.
㈡ 急~~~我要初中化學的實驗題,在線等回復
http://www.chenghua.net.cn/hx/UploadFiles_8854/200712/20071210174759581.doc
化學實驗題集錦
高考試題的特點和趨勢
根據近年來化學高考試題中有關化學實驗內容的題目分析，下列內容是化學實驗部分考查的重點：
l．實驗基本操作和技能
這類試題的特點通常是給出限定的儀器、葯品和一些操作步驟，要求正確完成某項實驗操作，既有常見儀器的使用方法，又有基本操作的正誤辨別，著重考查考生對中學化學實驗基本操作技能掌握的情況，題目的難度不高，但並不容易得滿分。如果同學們理解了基本概念、基本操作，並親自做過實驗，回答起來不會很困難。
例1、 某學生利用氯酸鉀分解制氧氣的反應，測定氧氣的摩爾質量。實驗步驟如下：
①把適量的氯酸鉀粉末和少量二氧化錳粉末混合均勻，放入乾燥的試管中，准確稱量，質量為a g。
②裝好實驗裝置。
③檢查裝置氣密性。
④加熱，開始反應，直到產生一定量的氣體。
⑤停止加熱(如圖1-1，導管出口高於液面)。
⑥測量收集到氣體的體積。
⑦准確稱量試管和殘留物的質量為b g。
⑧測量實驗室的溫度。
⑨把殘留物倒入指定的容器中，洗凈儀器，放回原處，把實驗桌面收拾干凈。
⑩處理實驗數據，求出氧氣的摩爾質量。
回答下列問題：
(1)如何檢查裝置的氣密性? 。
(2)以下是測量收集到氣體體積必須包括的幾個步驟；①調整量筒內外液面高度使之相同；②使試管和量筒內的氣體都冷卻至室溫；③讀取量筒內氣體的體積。這三步操作的正確順序是： (請填寫步驟代號)。
(3)測量收集到氣體體積時，如何使量筒內外液面的高度相同? 。
(4)如果實驗中得到的氧氣體積是c L(25℃、1.01×105Pa)，水蒸氣的影響忽略不計，氧氣的摩爾質量的計算式為(含a、b、c，不必化簡)：M(O2)= 。
答案 (1)將導管的出口浸入水槽的水中，手握住試管，有氣泡從導管口逸出，放開手後，有少量水進入導管，表明裝置不漏氣。
(2) ②①③
(3) 慢慢將量筒下移
(4)
例2、（1）無水乙酸又稱冰醋酸（熔點16.6℃）。在室溫較低時，無水乙酸就會凝結成像冰一樣的晶體。請簡單說明在實驗中若遇到這種情況時，你將如何從試劑瓶中取出無水乙酸。答：
（2）要配製濃度約為2mol•L－1 NaOH溶液100mL，下面的操作正確的是 （填代號）。
A 稱取8g NaOH固體，放入250mL燒杯中，用100mL量筒量取100mL蒸餾水，加入燒杯中，同時不斷攪拌至固體溶解
B 稱取8g NaOH固體，放入100mL量筒中，邊攪拌，邊慢慢加入蒸餾水，待固體完全溶解後用蒸餾水稀釋至100mL
C 稱取8g NaOH固體，放入100mL容量瓶中，加入適量蒸餾水，振盪容量瓶使固體溶解，再加入水到刻度，蓋好瓶塞，反復搖勻
D 用100mL量筒量取40mL 5mol•L－1NaOH溶液，倒入250mL燒杯中，再用同一量筒取60mL蒸餾水，不斷攪拌下，慢慢倒入燒杯中
解答：命題者用無水乙酸的低溫時會冷凝成固體為背景考查基本操作——葯品的取用。在低溫情況下，若要取用呈固態的無水乙酸，既不可用玻璃棒，也不可用葯匙撬，必須用適當加熱的方法使其熔化後再傾倒出試劑瓶。至於如何溫熱，只要避免明火直接去加熱試劑瓶，用水浴，砂浴，熱毛巾捂等方法均可，本題答案不是唯一，具有開放性，不難看出命題的設計不落俗套，在考查實驗能力的同時，還考查考生發散思維的能力。
(2)小題，考查配製一定物質的量濃度溶液的操作。考題要求配製約為2mol•L-1的NaOH溶液，考生在排除了在量筒中或在容量瓶里直接溶解固體NaOH的錯誤做法後，可迅速選出A、D為正確答案。
2．物質的檢驗、鑒別和推斷
物質的檢驗通常有鑒定、鑒別和推斷三類，它們的共同點是：依據物質的特殊性質和特徵反應，選擇適當的試劑和方法，准確觀察反應中的明顯現象，如顏色的變化、沉澱的生成和溶解、氣體的產生和氣味、火焰的顏色等，進行判斷、推理。
鑒定通常是指對於某一種物質的定性檢驗，根據物質的化學特性，分別檢出陽離子、陰離子，鑒別通常是指對分別存放的兩種或兩種以上的物質進行定性辨認，可根據一種物質的特性區別於另一種，也可根據幾種物質的顏色、氣味、溶解性、溶解時的熱效應等一般性質的不同加以區別。
推斷是通過已知實驗事實，根據性質分析推求出被檢驗物質的組成和名稱。我們要綜合運用化學知識對常見物質進行鑒別和推斷。
例3、某待測液中可能含有Mg2+、Al3+、Fe2+、Br-、SO42-、SO32-中的數種，進行下列實驗：
(1)待測液中通H2S無明顯現象；待測液中通過量Cl2後加BaCl2溶液，生成沉澱A和溶液a
(2)溶液a中加汽油振盪，液體分兩層，兩層液體中加入KI澱粉溶液都有藍色出現
