碎瓷片研究性学习样本.doc

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探究碎瓷片( 沸石) 的作用及其原理
一: 研究背景与意义
在许许多多的化学实验中我们都会用到碎瓷片, 我们都知道它的作用是防止暴沸。可是, 除了在实验中发挥着这个作用, 她在生活实际中又是扮演着怎样的角色呢? 而且大部分同学也只是仅仅知道而且记住了这一作用, 对她的原理不是非常清楚。经过此次探究和调查, 希望让更多的同学和老师了解碎瓷片的工作原理以及她的更多作用。内容 1.经过问卷了解同学对碎瓷片的工作原理及作用的认识
2.经过询问老师初步了解原理
3.经过上网搜索等方法进一步了解
4.将我们的研究结果展示给同学和老师
二 研究过程
自 4月至6月, 我们利用研究性学习时间和其它课余时间对这一课题进行调查研究。
4.10-4.20期间, 我们首先进行资料的收集和问卷调查表的设计。
5.1-5.10我们进行问卷的分发, 而且对问卷进行统计分析
5.10-6.25我们在询问老师, 搜索整理资料的同时, 对整个研究过程进行整理, 最终得出我们现在的报告。

( 一) 碎瓷片的工作原理及作用
工作原理
先说成因: 对过热液体继续加热, 会骤然而剧烈地发生沸腾现象, 这种现象称为”暴沸”。或叫作”崩沸”。过热是亚稳状态。由于过热液体内部的涨落现象, 某些地方具有足够高的能量的分子, 能够彼此推开而形成极小的气泡。当过热的液体温度远高于沸点时, 小气泡内的饱和蒸气压就比外界的压强高, 于是气泡迅速增长而膨胀, 以至由于破裂引起工业容器的爆炸。液体之因此发生过热的原因是液体里缺乏形成气泡的核心。为了清除在蒸馏过程中的过热现象和保证沸腾的平稳状态, 常加沸石, 或一端封口的毛细管, 因为它们都能防止加热时的暴沸现象, 把它们称做止暴剂又叫助沸剂, 值得注意的是, 不能在液体沸腾时, 加入止暴剂, 不能用已使用过的止暴剂。简单说就是因为加热时烧杯中的液体会向上冲, 从而造成了一个个冒出来的”喷泉”, 剧烈时甚至会溅出伤人, 而沸石能够有效的阻止液体的向上冲, 使加热时液体能够保持平稳。
特性
是沸石族矿物的总称, 是一种含水的碱金属或碱土金属的铝硅酸矿物。按沸石矿物特征分为架状、 片状、 纤维状及未分类四种, 按孔道体系特征分为一维、 二维、 三维体系。任何沸石都由硅氧四面体和铝氧四面体组成。四面体只能以顶点相连, 即共用一个氧原子, 而不能”边”或”面”相连。铝氧四面体本身不能相连, 其间至少有一个硅氧四面体。而硅氧四面体能够直接相连。硅氧四面体中的硅, 可被铝原子置换而构成铝氧四面体。但铝原子是三价的, 因此在铝氧四面体中, 有一个氧原子的电价没有得到中和, 而产生电荷不平衡, 使整个铝氧四面体带负电。为了保持中性, 必须有带正电的离子来抵消, 一般是由碱金属和碱土金属离子来补偿, 如Na、 Ca及Sr、 Ba、 K、 Mg等金属离子。由于沸石具有独特的内部结构和结晶化学性质, 因而使沸石拥有多种可供工农业利用的特性。
结构特点
有很多种, 已经发现的就有36种。它们的共同特点就是具有架状结构, 就是说在它们的晶体内, 分子像搭架子似地连在一起, 中间形成很多空腔。因为在这些空腔里还存在很多水分子, 因此它们是含水矿物。这些水分在遇到高温时会排出来, 比如用火焰去烧时, 大多数沸石便会膨胀发泡, 像是沸腾一般。沸石的名字就是因此而来。不同的沸石具有不同的形态, 如方沸石和菱沸石一般为轴状晶体, 片沸石和辉沸石则呈板状, 丝光沸石又成了针状或纤维状等等。各种沸石如果内部纯净的话, 它们应该是无色或白色, 可是如果内部混入了其它杂质, 便会显出各种浅浅的颜色来。沸石还具有玻璃样的光泽。我们知道沸石中的水分能够跑出来, 但这并不会破坏沸石内部的晶体结构。因此, 它还能够再重新吸收水或其它液体。于是, 这也成了人们利用沸石的一个特点。我们能够用沸石来分离炼油时产生的一些物质, 能够让它使空气变得干燥, 能够让它吸附某些污染物, 净化和干燥酒精等等。沸石矿物有很广的分布。特别多见于由火山碎屑形成的沉积岩石中, 在土壤中也有发现。

