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主控制MCU则用的是意法半导体的STM32F30,是基于Cortex-M0处理器,功耗非常低。

拆解第三步:

最后一块是电源板,如下图。

电源板包含两个功能,第一个功能是将220V转成5V电源,第二个功能是电能计量功能。

计量芯片使用的是HLW8012,可以看到这颗芯片非常小,外围也比较简单,它可以测量功率、用电量等电能参数。

小结

从功能上来讲,悟空i8其实也属于智能插座,只是它在智能插座的功能基础上增加了许多功能,如温度测量,人体感应单元,红外接收和发射模块等。

下图是悟空i8的模块框图。

专题化学常用计量

【考纲点击】

1．了解相对原子质量、相对分子质量的定义，并能进行有关计算．

2．了解物质的量的单位——摩尔（mol）以及摩尔质量（g·

mol－1）、气体摩尔体积（L·

mol－1）．理解物质的量浓度（mol·

L－1）、阿伏加德罗常数的含义．掌握物质的量与粒子（原子、分子、离子等）数目、气体体积（标准状况下）之间的相互关系．

3．了解溶液的组成，理解溶液中溶质的质量分数的概念．

4．了解饱和溶液、不饱和溶液的概念．了解溶解度的概念．了解温度对溶解度的影响及溶解度曲线．

5．了解配制一定物质的量浓度、一定溶质质量分数溶液的方法。

6．了解胶体是一种常见的分散系。

【命题规律】

化学常用计量是化学计算的基础，贯穿于高中化学始终，是每年高考的必考内容。

高考主要通过阿伏加德罗常数的应用来考查物质的量、物质的量浓度、阿伏加德罗定律、气体摩尔体积等概念的理解或利用物质的量在元素化合物、理论方面计算中的应用。

【重点知识解读】

一、以物质的量为中心的有关化学量的换算关系

进行以上各量换算时，要注意以下几点：

（1）“一个中心”：

必须以物质的量为中心．

（2）“两个前提”：

在应用Vm＝22.4L/mol时，一定要符合“标准状况”和“气态”这两个前提条件（混合气体也适用）．

（3）“三个关系”：

①直接构成物质的粒子与间接构成物质的粒子（原子、电子等）数目间的关系；

②摩尔质量与相对分子质量的关系；

③强电解质、弱电解质、非电解质与溶质粒子（分子或离子）数之间的关系．

（4）“四个无关”：

物质的量、质量、粒子数的多少均与温度、压强的高低无关；

物质的量浓度的大小与所取该溶液的体积多少无关（但溶质粒子数的多少与溶液体积有关）．

二、阿伏加德罗定律及其推论

1．定律

同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子．

2．推论

（1）同温同压下，气体的体积之比等于气体的物质的量之比，即V1∶V2＝n1∶n2.

（2）同温同压下，两种不同气体的密度之比等于气体的摩尔质量之比，即ρ1∶ρ2＝M1∶M2.

（3）同温同压下，同体积的任何气体的质量之比等于气体的摩尔质量之比，

即m1∶m2＝M1∶M2.

（4）同温同压下，同质量的任何气体的体积之比与其摩尔质量成反比，即V1∶V2＝M2∶M1.

（5）同温同体积下，气体的压强之比等于气体的物质的量之比，即p1∶p2＝n1∶n2.

