《工程化学基础》第1章全解
工程化学第1章 化学反应的基本原理-整合2
O2 ( g ) 0
- 241.8
0
r H m ( i f H m,生成物 ) ( i f H m,反应物 ) 0 0 - (-241.8) 241.8 kJ mol
-1
28
1.2.4键能
定义：在标准态下，将1mol的气态分子AB的化
盖斯定律在生产和科研中具有重要意义：有些反应的反 应热虽然无法直接测得，但可通过间接的方法测定，并 计算得到。
1 例如：求 C ( s ) O2 ( g ) CO ( g )的 r H 2
C ( s) O2 ( g ) CO2 ( g ) r H1 393.5kJ m ol1 1 CO( g ) O2 ( g ) CO2 ( g ) r H 2 283.0kJ m ol1 2
1.1.3 状态与状态函数
1. 2. 3. 状态：系统一切性质的总和(如非特别指明，状态即指平衡状态) 。 平衡状态：在没有外界条件的影响下，系统的宏观性质不随时间 的变化而改变。 状态函数：决定系统状态的物理量称为状态函数。其变化值与系 统状态变化的途径无关，仅取决于初态和终态。常用的状态函数 有 P ， V ， T ， U ， H， S， G 基本特征：状态一定，其值一定；殊途同归，变化相等； 周而复始，变化为零 状态一定，状态函数也一定；如果状态发生变化，则状态 函数的变化仅决定于体系的初态和终态，与所经历的具体 过程无关。
6
2.2 电极电势的应用 2.5 金属腐蚀与防腐
第3章 物质的微观结构及其键合 3.1原子结构与元素周期表 元素性质的周期性 第4章 物质的聚集与分散 4.1气体、液体 4.3 溶液 4.4 固体 第7章 机械和建筑工程中的化 学
工程化学第一章课件
分类 敞开系统
物质交换 有
能量交换 有
封闭系统
孤立系统
无
无
有
无
敞开系统
封闭系统
孤立系统
孤立系统是一种科学的抽象,对于科 学研究有重要意义.
第一章 化学反应的基本原理
1.1.2 过程和环境
过程：当系统的状态发生变化时，我们把这种变化称为过程。 途径：完成这个过程的具体步骤称为途径。
1. 等压过程 系统的压力始终恒定不变（△P=0）。
应速率很慢，就要寻找适当的催化剂以加快反应速率。 4. 进一步了解物质的结构和性能之间的关系，深入探讨化 学反应的本质。
第一章 化学反应的基本原理
第一节 化学反应的基本概念
1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5 系统和环境 过程和途径 状态和状态函数 热和功 热力学能
第一章 化学反应的基本原理
液体和固体——Pθ压力下的液态和固态纯物质
温度可以任选，通常选 298.15 K。
第一章 化学反应的基本原理
H 2 ( g ) 0.5O2 ( g ) H 2O(l )
rH m1
rH m 2
rH m3
rH m 4
2H ( g ) O( g ) H 2O( g )
体积功—系统体积变化反抗外力所作的功称为体积功。 非体积功—其他功（电功、表面功）等都称为非体积功。
第一章 化学反应的基本原理
1.1.4 热和功
规定： 系统从环境吸热时，Q为正值； 系统向环境放热时，Q为负值。 环境对系统做功时，W为正值； 系统对环境做功时，W为负值。
环 热
Q﹥
境
Q﹤
体
w﹥
1.2.4 键能
《工程化学基础》习题参考答案分析
《⼯程化学基础》习题参考答案分析《⼯程化学基础》习题答案(仅供参考)第⼀章习题参考答案1. P H=123.941kPa; P o2=61.9705kPa2. ⑴ P H2=60.021kPa; P o2=14.985kPa; P N2=5.994kPa⑵ P 总=81 kPa(3) X H2=0.741 ; X O2=0.185 ; X N2=0.0745. (1) F N2=75kPa； P o=75kPa(2)F N2=37.5062kPa；P o2=112.4938kPa(3)P总=243.0632kPa6. ( 1)硫蒸⽓的摩尔质量：65.2230(2)硫蒸⽓的化学式为：S2第⼆章习题参考答案1. 是⾮题：⑴(-)；⑵(-)；⑶(-) ；⑷(-)；⑸(-)； (6)(+ ) 。
2. 选择题：⑴(c);⑵(d) ；⑶(a);⑷(c) ；⑸(d) o3. (1) △ U=150kJ; (2) △ U=-250kJ; (3) △ U=450kJ; (4) △ U=975kJ。
4. (1)W=-3.10kJ; (2) △U=37.53kJ o5. (1)9.75kJ;⑵ 0kJ; (3)8.11kJ; (4)0kJ o6. 可获得肌⾁活动的能量为17.86kJ7. △ rHmp298.15K)=-16.73kJ.mol-110. (1)-1366.8kJ.mol-1; (2)-429.82 kJ.mol-1.11. (1)-153.89 kJ.mol-1; (2)-82.89 kJ.mol-1第三章参考习题答案1. 是⾮题(1)(-);⑵(-);⑶(+);⑷(-);⑸(-);⑹(-) o2. 选择题：(1) (c);⑵(b) ;(3)(b);⑷(c) o3. 填空题:(1) △ rHm B —增⼤；△ rSm B —增⼤；△ rGm B —基本不变;K 0 —减⼩；v(正)—增⼤,v(逆)—增⼤多⼀些。
工程化学全套精品课件 第一章-热化学
教 是状态函数。
案 图例：
广西大学化学化工学院
工
程 化
4、规定 Q与W的取值正、负有不同的规定：
学
Q为正值(>0)，则系统吸热 Q
电
