学文网碳元素篇1
能力培养：比较碳族元素与卤素、氧族元素、氮族元素性质的相似性和递变性以及对碳及其化合物化学性质讨论，培养学生抽象概括形成规律性认识的能力。通过实验培养学生观察能力、思维能力。使学生掌握非金属元素单质及其化合物性质的学习方法。
科学思想：通过对弱酸的酸式盐化学性质的讨论，对学生进行辩证唯物主义教育。
科学品质：组织讨论，激发学生求知欲，体验学习乐趣。
科学方法：观察、实验和科学抽象。
重点难点
重点：碳族元素性质的递变规律。碳及其化合物的化学性质。
难点：碳酸的酸式盐与强酸和强碱的反应。
教学过程
教师活动
学生活动
提问
有人提出：现代化学是以碳和硅为首的化学，你知道哪些有关碳硅及其化合物的知识？（见附1）
举例。
板书
提问
讲解
板书
第一节碳族元素
一、碳族元素
1．结构特点
画出C、Si的原子结构示意***和电子式，比较它们的相似与不同。
对学生的回答给予正确的评价，重复正确答案后板书。
相似点：最外层4e。
不同点：核电荷数、电子层数、原子半径。
一学生到黑板上板演，其余在草稿纸上写。
比较C、Si原子结构的异同。
板书
投影
组织讨论
2．性质变化规律
指导学生阅读课本1~2页，总结规律，填写下表：
（见附2）
从物质结构角度分析金刚石比晶体硅的熔点高的原因？
阅读课文，总结规律，填表。
讨论后回答：
都为原子晶体，但碳原子半径比硅的小，碳原子间键长比硅的短，键能比硅的大，所以熔点高。
讲解
实验
板书
下面我们通过实验比较碳和硅的非金属性强弱。
Mg2Si和盐酸反应
Mg2Si+4HCl=SiH4+2MgCl2
SiH4+2O2=SiO2+2H2O(自燃)
观察、比较硅烷、甲烷的稳定性，确定非金属性碳比硅强。
展示
讲解
金刚石、石墨***片，C60结构***片，硅、锡、铅实物样品。
碳族元素从上到下由非金属递变为金属的趋势非常明显。碳族元素C、Si、Ge、Sn元素的+4价稳定，而+4价的Pb有强氧化性，Pb的+2价稳定。
观察、记忆：
C、Si：非金属
Ge：金属性比非金属性强
Sn、Pb：金属
教师活动
学生活动
板书
讲解
投影小结
二、碳及其化合物的性质
碳族元素的代表物之一——碳及其化合物的知识我们已经学习过一部分下面分别讨论和总结：CH4、C、CO、CO2的氧化性和还原性——从碳的化合价分析；CO2、Na2CO3的化学性质——从物质类别分析。
（见附3）
分组讨论、总结：
一组：CH4、C
二组：CO、CO2
三组：Na2CO3
（举他反应实例）
实验
练习
将CO2通入澄清石灰水中，当出现大量沉淀时暂停实验。
继续通入CO2至沉淀完全溶解。
将amolCO2通入含bmolCa(OH)2的澄清石灰水中，讨论a∶b为何值时：
产物为CaCO3、H2O____________
产物为Ca(HCO3)2____________
产物为CaCO3、Ca(HCO3)2、H2O___________
观察，写出有关化学方程式：
CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O
观察，写出有关化学方程式：
CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2
（一学生黑板板书）
练习、讨论。
a∶b=1∶1
a∶b=2∶1
1∶1<a∶b<2∶1
实验
将上述实验得到的清液分成两份：
一份加入浓盐酸。
一份加入澄清石灰水。
观察并根据反应现象写出有关化学方程式和离子方程式。
2HCl+Ca(HCO3)2=CaCl2+2CO2+2H2O
Ca(OH)2+Ca(HCO3)2=2CaCO3+2H2O
OH+HCO3+Ca=CaCO3+H2O
（两位学生黑板板书）
讨论后得出结论：
弱酸的酸式盐既可以和强酸反应又可以和强碱反应。
小结提问
碳族元素重要性质规律性变化的原因是什么？可从哪几方面讨论非金属单质和化合物的化学性质？
碳族元素的一些重要物理性质和化学性质发生规律性变化的原因，是它们的电子层和核电荷数的增加而引起的。
非金属元素单质及化合物的化学性质可以从元素化合价和物质所属类别入手分析。
作业
课本第2页1、2题。
随堂检测
1．下列气态氢化物中最不稳定的是_________。
A．CH4B．SiH4C．H2OD．HCl
2．将下列物质按酸性由强到弱的顺序排列________________。
H2CO3、H2SiO3、HNO3、H3PO4。
3．将0.8molCO2通入含1molNaOH的溶液中，求反应后溶液中CO3和HCO3的物质的量之比。
碳元素篇2
碳水化合物是由碳、氢和氧三种元素组成，由于它所含的氢氧的比例为二比一，和水一样，故称为碳水化合物。它是为人体提供热能的三种主要的营养素中最廉价的营养素。
碳水化合物有三种类型：糖类，淀粉和纤维。糖类和淀粉中的碳水化合物每克产生4卡路里的热量，纤维并不产生热量，它不能被吸收，然而它却可以帮助处于消化系统中的食物顺畅地移动及减慢其对热量的吸收。
（来源：文章屋网 ）
碳元素篇3
关键词：能量色散型;X射线荧光光谱仪;荧光强度; 高碳锰铁
Abstract: at present, the energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer type in quantitative less reports. Using relevant adjusting mathematical method, draw standard curve, through the test obtained X-ray fluorescence intensity data show that stimulate samples, and energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer type in high carbon ferromanganese quantitative analysis Mn, P, Si three elements have good stability and chemical composition analysis the accuracy of the data.
Keywords: energy dispersion type; X-ray fluorescence spectrometer; Fluorescence intensity; High carbon ferromanganese
中***分类号：O434.13文献标识码：A 文章编号：
1.引言：能量色散型X荧光光谱仪是基于有关X射线进行能谱分析，它的主要特点：检测灵敏度高，没有波长色散法中高次衍射谱线的干扰问题。它可测定原子序数11-92的元素，能用于定性、半定量和定量分析，并可进行多元素同时检测，是一种快速、精密度高的分析仪器，可广泛用于金属、合金、制造、矿物等各个领域。运用能量色散型X荧光光谱仪定量分析高碳锰铁样品，分析速度快、成本低；是目前分析较为理想的方法。
2.试验部分
2.1仪器与试剂
岛津EDX-700能量色散型X射线荧光光谱仪
液氮
标准样品：通过化学分析的方法对中心化验室所收检的高碳锰铁样品进行认真分析得到准确结果作为标准样品进行试验，从分析结果的数据证明此方法所作的标准样品可作为依据进行下一步分析；也可采用国家化学分析标准样品，但要求制成与检测样品同等目数使用。
2.2分析样品的制备
根据仪器的要求使用粉末样品盒，200目粉末高碳锰铁标准样品在室温下用聚酯塑料膜封样品盒底，再加入适量样品后用聚酯塑料膜封样品盒底备用。待测样品同样准备。
2.3工作条件及分析参数
X射线管使用Rh管(25W)，管电压、电流为50KV-auto，测定时间100s,测定X射线Kα，光阑10mm2,监测器为Si（Li）半导体。
2.4工作曲线的绘制
按1.2制备的标准样品，在仪器上测量各元素X射线激发后产生的荧光强度能量对各元素含量作曲线，进行数学校正（包括背景、漂移、重叠、共存元素校正），绘制工作曲线。其中Mn、P、Si三元素的曲线效果好，说明在本条件下测定Mn、P、Si三元素适宜。
2.5样品的测定
检测待测样品的X射线激发后产生的荧光强度能量，并进行与标样相同的数学校正，利用标准曲线得到样品所测元素的含量。
3.结果与讨论
3.1样品粒度的影响
样品粒度对元素X射线激发产生的荧光强度有一定的影响，试验了不同颗粒的样品荧光强度值，结果表明粉末颗粒越大，荧光强度的不确定性越大，经试验粉末样品粒度小于200目最好，因此通常采用粒度200目进行试验。
3.2共存干扰及基体校正
对于硅元素，由于本身含量低，且荧光强度能量低，很易受共存元素的干扰，特别是能量高、X射线强度大的元素及相邻谱线元素，经试验对硅干扰的元素有Ca、Mg、Mn、Fe，而Fe作为主量元素由于含量太高，在此测量条件下，激发强度高，对硅产生了很强的质量吸收效应，用于对硅校正时，出现了校正过度现象，使曲线斜率过小，测量的灵敏度低，重复性差，故没有用Fe而用Ca、Mg、Mn进行校正。本文运用近似数学模型的经验校正方法，采用了强度校正方法。经验校正公式为：
n
Ci=B0 + Ii (K0 +∑ KijIj )
j=1
式中，Ci为待测元素含量；K0,Kij为校正系数；B0为截距；Ij为j元素的X射线强度。
3.3准确度试验
把待测试样按样品制备方法制作好后，然后用仪器进行测定，并由仪器从曲线上自动求出待测试样各元素含量。
选取一组样品用化学方法和X射线荧光法进行分析对照，结果表明两种方法测定值结果在一类实验误差范围内相符，其准确度满足试验要求，结果如表一。
3.4精密度试验
对同一样品连续进行测定10次（见表二），求出标准偏差和相对标准偏差，Mn为0.19％和0.29％；SiO2为0.16％和7.34％；P2O5为0.026％和
表一 样品测定测定结果
表二 SH2005-05-1样品测定10次测定结果
4.82％。结果表明，其标准偏差小于一类实验误差，精密度合乎试验要求。
4.讨论
4.1工作曲线制作后，只要待测试样各组分含量及仪器各参数无大的变化，一般不用再调整曲线。实际运用中只需出现标样结果偏差较大时进行一次标准化。
4.2本法由于粒度效应，样品粒度对测试有一定的影响，要求制样时粒度达到200目时，粒度效应对测试基本无影响。本法分析速度快、成本低，克服了化学分析方法费时、费力的不足；是目前分析较为理想的方法。
参考文献：
⑴谢格厚，高新华，现代X射线荧光光谱仪的进展［J］，冶金分析，1999，19（1）：32.
