实验论文
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大学物理实验论文(5篇)高校物理试验论文(5篇)高校物理试验论文范文第1篇物理学是一门试验科学,物理试验是物理学进展的基础。
也可以说是“系统工程”,它集力、热、声、光、电于一体。
高校物理试验作为一门独立设制的课程,是同学动手、观看、制造思维、处理数据、总结写作等综合力量提高的过程,有着其他课程不行替代的作用。
因此不能教条学习,只是简洁地照猫画虎,测几组数据。
应使知其然,还能举一反三,循序渐进。
要在全学年试验中,致使综合力量有全面“质”的飞跃。
只有这样才能真正起到熬炼实效,这就要求试验老师在每个试验过程中乐观引导同学的学习欲望。
2利用物理学史激发同学的爱好光学是讨论客观世界中有关光现象规律的一门学科,通过大量历史资料和出土文物的分析讨论,充分证明我国古代光学在世界科学技术史中的重要贡献。
当时物理学领域内成就最大的是墨家,它是由鲁国的墨翟(公元前480~39年)和他的弟子等所创立。
《墨经》是墨家的集体创作成果,它比古希腊欧几里得(公元前330~275年)“光学”还早百余年,不仅是中国光学的先驱,在世界光学史中也占据先的地位。
《墨经》对光的直进律,做出了精辟的记载,认为从物体上发出来的光线,似乎箭矢一样(“光之人,照若射”),通过精细的观看试验发觉,当两个光源同时照一物,产生本影和半影,还给投影下了一个科学定义:光有所遮挡的地方就是影。
墨家依据光的直进律,制成了世界上最早的针孔照相机。
在十一、十二世纪间,我国科学家郭守敬依据光学原理制成了各种天文仪器,观测天象,取得了丰硕成果[4]。
在教学中我们感到,上试验课缺少足够的时间,应当将试验仪器的一些改进通过演示,使同学明白其有用与便捷。
而我们只能见缝插针,简洁叙述。
例如:在薄透镜测焦距的试验中,以前成像的像屏用的是一个喷漆薄铁片。
共轭法测焦距,要求同学们在观看到大小两个像,我们说这叫“大像追小像”,追的结果是看两像的中心是否重合,这一步是用成像的方法(细调)验证粗调是否调好了,是否“同轴等高”。
科学实验论文(5篇)科学试验论文(5篇)科学试验论文范文第1篇老师的科研课题往往具有较强的创新性、设计性和综合性,如何让同学既完成有关试验教学内容,又参加到老师的课题中,值得讨论与探究。
我校试验动物学教研室担当了生物技术专业、医学试验技术专业等多门课程的教学任务,多门课程中均有不同的动物试验内容。
因此,我们削减了基础生物学、比较解剖学、比较生理学、试验动物学等课程的试验教学课时,特地开设了动物试验技术课程,期望通过这门课程使同学系统地学习动物试验原理、技术和方法,并切实培育同学的动手力量和试验技能,使同学对人体解剖学、生物学、生理学等课程所学到的理论学问得到进一步的理解和巩固。
但仅凭有限的课时,无法全部把握纷繁简单的动物试验技术。
因此,在同学把握有关课程的基本理论学问的基础上,让同学通过动物试验技术课程把握常规动物试验方法,学会观看和分析,然后结合老师的有关科研工作,将一个科研项目划分为几个小的开放性试验模块,依据同学的学问储备和科研爱好,选择适合自己状况的科研内容,并以此组成几个科研爱好小组,让参加的同学在这类试验中得到切实的熬炼,也为其完成毕业论文奠定基础。
1.综合性开放性试验模式的内容。
以裸鼠皮下抑制肿瘤模型的建立及相关药物分子的活性评价课题为例,该模型的制备过程中所涉及的试验操作众多,能够较完全、系统的培育同学的科研力量,使本科生能够接触不同层面的学问。
依据试验内容的需要以及本科生课内学时有限性的特点,将该课题项目分解为不同的课题小组,例如:细胞培育课题小组;肿瘤移植动物模型小组;药物抑制肿瘤生长的评价组等,然后每个同学依据所学学问以及爱好爱好,选择自己的试验内容并组建“课外科研爱好小组”。
