电化学分析范文篇1

Abstract：Powerelectronicstechnologyusespowerelectronicdevicestocontrolandtransformthepower.Tothehighervocationalstudents,themainpurposeofthiscourseistomakestudentsfamiliarwiththeoperatingcharacteristicsofpowerelectronicdevicesfromtheviewofapplication,allowingthemmakethecorrespondinganalysisforpowerelectronicsconvertingtechnology.Teachingofintegrationoftheoryandpracticecanmakestudentslearningtheoryofknowledgeandalsounderstandandreasonablelapforequipmentusingthedevicesintrainingroom,soastobettergraspthecourse.

关键词：电力电子；变流技术；理实一体化

Keywords：powerelectronics;convertingtechnique;integrationoftheoryandpractice

中图分类号：G42文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）11-0278-01

0引言

电力电子技术是电类专业非常重要的一门专业课程，对于高职类院校来说，我们培养的是实用型的技术型人才，电力电子技术的教学目的不是为了让学生纯粹的去学习艰深的理论知识，而是为了将理论知识和就业需要的实际能力联系起来的一种教学活动。过去我们教学的时候，过多的强调了理论的重要应，结果学生学完之后，几乎没有多大用处。采用理实一体化的教学改革可以让学生更深入的去抓住这门课程的本质。

1电力电子理实一体化教学实施的过程

1.1教学目标的确立电力电子技术是采用电力电子器件对电能进行控制和变换的科学，本课程的主要目的是使学生从应用角度熟悉电力电子器件的工作特性，从而能够对电力电子的核心内容变流技术进行相应的分析。并了解电力电子技术在工程技术中的应用。因此，我们把教学分为这样的几大模块。

器件的特性认识模块：对晶闸管SCR、门极可关断晶闸管GTO、电力晶体管GTR、电力场效应晶体管MOSFET、绝缘栅双极晶体管IGBT的工作原理，主要参数选择，电压电流工作特性，应用场合，使用方法等进行分析研究。变流应用模块：变流技术主要为交直流之间的变换，交流变直流（A-D）主要分析单相三相的整流过程。直流变交流（D-A）主要分析有源逆变和无缘逆变过程。直流变直流（D-D）主要分析降压式和升压式斩波电路。交流变交流（A-A）主要分析它交流调压过程。开关电源模块：了解开关电源的过压过流保护电路，软开关技术；掌握开关状态控制电路的工作原理，能够对开关电源的典型故障进行分析并检修。

1.2理实一体化教学项目的实施过程器件的特性认识模块实施过程中，我们先采用多媒体快速的对该器件的工作原理和参数分析等进行讲解，讲完之后，把更多的时间留给学生，让学生搭接实际电路，对器件的特性进行认识。在此过程中，示波器能够清晰地反映器件接入前后电力电子器件的波形，同时能够对器件的电压、电流，半控性、全控性进行了解和掌握。

变流应用模块实施过程中，整流过程（A-D）不局限于对数字的分析，更重要的是要用电力电子器件以一定的方式搭接能够对电源的性质进行改变，同时要掌握控制角的不同，输出大小的不同。逆变（D-A）主要以单相和三相逆变电路对逆变条件和工作原理进行分析。斩波（D-D）主要分析一些实际的升压式、降压式斩波电路。整个实施过程中，学生不一定立马就得出结果，可能要对电路的各个部分进行调试，才可能最终得到相应结果，和预期的结果不太一样的地方也要重新进行分析研究。