品种
自然界已发现的沸石有30多种, 较常见的有方沸石、 菱沸石、 钙沸石、 片沸石、 钠沸石、 丝光沸石、 辉沸石等, 都以含钙、 钠为主。它们含水量的多少随外界温度和湿度的变化而变化。晶体所属晶系随矿物种的不同而异, 以单斜晶系和正交晶系( 斜方晶系) 的占多数。方沸石、 菱沸石常呈等轴状晶形, 片沸石、 辉沸石呈板状, 毛沸石、 丝光沸石呈针状或纤维状, 钙十字沸石和辉沸石双晶常见。纯净的各种沸石均为无色或白色, 但可因混入杂质而呈各种浅色。玻璃光泽。解理随晶体结构而异。莫氏硬度中等。比重介于2.0～2.3, 含钡的则可达 2.5～2.8。沸石主要形成于低温热液阶段, 常见于喷出岩气孔中, 也见于热液矿床和近代温泉沉积中。沸石能够借水的渗滤作用, 以进行阳离子的交换, 其成分中的钠、 钙离子可与水溶液中的钾、 镁等离子交换, 工业上用以软化硬水。沸石的晶体结构是由硅( 铝) 氧四面体连成三维的格架, 格架中有各种大小不同的空穴和通道, 具有很大的开放性。碱金属或碱土金属离子和水分子均分布在空穴和通道中, 与格架的联系较弱。不同的离子交换对沸石结构影响很小, 但使沸石的性质发生变化。晶格中存在的大小不同空腔, 能够吸取或过滤大小不同的其它物质的分子。工业上常将其作为分子筛, 以净化或分离混合成分的物质, 如气体分离、 石油净化、 处理工业污染等。
用途
天然沸石是一种新兴材料, 被广泛应用于工业、 农业、 国防等部门, 而且它的用途还在不断地开拓。沸石被用作离子交换剂、 吸附分离剂、 干燥剂、 催化剂、 水泥混合材料。在石油、 化学工业中, 用作石油炼制的催化裂化、 氢化裂化和石油的化学异构化、 重整、 烷基化、 歧化; 气、 液净化、 分离和储存剂; 硬水软化、 海水淡化剂; 特殊干燥剂( 干燥空气、 氮、 烃类等) 。在轻工行业用于造纸、 合成橡胶、 塑料、 树脂、 涂料充填剂和素质颜色等。在国防、 空间技术、 超真空技术、 开发能源、 电子工业等方面, 用作吸附分离剂和干燥剂。在建材工业中, 用作水泥水硬性活性掺和料, 烧制人工轻骨料, 制作轻质高强度板材和砖。在农业上用作土壤改良剂 能起保肥、 保水、 防止病虫害的作用。在禽畜业中, 作饲料( 猪、 鸡) 的添加剂和除臭剂等, 可促进牲口成长, 提高小鸡成活率。在环境保护方面, 用来处理废气、 废水, 从废水废液中脱除或回收金属离子, 脱除废水中放射性污染物。
　　在医学上沸石用于血液、 尿中氮量的测定。沸石还被开发成为保健用品, 用于抗衰老, 去除体内积累的重金属。
　　在生产中沸石常见于砂糖的精制。
　　新型墙材( 加气混凝土砌块) 原料
　　随着实心黏土砖逐步退出舞台, 新型墙体材料应用比例当前已达到80%墙体材料生产企业以煤矸石、 粉煤灰、 陶粒、 炉渣、 轻质工业废渣、 重质建筑垃圾、 沸石等为主料, 积极开发新型墙体材料。
( 二) 问卷部分
我们分成各个小分队, 分别对高一, 高二, 高三的部分同学进行了问卷调查, 大家非常配合, 认真填写并对我们的调查提出了诸多意见, 各抒己见。
最终, 我们收回有效问卷213份, 其中男生100人( 46.9%) , 女生113人( 53.1%) 。
以下, 是我们对收回的问卷进行的整理分析。
1、 针对同学对碎瓷片工作原理的认识

结合以上搜集到的数据和资料, 我们了解到大多数同学对碎瓷片的工作原理都不了解。而碎瓷片真的在实验和实际生活中都扮演者及其重要的作用。例如; 吸附剂、 干燥剂、 催化剂、 洗涤剂、 、 、 、 、 、 从同学对碎瓷片的了解程度中也能够反应出
( 1) 同学们对一些学习中遇到的小细节不去深究和探索
( 2) 往往被我们忽视的细节蕴藏着巨大的知识和能量
( 3) 我们要学会从小事着手, 才能成就大事业