确定试验内容后,同学自己查询文献并写出具体的试验方案,通过指导老师与同学共同商讨,进一步完善试验设计方案。
确定试验方案之后,在指导老师的督促和指导下开展试验,同学之间、组与组之间相互沟通协作,共同完成。
化学实验创新论文(8篇)化学实验创新是化学教育和科学研究中非常重要的一个方面。
通过创新化学实验,我们能够更好地掌握化学知识,提高实验操作技能,同时也可以进行新颖的研究,开展前沿领域的探索。
本文将介绍8篇化学实验创新论文,并对其进行分析和讨论。
第一篇论文的题目是“硒化铋的制备及其应用研究”。
作者通过实验室制备并表征硒化铋,在此基础上研究了硒化铋在光电领域的应用。
其中,硒化铋的制备可通过沉淀法、水热法等方法实现,而硒化铋的光电性质则可以通过紫外-可见光谱、电化学等手段进行测定。
该论文的创新点在于整合了硒化铋的制备和应用两个方面,探索其在光电领域中的潜在应用。
第二篇论文的题目是“基于碳氢化合物的反应机理研究”。
作者通过对苯甲酸和邻苯二甲酸二乙酯反应过程进行研究,探索了反应机理中碳氢化合物的作用。
其中,作者采用了核磁共振光谱、质谱等手段,对反应中间体进行了鉴定和分析。
该论文的创新点在于深入探索了碳氢化合物在反应机理中的作用,为类似的反应提供了新的思路和方法。
第三篇论文的题目是“基于纳米材料的催化反应研究”。
作者以银纳米颗粒为催化剂,研究了硝基苯在银纳米颗粒表面上的加氢还原反应。
该论文的创新点在于将纳米材料应用于催化反应中,实现了对硝基苯的高效加氢还原,同时也探索了银纳米颗粒的催化机制。
第四篇论文的题目是“新型有机金属催化剂的合成及其在有机合成中的应用”。
作者制备了一组新型铂配合物,以此作为有机金属催化剂,研究了其在有机合成反应中的应用。
该论文的创新点在于设计了新型有机金属催化剂,具有更高的活性和选择性,为有机合成反应开拓了新的途径。
第五篇论文的题目是“氮气还原反应的机理研究及其应用”。
作者以氨为还原剂,研究了氮气还原反应的机理,并应用于有机合成反应中。
其中,作者采用了红外光谱、核磁共振光谱等手段对反应中间体进行了鉴定和分析。
该论文的创新点在于深入研究了氮气还原反应的机理,并实现了氮气的高效转化。
第六篇论文的题目是“基于材料科学的石墨烯制备及其应用研究”。
小学科学实验教学论文(精选5篇)第一篇:小学科学实验教学论文小学科学实验教学论文新课程标准在小学科学课教学目的中提出了培养学生的创新能力的要求,其实创新潜能是人人都具有的,只是如何把它开发出来。
科学课应以实验作为切入点进行探索性的实践活动,为培养学生的创新能力提供广阔的空间。
小学科学新课程标准明确提出:科学学习要以探究为核心。
探究既是科学学习的目标,又是科学学习的方式。
亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。
科学课程应向学生提供充分的科学探究机会,使他们在像科学家那样进行科学探究的过程中,体验学习科学的乐趣,增长科学探究的能力,获取科学知识,形成尊重事实、善于质疑的科学态度,了解科学发展的历史。
探究作为学习方式,它是一种教与学的策略。
很多教师在课堂上都很重视让学生亲身经历探究活动,获得发展。
但是,怎样的探究活动才是有价值的,这个问题很值得我们深思。
我们在科学实验课上,不仅要引领学生经历探究,更应该注重探究活动的效益。
要求教师精心设计典型的探究活动,根据学生的情况确定探究活动的目标。
并给予适时的、必要的、谨慎的、有效的指导,以追求真正在探究中有所收获。
科学课的学科特点就是实验教学。
而科学实验是学生获取科学知识,发展科学能力的重要途径,也是学生所从事的学习活动,其本质就是让学生“动手做”。
因此,实验应当突出实践性,培养他们的创新能力。
有一节三年级的科学课,教师引导学生探究液体的相同和不同。