注意：

（1）1mol任何粒子的数目为阿伏加德罗常数，其不因温度、压强等条件的改变而改变．

（2）应用阿伏加德罗定律及其推论时，首先要判断物质在所给温度和压强下是否为气体，若物质为非气态则不能应用阿伏加德罗定律．

（3）阿伏加德罗定律既适用于单一气体，也适用于混合气体．若为混合气体，则组成成分间不能发生化学反应，如2NO＋O2===2NO2不适用．

三、物质的量浓度的计算与换算

1．物质的量浓度与溶质质量分数之间的换算

cB＝n/v＝m/MV＝maqw/MV＝1000ρw/Mw＝cBM/1000ρ

2．物质的量浓度与溶解度（S）的换算

c＝n/v＝1000ρS/M（100+S）

3．质量分数与溶解度之间的换算

饱和溶液中：

w＝S/（100+S）×

100%

4．气体溶质溶于水中制得溶液，其物质的量浓度的计算

在标准状况下，1L水中溶解某气体VL，所得溶液密度为ρ，则：

c＝n/v＝1000×

1＋V/22.4×

M1000ρ＝1000ρV22400＋MV

w＝m溶质/m溶液×

100%＝V/22.4×

M1000×

M×

100%＝MV22400＋MV×

5．稀释定律

（1）如用V1、V2、c1、c2分别表示稀释前后溶液的体积和物质的量浓度，有：

c1V1＝c2V2.

（2）如用m1、m2、w1、w2分别表示稀释前后溶液的质量和质量分数，有：

m1w1＝m2w2.

同一溶质不同浓度的溶液混合后溶质质量分数的判断方法：

设溶质质量分数分别为w1和w2的两溶液混合所得溶液的质量分数为w.

（1）两溶液等质量混合，则w＝（w1＋w2）/2．

（2）两溶液等体积混合：

①若溶液中溶质的密度大于溶剂的密度，则w>

（w1＋w2）/2．如：

H2SO4溶液．

②若溶液中溶质的密度小于溶剂的密度，则

w<

氨水、酒精溶液．

【考点突破】

考点一以物质的量为核心的计算

考点二阿伏加德罗常数的应用

有关阿伏加德罗常数的应用问题，实质上是以物质的量为中心的各物理量间的换算，需要特别注意的主要有：

1．条件：

考查气体时经常给定非标准状况，如常温常压下（1.01×

105Pa、25℃时）等。

2．物质状态：

考查气体摩尔体积时，常用在标准状况下非气态的物质来迷惑考生，如H2O、SO3、己烷、辛烷、CHCl3等。

3．物质结构：

考查一定物质的量的物质中含有多少微粒（分子、原子、电子、质子、中子等）时常涉及惰性气体He、Ne等单原子分子，Cl2、N2、O2等双原子分子，以及O3、P4等。

4．氧化还原反应：

考查指定物质参加氧化还原反应时，常设置氧化还原反应中氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物、电子转移（得失）数目方面的陷阱。