⑵胡晓燕，标准样品的均匀性检验及判断［J］，冶金分析，1999，19（1）：41
碳元素篇4
21A．原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，其中X是形成化合物种类最多的元素，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子，W的原子序数为29。
回答下列问题：
（1）Y2X2分子中Y原子轨道的杂化类型为，1molY2X2含有σ键的数目为。（不相关问题略）
【权威解析】
原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，其中X是形成化合物种类最多的元素，则X是H元素；Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，最外层电子数不超过8，所以内层电子数只能是2，则Y是C元素；（不相关分析略）
【推断困惑】
试题中的第二句，“其中X是形成化合物种类最多的元素”，审题人首先想到是有机物中的碳元素而非氢元素，从而导致解题障碍，笔者认为该障碍的设置反而影响试题的区分度和选拔功能。具体我们来追根溯源一下该元素推理。
【教材原文】
1.高等学校教材有机化学（第三版）描述：自从拉瓦锡（Lavoisier，A·L，1743～1794）和李比希（Von liebig，J·F，1803～1873）创立和发展了有机化合物的元素分析方法之后，发现了有机化合物都含有碳元素，绝大多数的还含有氢元素，许多尚含有氧、氮元素等。于是，葛美林（Gmelin，L，1788～1853）和凯库勒（Kekülé，A，1829～1896）等都认为碳是有机化合物的基本元素，把碳化合物称为有机化合物，把有机化学定义为碳化合物的化学。（第1页）
2.1995年，人民教育出版社出版的高中《化学》（必修）（第62页）描述：现在，我们所说的有机化合物，简称有机物。指的是含碳元素的化合物。组成有机物的元素，除主要的碳以外，通常还有氢、氧、氮、硫、磷、卤素等。在第63页还阐述了有机物为什么种类繁多的原因：有机物种类繁多，目前从自然界发现的和人工合成的有机物已超过一千万种，这是由于碳原子含有4个价电子，可以跟其它原子形成4个共价键，而且碳原子跟碳原子之间能以共价键结合。形成长的碳链。
3.2003年，人民教育出版社出版的高中化学第二册（必修加选修）第111页描述：目前，从自然界发现的和人工合成的有机物约有三千万种，而且新的有机物仍在不断地被发现或合成出来。有机物的种类为什么如此繁多呢？我们知道碳原子最外层有4个电子，在有机化合物中每个碳原子不仅与其他原子形成4个共价键，而且碳原子与碳原子之间也能相互形成共价键，不仅可以形成单键，还可以形成碳环。因此一个有机物的分子可能只含一个碳原子，也可能含有几千甚至上万个碳原子，而含有相同原子和数目的分子又可能具有不同的结构。这就是造成碳的化合物种类和数目繁多的主要原因。组成有机物的元素除碳外，通常还有氢、氧、氮、硫、卤素、磷等。
该书第114页阅读材料“有机化合物认识简史”的最后一段中是这样描述的：在所有的有机物中都含有碳，多数含氢，其次还含有氧、氮、卤素、硫、磷等。如不含氢的有机物有：四氯化碳、全氟丙烷、四氟乙烯、聚四氟乙烯等。
4.2006年，人民教育出版社出版的高中化学必修二第52页描述：碳在地壳中的含量不高，质量分数只占0.087﹪，但是它的化合物，尤其是有机物不仅数量众多，而且分布极广。迄今，从自然界发现的和人工合成的有机物已超过2000万种，而且新的有机物仍在以每年近百万种的速度增加。组成有机物的元素除碳外，常有氢、氧，还含有氮、硫、卤素、磷等。在第58页“思考与交流”板块中：参考***3—5，分析、归纳以碳为骨架的有机物种类繁多的原因。
综上所述，均是讲述组成有机物的元素除碳外，常有氢、氧，还含有氮、硫、卤素、磷等，进一步分析、归纳以碳为骨架的有机物种类繁多的原因。主要是因为碳最外层有4个价电子，可以形成碳碳单键、双键、三键以及碳环等。无论教材怎么改版均未改变过碳是形成化合物种类最多的元素这样的结论。事实上，笔者也查阅相关资料未曾发现有材料描述“氢是形成化合物种类最多的元素”这一概念，所以试卷的表述笔者认为值得商榷。
【教学随感】
高考化学试题除应具备选拔功能外，命题还应该特别注意科学性、严密性，不仅题目的构成是科学的，而且也考虑考生解答思路严谨性和科学性，这样才会有利于中学化学教与学。
参考文献
[1]高等学校教材有机化学（第三版）[M].北京：高等教育出版社，1993.5（3）
[2]人民教育出版社化学室.高级中学课本化学（必修）第二册[M].北京：人民教育出版社，1995.10（2）
[3]人民教育出版社化学室.全日制普通高级中学教科书（必修加选修）第二册[M].北京：人民教育出版社，2003：61,165
碳元素篇5
关键词激光诱导击穿光谱；高分辨光谱；碳质页岩；主成分分析
1引言
随常规油气资源的严重紧缺，非常规油气资源以其资源量大，分布集中等优势成为目前我国开发的重要能源之一[1＼]，而非常规油气资源主要是指以吸附或游离状态存在于碳质页岩中的页岩气。目前，我国对页岩气的勘探开发尚处于起步阶段，一方面是由于现代钻井技术的飞速发展，导致返出的碳质页岩岩屑十分细碎，加之其物理特性如颜色、光泽、硬度等相似，人工肉眼难以识别，无法判别其类型。另一方面，碳质页岩包含丰富的主量和微量元素，这些元素对页岩气的勘探和评估起决定性作用。主量元素Si，Al，Fe，Mg，Ca，K与碳质页岩的孔隙度、渗透性、TOC含量、热成熟度等特性直接相关[2＼]，而一些易氧化还原的微量元素如Sr、Cr、Cu和Ni等已被证实是重要的地球化学指标元素，研究表明，微量元素的含量直接关系到碳质页岩地层的沉积形成环境和潜在有机气体的储藏[3～5＼]。快速准确进行碳|页岩组成的定性与定量分析，提供科学、全面的元素信息，对理解碳质页岩的生成、油气资源的勘探必不可少。因此，亟需一种分析速度快、灵敏度高、多元素同时分析的元素分析技术，满足当前碳质页岩判别分析需求。
激光诱导击穿光谱（LIBS）技术是近年迅速发展的一种极具吸引力的元素分析方法[6～8]。该方法利用一束高能量的脉冲激光聚焦在样品表面，当能量密度高于样品击穿阈值时，产生包含样品特性的原子和离子特征发射谱线，该技术具有分析速度快、灵敏度高、多元素同时分析等多种优点。常用的元素分析方法如ICPOES、ICPMS[9，10＼]技术都可实现多元素同时分析，但样品前处理周期长，无法快速、现场***实时测量等不足限制了这些分析方法在碳质页岩样品分析中的应用，而LIBS技术仪器组成简单，可以进行***原位测量[11＼]，且具备样品微区分析，并可观察表面元素分布的功能。与XRF[12～14＼]技术相比，LIBS技术对轻质元素如C，H，O等的检测优势更明显，而这些元素对碳质页岩特性的研究具有非常重要的指示意义[12＼]。目前LIBS技术结合化学计量学应用于地质领域刚刚起步，Harmon等[16＼]通过对岩石矿物LIBS谱***进行特征统计与提取，达到鉴别分类的结果；Gottfried等[17＼]将主成分分析和偏最小二乘法与LIBS技术相结合应用于岩土分类，分类准确率超90%；Zhu等[18＼]将支持向量机结合LIBS技术用于三叠系岩石岩性识别中，并对比了中阶梯光谱仪与切尔尼特纳光谱仪两种检测系统对识别结果的影响，而针对碳质页岩的研究文献目前鲜有报道。本研究采用LIBS技术对四川盆地某井的碳质页岩样品进行研究，通过对激光诱导击穿光谱特征的典型分析，检出了碳质页岩中Si，Al，Fe，Ca，Mg，Cu，Ni，Sr等22个主量和微量元素的350多条特征谱线，借助主成分分析（PCA）法，提取5个碳质页岩样品的主要影响因素，进一步分析处理，实现了对不同类别碳质页岩样品的快速分类。
2实验部分
2.1高分辨LIBS系统搭建
实验装置如***1所示。激光光源采用Nd：YAG固体脉冲激光器（Litron），波长1064nm，频率2Hz。利用焦距为150mm的聚焦透镜将激光垂直聚焦于样品表面，通过三维移动平台改变样品测试点的位置，
保证激光脉冲对每个样品表面测试位点的烧灼效果相同。等离子体光谱信号经光纤耦合进中阶梯光栅光谱仪（LTB200，光谱范围200～850nm，λ/Δλ≥9000），以ICCD作探测器，并将光谱数据传输到计算机进行后续处理。通过条件优化，本实验采用激光单脉冲能量为60mJ，延迟时间为3μs。
考虑环境扰动、激光脉冲波动、样品表面不均匀等因素，采用网格状形式对20个测试位点进行分析，每个测试点累积脉冲30次，最后将20个测试点的光谱数据平均为一个光谱，作为待分析样品的光谱数据。