Q为负值(<0)，则系统放热
子
教
W为正值(>0) ，则环境对系统作功 W
案
W为负值(<0) ，则系统对环境作功
广西大学化学化工学院
广西大学化学化工学院
工 程 难点： 化 标准焓变(△H) 化学过程中的综合求算。 学 电 子 教 案
第一节 几个基本概念
工 程 一、系统与环境 化 1、系统 学 2、环境 电 3、系统种类
子
敞开系统：
教 案
系统 封闭系统：(本章主要研究对象) 孤立系统(或隔离系统)：
图例：
广西大学化学化工学院
思考：
学 电
、C分别是哪些广度性质的比值？
子 例1-2：
教
案
广西大学化学化工学院
工 程 四、过程与途径
化
等温过程：T始＝T终＝T环
学
等压过程：P始＝P终＝P环
电 过程 等容过程：△V＝０
子
绝热过程： Q=0
教
循环过程： △X=0 (X为状态函数）
案 途径：指实现某个过程的具体步骤。
广西大学化学化工学院
电 说明：
子
P(标准压力)=100kPa
教
P(旧)=101.325kPa
案
广西大学化学化工学院
工
程 2、热力学对物质的标准状态规定
化 学
(1)、气态物质的标准态
指在任一温度T、标准压力P下表现出 理想气体性质的纯气体状态。
《工程化学基础》第1章
《工程化学基础》
教材：《工程化学基础》（第二版） 编著： 陈林根等 出版： 高等教育出版社
主讲人：x x x
1
第1章，绪 论
学习要求
1、了解化学学科的地位和作用，明确学习《工程化 学基础》的要求。 2、了解物质层次及其运动理论，理解认识源于实践 和没有止境的观点，确立正确的学习方法。 3、联系实例理解系统和环境，聚集状态和相等概念， 明确敞开系统、封闭系统、孤立系统及相的划分。 4、明确化学反应中的质量守恒和能量变化，掌握物 质的量的符号、单位及有关计算。 5、明确反应进度的概念，掌握化学计量数正负值的 2 确定。
14
表1. 1
典型 层次 尺寸/m 胀观 宇观 宏观 微观 渺观 1040 1021 102 10–17 10–36
有关物质层次的一些情况
实 例 理 论 ？
过渡 尺寸/m 3×1030 3×1011 3×10-10 3×10-27
银河系 篮球场 基本粒子
太阳系 原子，分子
广义相对论 牛顿力学 量子力学 超弦（？
大学本科化学教学的分类 ①化学研究类， ②化学品生产类， ③非化学研究非化学品生产类。
10
2. 《工程化学基础》的编写特点 《工程化学基础》及其系列教材特意专门为上述 工程类学生设计和开设。它以化学原理为经线， 以化学在材料、信息、能源、环境、生命诸领域 中的目的 通过学习，首先使工程类学生理解以下三个方面内容： ①物质的组成无论多么复杂，它们最终都是由原子组 成的，物质的性质首先来自于组成物质的不同元素原 子的种类、形态和数目； ②物质的性质同时来自于物质的结构，取决于原子在 空间的排布和相互间的作用，（这都和原子及其结合 态的电子运动状态有关）， ③不同性质的物质通过不同方式组合、化合以及复合， 形成形态各异、功能各异的众多物质，它们彼此相互 依存、相互取长补短，形成了一个五彩缤纷的物质世 界。 12
工程化学教案-第1章全解
工程化学教案 第一章 •• 1工程化学教案——第一章 热力学主讲教师：董文魁、许力、李静萍等使用教材：许力等编著，《工程化学》，兰州大学出版社授课对象：非化学类各专业学生第一章热力学（讲授时数: 14学时）一．学习目的和要求1．掌握热化学的基本术语和概念（系统和环境、状态与状态函数、过程、相、化学反应进度）。
2．掌握热力学第一定律（热力学能、热和功、热力学第一定律、焓和热化学方程式、盖斯定律、键焓与反应焓）。
3．了解能源。
4. 掌握标准平衡常数的表达式、意义、应用。
5.掌握化学平衡移动的规律。
6.掌握熵、熵变和绝对熵的概念、意义。
7.掌握化学反应的标准摩尔吉布斯函数的引入和△r Gθm（T）的近似计算，能用其判定化学反应进行的方向。
8. 理解标准平衡常数Kθ的意义及其与△r Gθm（T）的关系，并掌握有关计算。
二．本章节重点、难点热化学的基本术语和概念（系统和环境、状态与状态函数、过程、相、化学反应进度）；热力学第一定律（热力学能、热和功、热力学第一定律、焓和热化学方程式、盖斯定律、键焓与反应焓）。
标准平衡常数的表达式、意义、应用（判断反应方向；程度、计算平衡组成）；化学平衡移动的规律；掌握熵、熵变和绝对熵的概念、意义。
化学反应的标准摩尔吉布斯函数的引入和△r Gθm（T）的近似计算，（化学反应的方向和吉布斯函数；化学反应进行的程度）；标准平衡常数Kθ的意义及其与△r Gθm（T）的关系；；化学反应的标准摩尔吉布斯自由能函数变△r Gθm（T）的近似计算；用△r Gθm（T）判定化学反应进行的方向。
三．学时分配热化学的基本术语和概念（系统和环境、状态与状态函数、过程、相、化学反应进•• 2工程化学教案 第一章• •3 度）（2学时）。
热力学第一定律（热力学能、热和功、热力学第一定律）（2学时）焓和热化学方程式、盖斯定律、键焓与反应焓（2学时）。
标准平衡常数的表达式、意义、应用（2学时）。
化学平衡移动的规律（1学时）。
工程化学基础(童志平主编)复习要点及习题解答
解:W=-P△V=-△n RT =-1×8.314×10-3×373.15=-3.10 kJ （或V1/V2=T1/T2→V2=？ W=-P△V=-PV=？) △U=Q+W=40.63+(-3.10)=37.53 kJ
10
6. 计算下列反应（或过程）的 QP 与 QV 之间的能 量差值。(方法:QP-QV=△n RT)
27
11.