(3)溶液a中加過量NaOH溶液，生成沉澱B，過濾後得濾液b，向b中加適量鹽酸生成沉澱C，C又溶於鹽酸。試確定：待測液中一定含 ，一定不含 ，不能確定的有 。
分析與解答
本題涉及的基本反應有：有關離子與Cl2、BaCl2、H2S、KI澱粉溶液、NaOH溶液、鹽酸作用，需利用復分解反應和氧化-還原反應規律進行分析。解題時，應從具有明顯反應特徵的地方入手(體現思維的敏捷性)，然後再依次選擇易於判斷的條件逐步深入。首先，由濾液b與適量鹽酸反應生成沉澱C、C又溶於鹽酸可確定，b中一定含AlO2-，則原溶液中含Al3+，再推出與Al3+不能共存的SO32-不存在。第二，由待測液與BaCl2反應生成白色沉澱A可確定待測液中含SO42-。第三，由濾液a加汽油分層後，上、下層溶液均能氧化I-，推出上層(有機層)可能含Cl2(反應剩餘)或Br2、下層含Fe3+由此確定原溶液一定含Fe2+，可能含Br-。第四，由濾液a與過量NaOH溶液反應生成沉澱B，可知B中一定含Fe(OH)3，而Mg(OH)2則不能確定。最後，看H2S起的作用，從酸跟鹽的反應或氧化還原反應規律分析，它不與任何離子反應，條件等於虛設。本題的答案是：一定含Al3+、Fe2+、SO42-，一定不含SO32-，不能確定的是Mg2+、Br-。
本題採取了逆向、正向思維相結合的思路，依據了化學反應的基礎知識，進行了有條理的層層剝離，最後確定了答案。
思維的嚴密性體現在思維具有科學性、精確性和邏輯性等方面。思維的科學性、精確性取決於對化學基礎知識和基本規律掌握的准確程度，思維的邏輯性則是在具備了科學性、准確性的基礎上加以分析推理。因此要求考生必須首先落實「雙基」，然後在解決實際問題時，審視題目中的信息，採用正向思維、逆向思維、混合思維等方法，加以吸收、淘汰、轉換和重組，使問題得到解決。
3．正確運用實驗原理和正確認識實驗裝置
這類試題通常是給出限定的實驗裝置、反應條件、實驗現象和有關數據，要求考生根據實驗原理及試題中所給予的信息，結合元素化合物知識，選用儀器葯品，正確認識、選擇裝置，說明裝置中某些儀器的作用，描述實驗現象，寫有關化方程式，進行數據分析．指出實驗中必須注意的某些問題等等，主要考查考生的觀察能力與分析綜合及評價的能力。這類題目具有一定的綜合性，具有較大的區分度。
此類試題主要考查考生的觀察能力、思維能力、判斷能力與理論聯系實際的能力。其中的基本要求是：
（1）理解儀器的使用，包括儀器的常規使用方法和特殊使用方法。要解決綜合實驗，組裝整套實驗裝置，我們必須先知道每一種儀器有什麼作用。
如量筒：①可以量液體體積，②可以量氣體體積（如圖1、2）。
如試管：①可以做反應容器，②可以收集少量氣體，③可以裝液體，④可以裝固體。裝固體時可以將固體裝在試管底部，放在試管內的隔板上，還可以暫時放在試管壁上，等接好裝置後再將試管直立使固體與試管底的液體接觸發生反應，以免損失氣體。
又如廣口瓶：①可以收集氣體（如圖3），可由a管進氣收集比空氣重的氣體，由b管進氣收集比空氣輕的氣體。②可以做洗氣裝置（如圖4）。③可以做排水裝置（如上圖1）。④可以做緩沖瓶（如圖5）。⑤可以做安全瓶（如圖6）等。
再如乾燥管，連接在裝置的中間時可用來吸收反應產生的某些氣體，連接在裝置的末端時，可用來吸收空氣中的CO2和水蒸氣，防止收空氣中的CO2和水蒸氣侵入反應體系造成誤差，也可以代替尾氣吸收裝置中的倒扣漏斗以防止倒吸。
（圖1） （圖2）
（2）理解每一個實驗的裝置安裝原理、反應原理、現象及描述。如噴泉實驗，我們引導學生得出下列結論：第一，噴泉實驗的原理最關鍵之處在於燒瓶內的氣體在擠進燒瓶中的液體中能大量消耗，造成燒瓶內氣體的壓強大量減小，則液體會噴入燒瓶內形成噴泉；第二，瓶內氣體的大量消耗有不同途徑：氣體極易溶解於擠入燒瓶內的水中和氣體與擠入瓶內的液體發生化學反應。又如：尾氣吸收中的防倒吸裝置，學生通過對防倒吸原理的真正理解，畫出了其它的一些防止倒吸的裝置（如圖7）：
再如冷凝裝置，我們引導學生畫出了空氣冷凝裝置（在實驗室制溴苯和硝基苯時用到）、流水冷凝裝置（在蒸餾實驗中用到）、靜水冷凝裝置（在石蠟裂化實驗中用到），同時學生也真正理解了這些冷凝裝置的用處。
例4、根據下圖及描述，回答下列問題：
A B
⑴關閉圖A裝置中的止水夾a後，從長頸漏斗向試管里注入一定量的水，靜置如圖所示。試判斷：A裝置是否漏氣?（填「漏氣」、「不漏氣」或「無法確定」） 。判斷理由： 。
⑵關閉圖B裝置中的止水夾a後，開啟活塞b，水不斷往下滴，直到全部流入燒瓶。試判斷：B裝置是否漏氣?（填「漏氣」、「不漏氣」或「無法確定」） 。判斷理由： 。
⑴不漏氣。（1分）由於不漏氣，加水後試管內氣體體積減小，導致壓強增大，長頸漏斗內的水面高出試管內的水面。（2分） ⑵無法確定。（1分）由於分液漏斗和燒瓶間有橡皮管相連，使分液漏斗中液面上方和燒瓶中液面上方的壓強相同，無論裝置是否漏氣，都不影響分液漏斗中的液體滴入燒瓶。（2分）