开关电源模块实施过程中，对单相交流调压和三相交流调压过程进行分析，同时对光电耦合开关进行分析。学生在课程实施的过程中，能够充分的对器件的开关特性掌握。

1.3教学过程中遇到的问题和解决的方法课时的问题：原有的教学时间为每节课为2课时，这样在讲完理论知识之后，学生很少有时间对刚讲过的理论知识进行消化吸收，更没有办法去对其进行实践，而且到第二次上课时，前面讲过的理论也忘得差不多了。我们把所有的理实一体化课程改为4课时，这样，，当学生听完理论知识后，有更多的时间去利用实训环节去对该理论知识进行实践验证。从而更好的掌握这门课。场地的问题：原来学生上课的地方多为教室，而在教室上课是脱离不了书本，难免会照本宣科，现在我们把上课的地方改为实训室，实训室中不但有多媒体设备，同时所有的实训设备就在眼前，可以一边讲，一边练，更可以从网上了解最新的电力电子器件及其应用。老师、学生角色变换的问题：原来上课时，多为老师作为主体，学生认真听讲就可以了，但现在，老师在上课时主要起到一个引领的作用，把更多的时间交给学生，发挥学生的主观能动性，在上课过程中，老师和学生都可以相互进步。

2理实一体化教学优于传统教学的地方

学生更易于理解：在电力电子理实一体化教学过程中，学生不是被动的去对一个新元件，新知识进行想象，这些元件本身就是一些看得见摸得着的实际东西，在对这些元件进行讲解的时候，学生更是可以拿实际器件对照理论进行验证，对这些元件的作用和他的整流逆变等效果进行验证，从而能够对比较枯燥的原件和艰涩的理论知识更好的进行理解。

学生动手能力的提高：学生在学习过程中，他不是被动的去记忆，去模仿，而是发挥其主观能动性，在学习理论知识的同时，利用实训室的设备对这些器件进行了解和合理的搭接，从而更好的掌握这门课程，学生在动手的过程中，不但逐步消除了对电的恐惧感，更是逐步加强了自己的动手能力。学生自主学习兴趣的提高：在整个理实一体化的实施过程中，学生从来都不是被动的去学习，而是一直不停地了解新知识，然后再动手来验证这些新知识，当看到一个新的理论能被他亲手做出来之后，学生的学习兴趣被空前的激发出来。他不但能够完成老师布置的任务，有的时候会激发其创造性和更强的思考问题的能力。

3理实一体化教学实施后学生能力的反映

电力电子理实一体化课程实施后，我们对一个42人的班级进行测评。有97.6%学生已经掌握了几乎所有的电力电子器件，有100%学生已经学会搭接单相半波、桥式电路，有95%学生已经学会搭接三相半波桥式电路，有92.8%的学生已经了解升压式、降压式斩波电路，更有90.5%的学生对触发电路掌握比较深刻。绝大多数的学生都比往年在教室上课掌握了更多的电力电子知识。

参考文献：

[1]王兆安，黄俊编.电力电子技术[M].机械工业出版社，2000.

[2]张立编.现代电力电子技术[M].高等教育出版社，1999.

电化学分析范文

［关键词］实践导向;高职学校;机电一体化;教学改革

一、研究背景

为了与社会的发展需求相适应，我们需要不断对教学方式进行改革，文章主要阐述的是机电一体化专业的教学改革内容，其改革的方向需要注重的不仅是学生理论知识的学习，还需要培养他们对理论知识运用的能力，有助于将理论知识在实践的运用在转换成成果，从而是传统的重理论轻实践的这一教学方式得到改变，促进教学改革的深化。在我国高等教育之中高职院校所占的比例较多，其作为教育体制重要的构成部分是一种大众化的教育类型。加之传统形式上的人才培养模式已经不再适用于当今学校教育需求了。