r H m (298.15K ) T2 T1 K2 ln ( ) K1 R T1T2 (298.15K ) 398.15 298.15 2 .5 r H m ln ( ) 100 8.314 298.15 398.15 r H m (298.15K ) 36.41kJ / m ol
浓度、压力可能导致平衡移动并改变v，但不改变K和k;
温度升高会导致平衡移动和v增加，同时使K改变和k(正、逆)增加； 催化剂不改变K且平衡不移动，但使k,v(正、逆)增加
18
习题解答
1.是非题 (1) -; (2)-; (3)+;(4)-; (5)-; (6)-。 2.选择题: (1) c; (2)b ;(3)b; (4)c
反应达到平衡时： rGm(T) = 0
Q = Kθ Q与K的关系与区别
θ G θ r m (T ) ln K RT
rGmθ与r Gm的关系与区别
单位的一致 16
化学平衡移动方向的判断 ：
勒夏特列原理
rGm(T) = RT ln (Q / Kθ)
r Gm (T ) r Gm (T ) RT ln Q
r Gm (T ) r H m (298.15K ) T r S m (298.15K )
工程化学基础参考答案
工程化学基础习题解第一章 绪论P13. 一些基本概念1.判别下列表述的正确与否，正确的在后面括号内用“√”错误的用“×”表示：（1）1摩尔氧..........................................................................................................(X ） （2）1mol(-OH )................................................(√) (3)化学反应通式可表示为ΣB v B=0...................................( X) (4)在宇宙中找不到绝对意义上的孤立系统..............................................................(√) 2.选择题：（要求将正确标号填入括号内，多选与单选自己判断） （1）下列物质中属于微观粒子的是 （ C D ）(A)分子 （B ）原子 （C ）高速运动的电子 （D ）光子 （2）下列说法正确的是 （ C ） （A ）1摩尔氧的质量是8.0g(B)原子和分子的空间尺寸分别为m 10107-10和m -(C)原子和分子的空间尺寸在m 10~107-10m -左右（D ）我们能同时看到远处打雷发出光和听到打雷发出的声音（3）下列表述中错误的是（ B D ） (A)18.0g O H 2物质的量是1mol(B)1.0 mol 氢的物质参加了反应 （C ）1.0 mol 的（2H ）参加了反应（D ）“反应进度”说明，认识物质变化，必须考虑时间的变化 3.（用恰当的文字或符号填入空格）计量反应进行程度的物理量都是（反应进度），它的符号是（ξ），单位是（mol ）,这个单位还可以方便地计量介观粒子和微观粒子的物质的量。
4.在0℃时，一只烧杯中盛有水，水上浮着两块冰，问水和冰组成的系统中有几相？如果撒入食盐，保持系统的温度仍为0℃不变，直至冰和食盐全部溶解（此时，冰点下降，详见ξ2.3所述），此时系统中有几相？如果再加入一些3AgNO 溶液，有什么现象发生？此时系统有几相？如果还加入一些4CCl ，又将发生什么现象？此时系统为几相？ 答：① 两相（固、液）② 一相（液相）③加入3AgNO 有白色沉淀生成，此时系统有两相（液、固） ④ 加入4CCl 发生分层现象，此时系统三相（水相、固、油相） 5.高温水蒸气对钢的化学腐蚀特别严重。
大一工程化学第一章知识点
大一工程化学第一章知识点一、引言工程化学是一门综合性学科，它结合了化学、物理、材料科学等多个领域的知识，旨在培养学生掌握并应用现代化学技术，解决工程问题的能力。
通过学习工程化学的基础知识，我们可以更好地理解和应用化学的原理和方法，为我们从事工程化学相关领域的工作打下坚实的基础。
二、化学基础1. 原子结构和元素周期表工程化学的基础是对原子结构和元素周期表的理解。
原子是所有物质的基本单位，由带正电荷的原子核和带负电荷的电子组成。
元素周期表是将元素按照原子序数排列的表格，它可以帮助我们了解元素的性质和化学反应。
2. 化学键和化学反应化学键是原子之间相互作用的结果，常见的化学键有离子键、共价键和金属键等。
化学反应是原子重新组合形成新物质的过程，常见的反应类型包括酸碱中和反应、氧化还原反应和置换反应等。
三、化学平衡和化学热力学1. 化学平衡化学平衡是指化学反应前后反应物和生成物的摩尔数保持不变的状态。