2.2样品制备
选用四川盆地同一井不同深度的5个碳质页岩样品（黑色岩屑）作为研究对象，编号为A2396，A2412，B3124，A3180，B3428。将岩屑置于103℃烘箱中3h，除去水分。将烘干后的样品置于玛瑙钵中充分研磨，过160目样品筛（筛孔孔径96μm），获得粒径均匀的样品。利用HGY15型压片机，12MPa压强下保持5min，压制成直径3.2cm，厚度3mm的压片样品。
3结果与讨论
3.1碳质页岩LIBS谱***特征
对样品A2396进行典型碳质页岩光谱分析，LIBS谱***见***2。
碳质页岩光谱***被拥有较好信噪比的主量元素Si，Al，Fe，Ca，Mg，K等发射谱线所主导，这表明主量元素在碳质页岩样品里含量较高，易被LIBS系统检测到。样品A2396中微量元素Cu，Sr，Ni，Mn，Ti，Cr，Rb等的发射谱线也同时被检测到，表明碳质页岩样品里微量元素的含量高于本LIBS实验装置的检出限。除检测到主量元素Si，Al，Fe，Ca，Mg，K和大量的微量元素Mn，Sr，Cu，Ti，Cr，Ni，Rb外，非金属元素C和O也可同时被检出。通过对比NIST标准谱线数据库，所搭建的高分辨LIBS系统检测出样品A2396中22种元素的350多条原子和离子发射谱线，表1列出了22种元素的主要特征发射谱线。
为考察基体效应和自吸收效应对邻近谱线判别的影响，将碳质页岩样品A2396的LIBS谱***与XRF检CM（44测结果（表2）作对比。表2检测结果中含量较高的主量元素Si，Ca，Mg，Al，Fe，K在LIBS谱***中谱CM）
线数量丰富且强度明显，而大部分低含量的ZH（微量元素Cu，Cr，Ti，Sr，Ni，Mn，Rb等在LIBS谱***中谱线数少且强度低。然而，借助高分辨LIBS系统，碳质页岩中的微量元素如Ba，其谱线信噪比较好且非常清晰。同样在LIBS谱***中可观察到Sr元素谱线，而Sr和Ba的沉积地球化学行为及相对含量被用来作为判别陆源碎屑沉积物海、陆CM（18*2相沉积环境的理论依据。采用高分辨LIBS系CM）ZH）统对碳质页岩样品中微量元素的详细谱***如***3所示，微量元素Cu（***3a）、Ni（***3b）、Mn（***3c）、Ti（***3bc）、Cr（***3d）、Sr（***3de）及Rb（***3f）等的发射谱线极其明显，这些微量元素是重要的地球化学指标元素，因此准确掌握其组成对储层碳质页岩的分析有重要意义[19，20＼]。
3.2碳质页岩样品分类
由碳质页岩样品A2396典型光谱分析可知，碳质页岩的LIBS光谱信息丰富。不同岩性样品的LIBS光谱由于元素含量不同形成不同的光谱特征，因此为进一步的准确定性分析提供了条件。PCA是一种无监督的类别分析判别模式，能有效压缩LIBS原始数据提取主要数据信息，其中得分***可以清晰解释样品的分离，可用来区分未知样品的类别。本实验选择上述5个不同深度处的碳质页岩样品（编号A2396，A2412，B3124，A3180，B3428）。样品颜色均为黑色，颗粒大小一致，色泽一样，难以进行人工分辨。采用本高分辨LIBS装置对每个样品采集20幅谱***，与光谱变量构成多维矩阵，对该矩阵进行主成分分析，得到各主成分的累计方差贡献率，结果如表3所示，选用累积贡献率大于99%的前两个主成分进行研究，计算每张光谱的主成分得分，显示在由两个主成分向量组成的二维空间里，结果如***4所示。每种碳质页岩的光谱样本点都发生明显汇聚现象，其中样品A2396、A2412、A3180聚集为A类，
而B3124和B3428汇聚为B类。从地层深度分析，样品B3124与样品A3180取样间隔仅相差56m，但类别差异较大，而样品A2396与样品A3180取样深度相差784m，结果显示为同一岩性，与已知样品类别一致。这说明碳质页岩的岩性不随地层深度的变化而变化，揭示了碳质页岩样品的复杂性和多变性。这种不同深度碳质页岩类别的差异与形成地层的物源、沉积环境等有关，靠传统的方法难以识别其间的差异。本研究利用高分辨LIBS系统结合主成分分析（PCA）法对复杂多变的5个碳质页岩样品实现了有效分类，这对于研究地层环境起源、演变及非常规油气资源的存储提供了有力的判据。为进一步探索A、B两类碳质页岩样品LIBS谱***的差异性，将两类样品谱***分别取平均值所得结果，进行对比分析（***5）。碳质页岩LIBS光谱包含丰富的发射谱线，根据主量元素Si，Al，Fe，Ca，Mg，K以及部分微量元素特征谱线的分布情况选取对比谱***，本研究选取8个光谱波段（250.0～319.0nm，390.0～399.0nm，425.0～456.0nm，492.0～504.0nm，514.0～534.0nm，557.0～592.0nm，609.0～673.0nm，713.0～771.0nm）进行分析。从***5可见，对两类样品起主要影响作用的元素大致相同，以Si，Ca，Fe，Al，Mg，K为主。但随地层深度的不同，元素发射谱线的贡献率及元素相应含量也随之变化。在390.0～400.0nm，425.0～450.0nm及526.0～528.0nm等波段，A类样品谱***中Ca元素发射谱线丰富且其相对强度及展宽明显高于B类样品中Ca元素，说明A类样品Ca元素占主导因素，表明成分含灰质较多。但在B类样品谱***中，Fe（256.0～264.0nm，270.0～276.0nm），Mg（278.5～285.2nm，515.0～520.0nm），Ti（308.0～310.0nm）元素的发射谱线较为丰富，对碳质页岩定性分析贡献率增大，说明该碳质页岩样品里含较多的白云质，与A类样品组成成分差异较大。由此，通过分析元素特征光谱进一步验证了LIBS谱***可以详细反映复杂碳质页岩样品所含元素信息，为PCA分类结果准确性提供充分保证。与传统的人工识别方法相比，高分辨LIBS系统所获取的信息更丰富，大幅度提高了判别效率。与主成分分析（PCA）法相结合用于碳质页岩的快速分类判别，可节约大量的时间、人力及物力成本，这对于地质油气勘探领域中页岩气开采和评估具有重要意义。
4结论
本研究利用激光诱导击穿光谱（LIBS）技术对碳质页岩进行光谱特征分析及岩性分类，利用中阶梯光谱仪配合ICCD的高分辨LIBS系统检测出碳质页岩中Si，Al，Fe，Ca，Mg，K，Ni，Mn，Ti，Cr等22种主量和微量元素，同时对其谱***进行分析，获得碳质页岩中关键微量元素的组成信息。在此基础上，利用该LIBS装置分析四川盆地某井2396～3428m处不同深度的5个碳质页岩样品，采用主成分分析（PCA）法实现了颜色均为黑色、粒径相同、硬度一致的碳质页岩样品的分类。结果表明，高分辨LIBS实验装置与主成分分析（PCA）法相结合可以解决判别地层复杂的碳质页岩分类的难题，进一步可用于碳质页岩判别领域，为碳质页岩定性分析提供科学的数据信息和判别手段，提高分类效率，为页岩气开采和评估行业提供强有力的工具，具有广阔的应用前景。
References
1（#ZHANGJinChuan，XUEHui，ZHANGDeMing.ModernGeological，2003，17（4）：466-469
金川，薛会，张德明.HTK现代地质，2003，17（4）：466-469
2XuT，ZhangY，ZhangM，HeY，YuQL，DuanYX.Spectrochim.ActaB，2016，121：28-37
3RossDJ，BustinRM.Chem.Geol.，2009，260：1-19
4AlgeoTJ，RoweH.Chem.Geol.，2012，324：6-18
5SagemanBB，MurphyAE，WerneJP，VerStraetenCA，HollanderDJ，LyonsTW.Chem.Geol.，2003，195：229-273JP
6ZHANGTingTing，WANXiong，SHURong，LIUPengXi.SpectroscopyandSpectralAnalysis，2015，35（7）：2007-2011
章婷婷，f雄，舒嵘，刘鹏希.HTK光谱学与光谱分析，2015，35（7）：2007-2011
7ZHANGTianLong，WUShan，TANGHongSheng，WANGKang，DUANYiXiang，LIHua.ChineseJ.Anal.Chem.，2015，43（6）：939-948
张天龙，吴珊，汤宏胜，王康，段忆翔，李华.HTK分析化学，2015，43（6）：939-948
