离子类型

2024-06-10 版权声明 我要投稿

离子类型(精选2篇)

离子类型 篇1

1.OH-易与Fe3+、Cu2+、Fe2+、Mg2+、Al3+、Zn2+、Ag+、Hg2+等发生反应,生成相应的氢氧化物或氧化物沉淀.例如:

2.S2-易和Cu2+、Zn2+、Ag+、Hg2+、Fe2+、Pb2+等发生反应,生成对应的硫化物沉淀.例如:

3.等易与Ba2+、Ca2+等结合,生成相应的盐沉淀.例如:

(微溶,浓度大时沉淀)

4.Ag+易与CI-、Br-、I-等结合成卤化银沉淀.

例如:Ag++CI-=AgCl↓

5.H+易与等结合成沉淀.例如:

二、生成气体的离子反应

1、H+易与、S2-、HS-等发生反应,生成气体放出.例如:

说明:难溶的碳酸盐、亚硫酸盐、硫化物等也能和酸(H+)起反应,生成气体.如:

2.与OH-在加热时易结合,生成NH3.反应如下:

三、生成难电离物质的离子反应

1.H+与OH-结合成水

中和反应的离子方程式为:H++OH-=H2O

注意:难溶的碱与酸反应也能生成水.例如:Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O.

2.H+与CH3COO-、ClO-、CN-、SCN-等结合成难电离的酸.例如:

3.H+与等结合成难电离的等离子:

四、由于双水解相互促进发生的离子反应

弱酸的阴离子,如等,和弱碱的阳离子,如Al3+、Fe3+等,易在溶液中发生双水解相互促进反应.例如:

1.Na2CO3溶液与Al2(SO4)2溶液混合

Al3+水解产生的少量H+和水解产生的少量OH-,发生中和,促使了两个离子反应向右进行,结果生成Al(OH)3沉淀和放出CO2气体,总反应离子方程式为:

2.Na2S溶液与AlCl3溶液混合

总反应方程式为:

五、弱酸的阴离子与碱或酸发生的离子反应

1.弱酸的阴离子,如、HS-、、等,能与OH-结合,生成另外一种离子.例如:

2.弱酸的阴离子,如、HS-、HSO-、等,还易与H+结合,生成气体.例如

六、氧化一还原型离子反应

在溶液中,许多离子或物质之间都能发生氧化一还原反应.例如,Fe3+与I-、S2-,Fe2+与Cl2、Br2、MnO4(H+)与Cl-,(H+)与Fe2+等,它们之间都能发生离子反应.例如:

七、其它类型的离子反应

1.金属氧化物与酸反应

2.金属与酸反应

3.金属与盐溶液的反应

4.有微溶物参与的离子反应

以微溶物Ca(OH)2为例:①若反应时用的是澄清的石灰水,Ca(OH)2要拆写.例如,石灰水与盐酸反应,离子方程式应写成:OH-+H+=H2O.

②若反应时用的是石灰乳或固体熟石灰,Ca(OH)2不拆写.例如,石灰乳与酸反应的离子方程式应写为:Ca(OH)2+2H+=Ca2++2H2O

5.有微溶物生成的离子反应

有微溶物生成的化学反应,如果生成物的浓度较大,也能产生沉淀.例如,AgNO3溶液与Na2SO4溶液反应:2Ag++=Ag2SO4↓

6.写不出离子方程式的离子反应

例如,实验室用固体NaCl和浓H2SO4反应制氯化氢气体,反应如下:

离子类型 篇2

自离子电流探测引起业界关注以来, 国内外针对该领域做了充实的基础研究。P.Mehresh, Abhijit等学者研究了离子电流与发动机空燃比、点火时刻、负载、燃料添加物等参数之间的关系[1,2,3,4], 使离子电流的应用有了坚实的基础。吴筱敏、沈志勇等学者曾使用示波器、数据采集卡等设备进行离子电流的探测[5], 取得了成功, 但是示波器和PC机作为实验设备体积大, 使用不便, 价格较高, 难以应用于实际的产品发动机, 因而有必要设计一种简便易行, 可车载的离子电流探测设备, 用于现有车辆改造或者新车设计。另外, 高忠权、吴筱敏等研究发现, 火花塞的参数, 包括正负极间隙, 正负极面积等[6,7,8], 也影响着离子电流的表现。目前市面上车辆所配装的火花塞构型繁多, 因此需要探究不同构型的火花塞对离子电流造成的影响。

1 离子电流检测系统与实验设计

1.1 偏置电压电源

探测离子电流关键之一在于提供可靠的电压源来驱动检测电路, 维持火花塞间隙的电压来驱动离子定向移动。目前已确认的电压提供方式包括利用发动机本身点火回路提供电压[9]与外接偏置电压源[10]两种方式, 考虑电压的稳定问题, 外接偏置电压源更适用。实验使用电池组串联的12V直流电源串接升压模块, 达到需要的直流电压来供电。升压模块均浮空放置, 不能接地。直流升压后的电压稳定而准确, 体积小, 功耗低, 满足驱动探测电路的需要。

1.2 检测系统设计与组成

实验发动机置于固定台架, 型号及参数注于表1。实验时从火花塞与缸线连接处外接导线, 与离子电流探测线路相连, 线路另一端和发动机机体作为低电势极一起接地。测量电阻阻值为200kΩ, 两端分别与单片机AD端口和电源地线连接。单片机型号为飞思卡尔MC9S12XS128, 采用CPU12XV2内核, 可运行在40MHz总线频率上, 内部集成了ADC12B16CV1模块, 此A/D芯片可进行精度为12bit数据采集, 采样时间可人工自由设定, 最短可达到4μs, 芯片内置采样保持电路。为降低成本, 简化系统, 使用该单片机自带AD模块进行电压采集, 单片机内核进行程序的存储和运行。通过串行通讯接口模块, 即SCI (Serial Communication Interface) , 单片机可以向PC机发送采集到的数据, 在PC屏幕上显示结果, 并以数据表格保存在PC机上。上位机接收与显示程序采用C语言编程完成。

1.3 数据的去噪处理

PC机上存储的表格数据采用MATLAB的小波去噪[11]功能进行处理, 选择频域与时域局部化强的sym8函数作为小波基函数, 对实测数据进行5层小波分解, 得到小波分解系数, 根据极大极小方差原则选择阈值, 并使用曲线平滑效果较好的软阈值法重构真实信号, 取得了较好的效果, 如图1。去噪后的数据可以方便的提取特征值进行比较和分析。

2 实验测试内容

离子电流的大小、波形受诸多因素影响, 如测量电阻大小、燃料添加物、发动机工况等, 其中附加电压是重要的影响因素之一。在实验中, 连接12V电压的升压模块选用了150V、200V、250V、300V, 共四个电压值从低到高的DC-DC模块供电, 检测分析偏置电压值对离子电流波形和最大值的影响。单片机采样时间间隔为10μs。

除了以上因素外, 火花塞电极形状和电极数量对离子电流也会有一定程度的影响。因此, 本文对不同侧极数量和不同中心电极形状的三种火花塞进行了对比实验, 包括单侧极柱状中心电极火花塞, 单侧极锥状中心电极火花塞, 三侧极柱状中心电极火花塞, 为描述方便, 分别依次编号为1、2、3号火花塞, 如图2所示, 型号均为F7RTC。

3 实验结果及分析

3.1 外加直流电压对离子电流的影响

使用常用的1号火花塞进行实验。将内燃机转速保持1500r/m, 阻风门开度50%, 负载为空, 在150V、200V、250V、300V的外加电压下, 获得离子电流的波形, 如图3所示。图中可见, 随着外接电压增大, 离子电流有一定程度增加, 在300V外加直流电压下达到第一峰值为8.60V, 而150V外加直流电源仅能使其达到5.93V。在内燃机稳定运行下, 离子电流的双峰特征明显而清晰, 可以作为进一步实验和数据处理的基础。