根据动力学和热力学的原理，我们可以通过改变温度、压力和浓度等条件来控制和调节化学平衡。
2. 化学热力学化学热力学研究化学反应的能量变化和反应速率。
熵是物质分子混乱程度的度量，焓是化学反应过程中的热变化量。
根据热力学的原理，我们可以计算和预测化学反应的热力学参数，如焓变、熵变和自由能变化等。
四、溶液和溶解度1. 溶液的概念与分类溶液是由溶质和溶剂组成的均匀混合物。
按照溶解度的大小，溶液可以分为饱和溶液、过饱和溶液和不饱和溶液。
饱和溶液是指在一定温度和压力下，溶液中已经溶解了最大量的溶质。
2. 溶解度和溶剂的选择溶解度是指在一定温度和压力下，溶质在溶剂中的最大溶解量。
溶解度的大小受到溶质和溶剂性质的影响，如温度、压力、溶质和溶剂的相互作用力等。
根据不同的溶解度规律，我们可以选择适当的溶剂来实现溶质的溶解。
五、化学反应速率和催化剂1. 化学反应速率化学反应速率是指反应物消耗或生成的物质在单位时间内的数量变化。
反应速率受到温度、浓度、表面积和催化剂等因素的影响。
大一工程化学基础习题答案
大一工程化学基础习题答案第一章原子结构和元素周期系【基本要求】了解微粒子运动的特点，熟悉原子轨道的概念，掌握四个量子数的取值范围，能用量子数确定原子轨道和微观状态，记住S、P、D原子轨道的角分布图。
了解屏蔽效应和钻穿效应，并能用paulin近似能级图排列多电子原子核外的电子。
了解原子结构和周期系统之间的关系。
熟悉原子结构与有效电荷周期性、原子半径、电离能、电子亲和能和电负性之间的关系。
[重点]四个量子数及原子轨道角分布图、多电子原子核外电子的排布，原子结构与周期系的关系。
【难点】微粒子运动、四个量子数和原子轨道的特殊性。
[参考教学时间]6小时习题参考答案1.使用里德堡公式，H原子的电离需要吸收多少能量？满足这种能量的波长是多少？解：h原子电离即指核外的一个电子从基态（n=1）跃迁到无穷远（n=∞、核作用不到的地方）。
所以，其所许能量为：e=hv=hr(1n12?1n212)=小时((1i2?4?)=6.626×10-34×3.289×1015×6.02×10231.131.2 10（j）？1312（kj？mol）满足这个能量的波长为：λ==vc3？103.289? 10158（1n12？1n22=)3?108153.289?10=9.12?10?8（m）=91.2（nm）2.如果在H核外有一系列轨道，能量为：（1）-5.45×10?19j（2）-2.42×10?19（3）-1×10?19j（4）0j（5）+5.45×10?19j问：哪些轨道是合理的？这些合理轨道的能级是多少。
溶液：H原子的能级公式为：en=-2.179?10n2?18(j)n=1，2，3，?当n=1时，E1=-2.179？10? 18（j）n=2时，e2=-2.179? 1022? 18=-5.448 × 10? 19（j）18n=3时，e3=-2.179? 1032=-2.412 × 10? 19（j）18n=4时，e4=-2.179? 1042=-1.362 × 10? 19（j）18n=5时，e5=-2.179? 1052=-8.716 × 10? 20（j）?18n=∞时，e?=-2.179? 1052=0（j）∴（1）、（2）、（4）都是合理的，分别是第二能级，第三能级和电离态（n=∞）。
《工程化学》第1章 热化学
3H2 (g) +N2 (g) =2NH3 (g)
C( 石墨 ) O 2 ( g ) CO 2 (g)
工程化学 Engineering Chemistry
1.2 反应热的计算
1.2.3 反应的标准摩尔焓变
1.热力学标准状态（规定的公共参考状态）
气体物质的标
进行加减乘除运算。由已知精确测定的反应热计算难于测量的
反应热。
工程化学 Engineering Chemistry
1.2 反应热的计算
2 r H（1
m ）
2C(石)+2O2(g)
r H（3
m ）
2CO2(g)
2 r H m ( 2)
2CO(g)+O2(g)
r H m (3)=2 r H m (1) -2 r H m (2)
等容过程，且不做非体积功
因V = 0 ，则W = 0，所以 U =QV
等压过程 p1=p2=pe，且不做非体积功
U = Qp+W =Qp + （－peΔV）
Qp＝ΔU+ peΔV=U2－U1+peV2－peV1
＝（U2+p2V2）－（U1+p1V1）
定义
H＝U+pV
Qp＝H2－H1 ＝ΔH
准态
标准压力 p（100kPa)下的纯理想气体；各
p
组分气体的分压都是 的混合气体
液体和固体的
标准态
标准压力 p下的纯液体或纯固体
溶液中的标准
态
标准压力 p下，溶液中溶质浓度为标准浓
度c 1 mol dm3 的溶液
注意：标准状态未规定温度！