如：

Na2O2＋H2O；

Cl2＋NaOH；

电解AgNO3溶液；

Cu与S反应等。

5．电离、水解：

考查电解质溶液中粒子数目或浓度时常设置弱电解质的电离、盐类水解方面的陷阱,如Na2CO3中的CO32-、AlCl3中的Al3+。

6．一些物质中的化学键数目，如SiO2、Si、CH4、P4、S8、CO2、烃（如烷烃中单键数）等。

7．常见的可逆反应：

如2NO2====N2O4，弱电解质的电离平衡等。

8．摩尔质量：

特殊物质如D2O、18O2等。

考点三有关物质的量浓度的计算与换算

考点四一定物质的量浓度的溶液的配制

配制一定物质的量浓度溶液的误差分析原理：

cB=nB/V=m/MV（M-溶质的摩尔质量，配制某种溶液时是定值）

误差分析：

根据cB＝n/v＝m/MV进行分析：

（1）使所配溶液的物质的量浓度偏高的主要原因：

①天平的砝码沾有其他物质或已锈蚀，导致称量物质的实际值是大于称量值；

②称量时游码忘记归零；

③调整天平零点时，游码放在了刻度线的右端；

④用滴定管量取液体时，开始时平视读数，结束时俯视读数，使所量取的液体的体积偏大，等等。

（2）使所配溶液的物质的量浓度偏低的主要原因：

①直接称热的物质，含有水份，称的重，实际质量却小；

②砝码有残缺；

③在敞口容器中称量易吸收空气中其他成分或易于挥发的物质时的动作过慢而变质；

④用滴定管量取液体时，开始时平视读数，结束时仰视读数，使所量取的液体的体积偏小，等等。

2.用于溶解稀释溶液的烧杯未用蒸馏水洗涤，使溶质的物质的量减少，致使溶液的浓度偏低。

3.转移或搅拌溶液时有部分液体溅出，致使溶液浓度偏低。

20℃，造成所量取的溶液的体积小于容量瓶上所标注的液体的体积，致使溶液浓度偏高。

5.在给容量瓶定容时，仰视读数会使溶液的体积增大，致使溶液浓度偏低；

俯视读数会使溶液的体积减小，致使溶液浓度偏高。

【高考失分警示】

1．在运用气体摩尔体积时应把握22.4L/mol的使用条件是标准状况下的气体。

如SO3、CHCl3、苯、辛烷等，在标准状况下为非气体，命题者常把这些容易忽视的液态或固态物质作为气体来命题，让考生落入陷阱。

而有些物质虽是气体，但给出的气体数值没有指明是否在标准状况下，也不能直接利用22.4L/mol（换算其物质的量）。

2．一些物质变化具有一定的隐蔽性，有时需要借助化学方程式分析才能挖掘出其隐含的变化情况。

如NO2存在与N2O4的化学平衡，NH4+、Al3＋、CO32-等存在水解平衡。

考生若不注意挖掘隐含变化，往往会误入歧途。

3．在计算溶液的物质的量浓度时，溶液的体积要用溶液的质量除以溶液的密度求得，并且要把溶液的体积单位换算为“L”而不是“mL”。

在计算溶质的质量分数时，氨水的溶质以NH3计算，而不是NH3·

H2O；

硫酸铜溶液的溶质是CuSO4，而不是CuSO4·

5H2O等。

4．由于容量瓶只有一个刻度（标线），所以配制80mL溶液应选100mL的容量瓶，应以配制100mL溶液的标准计算溶质的量，并且指明所需仪器为100mL的容量瓶。

【特别提醒】

（3）阿伏加德罗定律既适用于气体纯净物，也适用于混合气体．若为混合气体，则组成成分间不能发生化学反应，如2NO＋O2===2NO2不适用．

【题型知识拓展】

1.同素异形体：

由同种元素所形成的不同种单质叫做同素异形体。

如O2（氧气）和O3（臭氧），红磷（P）和白磷（P4），金刚石和石墨等。

（1）同素异形体的物理性质不同，化学性质相似。

②性质不同的原因是结构不同导致的。

（2）同素异形体之间可以相互转化，属于化学变化，但不属于氧化还原反应。

2.同一种元素的不同核素之间互称同位素，核素之间的转化属于物理变化。

3.同素异形体混合在一起，属于混合物而不是纯净物，如金属石、石墨，虽然它们都是碳元素组成，但它们的结构不同，故它们混在一起为混合物。

2、D2、T2、DT混合在一起为纯净物。

5.“四同”概念的区别方法要明确研究对象，如同位素为同种元素的原子，同素异形体为同种元素的单质，同分异构体指是分子式相同但结构不同的分子，同系物主要指结构上相似（同类别），