讲台两侧摆满了各种实验材料。
有食用油、水、牛奶、蜂蜜、蜡光纸、小烧杯、玻璃片、木板、塑料小天平等。
学生开始试验之前,老师提出的问题是:食用油、水、牛奶、蜂蜜有什么不同?学生根据平时的生活经验说出了很多看法,比如:颜色、透明度、味道、稀稠程度、喝下去的感觉、用途等等。
学生的思维顿时活跃起来。
接下来,就让学生动手做实验。
学生一下子蜂拥到讲台上领取材料,想领什么材料就领什么材料。
学生顿时忙开了,课堂上很热闹。
实践教学论文共5篇第1篇:实践教学论文给大家带来实践教学论文范文,供大家参考!1重视“引入门”,激发学习动力长期的教学经验告诉我们,实践教学能不能顺利开展下去、能不能达到教学目的,学生的学习兴趣和动力至关重要。
所谓“引入门”,就是在实践教学的初始阶段,通过具体指导,手把手地帮助学生完成一个基础实验,让学生熟悉实验的软、硬件环境,充分了解和掌握实验的基本方法和基本步骤,简单体验实验成功的“快感”,激发学生进一步开展实践项目的欲望和激情。
“引入门”阶段要实现两个目的:一是激发学生的兴趣,让学生觉得即将进行的实践项目“有用”“有意思”;二是打消学生的'顾虑,让学生感觉到“我能”,避免出现因“妄自菲薄”或“望而却步”而放弃的现象。
对处在入门阶段的学生而言,实践项目往往具有一定难度。
例如,在计算机组成原理课程的实践教学环节,我们要求学生用硬件描述语言设计实现一个控制器,并在实验台上调试通过;在操作系统课程的实践教学环节,我们要求学生基于一段教学用操作系统源码片段,通过添加或完善其中的某些模块,实现一个小型的操作系统。
这些项目不仅要求学生比较透彻地了解相关专业课程的知识,而且对其他相关知识和技能的要求也比较高,工程实践的工作量也比较大。
在布置这些实践项目时,学生的第一反应往往是惊讶、惶恐,担心做不出来。
引导学生敢于尝试,不能简单地靠说教,要通过一定的步骤、方法。
在教学实践过程中,我们通常的做法是设计一个与最终要求紧密联系但又相对简单的实践项目,引导学生动手完成。
例如,在计算机组成原理课程实践教学过程中,针对硬布线控制器设计这一实践教学内容,我们首先要求学生设计一个算术逻辑单元,实现简单的加、减、与、或、移位等运算。
为了减轻学生的压力,我们首先给学生一个设计样例,其中已经实现了“加”操作,引导学生利用EDA平台完成样例的调试,观察设计结果的实验现象;然后要求学生根据自己的设计,增加其他操作,并尝试调试。
初中化学实验论文(8篇)初中化学实验论文(8篇)第一篇:初中化学实验有效性研究一、以学生为主体,让学生多参与实验“以学生为本”的教育观念可以让学生与教师在课堂教学中自由发挥和互相配合。
在这种观念的指导下,教师根据自己的教学实践,更灵活地创学内容与手段,使之更好地为学生服务,真正做到“因材施教”。
有位名人说:“我看到了,我忘记了;我听到了,我记住了;我做过了,我理解了。
”这充分说明学生的亲自体验在研究过程中的重要性,初中化学教材中涉及的实验大多操作比较简单,学生可以在老师的指导下相互配合或独立完成。
如比较常见金属(Mg、Zn、Fe、Cu)的活动性顺序时,我们以金属Mg、Zn、Fe、Cu分别与稀盐酸或稀硫酸反应的速度确定它们的活动性强弱。
如果仅是老师演示,一来学生看到的实验现象不够明显,二来学生不易理解,所以可以请学生上来与教师共同完成或让学生独立完成(老师在一边适当指导),既可以让学生清楚地观察到实验现象,又有利于学生更好地记忆和理解,充分调动其他学生的研究积极性。
又如“在比较NaOH溶液与Ca(OH)2溶液吸收CO2气体的效果谁好时”?我事先收集好两可乐瓶的CO2气体和配置好饱和石灰水与NaOH溶液,课堂上请学生上来做:在一瓶中倒入一定量的饱和石灰水,在另一瓶中倒入等量的饱和NaOH溶液,再分别振荡并观察变化。