化工基础课程讲义(第1章)-2011_844508041.pdf08041
1.2 流体静力学方程
密度----单位体积流体所具有的质量：
M ＝ V (1 1)
ρ＝f (p,T) 压力对液体的密度影响很少，常可称为不 可压缩流体，温度对液体的密度有一定的影 响。
各种气体和液体的密度可从有关书刊中查 得，如本书附录3－6。
1.2 流体静力学方程
气体因具有可压缩性和膨胀性，其密度随 温度，压力有较大变化，通常在温度不太低 ，压力不太高的情况下，气体可用理想气态 方程式计算： ' pM ' T P ＝ (1 2) ' RT TP T 'P ' TP
液gz 液g) 液gz 气gz≈p
故 z= p表/（ρ
思考题
上述四个底面积相等的容器，将有液面高度相等的 同样液体，试考虑 内侧底部承受的压力是否相等？ 忽略容器本身体的重量，将各个装得有液体的容器放 在台称上，重量相同吗？ 试解释其原因
1.3 流体流动的基本方程
本节主要讨论流体流动过程中，流速、压 强等的变化规律，研究流体流动过程中的能 量损失以及为输送流体需对流体提供的能量 。 反映流体流动规律的主要方程式有连续性 方程式和柏努利方程式。
液态或气态下的物料称流体。 流 体 的 特 征： 易流动，无固定形状。 气体与液体的区别： ①密度： 气体变化；液体变化不明显 ②压缩性：气体 可压缩；<20％可看成 不可压缩。 液体 不可压缩。 流体的流动和过程进行的好坏、动力的 消耗及设备投资息息相关，是过程控制最 普遍采用的操作手段。
1．2．1流体的性质
1.3 流体流动的基本方程
考虑右图所示的稳定 流动体系，现以截面1-1′ 和截面2-2′ 之间的管路与 设备为衡算的系统。 假设在稳定流动条件下 ，单位时间有质量为m(kg) 的流体从截面1-1′进入系统 ，必然有质量为m(kg)的流 体流出截面2-2′。
工程化学第一章
1)焓不是热力学第一定律的必然结果，是人为引进
的派生函数，通常条件下，不具有任何物理意义。 2)焓是系统的状态函数，具有能量的量纲，绝对值 无法测定。
2.热化学方程式
表示化学反应与热效应关系的方程式称为热化学方
程式。因为U,H的数值与系统的状态有关，所以方程式
中应该注明物态、温度、压力、组成等。对于固态还
一、系统与环境
系统（System） 被划定的研究对象称为系统， 亦称为体系。 环境（surroundings） 与系统密切相关、有相互 作用或影响所能及的部分称为 环境。
概念说明：
•所谓有关，指环境能与系统发生物质与能量的交换， 对系统施加影响。 •系统与环境是根据研究问题的需要而人为划分的，系
统确定后在研究问题的过程中不变。
应注明结晶状态。
例如：298.15 K时
H 2 O(l,p ) H 2O(g, p )
$ $
r H m (298.15 K) 40.6 kJ mol
$
-1
3.赫斯定律
1840年赫斯根据大ຫໍສະໝຸດ 实验结果发现：在相同的反应条件下，任
物质能够燃烧是因为它含有“燃素”，燃烧的过程就
是可燃物中的“燃素”放出的过程，可燃物放出“燃 素”后就成为灰烬。 1723年，德国哈雷大学的医学 与药理学教授施塔尔出版的《化学基础》是燃素说的 代表作。
4.近代定量化学时期：
波义尔于1661年发表的《怀疑派化学家》成为了近
代化学的基础。
在1775年前后，拉瓦锡接受了波义耳的说法，根据
5.关于本课程
总学时：40学时，理论讲授32学时，实验8
学时 考试：平时成绩+考勤+卷面成绩 作业：不许抄袭，独立完成 上课：不许迟到，不许说话
化学工程基础 第一章 第三节
1 n
平均速度
1 um umax 2
du dy
u m 0.82u max (n 7)
剪应力
du dy
四、流动边界层
1、边界层 流动边界层：存在着较大速度梯度的流体层区域， 即流速降为主体流速的99％以内的区域。 边界层厚度：边界层外缘与壁面间的垂直距离。 边界层区（边界层内）：沿板面法向的速度梯度很 大，需考虑粘度的影响，剪应力不可忽略。
量，用 G 表示，单位为 kg／(m2· s)
Ws Vs G u A A
3、流速与管径的关系
圆形管路,若管道内径 d 表示，则
u
Vs d
2
d
4
4Vs u
一般: 密度大或粘度大的液体，u 应小;
含固体杂质流体 u 应大，避免固体沉积在管
内;
气体稍大10-30m/s，液体0.5-3m/s。
1St 100cSt 10 m / s
4 2
（6）影响粘度的因素 ①温度 液体—温度，粘度下降； 气体—温度，粘度。 ②压力： 液体—受压力影响很小； 气体—压力，粘度； 但只有在压力极高或极低时有影响。
三．流体流动的类型
• 稳定流动：任一点处流体的流速、压力、密度 等物理量仅随位置变，而不随时间改变的流动。