二、关于机电一体化教学的现状分析

通过对现代化教学观念的运用来深化教学思想，其目的是为了对传统的教学方式、课程体系、评估体系以及教学内容等进行改革，以推动机电一体化专业的全方位发展，从而满足社会经济发展的需求。但就机电一体化在高职院校中发展的现状来看，由于受到课程设置以及培养目标等内容的限制，其在教学体系发展和完善上还有很多的问题存在，而本文就将从以下几点对机电一体化教学发展的现状和存在的问题进行分析：（一）相互脱离的实际需求和教材选择。在新时期背景之下，对于高职院校的机电一体化专业有了新的、更高的要求，然而笔者在实际的工作中发现，机电一体化专业在教学中所使用的教材依然沿用的是传统的深奥难懂、枯燥乏味的知识内容，显然，与社会及企业实际发展的需要是相互脱离的，在需求严重脱节的情况下，使得学生即使熟练掌握了教材中所涉及到的知识内容，也难以在日后的工作中有效应用，当学生在工作中遇到阻碍，势必会打击到他们的自信心，长时间下来学生就会失去对工作的积极性。（二）师资力量的缺失。自新时期实施教育改革以来，全国范围内的各个高校都不断地进行着扩招，因而每年进入高职院校学习的学生人数在持续增加，然而从教学的实际出发，笔者发现在大多数的高职院校中所构建的师资队伍并没有与新形式、新时期下的高职教育需求相适应，尤其是对于机电一体化专业的教师队伍而言，其整体的教学水平有待提高，由于受到传统教育思想深刻的影响，因而有很多的教师都难以积极地、及时性的对自身所进行着的教学理念进行转变，依然坚持的是那一套重理论轻实践的已经过时的教学理念。（三）缺乏实验实训的条件。较强的实践操作性存在于机电一体化专业之中，其不仅要求学生全面、精准的对理论知识进行掌握，还要求教师在教学过程中必须有意识的对学生实际操作的能力进行培养。但是在实际的教学工作中笔者发现，任职于高职院校机电一体化专业之中的教师由于自身所受到传统教育观念深刻的影响，因而忽视了对学生实践能力的培养，使得学生难以明白实践操作能力在日后的重要性。

三、改革的策略分析

（一）建设双师型的师资团队。以实践为导向，在高职院校机电一体化专业课程教学改革的过程中，首先需要做的是将双师型的教师队伍组建出来，尽可能地将师资队伍构建的专业化水平提高，以便将师资力量增强，而这也是新时代经济背景下构建双师型师资团队的基本要求，也是改革机电一体化专业教学模式，将教学水平提高的必经之路，因而对于高职院校的领导者而言，应当尽可能地去培养那些具备较高素质的双师型教师人才。加强企业之间的联系，定期派遣本专业的教师前去企业考察，确保教师已经足够了解社会和企业对本专业人才具体的需求，本专业未来发展的方向主要在哪方面等，只有这样教师才能够将更有效的知识内容传授给学生。（二）建设实验实训基地。（1）建设校内实验基地，前文中已经有提到，较强的性能操作要求存在于机电一体化专业之中，因而笔者认为有必要在将开放性的实验室在校内建立起来，以便于将实验基地提供给学生，帮助学生从实践之中积累到一定经验，促进理论知识的转换，并对学生学习的主动性起到推动作用，从而将教学的整体性水平提高。因此，高职院校应当尽可能地将校内实验室建立的步伐加快，不断的引进先进的教学经验和教学设备，定期对专业教师进行培养，尽可能地将教师的指导素养提高，只有这样才能够为学生全面的发展提供条件。（2）建设校外实训的基地，出了将实验基地建立在校内之外，还需要极强学校同企业之间合作交流的力度，为了将良好的校外实训的基地提供给学生，笔者认为有必要通过企业的关系或者是校企、工学交替的方式将更多的、更好的实践机会提供给学生，确保生产和教学是在同一时间段内进行的，有效的结合就业和实习两者之间的关联性，有助于将学生学习的主动性和积极性提高，最终使学生专业的技能和知识素养都能够被提高。(三）实现资源的有效整合。在校内成立专门的机电一体化培训指导班子，以学校为平台，加强各企业间合作，通过对学生技能的培养以及技术的拓展，有效地进行教学资源整合，通过适当的课外实训机会，提高学生就业的适应能力、随后需要确认一个具体的主干教学体系，统一对教学内容进行规划，在相关教材的遵循下并结合自身教学模式，开展教学活动，并在发展中逐步形成适用于本院校适用的教材体系。