4．進行實驗設計或方案評價
（1）這類試題的主要兩類題型
化學實驗考查主要涉及的知識內容包括：元素及其化合物知識的有關知識、化學基本原理的有關知識；包括實驗基本原理和基本技能，並將化學實驗基本操作、物質檢驗的定性和定量實驗融為一體。但就綜合考試而言，除了對基本實驗操作要求之外，重點內容主要包括實驗設計和實驗評價兩個層面。
實驗設計：
（1）實驗設計的基本要求：
實驗設計題屬於一種能力考查題，是指為達到一定的實驗目的，利用現有的實驗條件，為實驗制定出合理的流程或方案。
（2）實驗設計考查的主要題型：
實驗程序設計、確認某混合物成分實驗設計、驗證某一化學原理的設計，測定物質的純度的設計和定性、定量實驗設計等。
實驗評價：
（1）實驗評價的基本要求：
實驗評價是對已有實驗方案進行科學論證和評判，在必要的情況下，提出改進意見。
（2）實驗評價考查的主要題型：
實驗設計方案的優劣評價、儀器和試劑的選擇及儀器的組裝、物質的制備與提純、實驗現象的描述、
實驗誤差的分析和實驗數據的處理等。
（2）化學綜合實驗題型的具體分析
作為一類題型，其體現在學科內，通常需要將反應原理、儀器安裝、現象觀察、數據處理等結合在一起，主要考查分析綜合運用能力和實驗的評價分析能力，以及對新情景中的信息分析和處理能力。
其中，化學實驗設計常常是在限定實驗儀器和葯品的條件下，要求完成一個或幾個實驗片段，或在已完成了部分實驗的基礎上，補足未盡步驟。而實驗評價型問題，主要是已對實驗的部分片段進行評價。
例5、某學生根據高中課本中硝酸鉀受熱分解的實驗操作來判斷硝酸鉛的分解產物之一是氧氣；將試管中的硝酸鉛加熱到熔融，把帶有火星的細木條伸進試管口，檢驗放出的氣體，當發現木條復燃時該學生即斷言，硝酸鉛受熱分解有氧氣放出。請你對上述實驗及結論的合理性作出評價。如有必要，可提出改進的實驗方案。
解題思路：有關反應的方程式為：
①2KNO3 2KNO2+O2↑ ② 2Pb(NO3)2 2PbO+4NO2↑+O2↑
比較反應式①和②，其不同之處是②中除生成O2外，還生成了NO2。這一不同又產生了兩個結果，一方面NO2稀釋了O2，O2僅占混合氣體的20%，而這與空氣中O2的含量相近，因而此處的O2不可能使帶火星的木條復燃；另一方面NO2本身也能使帶火星的木條復燃。因為NO2受熱也能放出O2；2NO2=2NO+O2。
解答：上述實驗及結論在科學上是錯誤的。由於NO2干擾了O2的檢驗，因此應選用NaOH溶液除掉NO2後再檢驗。
例6、 如圖l為氫氣還原氧化銅的微型快速實驗裝置。實驗前先將銅絲1處理成下端彎曲的一小圓環，並用鐵錘擊成帶小孔的小匙；將銅絲2一端彎曲成螺旋狀（見圖1）．試回答下列問題：
（1）在試管的支管處I中先加入的試劑是___________
（2）操作銅絲2的方法是___________________
（3）實驗現象：I中_______________；II中____________________
（4）這樣處理銅絲1的優點是___________________； (圖1)
這樣處理銅絲2的目的是____________________.
（5）某同學將圖1中的II處改成圖2所示，容器內加某些液體X，稍作加熱，銅絲的操作方法同銅絲2，若發現銅絲由黑變紅，則液體可能是___________________________ (圖2)
答案:(1)鹽酸或稀硫酸;(2)在I中產生一會氫氣之後,將紅熱的銅絲2迅速插入II中
(3)I:鋅粒不斷溶解,產生氣泡 II:紅熱的銅絲由黑變紅
(4)形成銅鋅原電池,加快產生氫氣的速率 實驗完成後可將銅絲1提起,使反應立即停止(類似啟普發生器原理) 銅絲2彎成螺旋狀是為了提高銅絲的局部溫度,以利於銅絲在氫氣中持續快速被還原
(5)乙醇
例7、對實驗裝置的評價型試題是指對一個已知的反應可設計出不同的實驗裝置，通過分析題給信息可找到各裝置的優點和不足之處，從而篩選出切實可行、科學合理的裝置。
實驗室里可用濃鹽酸、MnO2共熱制Cl2，並用Cl2和Ca（OH）2反應製取少量的漂白粉。現已知主反應為：
2Cl2＋ 2Ca（OH）2＝Ca（ClO）2＋ CaCl2＋2H2 O＋Q
溫度高時則發生副反應
6Cl2＋ 6Ca（OH）2＝Ca（ClO3）2＋ 5CaCl2＋6H2 O
有三位同學分別設計了甲、乙、丙三套實驗裝置，如圖所示：
（1）有下列幾項可供選擇的優、缺點：a．不容易控制反應速度；b．容易控制反應速度；有副反應發生；d。可防止副反應發生；e。污染環境；f．可防止污染環境。清從以上幾個方面對甲、乙、丙三套裝置的優缺點作出評析，並將選項填在下表的空格里。
（2）圖中甲由A、B兩部分組成；乙由C、D、E三部分組成；丙由F、G組成。請從A～G中選取最合理的部分組裝成一套較完善的實驗裝置，其連接順序是。