明显看到两瓶都变瘪,加入NaOH 溶液的可乐瓶变得更瘪,从而知道NaOH溶液比Ca(OH)2溶液吸收CO2气体的效果更好。
因此我认为,这样的教学方式在课堂教学中收到很好的教学效果,学生能亲自参与实验,积极性很高,整个实验过程兴趣盎然,同时课堂气氛活跃,比教师在讲台上单纯地演示、学生在下面被动地接受效果要好得多。
二、让学生自主探究,挖掘学生实验潜能对于初中化学教材而言,大多数实验都是验证性实验,即让学生从已知结果推算过程,这对喜欢追求未知与新奇的学生来讲略显枯燥,所以教师要大胆创新,让学生自主探索。
科技小论文范文(8篇)【篇一:蚯蚓没长眼睛】一场大雨过后,几条蚯蚓在院子里的地面上扭动着身躯,真有趣。
我用脚把蚯蚓的道路挡住,原以为蚯蚓会拐弯,可它熟视无睹,继续冲我的脚边爬来。
怎么了?难道蚯蚓没长眼睛?于是,我决定捉几条蚯蚓做个实验。
我将两条蚯蚓放在一块湿热板上,用铅笔、红领巾、小树枝分别在它们面前晃动,它们似乎一点都没有察觉。
我想,蚯蚓恐怕真的没有眼睛,要不然我这么使劲地在它眼前晃动,它怎么没有反应?也许现在下结论还为时过早。
于是,我又找来一根葱,一个色彩鲜艳的玩具,第二次做实验。
我把它们分别放在两条蚯蚓的两个侧面。
过了约5分钟,两条蚯蚓都同时朝葱的方向扭动,最后都钻到葱的底下去了。
做完实验,我奇怪:如果蚯蚓有眼睛,那么玩具的颜色那么鲜艳,它为什么不爬过去,偏偏要往葱里钻?是葱的气味吸引了它吗?难道蚯蚓不是用眼睛看方向,而是用鼻子闻气味来识别方向的?为了证实这个结论,我翻遍了所有的书,终于找出了答案:蚯蚓由于长期在土壤里生活,几乎见不到光线,它的眼睛渐渐退化了,但蚯蚓的前端却有嗅觉器官,它的嗅觉很好,能用它来辨别方向探路。
看,和我推测的结果完全一样。
啊!我发现了,我终于发现了蚯蚓的秘密了。
【篇二:科技小论文范文】“嘀嘀嘀,起床了。
”闹钟叫我起床了!我穿好衣服,正想出门去上学,忽然一个小飞行器停在我的头上,并射出一道光,我立刻感到一阵头昏,就晕了过去……当我醒来时,发现正躺在一张床上,但这张床不是普通的床,它很特殊:床边有许多按扭,按扭上有许多豪华的图案。
我按下一个按扭,这床立刻变成了按扭图案上的床。
这时,走进来一个年轻人,对我说:“爷爷,你醒了,我是你的孙子王清成。
”我顿时糊涂了,我才上小学,怎么有孙子了?王清成说:“这里是22世纪,你生活在21世纪,我是你儿子的儿子,当然是你的孙子了。
”我这才想起我被那道光照过后晕迷的事,便对孙子王清成说:“那么就是你把我从21世纪接到22世纪的?”“是的”王清成说。
初中物理实验论文范文(实用3篇)上课以听讲为主,还要有一个笔记本,有些东西要记下来。
知识结构,好的解题方法,好的例题,听不太懂的地方等等都要记下来。
课后还要整理笔记,一方面是为了“消化好”,另一方面还要对笔记作好补充。
笔记本不只是记上课老师讲的,还要作一些读书摘记,自己在作业中发现的好题、好的解法也要记在笔记本上,就是同学们常说的“好题本”。
辛辛苦苦建立起来的笔记本要进行编号,以后要经学看,要能做到爱不释手,终生保存。
1.物理实验能从抽象衍生到具体,为学生学习能力的发展奠定坚实的基础物理实验对培养学生的物理兴趣起着促进作用,同时也能让学生的观察能力、动手能力得到进一步的提升,同时加强了学生创造性思维的发展,达到了物理教学的真正目的。
在物理实验中引导学生观察物理现象,激发他们学习物理的积极性和主动性,通过具体的实验分析,把抽象的物理问题简单化,同时也让学生直观清楚地看到物理实验的结果,增加了他们对物理学习的兴趣,让物理教学的过程变得更加有趣味性和科学性。
例如,在讲述物理电路图的过程中通过让学生自己进行课堂理论学习,自行设计电路图,再动手进行试验,鼓励学生创新,将课堂学到的理论知识充分运用到实际操作中,并将实验结果和自己的想法进行进一步的对比。