四、总结

综上所述，对于国内整体的高等教育而言，高等职业教育是构建其的重点，因而只有在教育改革模式不断地进行之下，才能够将高质量的高职院校人才培养出来。机电一体化专业的学习要求学生所具备的实践操作性必须足够强，因而在教学改革的过程之中，必须将原有的已经过时的教学模式打破，以此来讲理论知识和实践技能有效的结合起来，从而将与社会发展相契合的全能型机电一体化专业的人才培养出来。

作者:张凤杰单位:辽宁省轨道交通职业学院

参考文献：

[1]郑淑琴.以实践为导向的高职机电一体化教学改革研究[J].现代商贸工业,2016（10）.

[2]龚勤慧.基于行动导向的高职机电一体化专业实践教学课程的思考[J].泸州职业技术学院学报,2012（03）.

电化学分析范文

“电化学”是中学化学的重点和难点之一,它既体现以化学学科为基础,又与电学等物理学知识相互渗透。“电化学”试题在考查学生基础知识的同时,又考查学生思维能力和综合能力。综观近几年全国高中化学竞赛(初赛)试题,可以发现电化学知识几乎年年出现,主要集中在电极电势概念的应用及新型化学电源方面。现将考查该热点的试题类型归纳如下:

1电极的确定及电极反应方程式的书写

1.1原电池的电极反应式书写及应用

第1题:设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是本世纪最富有挑战性的课题之一。

最近有人制造了一种燃料电池,一个电极通入空气,另一电极通入汽油蒸气,电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-离子。回答如下问题:

(1)以丁烷代表汽油,这个电池放电时发生反应的化学方程式是:__________。

(2)该电池正极反应式是:___________;负极反应式是:________________;固体电解质里的O2-的移动方向是:____________;向外电路释放电子的电极是:_________。

(3)人们追求燃料电池氧化汽油而不在内燃机里燃烧汽油产生动力的主要原因是:_________。

(4)你认为在ZrO2晶体里掺杂Y2O3用Y3+代替晶体里部分的Zr4+对提高固体电解质的导电能力会起什么作用?其可能的原因是什么?答:_________。

(5)汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全产生_______堵塞电极的气体通道,有人估计,完全避免这种副反应至少还需10年时间,正是新一代化学家的历史使命。

命题意图:联系实际考查原电池相关知识,即原电池电极的确定和书写,固体电解质掺杂的导电能力,能量的利用率等。

解题关键:本题中“燃料电池”在本质上属于原电池,故答题最重要的是在于找出原电池的正、负极以及反应总方程式,再利用电极反应作出一些正确的判断。

解析:(1)2C4H10+13O2=8CO2+10H2O(必须配平;所有系数除2的方程式均应按正确论)。

(2)O2+4e-=2O2-;C4H10+13O2--26e-=4CO2+5H2O;向负极移动(答向通入汽油蒸气的电极移动也得满分);负极(答通入汽油蒸气的电极也得满分)。

(3)燃料电池具有较高的能量利用率(答内燃机能量利用率较低也满分;用热力学第二定律解释等,得分相同)。

(4)为维持电荷平衡,晶体中的O2-将减少(或导致O2-缺损)从而使O2-得以在电场作用下向负极移动(表述不限,要点是:掺杂晶体中的O2-比纯ZrO2晶体的少)。

(5)碳(炭粒)等。

1.2电解池电极的判断及电极方程式的书写

第2题:气态废弃物中的硫化氢可用下法转化为可利用的硫:配制一份电解质溶液,主要成分为:K4[Fe(CN)6](200g・L-1)和KHCO3(60g・L-1);通电电解,控制电解池的电流密度和槽电压,通入H2S气体。写出相应的反应式。