解析：本題主要考查學生的實驗設計和評價能力，在連接儀器時要記住常見的順序是
「氣體產生→除雜→乾燥→主體實驗→尾氣處理」。再由題給信息得知：①要控制Cl2和Ca（OH）2反應的溫度；②要處理尾氣；③要控制O2的制備速度。
答案：（1）甲：d； a e 乙：f； a c 丙：b；ce （2）F→B→E
例8、(2000年全國高考)實驗室可用氯氣與金屬鐵反應制備無水三氯化鐵，該化合物呈棕紅色、易潮解，100℃左右時升華。下圖是兩個學生設計的實驗裝置，左邊的反應裝置相同，而右邊的產品收集裝置則不同，分別如(Ⅰ)和(Ⅱ)所示。
試回答:
(l)B中反應的化學方程式為 。
(2)D中的反應開始前，需排除裝置中的空氣，應採取的方法是： 。
(3)D中反應的化學方程式為 。
(4)裝置(Ⅰ)的主要缺點是： 。
(5)裝置（Ⅱ）的主要缺點是： 。
如果選用此裝置來完成實驗，則必須採取的改進措施是： 。
5.定量實驗與數據分析
定量實驗是中學化學實驗的重要組成部分，在高考題中常常從三個角度對其進行考查：
一是對大綱規定的幾個定量實驗操作規范進行考查；
二是考查定量實驗原理的應用能力；
三是考查定量實驗的數據處理能力。
例9、現有下列試劑：2mol/L鹽酸溶液、1mol/L硫酸溶液、0.1mol/L硝酸銀溶液，請設計一個實驗，測定BaCl2晶體中鋇的含量。
分析：測定BaCl2晶體中鋇的含量，可用重量法——把Ba2+轉化為BaSO4沉澱，通過對BaSO4沉澱質量的測定，進而推測BaCl2的含量。若用把Cl-轉化為AgCl的辦法，則誤差較大，因為AgCl易分解。
在沉澱質量測定過程中，首先必須對容器的質量有一個精確的數值，其次，還必須依據所給的試劑種類及度量儀器的適用要求確定考慮試劑用量。
答案：（1）瓷坩堝的准備：
洗凈瓷坩堝、晾乾，然後在高溫（約800℃～850℃）下灼燒，取出稍冷片刻，移入乾燥器中冷卻至室溫後稱重；再次灼燒，取出稍冷，轉入乾燥器中冷至室溫後，再稱重，反復操作直至恆重（記作m1）。
（2）分析實驗：
准確稱取0.4～0.6gBaCl2晶體試樣兩份（記作m2），分別置於250毫升燒杯中，加水約70mL，2mol/L鹽酸2～3mL。緩慢加入3～4mL1mol/L硫酸溶液，並用玻璃棒不斷攪拌。
待沉澱後，在上層清液中加入1～2滴1mol/L硫酸溶液，仔細觀察沉澱是否完全。如已沉澱完全，用慢速定量濾紙過濾，並用稀釋後的硫酸溶液（約0.lmol/L）洗滌沉澱3～4次（每次用約10毫升），洗滌沉澱至無氯離子為止(用AgNO3溶液檢查)。
將沉澱和濾紙置於己恆重的瓷坩堝中，灰化後，在800℃～850℃灼燒。取出稍冷，轉入乾燥器中冷至室溫後，再稱重。反復操作直至恆重（記為m3）。
（3） 實驗數據處理：
Ba%= ×100%
㈢ 傳熱實驗中冷流體的比熱容如何得到
實驗四傳熱實驗一、實驗目的1.通過對空氣一水蒸氣簡單套管換熱器的實驗研究，掌握對流傳熱系數勺的測左方法，加深對苴 概念和影響因素的理解。並應用線性回歸分析方法，確左關聯式嚴丹如中常數A、川的值。2.通過對管程內部插有螺旋線圈的空氣一水蒸氣強化套管換熱器的實驗研究，測左其准數關聯式 NzBR嚴中常數B、加的值和強化比Ni叫、了解強化傳熱的基本理論和基本方式。二.實驗內容與要求
實驗4-1 實驗4-2
實 臉 內 容 與 要 求 1測泄5~6個不同流速下 簡單套管換熱器的對流傳 熱系數血。2對勺的實驗數據進行 線性回歸，求關聯式 NxAR^P"中常數 A. m 的值。 1測左5~6個不同流速下 強化套管換熱器的對流傳 熱系數％。2對4的實驗數據進行 線性回歸，求關聯式 Nu=BRem中常數B、加的值。3同一流量下，按實驗一 所得准數關聯式求得Me, 計算傳熱強化比Nu/Nu0o
三、實驗原理實驗4-1普通套管換熱器傳熱系數及其准數關聯式的測定1.對流傳熱系數％的測定對流傳熱系數勺可以根據牛頓冷卻疋律，用實驗來測泄。因為所以傳熱管內的對流 傳熱系數勺a熱冷流體間的總傳熱系數K = Q /(△. xsj (W/m2 • °C )(4-1)式中：勺一管內流體對流傳熱系數，W/(m2-°C)：©—管內傳熱速率，W：SL管內換熱面積，n*：△g—對數平均溫差，°C。對數平均溫差由下式確立:
式中：切，G—冷流體的入口、出口溫度，0