3.2 火花塞类别对离子电流的影响

由于追求更好的点火性能, 不同的汽油机的火花塞使用多种了不同的电极材质、结构, 为了探究中心电极结构和侧电极数量对离子电流探测的影响, 将内燃机保持在1500r/m状态下, 阻风门全开, 负载为空, 为对比明显, 使用三种不同的火花塞分别进行150V、200V、250V和300V共4个外加电压的离子电流检测实验, 图4和图5分别给出了二组结果。

从图中可见, 在300V直流电压驱动下, 3号火花塞的离子电流信号较其他两种火花塞峰值更大, 第一峰值达到8.88V, 第二峰值达到7.44V, 且曲线积分值更大, 说明导通线路中的受电压驱动的离子更多, 更有利于离子电流的探测。相比之下, 2号火花塞的离子电流信号峰值最小, 两个峰值分别为7.30V和5.82V, 积分值也明显更小。1号火花塞的波形则介于两者之间, 与3号火花塞差距很小。150V直流电压驱动下, 3号火花塞探测的电压峰值和积分值同样明显大于2号火花塞, 略大于1号火花塞。

将不同电压值下的离子电流第一峰峰值和第二峰峰值坐标点连接, 如图6、图7, 发现在使用三种火花塞时, 离子电流与外加电压的关系基本接近于线性增加关系, 且3号火花塞的离子电流两个峰值受偏置电压的影响最为明显, 而2号火花塞产生的离子电流其峰值为最低, 1号火花塞基本接近3号火花塞。综合来看, 火花塞正极面积对离子电流的影响较大, 负极数量对离子电流影响比较小。

4 结论

1) 使用DC-DC升压模块供电、单片机AD模块采集数据的离子电流探测方案是可靠的, 获取数据处理后可提取部分特征值, 也可通过SCI或者CAN功能传输数据进行离线分析。

2) 在150V-300V的外加直流电压范围内, 加大电压可以提高离子电流的峰值和积分值, 且在此范围内, 离子电流的双峰特征都能清晰识别。

3) 火花塞中心电极和侧电极数量会一定程度影响离子电流的大小, 以获取离子电流信号较大较明显对实验比较有利的情况看, 使用柱形平头中心电极明显优于锥形尖端中心电极, 而多侧电极只略好于单侧电极。

参考文献

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[2]Abhijit, Geomy George, Jeffrey D.Naber.Correlation of air fuel ratio with ionization signal metrics in a multi cylinder spark ignited engine[R].SAE Paper 2009-01-0584.

[3]N.Rivara, P.B.Dickinson, A.T.Shenton.A transient virtual-AFR sensor using the in-cylinder ion current signal[J].Mechanical Systems and Signal Processing, 2009, 23:1672-1682.

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[5]沈志勇.气体燃料发动机缸内离子电流的测量与研究[D].北京:北京交通大学, 2010.SHENG Zhi-yong.The detection and study on ion current in a gas engine[D].Beijing:Beijing Jiaotong University, 2010.

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[8]髙忠权, 吴筱敏, 向往.电极结构对离子电流影响的试验研究[J].内燃机学报, 2008, 26 (4) :364-368.GAO Zhong-quan, WU Xiao-min, XIANG Wang, et al.Experimental study on influence of electrode geometric parameters on ionization current[J].Transactions of CSICE, 2008, 26 (4) :364-368.

[9]李文哲, 李东.定容燃烧室内离子电流信号的检测与分析[J].农业机械学报, 2008, 39 (4) :47-49.LI Wenzhe, LI Dong.Ionic Current Detection and analysis in constant volume combustion chamber[J].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2008, 39 (4) :47-49.

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