8CHENQiDUMin，HAOZhongQi，LIJiaMing，YIRongXing，LIXiangYou，LUYongFeng，ZENGXiaoYan.SpectroscopyandSpectralAnalysis，2016，36（5）：1473-1477
陈启蒙，杜敏，郝中骐，邹孝恒，李嘉铭，易荣兴，李祥友，陆永枫，曾晓雁.HTK光谱学与光谱分析，2016，36（5）：1473-1477
9BoucherTF，OzanneMV，CarmosinoML，DyarMD，MahadevanS，BrevesEA，LeporeKH，Clegg***.Spectrochim.ActaB.，2015，107：1-10
10MohamedS.SPIEPhotonicsEur.，Int.Soc.Opt.Photonics.，2014，913514-913517
11RakovskyJ，MussetO，BuoncristianiJ，BichetV，MonnaF，NeigeP，VeisP.Spectrochim.ActaB，2012，74：57-65
12PariP，PiipK，LeppA，LissovskiA，AintsM，LaanM.Spectrochim.ActaB，2015，107：61-66
13HughesJD.Nature，2013，494：307-308
14AdamsMJ，AwajaF，BhargavaS，GrocottS，RomeoM.Fuel，2005，84：1986-1991
15XUEHuaQing，WANGHongYan，ZHENGDeWen，FANGZhaoHe.Science&TechnologyinChemicalIndustry，2010，18（1）：6-9
薛华庆，王红岩，郑德温，方朝合.HTK化工科技，2010，18（1）：6-9
16HarmonRS，RemusJ，McMillanNJ，McManusC，CollinsL，GottfriedJL，DeLuciaFC，MiziolekAW.Appl.Geochem.，2009，24：1125-1141
17GottfriedJL，HarmonRS，DeLuciaFC，MiziolekAW.Spectrochim.ActaB，2009，64：1009-1019
18ZhuX，XuT，LinQY，LiangL，NiuGH，LaiH，XuMJ，WangX，LiH，DuanYX.Spectrochim.ActaB，2014，93：8-13
19RossDJ，BustinRM.Chem.Geol.，2009，1：19
20SagemanBB，MurphyAE，WerneJP，VerStraetenCA.Chem.Geol.，2003，195：229-273
）
AbstractGasshaleisoneoftheimportantunconventionalhydrocarbonsourcerocks，whosecomposition，suchasmineralcomponentsandtraceelements，hasbeenprovenasimportantgeochemicalproxiesplayingessentialrolesinindicatingthegaspotentialandgasproductivityinrecentgeologicalresearches.Fastandaccuratemeasurementsoftheshalecompositionwillrevealrichinformationforunderstandingandevaluationofgasshalereservoirs.Inthispaper，wedemonstratedthepotentialityaswellasfeasibilityoflaserinducedbreakdownspectroscopy（LIBS）asaneffectivetechniquetoperformspectrochemicalanalysisforshalesamples.Forthisexperiment，aNdKG-3∶KG-5YAGlaseratthefundamentalwavelengthof1064nmprovidedpulsesfortheshalematerials.AnechellespectrometerequippedwithanICCDcamerawasemployedtodisperseandrecordthespectra.Meanwhile，fiveshalesampleswerecollectedatdifferentdepthfrom2396mto3428m.TheLIBSdevicewasusedtoobtainthespectrum，andcombinedwiththeprincipalcomponentscoreofeachspectrumtodrawatwodimensionaldiagram.Theobtainedresultsrevealedthatmorethan350linesemittedby22differentelementswerefound.Amongthesespecies，majorelementslikeSi，Al，Fe，Ca，Mg，KandNa，andredoxsensitivetraceelementssuchasCu，Cr，Ni，Sr，andNiweredetectedwithhighsignaltonoiseratio.Inprincipalcomponentscoresdiagram，differenttypesofcarbonaceousshalewereobviouslyseparated，andtheresultswereconsistentwiththespectraclassification.Theobservedresultsalsoshowthatlaserinducedbreakdownspectroscopycombinedwithprincipalcomponentanalysis（PCA）methodcanbeusedforcarbonaceousshalediscriminantfieldinthefuture，providingscientificdataandmeanstoimproveclassificationperformanceandenhancetheexploitationandevaluationofgasshalereservoirs.
KeywordsLaserinducedbreakdownspectroscopy；Highresolutionspectroscopy；Carbonaceousshale；Principalcomponentanalysis
碳元素篇6
【关键词】超高碳钢 化学成分 铝含量 合理选择
超高碳钢化学成分中铝含量的不同会导致其的网状碳化物含量不同，进而导致其的硬度强度都有所不同，改变铝含量是一种较为简单的改变超高碳钢性质以及使用范围的方式，因此，需要对其的改变原理、改变难点以及改变策略等进行研究以及确定，以此来进一步的发展超高碳钢的运用效果以及运用质量。对此进行研究能够间接的发展相关产业，如建筑产业、交通产业等，使得我国的各方面发展得到相应的正面影响。对超高碳钢化学成分中铝含量的合理选择进行探究的主要目的是发展钢材料产业的发展以及进一步的完善该方面的技术，使得我国该方面的技术得到进一步的提升，进而使得我国在该方面的发展限制因素减少。
1超高碳钢
超高碳钢从发现到现在的重点研究使用经历了一段较长的时间，在其被发现并使用的前期，其被认为是一种脆性材料，无较大的使用价值，无法与普通的钢材相提并论，没有进行进一步研究的价值，这种观念持续了较长的时间。随着科学技术的不断发展，以及人们认知的不断扩大，对于超高碳钢的研究进一步得到发展，近年来随着对其研究成果的展现，发现其的使用价值甚至超过普通的钢材料，导致其被认为脆性材料的主要原因是其含碳量偏高以及碳元素的分布不均匀，在研究过程中发现改变这一状况，能够极为有效的改变超高碳钢的强度以及韧塑性，进而使得其的使用范围以及使用效果得到进一步的扩大改善。超高碳钢的进一步发展给我国的建筑业等与钢材料相关的产业发展提供了进一步提升的基础，进而使得我国的相关产业的竞争力增强，进而使得我国的综合国力得到相应的稳定提升[1]。超高碳钢的研究符合我国现今发展的需求，即对于材料的质量以及对于材料的选择性大的要求逐渐提高，因此，对其进行进一步的加强研究是有实际的价值以及意义的。
2对超高碳钢化学成分中的铝含量进行研究分析