心一壁而平均溫度，°C;因為換熱器內管為紫銅管，英導熱系數很大，且管壁很薄，故認為內壁溫度、外壁溫度和壁面平均溫度近似相等，用h來表示，由於管外使用蒸汽，近似等於熱流體的平均溫度。管內換熱面積：Sj 二碼厶 (4-3)式中：山一內管管內徑，m；乙一傳熱管測量段的實際長度，m。由熱量衡算式：Q 二 (4-4)其中質量流量由下式求得：叱=匕空 (4-5)3600式中：冷流體在套管內的平均體積流M. m5/h：cpi—冷流體的進壓比熱，kJ / (kg・°C)：PL冷流體的密度，kg/m3o切和。•可根據泄性溫度查得，tm = 斗乞為冷流體進岀口平均溫度。⑺，址，治 匕可採取2一定的測量手段得到。2.對流傳熱系數准數關聯式的實驗確左流體在管內作強制湍流，被加熱狀態，准數關聯式的形式為Nut = ARe," Pi;". (4-6)貝中：眄=叫 込,P「=沁A 「 』 A物性數據入、切、°、閃可根據左性溫度乙查得。經過訃算可知，對於管內彼加熱的空氣，普蘭特准數 p八變化不大，可以認為是常數，則關聯式的形式簡化為：Nui =ARe/MPi;0-4 (4-7)這樣通過實驗確左不同流呈:下的Re,與Ng ,然後用線性回歸方法確定A和加的值。實驗4-2、強化套管換熱器傳熱系數、准數關聯式及強化比的測定強化傳熱又被學術界稱為第二代傳熱技術，它能減小初設訃的傳熱面積，以減小換熱器的體積和重 量：提高現有換熱器的換熱能力：使換熱器能在較低溫差下工作；並且能夠減少換熱器的阻力以減少換 熱器的動力消耗，更有效地利用能源和資金。強化傳熱的方法有多種，本實驗裝豊是採用在換熱器內管 插入螺旋線圈的方法來強化傳熱的。
螺旋線圈的結構圖如圖3-1所示，螺旋線圈由 直徑3mm以下的銅絲和鋼絲按一立節距繞成。將 金屬螺旋線圈插入並固左在管內，即可構成一種強 化傳熱管。在近壁區域，流體一面由於螺旋線圈的 作用而發生旋轉，一而還周期性地受到線圈的螺旋 金屬絲的擾動，因而可以使傳熱強化。由於繞制線 圈的金屬絲直徑很細，流體旋流強度也較弱，所以 阻力較小，有利於節省能源。螺旋線圈是以線圈石 距H與管內徑〃的比值以及管壁粗糙度（2〃/力） 為主要技術參數，且長徑比是影響傳熱效果和阻力 系數的重要因素。科學家通過實驗研究總結了形式為Nil = BRe,n的經驗公式，英中B和加的值因螺旋 絲尺寸不同而不同。
在本實驗中，採用實驗3・1中的實驗方法確泄不同流量下的R©與眄,用線性回歸方法可確立B和m的值。單純研究強化手段的強化效果（不考慮阻力的影響），可以用強化比的概念作為評判准則，它的形式是：Nu/Nu（）,其中N「是強化管的努塞爾准數，M❻是普通管的努塞爾准數，顯然，強化比1，而且它的值越大，強化效果越好。需要說明的是，如果評判強化方式的貞•正效果和經濟效益，則必須 考慮阻力因素，阻力系數隨著換熱系數的增加而增加，從而導致換熱性能的降低和能耗的增加，只有強 化比較高，且阻力系數較小的強化方式，才是最佳的強化方法。四、實驗裝置1.實驗流程圖及基本結構參數：
圖4-2空氣-水蒸氣傳熱綜合實驗裝置流程圖1 一普通套管換熱器：2—內插有螺旋線圈的強化套管換熱器：3—蒸汽發生器：4 一旋渦氣泵：5—旁路調節閥：6—孔板流量訃；7、8、9一空氣支路控制閥：10、11 一蒸汽支路控制閥：12、13—蒸汽放空口： 14一傳熱系數分布實驗套盒（本實驗不使用）：15—紫銅管：16-加水口：17—放水口： 18—液位計：19一熱點偶溫度測址實驗測試點介面： 20—普通管測壓口： 21—強化管測壓口如圖3-2所示，實驗裝置的主體是兩根平行的套管換熱器，內管為紫銅材質，外管為不銹鋼管，兩 端用不銹鋼法蘭固左。實驗的蒸汽發生釜為電加熱釜，內有2根2.5RW螺旋形電加熱器，用200伏電壓 加熱（可由固態調壓器調節）。氣源選擇XGB-2型旋渦氣泵，使用旁路調卉閥調肖流量。蒸汽空氣上升 管路，使用三通和球閥分別控制氣體進入兩個套管換熱器。空氣由旋渦氣泵吹岀，由旁路調卉閥調節，經孔板流量計，由支路控制閥選擇不同的支路進入換熱 器。管程蒸汽由加熱釜發生後自然上升，經支路控制閥選擇逆流進入換熱器殼程，由另一端蒸汽出口自 然噴岀，達到逆流換熱的效果。空氣經支路控制閥7後，進入蒸汽發生器上升主管路上的熱電偶和傳熱 系數分布實驗管，可完成熱電偶原理實驗。
裝豊結構參數表3-1所示。2.實驗的測量手段（1）空氣流量的測量空氣主管路由孔板與差壓變送器和二次儀表組成空氣流量計，孔板流量計為標准設計，其流量訃算 式為：
實驗內管內徑也（mm） 19.25
實驗內管外徑必（mm） 20.01
實驗外管內徑D （mm） 50
實驗外管外徑D, （mm） 52.5
總管長（紫銅內管）L （m） 1.30
測量段長度/ （m） 1」0
加熱釜 操作電壓 W200 伏
操作電流 W20安
表4-1實驗裝置結構參數第⑦、⑧套實驗裝置：匕=23.80式中：孔板流量計兩端壓差，KPa；R—孔板流量計兩端壓差，mH/O柱；/。一流量計處溫度（本實驗裝置為空氣入口溫度），°C；內一巾時的空氣密度，kg/m\由於被測管段內溫度的變化，還需對體積流量進行進一步的校正:
273 +口273 + r()⑵溫度的測咼實驗採用銅-康銅熱電偶測溫，溫度與熱電勢的關系為：
(4-9)
(4-10)