6.化学反应的实质是原子间重新组合，依据质量守恒定律在化学反应中存在一系列守恒现象，如：

质量守恒、元素守恒、电荷守恒、电子得失守恒等，利用这些守恒关系解题的方法叫做守恒法。

（1）质量守恒

参加化学反应的各物质的质量总和,等于反应后生成的各物质的质量总和。

这个规律叫做质量守恒定律。

（2）物质的量守恒

依据化学反应前后某一微粒的物质的量保持不变，列出守恒关系，也就是利用物质的量守恒。

（3）电子得失守恒

在氧化还原反应中，氧化剂得到的电子总数总是等于还原剂失去的电子总数。

（4）电荷守恒

在电解质溶液中，不论存在多少种离子，但溶液总是显电中性，即阴离子所带负电荷总数一定等于阳离子所带正电荷总数。

守恒法是拨开云雾、驱散困惑的良方，值得我们认真体会。

五、胶体：

1、胶体的本质特征：

分散质粒子大小在1nm—100nm之间

2、胶体的制备与提纯：

实验室制备胶体的方法一般用凝聚法，利用盐类的水解或酸、碱、盐之间的复分解反应来制备。

例如Fe（OH）3、Al（OH）3胶体就是利用盐类的水解方法来制得。

利用胶体中的杂质离子或分子能穿透半透膜，而胶体微粒不能透过半透膜的特点，可用渗析法来提纯、精制胶体。

3、胶体的分类：

分散剂是液体——液溶胶。

如Al（OH）3胶体，蛋白质胶体

（1）按分散剂的状态分分散剂是气体——气溶胶。

如雾、云、烟

分散剂是固体——固溶胶。

如烟水晶、有色玻璃。

（2）按分散质的粒子分粒子胶体——胶粒是许多“分子”的集合体。

如Fe（OH）3胶体。

分子胶体——胶粒是高分子。

如淀粉溶胶，蛋白质胶体等。

4、胶体的性质与应用：

5、胶体的制备方法

　　制备溶胶的必要条件是要使分散质粒子大小在lnm～100nm之间。

制备方法原则上有两种，一是使固体颗粒变小的分散法，一是使分子或离子聚结成胶体的凝聚法。

　　常用的分散法有研磨法、胶溶法等。

研磨法是把粗颗粒的固体放在胶体磨中研细，在研磨的同时要加入明胶等稳定剂。

胶溶法是通过向新生成并经过洗涤的沉淀中加入适宜的电解质溶液作稳定剂，再经搅拌，使沉淀重新分散成胶体颗粒而形成溶胶，这种过程称为胶溶作用，如在新生成的Fe（OH）3沉淀中，加入少量FeCl3稀溶液可制得Fe（OH）3溶胶。

