交處可逆反應(yīng)達到平衡，交點后逆反應(yīng)速率的增加更為明顯，與正反應(yīng)是放熱反應(yīng)相符.針對該反應(yīng)特點，只升溫而使平衡向逆反應(yīng)方向移動，A的含量增加；只加壓而使平衡向正反應(yīng)方向移動，A的含量減少，B也正確.對可逆反應(yīng)，溫度越高，到達平衡的時間越短，C不合題意.圖象D表示的意義是：增大壓強逆反應(yīng)速率的加快比正反應(yīng)明顯，與本反應(yīng)是氣體體積減小的特點相悖，故正確答案為A、B.

總結(jié)：化學(xué)平衡圖象題的解法

（1）解題步驟：

a、看圖像：一看面（即縱坐標與橫坐標的意義）；二看線：

（即線的走向和變化趨勢）；三看點（即起點、折點、交點、終點）；四看輔助線（如等溫線、等壓線、平衡線等）。

b、想規(guī)律：聯(lián)想外界條件的改變對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響規(guī)律。

c、作判斷：根據(jù)圖像中所表現(xiàn)的關(guān)系與所學(xué)規(guī)律相對比，作出符合題目要求的判斷。

（2）思考原則：“定一議二”原則

在化學(xué)平衡圖像中，了解縱坐標、橫坐標和曲線所表示的三個量的意義。在確定橫坐標所表示的量后，討論縱坐標與曲線的關(guān)系，或在確定縱坐標所表示的量后，討論橫坐標與曲線的關(guān)系。

參考文獻：

[1]王祖浩.普通高中課程標準實驗教科書 化學(xué)

化學(xué)提高轉(zhuǎn)化率的方法范文第4篇

一、等效平衡的概念

在一定條件（恒溫恒容或恒溫恒壓）下，對同一可逆反應(yīng)，無論反應(yīng)從何處開始均可達到平衡時，任何同一個組分的百分含量相同（指物質(zhì)的量分數(shù)n%、體積分數(shù)V%、轉(zhuǎn)化率b%，但物質(zhì)的量n、物質(zhì)的量濃度c可能相同也可能不同），這樣的平衡互稱為等效平衡。

概念的理解：

（1）外界條件相同：通?？梢允牵孩俸銣?、恒容；②恒溫、恒壓。

（2）平衡狀態(tài)只與始態(tài)有關(guān)，而與途徑無關(guān)，（如：①無論反應(yīng)從正反應(yīng)方向開始，還是從逆反應(yīng)方向開始；②投料是一次還是分成幾次；③反應(yīng)容器經(jīng)過擴大―縮小或縮小―擴大的過程，）只要起始濃度相當，就達到相同的平衡狀態(tài)。

二、等效平衡的分類及“建立模型法”理解

在等效平衡中比較常見并且重要的類型主要有以下三種：

1.恒溫恒容下

對于反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的反應(yīng)來（即ΔV≠0的體系），改變起始加入情況，只要按方程式化學(xué)計量數(shù)換算與原平衡相等就可以建立等效平衡。

2.恒溫恒容下

對于反應(yīng)前后氣體體積沒有變化的反應(yīng)（即ΔV=0的體系），改變起始加入情況，只要按方程式化學(xué)計量數(shù)換算后的物質(zhì)的量之比（當然包括相同）與原平衡相等就可以建立等效平衡。

“建立模型法”理解：

3.恒溫恒壓下

不論可逆反應(yīng)反應(yīng)前后氣體體積有無變化，改變起始加入情況，只要按化學(xué)計量數(shù)換算后的物質(zhì)的量之比（當然包括相同）與原平衡相等就可以建立等效平衡。

“建立模型法”理解：

三、“建立模型法”應(yīng)用舉例解析

例.某溫度下，在一容積可變的容器中，反應(yīng)2A（g）+2Bg）？葑

C（g）+2D（g），達到平衡進，A、B、C、D物質(zhì)的量分別為4 mol、4 mol、2 mol、4 mol，保持溫度和壓強不變，對平衡混合物中的三者的物質(zhì)的量做如下調(diào)整，可以使A的轉(zhuǎn)化率降低的是（ ）

A.均增加1 mol B.均減少1mol C.均減半 D.均加倍

解析：依據(jù)恒溫恒壓條件下的等效平衡可以判斷C、D選項中平衡不發(fā)生移動。對A、B選項情況分析如下圖所示。

“建立模型法”分析示意圖

化學(xué)提高轉(zhuǎn)化率的方法范文第5篇

關(guān)鍵詞：無皂乳液聚合；聚丙烯酸酯；粘合劑；印花

中圖分類號：TQ433.4+36 文獻標志碼：A

Synthesis of Soap-free Polyacrylate Adhesive for Printing

Abstract： A new kind of polyacrylate adhesive was prepared through soap-free emulsion polymerization. The influences of reaction conditions on the polymerization were researched. The result showed that the optimum reaction conditions were as follows： temperature 80 ℃， adding time of pre-emulsion 1 h， holding time 1 h， initiator dosage 0.6%， the ratio of hard monomers to soft monomers at 1.38∶1. Printed cotton and T/C fabric cloud be endowed with good rubbing fastness by using the adhesive prepared under the optimum reaction conditions.