T（°C）二8・ 5009+21. 25678XE（mv）圖4・3傳熱實驗中冷流體進岀口溫度及壁溫的測量線路圖五、注意事項1.由於採用熱電偶測溫，所以實驗前要檢查冰桶中是否有冰水混合物共存。檢査熱電偶的冷端，是 否全部浸沒在冰水混合物中。2・檢查蒸汽加熱釜中的水位是否在正常范用內*特別是每個實驗結束後，進行下一實驗之前，如果發現水位過低，應及時補給水量。3.必須保證蒸汽上升管線的暢通。即在給蒸汽加熱釜電壓之前，兩蒸汽支路控制閥（見圖4-2所示） 之一必須全開。在轉換支路時，應先開啟需要的支路閥，再關閉另一側，且開啟和關閉控制閥必須緩慢, 防止管線截斷或蒸汽壓力過大突然噴出。4・必須保證空氣管線的暢通」即在接通風機電源之前，三個空氣支路控制閥之一和旁路調節閥（見 圖4-2所示）必須全開。在轉換支路時，應先關閉風機電源，然後開啟和關閉控制閥。
￥
5.9
網路文庫VIP限時優惠現在開通,立享6億+VIP內容
立即獲取
實驗四傳熱實驗
實驗四傳熱實驗
一、實驗目的
1.通過對空氣一水蒸氣簡單套管換熱器的實驗研究，掌握對流傳熱系數勺的測左方法，加深對苴 概念和影響因素的理解。並應用線性回歸分析方法，確左關聯式嚴丹如中常數A、川的值。
2.通過對管程內部插有螺旋線圈的空氣一水蒸氣強化套管換熱器的實驗研究，測左其准數關聯式 NzBR嚴中常數B、加的值和強化比Ni叫、了解強化傳熱的基本理論和基本方式。
㈣ 朱家岩隧道涌水物理模擬
4.3.1 物理模擬基本原理
岩溶管道水系統物理模擬是用等效水箱（水能儲存單位）與變徑管束（水能輸送單位）組合的模擬模型來逼近真實的岩溶地下水系統。按水力相似原理，以一定的時空比例來組裝模擬模型，通過動態模擬，尋求岩溶管道水系統含水介質體和地下水運動特徵，求取水文地質參數，為岩溶地下水系統定量評價和水量預報提供依據。
岩溶管道水系統進行物理模擬要進行一定的概化和時空縮小等多方面的處理。概化與處理必須遵循一定的規律，即滿足力學相似條件。力學相似條件是指系統與模型內的水流中同類運動要素（例如某點速度或阻力）之間存在一定的比例關系。力學相似包括幾何相似、運動相似、動力相似、邊界相似等四個方面。
岩溶地下水系統的物理模擬以力學相似定律為基礎，同時結合系統自身的結構與水流運動特徵，建立相應的相似准則。
岩溶管道水系統中地下水的運動受控於水力梯度與介質空隙空間體形態及其組合。經分析與總結前人的研究成果表明，在系統中，重力和紊動阻力作用是影響地下水運動狀態的關鍵因素。因此，系統物理模擬需同時建立重力相似准則與紊動阻力相似准則。
據水力學推導，紊動阻力相似要求兩個水流沿程阻力系數對應相等。沿程阻力系數僅與管壁粗糙度有關。紊動阻力相似准則是模型中管壁粗糙度與原型中對應點管壁粗糙度之比是模型與原型線性比的1/6次方倍[1]。
4.3.2 岩溶管道水流物理模擬過程
岩溶管道水系統物理模擬，包括了對岩溶儲水介質的模擬、對岩溶導水介質的模擬以及對其二者的混合模擬。其中對岩溶導水介質水流的模擬是整個系統模擬的關鍵，又是一個極其復雜的過程，難度很大，它涉及水能轉換、質量守恆及介質對水流的阻力等問題。同時，由於岩溶管道介質的復雜多變性，其模擬技術很值得研究。
在對岩溶管道水流物理模擬中，首先通過對野外資料，特別是水位與水流的關系資料進行分析，然後考慮如何對其進行模擬。在一般情況下，岩溶管道可採用變徑管束來對其進行模擬，用阻力元件模擬管道阻力，實現對實際管道的模擬模擬，其模擬過程如圖4.4所示[2]。
圖4.4 岩溶管道水流物理模擬過程
4.3.2.1 管道流量-水位曲線分析
在整個岩溶管道水系統中，管道斷面很不規則，是一個很難測量的量，這給岩溶管道水流流速的研究帶來了困難。而水流流量中已經包含了水流斷面和流速的信息，它是水流速率與斷面面積的乘積。如果已知管道流量和某斷面面積，也就等於知道了流速。另外，由於水的不可壓縮性，當管道全部充水時，管道內各斷面的流量都是相同的。因此，為了簡化所研究的問題，在物理模擬時，以水流流量作為基本量。
在岩溶管道系統中，管道的流量與流速一樣，它與管道的長度、水力半徑、水的密度、水動力黏度系數、管道的粗糙度、水流流態等因素有關。在這眾多的影響因素中，大多數因素是難以知道的。因此，在研究岩溶管道的流量與介質的關系時，應先將上述因素用管道的綜合流量參數加以表示，然後，有條件時，再逐步深入，研究其他具體的影響因素。
在單一的岩溶管道里，其流量與其驅動水頭的關系如下[3]：
qv（t）=α[H（t）-H0]1/n（4.8）
式中：H（t）、H0為某瞬時管道進、出口的水位；ΔH=H（t）—H0為某瞬時管道的驅動水頭；qv（t）為某瞬時通過管道的流量；α為管道的綜合流量參數；n為流態指數，當管道流態為紊流時n=1.75～2，當管道流態是層流時n=1。
ΔH-Q的特徵曲線見圖4.5。從圖中知道，當流量參數α較大時，其流量較大，曲線遠離ΔH軸，說明管道的阻力小、導水能力強；反之當流量參數α較小時，其流量較小，曲線靠近ΔH軸，說明其管道阻力大、導水能力弱。依據單一管道流量特徵曲線，很容易採用單一管道來模擬單一的岩溶管道。在模擬時，可採用模擬管道中的阻力元件來模擬實際管道阻力。在多數情況下，其模擬結果能達到異構同功的效果。