　　凝聚法有多种方法，应用也比分散法广泛。

（1）利用水解反应

　　教材中介绍的Fe（OH）3溶胶的制备，利用的就是FeCl3的水解反应：

FeCl3（稀溶液）＋H2O

Fe（OH）3（溶胶）＋3HCl

　　如果将碱金属硅酸盐类水解，则可制得硅酸溶胶：

Na2SiO3（稀溶液）＋2H2O

H2SiO3（溶胶）＋2NaOH

（2）利用复分解反应

　　可用稀的AgNO3溶液与稀的KI溶液的反应来制备AgI溶胶：

AgNO3（稀溶液）＋KI（稀溶液）

AgI（溶胶）＋KNO3

第四节焊接常用气瓶安全

　　气瓶是使用普遍、流动性大的压力容器，按它所盛装的气体分有：

压缩气瓶，主要充装临界温度tc＜－10℃、在一般环境温度下为气态的气体，它们都以较高的压力充装，目的是为了增加气瓶的单位体积容量；

液化气体气瓶，主要充装温度tc≥－10℃的气体；

溶解气体气瓶，主要充装易燃、易爆、化学性质不稳定的气体，乙炔是这样的气体。

　　总结以往的经验教训，导致气瓶物理爆炸的主要原因是过量充装，而造成化学性爆炸的主要原因是反应物料的倒灌，其次是腐蚀、使用装卸中的损伤和制造缺陷。

因此，气瓶使用安全主要应抓住充装运输、使用和储存等环节。

　　一、气体充装量

　　气瓶充装量应保证在使用过程中可能达到的最高压力不超过它的设计压力，即气瓶所装气体在60℃时的压力不高于设计压力。

1．理想气体状态方程

式中P——压力；

　　V——体积；

　　T——热力学温度；

　　R——气体常数。

　　而真实气体在密度比较小时，近似地遵守理想气体状态方程，真实气体偏离标准状态越远，则与理想气体方程偏离越大。

工程上应用图表计算的对比状态方程即

式中Z——气体的压缩系数，无因次量，表明每一种真实气体与理想气体的偏差程度。

　　2．压缩气体充装量（充装压力）

　　压缩气体充装量是以充装结束时的温度和压力来计算的。

　　由真实气体状态方程式得

一般　　　　　　　　　　　　　　　　　　

所以　　　　　　　　　　　　　　　　　　

式中po、p——气瓶充装压力和设计压力（绝对压力），MPa；

　　To、T——气瓶充装结束时的温度、最高使用温度[（273＋60）K＝333K]；

　　Zo、Z——在po、To或p、T下气体的压缩系数。

　　3．液化气体充装量（充装系数）

（1）高压液化气体充装量高压液化气体充装量与压缩气体一样，必须保证所装入液化气体全部汽化后在60℃下的压力不超过气瓶设计压力。

液化气体充装系数（单位容积内所充装的质量）不应大于它在温度为60℃、压力为气瓶设计压力下的密度，见表2-8。

　　由液体的状态方程可以写出与其气体相同的状态方程式，对于单位质量的液体，需引入相对分子质量时，则状态方程为

因此，高压液化气体的充装系数（Fd）为

式中Fd——高压液化气体充装系数，g／mL或kg／L；

　　V——气体比容，mL／g或L／kg；

　　p——气瓶设计压力（绝对压力），kgf／cm2；

　　M——气体相对分子质量；

　　R——气体常数84．8kgf／（cm2·

K）；

　　Z——气体在绝对压力为p，热力学温度为T时的压缩系数。

高压液化气体在各种温度和压力下的压缩系数Z可以根据它的对比压力p（pY＝P／Po，Po为气体的流量压力）和对比温度TY（TY＝T／To，To为气体是温度）从简单和非简单气体压缩系数图和校正图中分别查出ZO和Z1，然后按下式计算，即

（2）低压液化气体充装量气瓶内的低压液化气体在正常状态下是以气液两态并存的。

温度升高除了瓶内气体的饱和蒸汽压增大以外，瓶内的液体还要膨胀，当温度到一定程度以后，瓶内的容积有可能全被液体所充满，此时如温度继续增加，则由于液体的膨胀就会使瓶内的压力急剧增高，甚至发生爆炸事故，因此，就必须使瓶内的液化气体在气瓶可能达到的最高温度下不会全部为液体所充满，也即是液化气体充装系数不应大于所装液化气体在60℃时液相的密度，见表2-9。

为了保证安全，并考虑到量具等的误差，还需要有适当的裕量。

一般充装系数为所装液化气体在60℃时液相密度的95％～98％。

这样，还

有2％～5％的气相空间（实际上液体不会占95％～98％，因为气相部分还占有一定的质量）。

　　因此，低压液化气体的充装系数（Fd）为

式中e——液化气体在温度为60℃时的液相密度。

　　各种液化气体在上述条件下的密度ρ可以根据它在任一已知温度To下的密度ρ按下式计算，即

式中ω和ωo——液化气体在温度为60℃（333K）和To时的液体膨胀因数。

　　ω和ωo分别可以根据液化气体在温度为333K时的对比压力pr（pr＝p／pc，p为333K时的饱和蒸气压，pc为临界压力）、对比温度TY（TY＝T／Tc；

333／Tc，Tc为临界温度）和在温度为To时的对比压力pYO（pYO＝po／pC，pO是温度为To时的饱和蒸气压）、对比温度TYO（TYO＝To／Tc）内饱和液体膨胀因数图查出。