超高碳钢的化学成分较为复杂，各组分的含量多少不一，分布不一，导致其的各部分的性质会有所不同，其主要含有的化学成分包括碳元素、铝元素、硅元素、锰元素以及铬元素等，其中各组分的含量对于超高碳素的硬度、韧性、强度以及塑韧性等都有相应的影响[2]。其中各组分的最合适含量百分比会随着使用范围的需求以及使用方向的不同而有所不同。铝含量具体值对于超高碳钢各属性的影响程度较大，其是超高碳钢较为主要的一种元素，其是一种合金元素，其能够通过调节温度来改变网状碳化物的含量以及分布，进而使得该超高碳钢的属性与实际施工中所需的相一致。对超高碳钢化学成分中的铝含量进行研究的主要方向是利用各种手段来改变铝元素的含量以及分布，进而得出科学有效的改变含量方式，使得超高碳钢的改变成本以及改变效果达到最佳，得出最佳的方案。
3超高碳钢化学成分中铝含量的选择中存在的问题
对超高碳钢化学成分中铝含量的合理选择研究的主要目的是在超高碳钢的使用过程中通过选取合理的铝含量来控制超高碳钢的属性来适应这一使用环境，主要原因是超高碳钢的铝含量的改变对于超高碳钢的具体影响得到确定，铝含量的具体含量会使得超高碳钢的碳化物的分布以及碳化物的含量得到相应的改变，而碳化物是决定钢材料使用属性的主要元素。通过研究进行超高碳钢在具体使用环境中其的铝含量的具体值的确定，减少进行实验以及进行方案选择的时间，使得各种建筑以及施工等在保证质量的基础上加快进程，减少一定的成本支出。超高碳钢化学成分中铝含量的合理选择进展较为困难，主要原因是进行的实验少，所获取的数据少，对超高碳钢化学成分中其他各元素的综合考虑缺乏，使得铝含量该影响超高碳钢质量的因素被孤立出来，使得其的含量的选择的实际意义缺失，超高碳钢化学成分中铝含量的选择的技术以及选择的方案、人员等的问题[3]。
3.1超高碳钢化学成分中铝含量的选择的相关实验缺乏
在超高碳钢化学成分中铝含量的合理选择过程中导致无法达到合理选择的目的的主要问题之一是进行的实验过于缺乏，导致其的实用性以及铝含量的改变方式不科学不合理，导致超高碳钢的属性无法达到预期的水准。其实验的缺乏主要体现在相同的实验进行的次数不足，导致所获得数据不存在相对的科学性，对同一实验没有进行进一步的加入其他影响因素的实验，导致超高碳钢在进行铝含量改变过程中由于受到其他干扰因素而出现铝含量不达标的情况，也没有进行全面的因素考虑，将这些因素都进行相应的实验，导致在超高碳钢的属性变化方向无法得到控制，导致在实际的应用过程中，由于这些因素的影响导致选择不合理，进一步出现材料的浪费，成本的过度支出，导致建筑造船等的质量受到相应的影响，对于社会而言也是相对不利的。
3.2.超高碳钢化学成分中铝含量的选择的孤立问题
对超高碳钢化学成分中铝含量进行选择的过程中存在的一个极为影响其进一步发展的问题是在选择过程中只考虑改变过程中对于铝含量的影响，而不进行相应的其它元素的考虑，导致超高碳钢的使用过程中出现相应的问题，甚至于出现相应的危险等。导致这一问题的主要原因是在该过程中的选择中没有进行相应的设计，没有进行全面的考虑，进而使得超高碳钢的铝元素含量改变过程中出现各种问题，主要是其受到其他元素变化量的影响。
3.3.超高碳钢化学成分中铝含量的选择理念、方式以及相关人员的问题
超高碳钢化学成分中铝含量的选择过程中影响其选择合理性的一个较为主要的原因是相关人员的能力问题、相关选择方法的不合理问题以及选择理念的不恰当之处。主要体现在相关人员的选择能力、对于选择中需要考虑的问题，对于选择中需要关注的因素没有进行全面的合理的认真的观察以及分析，导致选择的结果与实际的标准不相符合。选择的相关理念存在的主要问题是选择的理念过于传统，即只在具体的环境中进行选择，不进行提前的准备以及不进行提前的计划，导致时间上资金上的进一步浪费，进而使得整个工程的进展不如人意。至于选择的方式是运用相关的设备进行各种环境因素的改变，使得其浪费的时间多以及进行的实验多，而得出的结果存在不合理性[4]。
4超高碳钢化学成分中铝含量的合理选择研究
4.1超高碳钢化学成分中铝含量的合理选择前进行实验以及数据记录
在进行超高碳钢化学成分中铝含量的合理选择研究过程中首先进行的步骤是进行足量合理科学的研究，进而使得其在选择过程中能够有一个科学的数据依据，使得超高碳钢在使用过程中能够减少选择的过程以及减少选择的时间，并且其选择的合适度较高。主要进行的实验是设计相应的能够改变铝含量的因素的实验，对每个相同的实验进行多次的重复，进行数据的记录，在进行相应的数据比对，得出最为合理科学的数据，进而使得在实际的选择过程中能够直接的选择一种方案。
4.2超高碳钢化学成分中铝含量的合理选择过程中结合其他元素进行综合考虑
超高碳钢化学成分中铝含量的合理选择过程中需要考虑全面，进而使得其的结果的依据性强，实用性强以及使得其对于建筑等的质量有相应的提高作用，超高碳钢在铝含量的考虑过程中以及改变过程中需要结合考虑的是碳元素、锰元素、硅元素等，加上各种环境因素等，进而使得超高碳钢的使用精确性加强[5]。
4.3超高碳钢化学成分中铝含量的合理选择中进行方式理念以及人员的质量提升
超高碳钢化学成分中铝含量的合理选择过程中改进的一个方向是进行相关人员的素质改进，选择方式的改进以及选择理念的创新化，主要进行的改进方式是对相关人员进行管理、引进相关的先进选择方式以及全新的理念，在此基础上结合实际的情况进行改进，加以实际的应用，使得其的选择合理性提高以及使得超高碳钢的选择便利程度，选择的发展得到进一步的提升。
5结语
超高碳钢化学成分中铝含量的合理选择的主要目的是使得其的使用效果以及使用质量提高，进而使得超高碳钢的发展前景得到进一步的肯定，使得我国的该方面的产业发展更进一步。
参考文献：
[1]石淑琴，王宝奇，古原忠 等.超高碳钢化学成分中铝含量的合理选择[J].兵器材料科学与工程，2005，29（6）：26-30.
[2]石淑琴，谷南驹，古原忠 等.铝元素抑制超高碳钢中网状碳化物析出机理[J].材料热处理学报，2005，26（4）：79-82.
[3]王宝奇，宋晓艳，李红娟 等.铝对超高碳钢共析转变及先共析碳化物析出行为的影响[J].材料热处理学报，2005，26（6）：91-95.
碳元素篇7
一、化学基本概念和原理(物质的组成和微观构成等)
1．由同种元素组成的物质不可能是(
)。
A．混合物
B．单质
C．化合物
D．纯净物
易选的错误答案：A。
分析：由于同一种元素可以组成不同的单质，如：磷元素组成的单质有红磷、白磷；碳元素组成的单质有金刚石、石墨、C等，它们混合在一起时就是混合物，而化合物必须由两种或两种以上的元素组成。所以同一种元素组成的物质不可能是化合物。故正确答案是C。
2．著名科学家居里夫人首先发现某些原子具有放射性，即原子能自动地放射出一些固定的粒子。一种元素的原子经过放射变成了另一种元素的原子，据此推断放射出的粒子一定是(
)。
A．电子
B．中子
C．质子
D．原子核
易选的错误答案：A。
分析：因放射性物质放出的射线有三种，其中B射线即为电子流，故易选错为A，但元素(原子)的种类是决定于原子中的质子数。由题意应推断正确答案为C。
3．某物质在氧气中燃烧，只生成CO和HO，则该物质的组成中(
)。
A．一定含有碳、氢、氧三种元素
B．一定含有碳、氢两种元素，可能含有氧元素
C．一定含有碳、氢两种元素，不可能含有氧元素
D．无法确定
易选的错误答案：A或C。
分析：答题时只考虑生成的CO和HO中含碳、氢、氧三种元素，而没有考虑氧气参加了反应，得出该物质中一定含有碳、氢、氧三种元素的错误结论，故错选A；答题时虽然考虑到有氧气参加反应，但没有考虑到生成的CO和HO中氧元素是否都是由参加反应的氧气提供，得出该物质中一定含有碳、氢两种元素，不可能含氧元素的错误结论，故错选C。
实际上该物质与氧气反应生成的CO和HO中，含有碳、氢、氧三种元素相同，反应物中也一定含有碳、氢、氧三种元素，但因为有氧气参加反应，所以无法确定生成物中的氧元素是只由氧气提供，还是该物质中也含有氧元素。故正确答案为：B。
二、元素化合物的性质、用途等
4．将CO、CO、HO、H、CH混合气体，依次通过盛有足量Na0H溶液的洗气瓶、足量灼热氧化铜粉末的玻璃管、适量浓硫酸洗气瓶，最后得到的尾气是(
)。
A．只有CH
B．CH、CO
C．CH、CO
D．CH、H
易选的错误答案：A。
分析：没有考虑到：在通过足量灼热的氧化铜粉末过程中，除去CO时还生成CO，它在后面的洗气过程中没有被除去，因此错选A。
事实上，该混合气体通过足量Na()H溶液，除去了原来的CO，足量灼热氧化铜粉末除去了CO和H的同时，又生成了CO和HO，再通过浓硫酸洗气瓶，只除去了HO而生成的CO和原来的CH没有被除去，故正确答案为：C。
5．碳在氧气中燃烧，反应后所得气体可能是什么?