2.物理实验将静态理论延伸到动态实验,加深了学生的理解物理实际上是一个十分抽象的微观世界,物理主要告诉我们自然万物的生存规律以及自然现象的产生演变。
物理教材是静态的,是将物理概念通过文字和图片的形式展示给学生,这些对于初中生而言是很难正确理解吸收的。
教师在物理教学的过程中,会通过现实生活中的各种例子为学生进行讲解,促进其对概念的理解。
例如,光反射、浮力等都是人的肉眼很难清晰看到的抽象概念,然而在现实生活中的的确确存在着许多证明其存在的现象。
如:镜子、水面上漂浮的木块等。
然而一些公式的推导则需要教师通过物理实验进行证明,让学生不再仅仅依靠“死记硬背”,大大提高学生记忆的灵活性,进而提高学生的学习效率。
科学实验小论文(通用5篇)科学实验小论文(通用5篇)在学习和工作的日常里,大家都写过论文,肯定对各类论文都很熟悉吧,论文是对某些学术问题进行研究的手段。
还是对论文一筹莫展吗?下面是小编帮大家整理的科学实验小论文,仅供参考,欢迎大家阅读。
科学实验小论文篇1在灌墨水时,我突发奇想,墨水到底在热水中分解得快,还是在冷水中分解得快。
我想:一定是在冷水中分解得快。
因为冷水对它的刺激大嘛!不对,应该是热水。
因为热水温度高嘛!我犹豫不决,不知哪个是正确的,于是决定亲手实践一下。
我准备好两个透明的玻璃杯、两只有墨水的钢笔,在玻璃杯里分别灌满热水和冷水。
实验开始了,我双手拿起钢笔,“哒”的一下同时滴进两滴墨水。
只见热水杯里的墨水迅速散开,水开始黑,渐渐地,杯里一片黑色。
再看冷水杯里,墨水似乎被封住了,还是聚集在一起,只能是一点点地散开,然后这滴墨水的周围开始变淡。
为了确定正确不正确,我再一次做了实验。
这次热水里的墨水就像一个病毒,把水染黑了。
可冷水里的墨水还是不紧不慢地散开。
这到底是为什么呢?我翻阅了各类书,查了资料,结果发现是分子搞得鬼。
在热水中,分子运动的速度快,而在冷水中,分子运动的速度就会很慢。
所以,把墨水滴进热水中就分散得快,在冷水中,墨水当然就分散得慢了。
其实,在现实生活中,还有许多类似的小秘密,正等着我们去发现。
吃下肚的种子可以发芽吗?我家养了两只宠物:一只小狗、一只小鸟。
一天,我在给它们喂食的时候突发奇想,把一些辣椒籽掺在食物里喂它们吃。
过了几天,我发现倒在土里的小鸟粪便竟然发芽了。
我仔细一看,原来是我喂的辣椒籽发的芽。
我又看了看旁边的小狗粪便,却没有任何要发芽的样子。
我很奇怪,为什么小狗也吃了辣椒籽,它的粪便就不发芽呢?于是,我又逼着我家那只可怜的小狗吃了一些辣椒籽,并把它的粪便倒在土地上,上边再盖上一层土。
可是,我认真地观察了好几天,还是没发现长出辣椒芽。
为什么同样吃了辣椒籽,小鸟的粪便会发芽,而小狗的粪便就不会发芽呢?带着这个疑问我查阅了很多书。
正所谓实践出真知,作文频道XX特整理了中学生实验小论文4篇,欢迎阅读参考,也希望大家平时能多动手尝试。
分子势能之谜在书上看到这样一个实验,书上说这是一个谜题,其实可以用现在的物理学已有的知识来解释。
原题是这样的,用一条透明的塑料管,在管子的一头接上一个漏斗,并将其接在1m左右的支架上,将另一头接在一个圆柱体物体上,并绕5~6圈,注意不可以折管,要保持管的畅通,更值得注意的是,漏斗一端的水平高度大于另一头出口的高度,然后从漏斗的那一头放进水。
会发现,漏斗一端的水平很高时,远高另一端的水平线,水竟然不会从另一端流出来。
这个实验以谜题的形式刊登在书上,大家都认为很难解释这个实验,其实在这个实验中,首先值得注意的是螺旋管中的空气。
假如没有空气,将不会出现这种现象。
解释这个实验,要从气体压缩的知识入手,我们知道气体压缩产生了内能,而内能是由分子势能和分子动能组成的。
压缩气体使分子间的距离减少,水管中水的重力对气体做功,一部分表现为分子动能,以热量的形式与外界进行能量交换,另一部分以分子势能的形式存在,根据能量守恒定律,高水平的水就不能穿过带有空气的螺旋管,当然气体的分子势能也有限,当具有更高的重力势能的水可以从中通过。