Key words： soap-free emulsion polymerization； polyacrylate； adhesive； printing

傳統(tǒng)乳液聚合工藝需要加入乳化劑，容易造成耐水和耐污性差、織物手感硬和光澤弱等問題。本文基于丙烯酸酯無皂聚合的理論及方法，合成出了一種性能優(yōu)良的無皂乳液印花粘合劑。該粘合劑的耐水性和成膜性好，不僅能夠提高印花織物的耐摩擦色牢度，而且不影響織物的手感，可提高織物的檔次及附加值。

1 實驗部分

1.1 試劑和儀器

試劑：陰/非離子型可聚合乳化劑L（自制）、氨水（AR，西安化學(xué)試劑廠）、過硫酸鉀（AR，西安化學(xué)試劑廠）、乙烯基硅油（CP，無錫威爾化工有限公司）、甲基丙烯酸甲酯（CP，中國醫(yī)藥集團上?；瘜W(xué)試劑公司）、丙烯酸丁酯（工業(yè)品，無錫威爾化工有限公司）、丙烯酸異辛酯（AR，無錫威爾化工有限公司）、丙烯酸（CP，無錫威爾化工有限公司）、丙烯酸羥乙酯（CP，無錫威爾化工有限公司）。

儀器：YHG-9050A臺式恒溫電熱鼓風干燥箱（上海姚氏儀器設(shè)備廠）、JY2002電子天平（麥儀科學(xué)儀器上海有限公司）、JJ-1型電動攪拌器（江蘇省金壇市環(huán)宇科學(xué)儀器廠）、HHS-6恒溫水浴鍋（金壇市華特實驗儀器有限公司）。

1.2 聚丙烯酸酯無皂乳液的制備工藝

以0.4%（對單體重）的陰/非離子型可聚合乳化劑L為乳化劑，丙烯酸（AA）為功能單體，甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸異辛酯（EHA）及丙烯酸丁酯（BA）為主單體，過硫酸鉀（KPS）為引發(fā)劑，N-羥甲基丙烯酰胺作為交聯(lián)單體。將體系升至所需溫度，先加入部分引發(fā)劑，再開始滴加混合單體與功能性單體，同時滴加剩余引發(fā)劑，控制在2.5 h以內(nèi)滴完，注意攪拌速度，保溫 1 h后，降溫取出。

2 結(jié)果與討論

2.1 聚合溫度對合成的影響（圖 1、表 1）

乳液中殘留單體含量較高，單體轉(zhuǎn)化率低；當聚合溫度超過80 ℃后，體系反應(yīng)速率過快，乳液中凝膠量較多，乳液穩(wěn)定性變差，且乳液黏度也會下降。綜上所述，確定聚合反應(yīng)溫度為80 ℃。

2.2 預(yù)乳液滴加時間對合成的影響（圖 2）

由圖 2 可知，預(yù)乳液滴加過快，單體轉(zhuǎn)化率較低，且一定時間內(nèi)放熱量增加，易形成暴聚，導(dǎo)致乳膠粒凝聚，凝膠率較高；延長滴加時間，有利于提高單體轉(zhuǎn)化率，但凝膠率會有所提高，且會使生產(chǎn)周期加長。因此，滴加時間以60 min為宜。

2.3 保溫時間對合成的影響（圖 3）

圖 3 中，隨著保溫時間的延長，單體轉(zhuǎn)化率逐漸提高，當保溫時間達到 1 h后，單體轉(zhuǎn)化率已接近99%。

由圖 4 可看出，隨著反應(yīng)時間的延長，單體轉(zhuǎn)化率逐漸提高，且在引發(fā)劑用量為0.6%（占單體重）的情況下，轉(zhuǎn)化率和聚合反應(yīng)速率更理想。

2.5 軟硬單體配比對合成的影響

軟單體（EHA和BA）可以使膠膜具有一定的彈性和耐久性，進而使得粘合劑具有一定的柔韌性；硬單體（MMA）可以賦予膠膜一定的內(nèi)聚力，使涂膜具有一定結(jié)構(gòu)強度和耐磨性，同時硬單體可以賦予膠膜一定的光澤和較高的使用溫度。改變軟硬單體的配比，計算聚合物乳液的玻璃化溫度（Tg），并測試乳液對純棉和滌棉織物印花效果的影響，結(jié)果如表 2 所示。

從表 2 可以看出，隨著硬單體比例的增加，乳液的固含量變化不大，但乳液的玻璃化溫度逐漸提高，膠膜的硬度隨之增加，雖然印花織物的耐干、濕摩擦色牢度有所提升，但織物手感卻逐漸變差，織物K/S值則呈現(xiàn)先增后減的趨勢。綜合考慮各項性能，軟硬單體配比以1.38∶1為宜。

3 結(jié)論