不准确的答案：C或CO。
分析：碳在氧气中燃烧，碳和氧气的质量比不同，反应后所得气体的组成也不同，可应用数轴讨论。
6．某气体可能由H2、CO和CH4中的一种或多种组成，为了确定该实验气体的组成，先将实验气体通入氧气中完全燃烧后，将生成的产物依次通入浓硫酸和氢氧化钠溶液(假定每个反应都完全)，若浓硫酸和氢氧化钠溶液的质量都增加。则它是
。
不准确的答案：H、C0和CH的混合物。
分析：南于浓硫酸和氢氧化钠溶液的质量都增加，说明燃烧的产物既有水又有二氧化碳。我们知道H和CH燃烧的产物中都有水生成，而CO和CH燃烧的产物中都有二氧化碳生成。因此，该实验气体可能出现的组成有如下几种可能：①H和CO的混合物②H和HC的混合物 ③CO和CH的混合物 ④H、CO和CH。的混合物⑤CH
三、化学基本计算
7．46克某物质，在氧气中完全燃烧，生成了88g二氧化碳和54g水，则该物质的组成中(
)。
A．一定含有碳、氢、氧种元素
B．一定含有碳、氢两种元素，可能含有氧元素
C．一定含有碳、氢两种元素，不可能含有氧元素
D．无法确定
易选的错误答案：B。
分析：答题时，没有考虑到此题与上一题有明显的不同点，题目提供了可进行定量计算的数据，而按上题的思路解题，从而得出错误的答案。
正确的思路是，根据生成的88g二氧化碳和54g水，分别计算出碳元素和氢元素的质量之和，再与物质的质量46g比较，即：碳元素的质量为氢元素的质量为小于46g，所以正确答案为：A。
四、化学实验以下各题自行解答后，对照“参考答案”，(见后)检查有无错误，如有错则自行分析错误原。
8．粗盐提纯的操作步骤有：①溶解②过滤③蒸发④结晶，正确的顺序是(
)。
A．①②③④ B．②①③④ C．①③②④ D．④②③① 9．从石灰浆抹的墙壁上掉下的一块白色固体，为探究其成分，进行如下实验。
10．化学实验室常用甲酸(HCOOH)和浓硫酸混合加热制备一氧化碳，其反应方程式是制备一氧化碳还原三氧化二铁并检验反应产物的实验装置。
(1)先检查装置的气密性，实验开始应检验_______以防止爆炸：
(2)装置B中盛放_______除去______；
(3)装置D中盛放______检验______；
(4)写出C装置中反应的化学方程式：_______；
(5)实验结束时应先停止_______处加热；
(6)在反应后磁铁悬挂在玻璃管上方，其作用是______。
五、综合型探究实验题
11．某研究性学习小组设计了如***2所示的装置，探究空气中氧气的体积分数，其中A是底面积为50cm、高20cm的圆筒状玻璃容器(带密封盖)，上面标有以“cm”为单位的刻度，B是带刻度的敞口玻璃管(其他辅助装置略)。他们的操作过程如下：
a．检查装置的气密性：
b．加入水并调整B的高度，使A中的液面至刻度15cm处：
c．将过量的铜粉平铺在惰性电热板上，盖紧密封盖；
d．通电加热铜粉，待充分反应后，冷却到原来的状况．调整B的高度使容器A、B中的液面保持水平，记录液面刻度。(注：A容器内固态物质所占的体积忽略不计)
(1)在操作a中检查装置气密性的方法是_________
(2)在上述实验中，下列物质不能代替铜粉的是__________(填字母)。
A．红磷
B．木炭
C．铁粉
(3)在操作d结束时，装置A中液面的刻度约为_________cm(填整数)。如果在操作d结束时，装置A中液面刻度在11cm处，则实验结果比理论值_________(填“偏大”或“偏小”)。
(4)该小组中有同学提出．用木炭代替铜粉也能测定空气中氧气的体积分数．只要将水换成一种溶液，则该溶液是__________，其原因是(用化学方程式表示)__________。
参考答案：
8．D 9．A
10．(1)检验CO的纯度并驱除尽装置内的空气
(2)浓硫酸；HO
(3)澄清石灰水；CO，
(4)2Fe＋3CO
(5)C
(6)将铁从混合物中分离出来
11．(1)往B中加水，使A、B液面保持水平，盖紧A的密封盖，再向B中加水．使B中的液面高于A。一段时间后B中液面不下降，则气密性好。(或往B中加水，使A、B液面保持水平，盖紧A的密封盖，再用手捂住A的外壁，若B中的液面上升，则气密性好。)
碳元素篇8
一 确定化合物中某种元素质量分数的大小
例如：在下列含有铁元素的化合物中，铁元素质量分数最低的是（ ）。
A.FeS B.FeO C.Fe2O3 D.Fe3O4
解析：此题利用元素质量分数计算来求解比较麻烦。从化学式可直观地看出选项B、C、D中的一半都含有氧元素，虽然A中不含氧元素，但硫原子的原子量是氧原子原子量的2倍。故把选项C、D适当变形成C.FeO3/2，D.FeO4/3之后四个选项中铁元素质量相等，根据在分数中分子相同，分母大的反而小，分母小的反而大，只需比较另一半氧元素的质量，通过口算可得四个选项的数值分别为32、16、24、21.3，氧元素质量最大的铁元素质量分数最小，故选A。
二 比较生成物质质量的大小
例如：将相同质量的Na2CO3、K2CO3、MgCO3、CaCO3四种物质，分别与足量的盐酸反应，产生二氧化碳最多的一种碳酸盐是（ ）。
A.Na2CO3 B.K2CO3 C.MgCO3 D.CaCO3
解析：读此题后，该题似乎是应根据化学方程式进行计算。但细分析，四种物质中都含有相同的碳酸根离子，它与盐酸反应都要生成二氧化碳，反应方程式如下：
A.Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2
B.K2CO3+2HCl=2KCl+H2O+CO2
C.MgCO3+2HCl=MgCl2+H2O+CO2
D.CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2
根据题意，四种碳酸盐质量相同，求生成的二氧化碳气体的质量最大的，只要比较参加反应的四种碳酸盐式量的大小即可。又由四种碳酸盐的化学式可知它们中都含有相同个数的碳酸根离子，因此只要比较化学式中的另一半不等量金属离子的“式量和”的大小，即金属离子的“式量和”小的生成二氧化碳气体的分子个数多，则二氧化碳气体的质量就大，反之，生成二氧化碳气体的质量就小，通过口算可得金属离子“式量和”分别是46、78、24、40，故选C。
三 确定反应后溶液中溶质质量分数的大小
例如：相同质量、相同质量分数的稀硫酸与下列物质①Mg，②MgO，③Mg（OH）2，④MgCO3恰好完全反应，生成溶液中溶质的质量分数相同的是（ ）。
A.①和② B.②和④ C.①和③ D.②和③
解析：四种物质分别跟硫酸反应的方程式如下：
①Mg+H2SO4=MgSO4+H2
②MgO+H2SO4=MgSO4+H2O
③Mg（OH）2+H2SO4=MgSO4+2H2O
④MgCO3+H2SO4=MgSO4+H2O+CO2
由化学方程式可知，四种物质分别与硫酸反应后溶质均为硫酸镁，且系数相同。由题意知它们都是恰好完全反应，那么反应后的溶液中不存在参加反应的任何物质，只有原硫酸中未参加反应的水为反应后溶液部分溶剂。又因为原硫酸溶液质量、质量分数都相等，所以原溶液中水的质量相等，生成的氢气、二氧化碳气体“跑掉”，因此，只需比较生成物中不等量的部分水的质量大小。从化学方程式可看出只有②、④生成水的质量相等，故选B。
四 确定杂质方面的应用
例如：某氯化亚铁样品中可能含有少量的其他氯化物，取该样品12.7克配制成溶液，并加入足量的硫酸银充分反应后得氯化银沉淀30克，则该样品中可能混有的氯化物为（ ）。
碳元素篇9
通常把含碳元素的化合物叫做有机化合物,简称有机物。其组成中除含有碳外,还通常含有H、O、S、N等。有机物中一定含有碳元素,组成中含有碳元素的物质不一定是有机物。
有机物的主要类型及其组成元素:
糖类:C,H,O；
脂质:C,H,O(部分含N,P元素)；
蛋白质:C,H,O,N,(部分含S元素)；
碳元素篇10
关键词：低碳生活;影响因素;解释结构模型
收稿日期：2011-06-21
基金项目：国家大学生创新性实验课题项目“南昌市居民低碳生活现状的调查与分析”（编号:101042122）资助
作者简介：陈淑娟（1989―）,女,广东广州人,江西财经大学旅游与城市管理学院学生。
0中***分类号：F06.1文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2011）08-0201-06
1 引言
由于人类居住的环境质量日益恶化,人类意识到了保护环境的重要性,因此很多城市提出了“低碳经济”、“低碳生活”等概念。“低碳生活”倡导人们从自己身边的小事做起,尽量减少碳排放,保护环境。这是目前大力提倡的健康的生活方式,对降低碳排放以及保护环境有着战略性的意义。南昌作为一个被列为国家低碳经济试点的省会城市,市民低碳生活的现状引起了大多数人的关注。南昌居民的日常行为是低碳***策实施效果的体现和依据。因此,市民低碳生活现状是评价低碳***策推行效果的重要指标。
