生物反应计量学中还原度平衡方程的独立性分析及其对教学的启发.pdfVIP

2025年2月第42卷第1期73

课程与教学研究

生物反应计量学中还原度平衡方程的独立性分析

及其对教学的启发

张家瑞，刘玉棱，李雍容，赵雪冰

（清华大学化学工程系，北京100084）

［摘要］生物反应计量学是生物化工基础和生物反应工程等课程的重要内容。不少教材提到，通过建立

4个元素平衡方程、1个还原度平衡方程并测定呼吸商，就可获得生物反应计量系数的唯一解。但文章

的分析表明，还原度平衡方程并不是一个独立于元素平衡的方程，因此在求解生物反应计量系数时，还

需要其他约束条件才能获得唯一解。相关教学过程使学生正确理解了还原度平衡方程的独立性，提高

了学生的学习主动性，加深了学生对知识点的理解。

［关键词］生物反应计量学；计量系数；元素平衡；还原度平衡；独立方程

AnalysisoftheIndependenceoftheReductionDegreeBalanceEquationin

StoichiometryofBioreactionsandItsImplicationsforTeaching

ZHANGJiarui,LIUYuling,LIYongrong,ZHAOXuebing

(DepartmentofChemicalEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)

Abstract:StoichiometryofbioreactionsisanimportantpartofthecoursesofFundamentalsof

BiochemicalEngineeringandBioreactionEngineering.Manytextbooksindicatethattheuniquesolution

forthestoichiometriccoefficientscanbeobtainedbyestablishingfourelementsbalanceequations,a

balanceequationofthereductiondegree,andmeasurementofrespiratoryquotient.However,inthis

work,ithasbeenproventhatthebalanceequationofreductiondegreeisnotindependentfromthe

elementsbalanceequations.Therefore,tosolvethestoichiometriccoefficients,additionalconstraintsare

requiredinordertofindtheuniquesolution.Theteachingprocessmakesstudentscorrectlyunderstand

theindependenceofthebalanceequationofreductiondegree,improvesstudentslearninginitiativeand

deepenstheirunderstandingoftheknowledgepoints.

Keywords:Stoichiometryofbioreactions;Stoichiometriccoefficients;Balanceofelements;Balanceof

reductiondegree;Independentequation

［收稿日期］2024-04-19

［作者简介］张家瑞（2003一），男，本科生。

［通信作者］赵雪冰，Emai