分子势能在自然条件下恢复需要能量,假如没有分子势能,气体将被无限压缩,而不会恢复原来的体积这并不符合实际的现象。
这在工业,生活上很有应用价值的。
保证管道运输的压力足够,必须排尽管道中的气体,才能保证运输的顺利。
分子势能还广泛运用在汽车上有人们熟知的安全气囊,还有气囊悬挂系统,气囊起到一个反冲的作用,从微观意义上讲,就是压缩做功与分子势能的转化。
在小的时候我曾玩了一个游戏,在一个空的玻璃瓶中,放入一个点燃的鞭炮,瓶不会破,而在一个相同的玻璃瓶中,加入水,再放入一个鞭炮,瓶就会破,当然这样很危险,希望大家不要模仿。
当时只是好玩,并不知道其原理,水的分子势能变化小,气体变化大,从另一个意义上说明了,分子势能起缓冲作用。
从废旧电池中回收锰制备碳酸锰【摘要】随电池在生活中使用得越来越普遍,其回收也成了难点与热点。
本文中使用草酸法进行废旧电池中锰的回收及制备碳酸锰,分析了产品纯度,探讨了实验结果和不同的实验室制法的优缺点,同时与工业生产比较,提出如何从实验室方法推行到大规模无害化回收处理的意见,并探讨了废旧电池回收难题的解决建议与前景。
【关键词】废旧碳性锌锰电池回收草酸法碳酸锰一、前言作为一种便捷的能量来源,电池在现代生活中有着越来越广泛的应用,但是电池的回收再利用一直是一个热点,却也一直是一个难题,因废旧电池乱丢乱弃而造成的污染也越来越严重。
尤其我国,相比其它许多国家,如德国(制定有《循环利用与废物法》,建有先进的电池分选与处理工厂)、日本(制定有《资源有效利用促进法》,,汽车铅蓄电池等全部回收)、美国(是有关立法最多、最细的国家,拥有如RBRC等专业回收电池的公司、组织)[1]等,因相关政策不完善、国民意识不高等诸多原因的影响下,废旧电池回收利用情况令人担忧。
举上海为例,上海市2000年一年的电池消耗为3000吨,而只回收了30吨,回收率仅为1%[2]。
而电池中的汞、镉、铅、铜、镍、锌、锰等都是对环境有污染,对人体健康也有剧大的危害。
元素危害汞可造成急性或慢性中毒,对人的神经、肝脏、消化道等都汞有损伤,还有致癌性。
有致癌性,对骨骼、肾、肝脏、生殖系统、免疫系统等均有镉损伤。
有致突变作用,对中枢神经、消化系统、肝脏、肾都有较大铅危害,可导致贫血。
镍有致癌性,对皮肤、呼吸系统有巨大危害。
会影响神经系统,可以造成记忆力衰减、呼吸困难、肌肉无锰力、四肢麻木等症状。
然而从另一方面,这些会造成污染的成分也是有用的化学化工原料。
据推算,每生产100亿只干电池,将消耗锌15. 6万吨,二氧化锰22. 6万吨,铜2080吨,氯化锌2. 7万吨,氯化铵7. 9万吨,碳棒4. 3万吨[2]。
电池的乱丢乱弃也是对资源的巨大浪费。
若能突破废旧电池回收的难题,便能为缓解资源紧张做出贡献,同时会有巨大的经济效益,是符合绿色化学理念的。
本研究性实验的选题为从废旧电池中回收锰制备碳酸锰,目的不仅是复习无机制备的操作和滴定分析,学习研究式实验的进行方式,了解碳酸锰等有关物质的性质,也是绿色化学的一次实践,并且通过实验,思考与工业大规模应用的差别,体会技术向实际应用转变的思考方式,是具有挑战性,也非常有意义的一次实验。
实验原理如下:1、制备(1)锰都主要集中在由ZnCl2,NH4Cl,MnO2,乙炔黑,石墨组成的炭包内[3],因此实验取炭包进行锰的回收。
(2)为除去可溶性杂质ZnCl2,NH4Cl,用稀酸浸炭包,并用纯水洗至无氯离子即可。
检验使用硝酸酸化的硝酸银。
(3)还原为实验的关键步骤。
使用草酸法进行。
反应的方程式为:MnO2 + H2C2O4 + 4H+ = Mn2+ + 2CO2 + 2H2O,MnO+H2SO4=MnSO4+H2O ,MnO2+2MnOOH+2H2C2O4+3H2SO4=3MnSO4+4CO2+6H2O。