推行低碳生活以来,南昌市市民的生活习惯和方式有了一些变化。本文通过对南昌市居民低碳生活现状的调查与分析,采用解释结构模型法,找出了影响市民低碳意识和低碳生活的主要因素及其之间的相互关系,并构建了影响因素的层次结构***。
2 南昌市居民低碳生活现状的分析
荣彩芳认为,低碳生活是指减少生活作息时所耗用的能量,从而减低碳,特别是CO2的排放［1］。曹海英认为低碳生活可以理解为,减少CO2的排放,倡导低能量、低消耗、低开支的生活［2］。陈艳认为,低碳生活就是简约的生活方式,就是返璞归真地去进行人与自然的活动,主要是从节电节气和回收3个环节来改变生活细节［3］。通过阅读大量文献,笔者认为,低碳生活是在保证较高生活质量的情况下从节电、节气、节水、节油、回收环节来改变生活细节,减少CO2的排放,倡导低能量、低消耗、低开支的健康绿色生活。
在全球低碳和我国积极倡导低碳生活的浪潮中,许多城市都积极响应了国家的***策,南昌市也投入到了低碳的行列中。现在南昌在积极推行免费自行车租赁,2009年也正式启动了地铁的修建,鼓励市民绿色出行;居民购买家电,考虑节能环保;超市购物自觉带购物袋的意识也增强;外出点餐浪费现象有所减少等。这些都是可喜的现状。
尽管如此,在通过调查和分析后,仍然发现影响低碳生活践行方面也存在有待提高和改进的地方。这与南昌市市民自身因素,社会因素,国家因素,城市发展因素等方面都有关,理清各影响因素的关系对进一步培养市民的低碳环保意识,提高低碳***策的影响力有很大帮助。
3 构建解释结构模型的步骤
3.1 解释结构模型简介
解释结构模型法（Interpretative Structural Modelling Method,I***）是美国J.Warfield教授于1973年为分析复杂的社会经济结构问题而开发的一种结构分析方法。其方法主要是找出有关研究问题的构成要素,利用有向***,矩阵等手段把各要素之间的直接联系通过计算机技术计算,逐步提取出各要素之间的间接关系,最终把复杂的要素系统分解成一个层次清晰的多级递阶解释结构模型。它能把模糊不清的关系整理成一个直观的结构关系***,帮助我们分析出因素间的内在联系和重要性。
3.2 建立解释结构模型的步骤
（1）步骤一。提出问题,找出相关的构成要素。采用专家研讨、问卷调查等方法搜集和整理系统的构成要素,得到系统要素集S,记为S{Sii1,2,…,N },针对讨论的问题设定要素间的二元关系,形成知识模型。
（2）步骤二。根据要素间的二元关系,构建邻接矩阵。判断要素集中每2个要素间是否存在二元关系,构建邻接矩阵A（aij）N×N。邻接矩阵A的元素aij定义为:
aij1 当Si对Sj有影响时，
0 当Si对Sj无影响时。（1）
邻接矩阵的矩阵元素只能是1和0,它属于布尔矩阵。布尔矩阵的运算主要有逻辑和运算以及逻辑乘运算,即:
0+00,0+11,1+11
1×00,0×10,1×11
（3）步骤三。通过矩阵运算求出该系统的可达矩阵M。根据推移律特性计算可达矩阵R,计算公式为:
（A+I）≠（A+I）2≠…≠（A+I）r（A+I）r+1 （r≤N-1）（2）
R（A+I）r。（3）
式（2）、（3）中矩阵乘法满足布尔代数运算法则（I为单位矩阵）。这一算法的本质是把A加上I后按布尔代数运算法则进行自乘,直到某一幂次后所有乘积都相等为止,相等的乘积成为可达矩阵。
（4）步骤四。对可达矩阵进行层级分解,并得出解释结构模型。
（5）步骤五。根据系统涉及的理论和经验等知识,对多级递阶有向***进行解释,得到解释结构模型,根据模型对系统要素进行多级层次分析。将解释结构模型、多级层次分析结果与己有的意识模型进行比较,若不符,返回步骤1对有关要素及其二元关系和I***进行修正。
4 南昌市居民低碳生活现状影响因素分析
在对南昌市市民进行大量问卷调查的同时,又使用德尔菲法对影响低碳生活的因素进行了分析与探讨,最后从个人,***府,媒体,企业,城市等方面,选择出了构成问题的关键要素。本文将影响南昌市市民低碳生活现状的主要影响因素归纳总结为个人生活习惯、技术革新、***策扶持和引导、法律法规、宣传教育、城市基础设施体系、个人学历、个人收入、居民素质、个人消费观、个人低碳意识、能源消费结构、城市经济水平、城市发展方向与定位这14个方面。
4.1 个人生活习惯
吉林大学环境与资源学院教授王宪恩说“据测算,1999年到2002年间,城镇居民生活用能已占到每年全国能源消费量的大约26%,CO2排放的30%是由居民生活行为及满足这些行为的需求造成的［4］。因此,居民的个人生活方式与生活习惯对碳的排放起了很重要的作用。要想加入低碳生活的行列就必须从生活中的小事做起,生活中有许多力所能及的小事,只要自觉做到就能为低碳贡献出自己的一份力量。个人的生活习惯能以小见大,体现了个人的低碳素质。对于普通人来说,低碳生活是一种态度、一种觉悟,即从衣食住行、日常起居的点滴细节做起,注意节电、节油、节气,养成良好生活习惯就是在践行低碳生活,养成良好的低碳生活习惯有助于整个城市和社会的低碳事业的发展和低碳生活的推行。
4.2 技术革新
为了响应低碳,许多企业会通过自身的技术革新推出一些起到节能减排作用的低碳产品。若企业研发的节能产品是居民购买节能家电的前提。只有鼓励企业多研发新的低碳产品技术,并达到向低碳生产模式转变,才有利于达到低碳的消费模式。
4.3 ***策扶持和引导
***策具有引导作用,能有效督促人们,保障低碳方式的进行。积极的低碳***策可以有效引导市民的低碳消费理念,提高市民的低碳生活意识。本课题调查主要考虑的***策有:***府给予的节能产品的补贴,对低碳企业的优惠***策,推行免费自行车租赁,使用节能环保低排放的产品。
4.4 法律法规
法律具有强制性的特点,能约束人们的行为,使市民自觉做到低碳并养成低碳的生活习惯。加强与完善低碳的相关法律法规是重要因素之一,主要包括限塑令、对汽车尾气排放的限制等。
4.5 宣传教育
宣传教育是提高居民低碳意识的有效途径之一,大力倡导低碳环保的生活,能从居民的思想根源方面改变他们不良的生活习惯,从而自觉加入到低碳行列中并影响周围的人,并且影响范围广,效果比较显著,适合普及各个年龄段的人群。宣传教育的主体主要包括媒体,学校,***府,社会团体与组织,亲友等方面。
4.6 城市基础设施体系
目前低碳生态城市的建设已经成为热点理念,从城市基础设施的规划方面入手,充分考虑到能源供应系统、交通系统、垃圾处理等与市民生活息息相关的方面,努力完善城市基础设施各方面的建设和管理,这是影响低碳生活推行的因素之一。低碳生活不仅仅是市民的自觉行为,也需要***府及相关部门营造一个低碳生活环境。比如建设低碳小区、扶持垃圾回收利用等产业,这都对形成良好的低碳生活方式具有“四两拨千斤”的作用［5］。
4.7 个人学历
学历高低代表了个人受教育的程度的高低,导致了市民对低碳生活的的不同理解和认同程度的不一,对个人低碳生活的践行也有一定的影响,是分析低碳意识的影响因素之一。
4.8 个人收入
个人收入情况决定了个人的生活方式,也影响了个人的消费观,导致了不同收入人群的生活质量差别。这些都将从居民的生活行为中予以反映,一定程度上造成了居民个人低碳意识程度的差异。
4.9 居民素质
要想倡导低碳生活,必须提高个人素质,这个直接影响到个人能否切身自觉的加入到低碳环保的行列中来,就是看个人的道德原则和自我约束能力,还有保护环境的思想意识和责任。推行低碳最终也是要落实到每个人的身上,因此个人的素质直接影响了居民的低碳生活情况。
4.10 个人消费观
个人消费观包括个人的消费价值观、消费偏好与消费习惯。不同的消费观就会导致不同的不同的生活方式,从而引导不同的发展模式。面子消费和奢侈消费导致了高碳消费行为［6］。目前,由于生活水平提高,很多人都特别注重生活上的享受,这无可厚非。但是,很多的高中低消费都夹杂着一些奢侈和浪费。许多消费者在购买商品时不再是求实求美,而是更多的追求时尚,追求名利。为了这些不纯正的动机,被抛弃和闲置的物品越来越多,给有限的社会能源造成了许多不必要的损耗。要增强居民的低碳消费意识,首先要走出节约消费降低了消费水平和消费质量的误区［7］。建立以节能低碳为核心的科学消费观,让低碳观念深入人心,才能树立起正确的低碳意识,才能在生活中做到真正的低碳。
4.11 个人低碳意识
意识是比较深层面的东西,人的行为被它左右着。正确的意识推动人做出正确的判断和正确的行为。在低碳生活方面,居民的低碳意识能提高个人的低碳素质,影响个人的生活习惯,影响城市的低碳发展,这是很重要的因素。
4.12 能源消费结构
人类社会活动排放CO2同人们需要消耗大量的能源相关,眼下能源的重要来源是煤炭、石油和天然气等化石能源［8］。而这些化石能源的燃烧会放出大量的CO2。因此说,一个城市经济发展中的能源消费结构,很大程度上决定了该城市在发展过程中CO2的排放量。例如,我国实行的以电代煤、以气代炭的消费模式,就能减少对煤炭的开采量,降低碳素燃料排放的SO2和CO2,这不仅维护了当代人的大气环境安全,还为后人保留了有限的资源,维系了代际公平［9］。