　　4．溶解乙炔气瓶的充装

　　溶解乙炔气瓶内的填料是孔隙度达85％～92％的多孔硅酸钙，孔隙中充有溶剂——丙酮。

乙炔则通过加压（30atm，即3039750Pa）溶解在丙酮中。

新瓶第一次充装丙酮量为

式中W——丙酮充装量，kg；

　　δ——填料空隙率，％；

　　V——钢瓶实际容积，L。

乙炔瓶充装前必须逐个测定实际质量和瓶内剩余压力，并求出剩余乙炔量为

式中Gs——剩余乙炔量，kg；

　　α——乙炔在丙酮中的溶解度，％；

　　Ps——乙炔瓶内剩余压力，kgf／m2；

　　γa——乙炔密度，kg／m3。

　　乙炔瓶在充装前，必须根据乙炔瓶净重、实重和剩余乙炔量，确定丙酮补加量，即

丙酮补加量＝乙炔瓶净重＋剩余乙炔量—实重

　　补加丙酮后，必须对丙酮充装量进行复核，允差0．5kg，超差的乙炔瓶应进行处理。

　　乙炔瓶充装乙炔在15℃时，限定充装压力为1．5MPa以下。

在不同的环境温度下充装时，其静置后的限定压力

应以此为准进行换算。

　　乙炔瓶充气后，应逐个测定瓶内乙炔量。

其限定充装量为

　　瓶内乙炔量超过上式计算值时，严禁出厂。

而瓶内单位容积乙炔充装量低于0．12kg／L时，必须妥善处理。

　　二、温度升高时满液瓶压的变化

满液钢瓶温度升高1℃，瓶内压力将增加10～20atm（101325～202650Pa），低压液化气瓶若满液充装，只要温升5～10℃，就会因瓶内压力骤增而瓶子屈服变形，甚至爆炸。

不同温度下常见低压液化气体的饱和蒸气压（绝对压力）见表2-10。

　　通过计算，0℃满液的氯钢瓶，不同温度下的压力值见表2-11。

　　由此说明，0℃时满液的氯瓶，温度尚未升高到10℃，就已经爆炸了。

所以为防止过量充装，应做好下列工作：

专人负责、精心操作；

抽尽余液、核实瓶重；

一瓶一卡、认真记录；

称量器具、定期检验；

重复过磅、必须坚持；

自动计量、超重报警。

另外，还必须控制充装气体中各种杂质的含量在规定范围之内，如乙炔气中磷化氢含量（电石中的磷化钙含量不得大于0．08％）。

充装化学性质活泼的易燃气体之前，规定必须用氮气等惰性气体置换出瓶内空气，这时对氮中的含氧量必须控制，否则会引起化学爆炸。

例如丁二烯钢瓶，用纯度为99．6％的氮气置换，因其中含氧量为0．4％，氧与丁二烯生成丁二烯过氧化物，引发了丁二烯快速的增殖反应，放出热量，压力骤升而造成爆炸。

　　三、气瓶的结构、涂色和标识

　　气瓶主要是用来装运气体的。

零件附件越少越好，而且也要力求简单。

故不少种类气瓶把气瓶的主要安全附件——膜片式或易熔合金式安全泄压装置装设在瓶阀上。

一来可，以减少附件的数量，二来可以避免在瓶体上部开孔。

因而瓶阀不仅是充装和排放气体的主要装置，而且又起着防止气体泄漏、减少浪费和保证安全的作用。

　　1．气瓶结构

　　用于气焊与气割的氧气瓶属于压缩气瓶，乙炔瓶属于溶解气瓶，液化石油气瓶属于液化气瓶。

应当根据各类气瓶的不同特点，采取相应的安全措施。

（1）氧气瓶是用来储存和运输的高压容器。

氧气瓶外表面漆成天蓝色，并用黑漆写上明显的“氧气”字样。

氧气瓶的结构如图2-5所示，通常用优质碳素钢或低合金钢制成无缝圆柱形。

瓶体5的上部瓶口内壁攻有螺纹，用以旋上瓶阀2，瓶口外部还套有瓶箍3，用以旋装瓶帽1，以保护瓶阀不受意外的碰撞而损坏。

防振圈4（橡胶制品）用来减轻振动冲击，瓶体的底部呈凹面形状或套有方形支底座，使气瓶直立时保持平稳。

瓶壁厚度为5～8mm。

图2-5氧气瓶

1-瓶帽；

2-瓶阀；

3-瓶箍；

4-防振圈；

5-瓶体；

6-标识

　　氧气瓶阀控制氧气瓶内氧气进出的阀门，按瓶阀的构造不同可分为活瓣式和隔膜式两种，目前主要采用活瓣式氧气瓶阀，其构