主流区（边界层外）：速度梯度很小，剪应力可以 忽略，可视为理想流体 。
2、边界层流型：层流边界层和湍流边界层
层流边界层：在平板的前段，边界层内的流型为层流。 湍流边界层：离平板前沿一段距离后，边界层内的流型转为
1 7
——1/7方律
um 0.82umax
通常遇到的情况下，湍流时的平均速度大约等于管中 心处最大速度的0.82倍。
工程化学总结全解
工程化学总结第一章 化学反应的基本原理第一节 化学反应的热效应 一、基本概念和基本知识 1、系统和环境 2、状态和状态函数 3、内能4、热和功：正负号规定5、能量守恒定律：ΔU ＝Q ＋W6、理想气体分压定律：（ ）T,V 时， p ＝Σp i ，p i /p ＝n i /n 二、化学反应的热效应和焓变 1、Q ν＝ΔU （W ’＝0）2、Q p ＝ΔH （W ’＝0） ；H ＝U ＋PV3、Q p ＝Q ν＋Δn (g)RT 三、盖斯定律反应式相加减对应着热效应相加减。
四、标准摩尔生成焓和化学反应标准焓变的计算Δ)298(θm H ＝∑νB Δf θm H (298，B)第二节 化学反应的方向 一、自发过程 二、混乱度、熵和熵变1、S =k lnΩ2、熵值大小的判断3、热力学第三定律4、化学反应的熵变： Δ)298(θm S ＝∑νB θm S (298，B) 三、吉布斯函数和反应方向的判断 1、ΔG ＝ΔH －T ΔS2、恒温恒压、不作非体积功条件下：ΔG < 0 反应正向自发ΔG > 0 正向不自发，逆向自发 ΔG ＝ 0 化学反应处于平衡状态四、标准状态下吉布斯函数变的求算Δ)(θm T G ≈Δθm H －T Δθm S五、非标准状态下吉布斯函数变的求算b a dc p p p p p p p p RT G G ]/)B ([]/)A ([]/)D ([]/)C ([lnθθθθθm m +∆=∆第三节 化学反应进行的程度和化学平衡 一、化学平衡与化学平衡常数b a dc p p p p p p p p K ]/)B ([]/)A ([]/)D ([]/)C ([θθθθθ=二、平衡常数的热力学求算ln K θ＝－Δθm G /(RT )三、化学平衡的移动 吕·查德理原理 四、平衡常数的有关计算 只要求简单计算。
第四节 化学反应的速率 一、化学反应速率的表示方法t c dt c c t c b t c a ∆∆=∆∆=∆∆-=∆∆-=/)D (1/)C (1/)B (1/)A (1υ 二、浓度对反应速率的影响 1、基元反应：υ＝kc a (A)c b (B) 2、复合反应：υ＝kc α(A) c β(B) 3、反应级数三、温度对反应速率的影响k ＝Ae －ε/RT四、活化能的物理意义活化分子的平均能量与普通分子的平均能量的差值。
化学工程基础第一章作业答案
第一章 流体流动与输送1-2 某油水分离池液面上方为常压，混合液中油（o ）与水（w ）的体积比为5:1，油的密度为= 830kg·m -3，水的密度为= 1000kg·m -3。
池的液位计读数h c =1.1m 。
试求混合液分层的油水界面高h w 和液面总高度(h w + h o )。
解：如下图gh 0 + gh w = gh ch 0 : h w = 5:1 ∴ 5gh w + gh w = gh cm g g gh h w c w 214.0100083051.1100050=+⨯⨯=+=ρρρh 0 +h w = 6 h w = 6 × = 1.284m1-4 如下图，在流化床反映器上装有两个U 型水银压差计，测得R 1 = 420mm ，R 2 = 45mm ，为避免水银蒸汽扩散，于U 型管通大气一端加一段水，其高度R 3 = 40mm 。
试求A 、B 两处的表压强。
解：p A = gR 3 +HggR 2= 1000×× +13600× = 6396（表压）p B = p A + ρHg gR 1 = 6396 + 13600×× = 62431（Pa ）（表压）1-5 为测量直径由d 1= 40mm 到d 2= 80mm 的突然扩大的局部阻力系数，在扩大双侧装一U 型压差计，指示液为CCl 4，316004-⋅=m kg CCl ρ。
当水的流量为×10-3m 3·s -1时，压差计读数R 为165mm ，如下图。
忽略双侧压口间的直管阻力，试求局部阻力系数。