4.13 城市经济结构与经济水平
城市的总体发展水平是衡量城市发展水平一个重要的指标。经济基础决定上层建筑,经济结构决定能源的消费结构,在一定程度上也决定着温室气体的排放强度［10］。从宏观方面讲,直接影响了城市的发展,城市基础设施建设,对低碳事业的投入力度和***策决策等问题。从微观上面讲,影响了城市居民个人收入,居民的生活水平质量,生活习惯,消费观念和消费结构等方面,这对于低碳问题的研究是需要考虑的一个重要因素。
4.14 城市的发展方向与定位
南昌市被列为国家低碳经济试点城市,这是南昌市未来的发展目标和方向,定位于生态环保的花园英雄城市。有了这个***策的引导,南昌市民都积极响应***府的号召,加入到低碳的队伍中,并且南昌市也努力寻求发展低碳经济的方法,力求把南昌打造南昌市民成低碳环保的绿色家园。良好的发展导向,也直接影响了低碳的发展。
5 南昌市居民低碳生活影响因素的解释结构模型分析
5.1 进行系统化调查和分析,提出问题的影响因素
经过向南昌市居民发放大量的调查问卷以及与相关的专业老师的深入探讨,确定南昌市居民低碳生活现状与以下14个因素相关,分别是居民的生活习惯、企业的技术革新、***策扶持与引导、法律法规、宣传教育、基础设施建设、个人学历、个人收入、居民素质、消费观念、居民的低碳意识、南昌市能源消费结构、南昌市经济水平、城市定位于发展方向。
5.2 列举各因素相关性,建立邻接矩阵
进一步分析相关因素得到9个导致因素,然后经过多次统计、分析、讨论确定它们之间的关系,并按照下面的影响关系式填写因素示意关系***。通过对各个因素间的影晌关系的分析,得到因素关系***,见表1。
表1 影响南昌市居民低碳生活现状的因素示意关系***
判断要素之间的关系,若行要素对列要素有影响的话,则标为1,否则标为0。根据要素之间二元关系建立邻接矩阵A,见表2。
表2 邻接矩阵
求得MA+I,并对M求幂,经计算,n3时可算出可达矩阵,见表3。
表3 可达矩阵
5.3 对可达矩阵进行级间划分
可达集合为与要素SI 有关的要素集合定义为要素SI 的可达集,用R（SI）表示,由可达矩阵中第SI 行中所有矩阵元素为1 的列所对应的要素集合。先行集合为将要素SI 的前因要素集合定义为要素SI 的前因集,用Q（SI）表示,由可达矩阵中第SI 列中的所有矩阵元素为1 的行所对应的要素组成。最高级要素集为一个多级递阶结构的最高级要素集,是指没有比它再高级别的要素可以到达。其可达集R（SI）中只包含它本身的要素集,而前因集中,除包含要素SI本身外,还包括可以到达它下一级的要素。若R（SI）R（SI）∩Q（SI）,则R（SI）即为最高级要素集。
找出最高级要素集后,即可将其从可达矩阵中划去相应的行和列,接着,再从剩下的可达矩阵中继续寻找新的最高级要素。依此类推,可以找出各级所包含的最高要素集（表4）。
表4 第一级的可达集合与先行集合
由表4知,满足R（Si）∩Q（Si） R（Si）的,有{1,9,10},故S1、S9、S10为最高要素。找出最高级元素后,把它从可达矩阵中划去S1、S9、S10相应的行与列,从剩下的矩阵中不难发现,满足R（Si）∩Q（Si） R（Si）的是{3,4,5,6,8,11},故{3,4,5,6,8,11}为第二级元素。这时,又把含有S3,S4、S5、S6、S11的行与列从可达矩阵中划去,从剩下的矩阵中继续寻找最高级要素。依此类推,直到找出各级所包含的最高要素集。
通过该方法,我们找出各级所包含的元素:{2,7,12 }为第三极要素;{13}为第四级元素;{14}为第五级元素。
5.4 绘制多级阶梯有向***,得到解释结构模型
根据级次划分排列,最终做出的有向***,描述了影响南昌市居民低碳生活的各要素之间的相互关系,见***1。
5.5 南昌市居民低碳生活现状影响因素分析
根据解释结构模型,南昌市居民低碳生活的影响因素是一个具有五级的多层次阶梯结构,这个解释结构模型确定了各个影响因素之间的层级又向递阶关系。从这5个层级中,结合南昌市的现状,由深到浅的解释一下影响南昌市居民低碳生活现状的各影响因素之间的逻辑关系。
（1）第1级影响因素包括生活习惯、居民低碳素质、消费观念。这是最表层的影响因素,说明对南昌市居民低碳生活现状起到了最直接的影响作用。要想实现低碳的目标,最根本是从个人开始抓起,只有居民自身有良好的低碳生活习惯,较高的低碳素质,合理节约的消费观念,才能落实到生活当中,自觉做到低碳。但这只能在一定范围内比较有效,不能超过其他深层次影响因素的影响地位。
（2）第2个级影响因素包括***策扶持及引导、法律法规、宣传教育、基础设施建设、个人收入、居民低碳意识,构成了浅层的影响因素。要想将低碳扩大为全社会的自觉行动,必须借助许多必要手段和措施,***府、媒体、法制力量、基础设施都能积极提高低碳的影响力度和践行程度。居民低碳意识也直接决定居民个人能否自觉做到低碳。收入因素对居民有极强的限制性与影响力。
（3）第3级的影响因素包括包括城市能源消费结构、技术革新、个人学历。这些是比较中层的影响因素,相互没有链接关系,都共同间接影响其他浅层因素。由于江西拥有的高碳能源并不是主要的资源,这为其发展低碳城市提供了一个自然环境。而注重技术创新与应用有助于提高效能,减少碳排放。学历对居民的低碳素质有一定影响。
（4）第4级的影响因素就是城市的经济发展水平。与沿海的发达城市相比,南昌算是比较欠发达的城市。城市经济水平直接影响南昌市的基础设施建设是否完善,企业技术革新,新能源开发,低碳产品的应用是否跟得上发展的步伐,还影响居民的消费观念和生活习惯,最后都会作用到居民身上,间接的从各个方面反映出居民的低碳意识。
（5）第5级的影响因素是城市的定位与发展方向,这个是影响南昌市居民低碳生活现状的最深层次的根本原因。南昌作为一个低碳经济试点城市,其发展方向必然是朝着低碳化,生态化前进的,把南昌定位于“森林城乡,花园南昌”这个目标,告诉了南昌市的人们作为这个低碳城市的居民应该有领先的低碳意识,应该自觉从生活出发做到低碳,共同为南昌朝着发展低碳经济,打造低碳城市的目标而努力。同时也会更好的从低碳环保的方面,监督企业努力做到低碳工作,推动产业的绿色发展,并且调整产业结构、能源结构。
6 结语
要改善居民的低碳生活现状,最直接的办法就是引导居民形成良好的低碳生活习惯和消费观念,提高居民的低碳素质。可以通过制定***策、法律法规,促进技术革新和基础设施建设,加大宣传教育力度,提高居民低碳意识等途径进一步间接改善低碳生活的现状,同时还应考虑到居民的学历和收入状况。最深层的原因就是城市经济发展水平和城市的定位和发展方向。由此可提出针对性对策,引导和鼓励居民加入到低碳生活中,提高低碳的实行广度和效果。
I***法只能从定性的角度运用经验和知识分析影响居民低碳生活现状的影响因素,其在客观的定性上是科学的,可是在定量上确实有不足。要想得到影响因素对其低碳生活的精确的影响程度,还应进行定量的分析。
参考文献：
［1］ 荣彩芳.低碳生活 应然与实现 ［J］.辽宁行***学院学报,2010,9（12）:160.
［2］ 曹海英.“低碳生活”崇尚简单自然［J］.工会博览,2010（6）:32.
［3］ 陈 艳.低碳风下我们该如何生活？［N］.山西日报,2010-3-19（7）.
［4］ 范素平.过低碳生活 做绿色公民［J］.商场现代化,2009,8（5）:53.
［5］ 孙智萍,牟志云.低碳经济呼唤低碳生活方式［J］.低碳经济与社会,2010（4）:29～30.
［6］ 沈金菊.低碳经济背景下低碳生活方式的引导［J］.企业导报,2010（11）:285.
［7］ 刘 敏.低碳经济背景下构建湖南低碳消费生活方式研究［J］.消费经济,2009,25（5）:61.
［8］ 陈凌霄.培养低碳生活习惯促进低碳社会建设［J］.内蒙古煤炭经济,2009（4）:119.
［9］ 吴铀生.低碳生活是人类应对气候变暖的行为选择［J］.西南民族大学学报：人文社会科学版,2010,2（21）:101.
［10］ 冯周卓,袁宝龙.城市生活方式低碳化的困境与***策引领［J］.城市管理,2010（5）:71～72.
Analysis of Influencing Factors of Residents' Low-carbon Life by Using
Interpretative Structural Modeling
―Taking NanChang City as a Case Study
Chen Shujuan,Yin Qianliang,Li Qian
（School of Tourism and Urban Management,Jiangxi University of Finance &
Economics，Nanchang 330032,China）