已知:E[Fe(CN)63-/Fe(CN)64-]=0.35V;KHCO3溶液中的E(H+/H2)～-0.5V;E(S/S2-)～-0.3V。

命题意图:考查学生对电解池的电极方程式及总反应方程式的书写。

解题关键:本题解答的关键在于利用电极的标准电极电势来判断出构成电解池的阴阳极,然后根据电极方程式书写总方程式。

解析:通电后,阳极反应:[Fe(CN)6]4--e-=[Fe(CN)6]3-……①;阴极反应:2HCO3-+2e-=2CO32-+H2……②。①②相加得到电解反应式:2[Fe(CN)6]4-+2HCO3-=2[Fe(CN)6]3-+2CO32-+H2……③。即通电一段时间后,通入H2S前,电解质溶液中的成分已变为:[Fe(CN)6]3-、CO32-、K+、H2等,由于E[Fe(CN)63-/Fe(CN)64-]>E(S/S2-)>KHCO3溶液中的E(H+/H2),所以有H2又有H2S时,[Fe(CN)6]3-与H2不能共存,[Fe(CN)6]3-与H2S也不能共存,[Fe(CN)6]3-先将H2氧化,后氧化H2S。

(1)2[Fe(CN)6]3-+H2=2[Fe(CN)6]4-+2H+……④;又由于有CO32-存在时,H+不能共存,故2[Fe(CN)6]3-与H2之间的氧化还原方程式应写为:2[Fe(CN)6]3-+2CO32-+H2=2[Fe(CN)6]4-+2HCO3-……⑤

(2)当通入H2S后,[Fe(CN)6]3-也要氧化H2S:涉及硫化氢转化为硫的总反应:2Fe(CN)63-+H2S=2Fe(CN)64-+2H++S……⑥,同理,有大量CO32-存在时,H+也不能自由存在,H++CO32-=HCO3-,所以,通电后,通入H2S时,有硫生成的总反应式:2Fe(CN)63-+2CO32-+H2S=2Fe(CN)64-+2HCO3-+S……⑦,HCO3-再去完成阴极反应,Fe(CN)64-再去完成阳极反应,故将③⑦相加后得:H2S=H2+S。

1.3充电电池电极反应书写及电解质溶液的判断

第3题:图1是一种正在投入生产的大型蓄电系统。左右两侧为电解质储罐,中央为电池,电解质通过泵不断在储罐和电池间循环;电池中的左右两侧为电极,中间为离子选择性膜,在电池放电和充电时该膜可允许钠离子通过;放电前,被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3,放电后,分别变为Na2S4和NaBr。

(1)左、右储罐中的电解质分别为:

左:___________;右:___________。

(2)写出电池充电时,阳极和阴极的电极反应。

阳极:___________;阴极:___________。

(3)写出电池充、放电的反应方程式。

(4)指出在充电过程中钠离子通过膜的流向。

命题意图:该题考查的是大型钠离子蓄电池的工作原理以及电化学的相关综合知识。

解题关键:正确判断电池充、放电时的电极反应是解答此题的关键。放电时,Br3-在正极得到电子变为3Br-,而S22-则在负极失去电子变为S42-。

解析:1.由于在电池放电和充电时离子选择性膜可允许钠离子通过,又知道放电前,被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3,放电后,分别变为Na2S4和3NaBr。因此,左、右储罐中的电解质分别为:左:原电池(+)极,发生还原反应:Br3-3Br-,NaBr3/NaBr(只写一种也可);右:原电池(-)极,发生氧化反应:2S22-S42-,Na2S2/Na2S4(只写一种也可)。

2.充电时相当于电解池,阳极:即原来的(+)极发生氧化反应,3NaBr-2e-=NaBr3+2Na+;阴极:即原来的(-)极发生还原反应,Na2S4+2Na++2e-=2Na2S2。