圖4.5 單一岩溶管道流量與驅動水頭關系曲線
4.3.2.2 岩溶管道的等效箱-管組合模擬
在自然界里，岩溶管道往往都不是以孤立、單一的形式存在，而是以組合交叉或網路等形式存在，這時就要用管道組合來模擬，或者說等效箱-管組合模擬。這是因為岩溶管道還是一個灰箱或黑箱系統，因而只能在過水能力和過水方式上進行等效模擬。模擬時，根據實際資料所提供的信息，包括管道的空間狀態、流量動態、通道條數及過水能力等作為模擬初值。在對岩溶管道水流模擬中，以機控水箱來模擬儲水空間，以玻璃管來模擬管道。而模擬結果則是要確定管道系統是單一（主）通道或是多通道（包括管束或有差異的導水介質）以及管道（或導水介質）間的組合方式，求出綜合流量參數。因此，首先要對管道的qv=f（ΔH）特徵曲線作分析，繪出其流量與驅動水頭的特徵曲線，如果該管道是單一管道，則其流量與驅動水頭的關系滿足於式（4.8）；反之則實測曲線與模擬曲線相差甚大，此時要考慮用等效箱-管來組合模擬。經過反復切換管道組合模式，最終確定一種模擬結果較理想的組合模式。
4.3.3 物理模擬的應用
郭純青等[1]對廣西北山鉛鋅黃鐵礦區岩溶管道水系統進行了物理模擬，選取1983年6月百年一遇的雙洪峰（21日、22日），以及S2、S18、903、10A2四個觀測孔水位資料及1號、2號、3號、4號泉溢洪洞四個觀測資料，將北山礦區岩溶管道水系統概化為4個等效水箱，經多次反復模擬實驗，實現了對8個主要水文點水位及流量的最佳擬合，擬合精度較高。對桂林岩溶水文地質試驗場S31泉子系統進行了物理模擬，將該子系統概化為3個等效水箱，選取1989年4月13日8時至4月15日12時共60 h為模擬時段，模擬了降雨退水段，求取了管道水動力參數。
4.3.4 物理模擬裝置
採用的模擬裝置是由郭純青教授設計的「岩溶管道水系統模擬裝置」。該裝置是目前國內外唯一一個岩溶管道水系統物理模擬裝置。本套模擬裝置依託傳統的物理模擬方法，採取微電子技術與計算結合的方式，建立岩溶管道水系統物理模擬模型，是一套全自動水流控制系統。主要由液位檢測感測器、液位壓力感測器、流量感測器、A/D變換器、CPU監控中心和流量控制器等器件組成。實驗裝置簡圖如圖4.6。岩溶管道水系統物理模擬裝置主要包括兩大部分——等效實體模型部分和數據採集監控部分。
圖4.6 「岩溶管道水系統模擬裝置」簡圖
4.3.4.1 等效實體模型
根據物理模擬建模要求，概化岩溶管道水系統多重含水介質體及水流特徵為水能儲存單元和輸送單元的組合，採用等效水箱與變徑管束的模擬裝置建立等效實體模型，實現對岩溶管道水系統的水動力特徵及系統轉換功能的模擬目的。
系統被概化為水能貯存單元的亞系統，必須取得該單元出口端附近上游水位及流量的動態信息：
Q（t）=fi[h（T）]（4.9）
岩溶地區地下水與環境的特殊性研究
h（t）=fz（t）（4.11）
單元的水位與流量必須是同步的，流量可能是多端同時輸出，包括季節性的分級溢洪泉。一般情況下，水能貯存和輸送兩單元總是配套組合模擬，等效水箱的容積也是將兩者統一概化在內。對於水箱貯存量的計算，有如下兩種方法。
用圈定岩溶體積幾何空間的方式計算：
岩溶地區地下水與環境的特殊性研究
式中：V為岩溶管道水某子系統在h1與h2兩標高范圍內的貯存總體積；A（h）為不同標高等效水箱面積；h為水箱出口端有代表性的水位。
由於A（h）面積函數在實際中是不易求得，它不僅包括含水體所圈定的范圍，也包括岩溶率在內的空間變數函數。
採用系統動態信息反求貯存體積：
岩溶地區地下水與環境的特殊性研究
當子系統的水位和流量動態處於無入滲狀態單調下降情況下，可以選取適合的時段將流量動態做分段（時段和相應的標高段）積分求和，可求得總體積和分段體積：
岩溶地區地下水與環境的特殊性研究
式中：ti、ti+1為針對水位變化比較一致的相鄰時段。
岩溶地區地下水與環境的特殊性研究
式中： 、 為不同水位時水箱出口的流量； 、 為不同水位時的相應時間間隔。
式（4.8）是式（4.7）的離散式。等效水箱的建立，由於經過上述動態分析，已經可以求出分段的ΔVi的體積，由此可以通過式（4.5）的變換求得等效水箱分段的底面積：
Ai（h）=ΔVi/（hi-hi+1）（4.16）
面積函數Ai（h）的下標i與標高段hi是相應的。據此，等效水箱的空間容積就被完全確定，可以按照既定的模擬比值縮制模型。
4.3.4.2 數據採集監控系統
（1）數據採集子系統
數據採集子系統主要用於對岩溶管道水系統物理模擬模型運轉過程的檢測及運行情況的顯示；同時對採集到的輸入和輸出數據，與野外實測數據對比並作預測分析。