解：在两测压口截面间列能量衡算式2222122222111u u gZ p u gZ p ξρρ+++=++ Z 1 = Z 2123121.204.041078.2--⋅=⨯⨯=s m u π1232553.008.041078.2--⋅=⨯⨯=s m u π等压面a-b ，那么)(214R h g p gR gh p CCl ++=++ρρρ165.081.9)600`11000()(421⨯⨯-=-=-gR p p CCl ρρ=2)2(21222121u u u p p -+-=ρξ =544.0221.2)2533.021.210002.971(222=-+-理论值563.0)08.004.01()1(222221/=-=-=A A ξ 相对误差 %49.3%100544.0544.0563.0=⨯-=1-6 如下图于异径水平管段两截面间连一倒置U 型管压差计,粗、细管的直径别离为∅60×3.5mm 与∅42×3mm.当管内水的流量为3kg·s -1时,U 型管压差计读数R 为100mm ，试求两截面间的压强差和压强降。
01工程化学基础绪论
固态比较复杂。纯铁粉颗粒很多，但属 于一个相。
相要求物理和化学性质完全相同即： ①成分不同，混合后达不到分子或离子
级的分散水平，就是不同的相，如铁锈 和铁。
②结构不同，属于不同的相，如金刚石 和石墨。
水的三相点（冰、水、水蒸汽共存） 为273.16K（即0.01℃）,611.73Pa。
物质的量 反应进度
二 系统和环境
所研究的物质或空间与其余的 分开，研究对象就构成系统（体 系）。
与系统相联系的其他部分称为 环境。 环境就是体系外密切相关的部分 。
敞开系统：与环境有物质交换也有能量交换。 封闭系统：与环境无物质交换有能量交换。 隔离系统：与环境无物质、能量交换。
系统可以是实际存在的，也可以是想象的。系统与环境间的界面 可以是真实的，也可是虚构的。
2.0
1
1
n1N2 N2
(2.0
3.0)mol 1
1.0mol
1
n1H2 H2
(7.0
10.0)mol 3
1.0mol
1
n1NH3 NH3
(2.0
0)mol 2
1.0mol
六 反应进度
用反应进度ξ表示一个化学反应进行的
程度。
目的：反应无论进行到任意时刻，采 用任意一个反应物或产物表示，所得 数值都是一样的。
系统中化学组成均匀、物理化学性质相 同，而且可以用机械方法分离出来的部 分称为相。
相——体系中物理性质和化学性质完全 相同的任何均匀部分。
相与相之间有明确的界面，越过界面， 宏观性质就要发生突变。
气态相互之间能够无限混合，一个系 统只有一个相。
工程化学第一章化学反应基本原理
2015年3月13日 8时35分
３、化学反应标准焓变的热力学计算
2015年3月13日 8时35分
三、盖斯定律
• 化学反应的恒压或恒容热效应只与反应系统的始 态和终态有关，而与变化的具体途径无关。 • 利用盖斯定律可以计算一些实验难以测定的反应 热效应。 • 盖斯简介
2015年3月13日 8时35分
如298K时，下列反应 （1）C(s)+1/2O2(g)=CO(g)；Δ (1)很难测定，但反应 （2）C(s)+O2(g)=CO2(g) ；Δ (2)＝－393.5kJ· mol-1 （3）CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)；Δ (3)＝-283.0kJ· mol-1 的反应热已测得。则Δ (1)可根据盖斯定律求算： Δ (1)＝Δ (2) －Δ (3) ＝－393.5－（－283.0） ＝－110.5(kJ· mol-1) 可见，盖斯定律也可以表述为，反应方程式相加减 对应着反应热效应相加减。这一规律可看作是盖斯定 律的另一种表述。
2015年3月13日 8时35分
如： H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(l)；Δ ＝Δf (H2O,l) C(石墨) ＋O2(g)＝ CO2(g)；Δ ＝Δf (CO2,g) 附录中给出了部分物质在298K时的标准生成焓。 稳定单质的标准生成焓显然等于零！ ２、水合离子的标准生成焓
１、恒容反应热效应
设化学反应在恒温恒容条件下进行，并且不做其 它功。 由于ΔV＝0，所以W＝0。 根据能量守恒定律，有 ΔU＝Q＋W＝Qν＋0＝Qν 或 Qν＝ΔU 式中Qν表示恒容反应热效应。 即，恒容反应热效应等于系统内能变化。
工程化学——01 绪论
体积
能
升
电子伏
l、L
eV
第三节 有效数字
一． 有效数字的概念
有效数字(significant figure)是既能表达数 值大小, 又能表明测量值准确程度的数字表 示方法, 它包括测得的全部准确数字和一位 可疑数字，可疑数字的误差为±1。
25
mB MB nB
def
单位 kg· -1。以 g· -1为单位，原子MB的数 mol mol 值等于其 Ar，分子MB的数值等于其 Mr。
第五节 分散系统与混合物的组成标度
例
0.53g Na2CO3的物质的量是多少？ 运用摩尔质量的定义式
可以方便地计算MB 、 mB 和nB。
第五节 分散系统与混合物的组成标度
?