3.2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr。

4.在充电过程中,Na2S4变为Na2S2,钠离子流向阴极完成还原反应,故Na+的流向为从左到右。

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2标准电极电势的应用

第4题:镅(Am)是一种用途广泛的锕系元素。241Am的放射性强度是镭的3倍,在我国各地商场里常常可见到241Am骨密度测定仪,检测人体是否缺钙:用241Am制作的烟雾监测元件已广泛用于我国各地建筑物的火警报警器(制作火警报警器的1片241Am我国批发价仅10元左右)。镅在酸性水溶液里的氧化态和标准电极电势(E/V)如下,图中2.62V是Am4+/Am3+的标准电极电势,-2.07V是Am3+/Am的标准电极电势,等等。一般而言,在标准状态下,发生自发的氧化还原反应的条件是氧化剂的标准电极电势大于还原剂的标准电极电势。

再者,由于AmO22+到Am3+的电极电势为1.68V,有强氧化性,可以氧化Cl-和刚生成的氢气,所以也不稳定,最终只能生成Am3+。

解析:要点1:E(Amn+/Am)

要点2:E(Am4+/Am3+)>E(AmO2+/Am4+),因此一旦生成的Am4+会自发歧化为AmO2+和Am3+。

要点3:AmO2+是强氧化剂,一旦生成足以将水氧化为O2,或将Cl-氧化为Cl2,自己转化为Am3+,故AmO2+也不能稳定存在。相反,AmO2+是弱还原剂,在此条件下不能被氧化为AmO22+。

要点4:Am3+不会发生歧化(原理同上),可稳定存在。

结论:镅溶于稀盐酸得到的稳定形态为Am3+。

3金属腐蚀及防护中的电子转移数与电量之间的换算关系

第5题:某远洋船只的船壳浸水面积为4500m2,与锌块相连来保护,额定电流密度为15mA・m-2,预定保护期限2年,可选择的锌块有两种,每块的质量分别为15.7kg和25.9kg,通过每块锌块的电流强度分别为0.92A和1.2A。计算说明,为达到上述保护船体的目的,最少各需几块锌块?用哪种锌块更合理?为什么?

命题意图:近几年电化学竞赛题已从传统的电极计算越来越偏向于科研及工业应用。因此,在培训竞赛选手过程中,充分研究解题方法和技巧不仅有利于得高分,而且会有助于得到正确的答案。

解题关键:本题的难点在于读懂该题的意思。

解析:首先,算出通过体系的总电量:2×365d×24h・d-1×60min・h-1×60s・min-1=6.307×107s;0.0150A・m2×4500m2=67.5A;67.5A×6.307×107s=4.257×109C。

其次,计算总共需要多少锌。电子的量为:4.257×109C/(9.65×104C・mol-1)=4.411×104mol;

锌量:(4.411×104mol/2×65.4g・mol-1)×10-3kg・g-1=1443kg=1.44×103kg。

需质量为15.7kg/块的锌块数为:1.44×103kg/(15.7kg/块)=91.7块≈92块。92块×0.92A/块=85A>67.5A,电流强度可以达到要求。

需质量为25.9kg/块的锌块数为:1.44×103kg/(25.9kg/块)=55.6块≈56块。

56块×1.2A/块=67.2A

选用较重的锌块更合理,因其电流强度较小,理论上可以保证2年保护期限,而用较轻的锌块因其电流强度太大,不到2年就会消耗光。

启示:根据电化学的有关知识设计的竞赛题是多年来命题的热点之一。由于电化学内容便于进行学科间的渗透,因此电化学作为重点内容之一,与其他知识结合起来考查学生各方面的能力将是今后进行综合能力测试的理想知识点。本文将近几年有关电化学的竞赛试题做了一些粗略分类,并不能覆盖电化学所有知识及题型,但只要掌握其基本规律,对于这部分内容的求解自然就会胸有成竹,驾驭自如。

参考文献:

[1]马宏佳.高中化学奥赛试题评析[M].南京:南京师范大学出版社,2005,7:91～92.