[4](4)取滤液,滤液中可能含有二价铁离子,但二价铁不易除,因而加入适量双氧水氧化,使用硫氰化钾检验铁离子,存在,则调pH4到5除铁,因铁形成胶体不易过滤,加入活性炭吸附。
过氧化氢不可过量,防止之后沉淀时因pH上升而氧化二价锰。
(5)沉淀。
加碳酸氢铵调pH至8可沉淀完全。
滤出沉淀后80至90度烘干,或自然晾干。
方程式为:MnSO4+2NH4HCO3=MnCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O。
2、纯度分析用盐酸溶解样品,用EDTA标准液滴定至紫红色变为纯蓝色即为终点。
方程式为:2HCl+MnCO3=MnCl2+CO2↑。
计算公式Mn%=VC×5.494/M。
二、实验部分1、实验仪器与药品(1)仪器(未注明数量的,数量都为1)剪刀、钳子、锤子、药匙、抽滤装置、精密PH试纸、蒸发皿、坩埚钳、煤气灯、三脚架、泥三角、石棉网、干燥器、电子天平、台天平、滴定管、铁架台、蝴蝶夹、玻璃棒4只、胶头滴管2只、小试管10只、试管架、洗瓶、烧杯(50ml 2只,100ml 2只,250ml 3只,400ml 1只)、表面皿(5cm 2只,9cm 2只)、100ml大量筒、10ml小量筒、记号笔(2)药品纯水、硫酸(AR)、草酸固体(AR)、浓硝酸、0.1mol/L 硝酸银、30% 双氧水、0.1mol/L 硫氰酸钾、pH=10 氨-氯化铵缓冲液、碳酸氢铵固体(AR)、0.5 mol/L 氯化钡、浓盐酸、10% 盐酸羟胺、0.05mol/L EDTA、活性炭固体、5% 铬黑T、浓氨水2、实验步骤(1)剖开电池取炭包5克,配制好6mol/L硫酸、1mol/L硝酸、3%双氧水、1:1氨水等(2)用20ml 1mol/L硫酸酸浸30min,使用50ml烧杯(3)减压过滤,用纯水洗至无氯离子,使用2滴1mol/L硝酸,1滴0.1mol/L硝酸银进行检验,无白色沉淀即洗净。
取滤渣。
(4)将滤渣置于蒸发皿中,灼烧至干燥,冷后称重记录。
(5)取得到的固体于250ml烧杯中,加入5ml 6mol/L硫酸,15ml 纯水,搅拌。
使用50ml烧杯,将3.5克草酸溶于约30ml纯水中,微热含灼烧后固体的浊液后,边搅拌浊液边加入草酸到250ml烧杯中。
再搅拌、静置几分钟,充分反应。
(6)减压过滤,取滤液于250ml烧杯中。
用小试管取约2滴滤液,加1滴3%过氧化氢,震荡,加1滴硫氰化钾,检验三价铁,有红色则有铁存在。
若存在,在烧杯中加入0.5ml 3%过氧化氢,搅拌。
用1:1氨水调PH约4.5(使用精密PH试纸测量),0.5克活性炭,充分沉淀,过滤,弃去沉淀物。
如无不需要加双氧水等。
(7)用饱和碳酸氢铵调PH约8,沉淀出碳酸锰。
加热、陈化。
(8)冷后减压过滤,沉淀用纯水洗至无硫酸根,用2滴0.5%氯化钡检验。
在洁净9cm表面皿上放置一周,自然晾干或80至90摄氏度烘干1小时。
2、纯度检验准确称取0.18克样品,称准至0.0002克,加20ml纯水,滴加6M盐酸,水浴至溶解。
加100ml纯水,2ml 10%盐酸羟胺,用0.05M EDTA滴定,近终点,加10ml氨—氯化铵溶液(pH=10)和5滴5%铬黑T指示剂,滴定至变为纯蓝色。