測試元件主要通過微壓差感測器對水箱測壓管即文杜里流量計以及孔口流量計等進行水頭壓力（或壓差）測量；以求得等效水箱水位與管間流量的測試，數據採集主要通過A/D板將感測器採集到的物理信號轉換為數字信號與計算機共同完成（圖4.7）。
圖4.7 數據採集子系統示意
通過多通道的信號輸入，計算機可以按照規定的間隔時間，對全部被測試點的壓力（或壓差）數據做瞬時同步採集。
（2）數據監控子系統
物理模擬裝置中的數據監控子系統，包括帶控製程序的微機，以及執行微機指令的可控水箱的進水裝置。監控子系統的功能是通過對各測試元件所採集模擬模型的信息，反饋控制水箱進水量，實現對岩溶管道子系統的水能儲存和釋放的模擬。
可控水箱進水裝置由電磁閥構成，根據微機指令的數字信號通過D/A板轉換為電訊號，經放大控制電磁閥開關。
物理模擬過程的微機控製程序包括以下兩個方面：
1）識別模擬階段：根據模擬模型中對儲能單元在空間變化（水位的函數）規律，編制出不同標高段相應的進水量的控製程序。
2）預報模擬階段：控製程序編制根據預報期內的降水有效入滲，轉化為水能儲存單元在規定的模擬時段接受隨機滯後輸入量的控制。
通過微機將數據採集與監控兩子系統耦合構成模擬模型的重要組成部分。
4.3.5 朱家岩隧道涌水物理模擬
4.3.5.1 研究區隧道涌水物理模型概化
根據水動力相似原理，按朱家岩隧道實際水文地質條件，選取線性相似比例系數1/103，從而面積相似系數為1/106，體積相似系數為1/109，時間相似系數為1/10，流速相似系數為1/10，流量相似系數為1/107。
研究區補給面積取8×10-2km2，范圍為硐身及其兩側附近地帶，其中包括可能與隧道溝通的匯水窪地、落水洞等地帶，由1/10000岩溶水文地質圖上量取。根據資料綜合分析，隧道硐身均在飽氣帶，枯水期為表層岩溶帶、垂直下滲帶和季節交替帶，厚度為230～355m，豐水期為表層岩溶帶和垂直下滲帶，厚度為210～305m。因此，水箱（儲水介質）概化為面積為800cm2，枯水期高度為35cm，豐水期高度為30cm的垂向變體積水箱。由於研究區以管道流為主，對各子系統之間以裂隙方式的面狀水量變換，可以等效到管道連接部分合並處理。對岩溶管道（包括箱間連接管道及排泄通道）的模擬，先根據地質、水文地質及岩溶發育條件的分析給出初值（包括管道空間狀態、流量分配及阻力狀況等），然後根據動態模擬結果反復調整。初值的給出，遵循下列約束條件：第一，管道條數，根據流量衰減分析的結果，初步確定管道條數為3條，如果模擬結果跟實際相差很大，則重新選擇管道條數。第二，管道位置高度。第三，管道流量約束，水箱補給管道水量應近似於降水補給研究區的水量，管道總排泄量應近似於隧道涌水量。經多次反復模擬試驗，實現對朱家岩隧道涌水過程的最佳模擬，擬合程度最好的即為該區管道組合結構。
研究區補給面積為8×10-2km2，遠小於紅岩泉地下河系統的匯水面積（10.5km2），而實測隧道最大涌水量為3400m3/d，即39.4L/s，也遠小於紅岩泉洪水期的流量（1000～2000L/s），隧道涌水雖然對紅岩泉地下河系統造成了一定的影響，但是影響不大，又由於缺乏長觀資料，因此不考慮紅岩泉流量，只是對隧道涌水系統進行了研究。
4.3.5.2 朱家岩隧道岩溶管道涌水的物理模型研究
根據8月15日的降水量、涌水量資料（因4月30日和6月15日的涌水衰減量不大，有些管道可能沒有參與衰減過程，故採用8月15日的數據進行物理模擬），建立朱家岩隧道包氣帶岩溶管道水系統物理模擬模型，用等效箱-管模型來組合模擬，經過反復使用1條、2條、3條切換管道的組合模擬，最終確定採用3 條切換管道，模擬結果才較為理想，模型見圖4.8。這一結果跟流量衰減分析的結果「該區管道發育程度有三個級別」相一致，驗證了衰減分析的可靠性。
圖4.8 朱家岩隧道物理模型裝置示意
應用該模型來模擬朱家岩隧道8月15日涌水的時間-流量過程線如圖4.9，圖4.10所示。8月16日至9月4日的結果見表4.4。
圖4.9 時間—流量曲線
圖4.10 時間—流量曲線
表4.4 模擬最接近實測數據的一次實驗數據
表中8月19日和8月20日1號、2號流量的大小關系與別的時段的大小關系不一致，可能是由於模型概化時水箱邊界條件的選取不是很精確而造成的，在以後的工作中會予以重視。
據文字記載，湖北宜昌市最大日降水量為385.5mm（1935年7月5日），將此降水量值輸入該模型，經過反復實驗，求得最大涌水量為9800m3/d。
㈤ 求初中化學實驗大全（帶圖和文字說明的）
《學而思網校潘鵬飛 輕松搞定：初中化學綜合實驗【6講】》網路網盤免費資源下載
鏈接: https://pan..com/s/1aHIeKu6LvoqF6iNQEDiqjQ
?pwd=rv6m 提取碼: rv6m
輕松搞定：初中化學綜合實驗【6講】|學而思網校潘鵬飛 輕松搞定：初中化學綜合實驗【6講】.zip|更多完整課程下載地址.txt