3、实验记录(1)实验现象1)灼烧时有红色火星,干燥后固体为细粉末状,有部分固体由黑色转为棕色;2)步骤(5)中浊液呈黑色;加入草酸还原时,有大量气泡冒出,但总体反应较温和,加入约一半草酸后已经不出现气泡;3)过滤后溶液呈黄色,澄清;4)检验三价铁时,加入硫氰酸钾,溶液变为深橙红色,说明含一定的铁离子;调p H≈3,有白色晶体析出,滴落点为红色,调至pH=5;加活性炭搅拌,浊液黑色;5)滤去不溶物后,浓缩至40ml,溶液呈黄绿色;6)加入饱和碳酸氢铵,有细小沉淀生成,溶液转变为橙色,加热、陈化后,沉淀沉降;7)冷后过滤,沉淀为砖红色;滤液微浊,呈米黄色透浅绿;4、实验数据记录1、制备(1)电池型号:松下1号碳性电池(2)取出的炭包质量(g): 5(3)灼烧后产物质量(g):2.32(4)制备出的沉淀质量(g):极少(5)产率(相对原料):极低2、纯度检测(EDTA浓度= mol/L)1 2 3样品质量/gEDTA末读数/mlEDTA初读数/mlEDTA体积/mlMn%/%平均值/%ST/%取舍后平均值/%三、实验结果分析产品产量产率低,分析原因,主要是实验中还原时,炭包内不溶的碳未除去,使得加入计算出要加入的草酸的量大大过量,造成草酸锰大量沉淀,过滤损失。
其次,此次实验中,过滤共出现3次穿滤,也造成了较大的损失,加之沉淀颗粒小,最后过滤沉淀也有一定的损失。
改进方法为,首先尽量灼烧充分除尽碳,加入草酸的量为二氧化锰的;其次,减少穿滤,在最后过滤取产品时可使用双层滤纸,减少损失;为使沉淀颗粒长大,易于过滤,可以改沉淀剂碳酸氢铵饱和溶液为较稀浓度,同时延长陈化时间。
最主要的还是草酸的量,为此实验增加项目,以二氧化锰与草酸的物质的量1:1,1:1.2,1:1.4 ,1:1.6的比例探究最适草酸量。
实验方法与处理从废旧电池中回收的原料二氧化锰相同。
最终,实验结果显示,1:1.4组产量最佳,1.5gMnO2得到约1g产品,纯度分析结果约70%。
对于1:1与1:1.2组,产量较低,因有大量二氧化锰原料未能与草酸发生反应,被过滤除去,原料损失;而1:1.6组则由于草酸过量太多,草酸锰大量沉淀,产率也并不理想。
纯度由于不同实验人员操作有一定不同的原因而有一定差异,大多可以达到70%以上。
四、实验评价1、从实验过程来看,草酸法实验步骤较少,反应温和,产物无毒无害,反应条件的达到比较简单,对仪器也并无特殊要求,总体简便、环保,实验可行性好。
但使用草酸法对草酸与二氧化锰原料的比例有一定要求,草酸过量太多易生成草酸锰沉淀,产率难以保证;还原反应因反应本身动力学原因难以快速反应完全,需要加热,而加热可以促使草酸分解,易造成原料浪费。
这是草酸法本身的不足,也是实验与生产中需注意的。
从成本分析,以5g炭包含1.5gMnO2,产出1g纯度75%产品计算,主要试剂(硫酸、草酸、碳酸氢铵、活性炭、氨水)成本0.25元,加之水、其它小用量试剂、煤气、电力等的消耗,估计成本在0.30元左右。
产品出售约可获利0.045元。
亏损0.255元。
可见,这一方法并不能直接用于生产,若要进行大规模生产,需要改进。
与其他实验室制法的比较:(1)盐酸法产量约1.8g,产品纯度86%,成本低,反应速度快,相对草酸法实验结果更理想。
但因浓盐酸存在,反应对仪器设备的要求高;产生Cl2,为有毒气体,需进行处理。
如应用于工业上,建议将Cl2作为原料进行其它生产活动,如消毒水生产等。
(2)Vc法产量约1.2g,纯度65%,同时此法成本高,还原反应速度慢,副反应多,且并不明确,因此若用此方法推及到大规模生产不现实,实验室中使用也需进一步修改完善。
2、其它工业回收利用方法工业上的方法主要可以分为湿法和火法。
湿法是利用与酸作用,生成含锌锰的溶液,净化后可电解制取锌等,也可直接通过溶液制取各种化工产品,如氧化锌、硫酸锌、立德粉或化肥等[5]。
而滤渣可分离处铜帽、碳棒、剩余二氧化锰等。
这一类方法投资少、成本低、建厂快、工艺灵活、利润高,但不足是电池中的一些有害成分不能保证完全回收[6]。
火法又叫烟法或干法,一般是将锌锰电池分类、破碎后,送入回转窑,在1100一1300℃的高温下,锌及氯化锌被氧化为氧化锌随烟气排出,用旋风除尘器回收氧化锌,残存的二氧化锰及水锰石进入残渣,再进一步回收锰等物质,此法简便易行,一般的冶炼厂勿需增加设备即可回收锌[6]。