问题：1mol 物质有多少 1mol水能一口喝下，宇宙中的星球约 1/10 mol，算算直径 1cm 的小球排满我国 9.6×106 km2 陆地会有多厚？
第五节 分散系统与混合物的组成标度
一． 物质的量(amount of substance) 4. 摩尔质量(molar mass)和物质的量的计算 物质B的摩尔质量MB定义为B的质量mB除以B的 物质的量nB，即：
第一节 基础化学课程的地位和作用
三． 化学是一门中心学科。
第一节 基础化学课程的地位和作用
四． 化学和生命科学、药学的关系。
O O P O O 碱基 H C C OH H
N O H HN N H N NH N H
腺嘌呤 adenine
H N N H
胸腺嘧啶 thymine
O H N O
HOCH2 C H H C
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“另类”与“正常”的辨证关系
10
气体分子的能量分布示意图
11
成才 1. 性能可靠、经久耐用、优质优价 2. 文理兼重（意义和重要性） 3. 放眼量（10年，20年，30年，40年后）
12
理性选择
选课、选教师、合理安排时间
有意义的语义材料的遗忘曲线
《心理学》卢家楣等 主编 p.130
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科学的学习方法
符号记为 n，单位为摩尔(mol)。 n 与阿佛加德罗常数 NA 和粒子数 N 的关系是 n = N / NA，其中 NA = 6. 02×1023 mol–1。 摩尔质量（符号为M）：M = m/n，单位为 kg· mol–1
45
六、反应进度
20世纪新分子和新材料的增长情况
年份 1900 1945 1970 1975 1980 1985 1990 1999 已知化合物的数目 55万种 110万种，大约45年翻一倍 23. 7万种，大约25年翻一倍 414. 8万种 593万种，大约10年翻一倍 785万种 1 057. 6万种，大约10年翻一倍 超过 2 000 万种
34
化学工业及化学品与生态危机 人类在其创造活动中也带来了不少人为的危害，如： 废水、废气、废渣和噪声、辐射的污染，臭氧层的破 坏，资源的枯竭等等。 学术是中性的
应用科学成果是有善恶之分的
要解决这些问题一方面要加强科学管理，依法治国， 另一方面仍要依赖于化学科学和相应的技术进步。
35
1.4 一些基本概念
6
其次，通过学习，加深对辨证唯物主义思想的理解， 确立具体情况具体分析的观点。
第三，通过学习，要求学生在碰到相关的化学问题 时有较好的理解能力，并能达到“简单的问题自己解 决，复杂的问题知道找谁解决”。
7
六章简介 1. 编写目的、教材特色，教学要求和建议 2. 物质的组成、聚集状态（宏观性质） 3. 现象与本质的关系（微观性质） 4. 化学原理（热力学、动力学）、能量转化与利用 5. 化学原理的具体应用 6. 揭示矛盾，化解矛盾，树立辨证唯物主义世界观
4
课程理论
1. 活动课程 2. 结构课程 3. 三要素课程 4. 情意中心课程 5. 三支柱课程
5
学习《工程化学基础》的目的 使学生理解以下三个方面内容： ① 物质的组成无论多么复杂，它们最终都是由原子 组成的； ② 原子是运动的、相互作用着的；电子的运动与光 子有关。 ③ 物质的性质与物质的结构有关，化学变化时能量 与质量紧密联系，不可分割，能量是物质存在的又一 种表现形式。
烧杯
试剂瓶
保温杯
39
40
三、聚集体和相 物质在一定的温度和压力条件下所处的相对稳定的 状态，称物质的聚集状态，简称物态。 相：系统中任何化学组成均匀，物理和化学性质都 相同的，且可用机械方法分离出来的部分。相与相之 间存在明显的界面。
41
试剂加入次序
水 乙醇 氯化钠 四氯化碳 硝酸银 碘化钾
视频素材：1，01相-实验解说
25
26
认识受认识水平、实验手段等主、客观因素的制约 第三，物质世界一方面是可以被感知的；另一方面 人类对物质世界的认识又受到认识水平、实验手段等 主、客观因素的制约。例如：早就存在于各种烟气中 的纳米颗粒（如纳米碳管），只是在高倍电子显微镜 出现之后，人类才对它们的“庐山真面目”有所认识；
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功利与审美
功利——过滤作用
审美——愉悦
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三、什么是化学
1. 化学研究的对象和内容
对象：实物。在原子、分子层次上研究物质的组成、 结构、性质及其变化规律的一门科学， 它涉及存在于自然界的物质（如矿物、空气中的气 体、海洋里的水和盐、动植物体内的化学成分）， 内容：化学运动，主要是物质的组成、结构以及它 们的性质，其次是研究变化发生的一些外界条件。但 最终还要对变化本身的规律进行研究，即反应能否发 生，程度如何，有哪些影响因素等。同时也包含变化 过程中的一些物理量的变化。
一、物质的层次
物质是客观实在，是运动的，运动是物质的基本属 性和存在形式。 物质分为实物和场（引力场、电磁场、弱场、强场） 两种基本形态， 就物质的构造情况来看，其间可分为若干层次如微 观、宏观和宇观三个层次。
36
钱学森
表1. 1
有关物质层次的一些情况
实 例 理 论 ？
典型 层次 尺寸/m 胀观 宇观 宏观 微观 渺观 1040 1021 102 10–17 10–36
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由化学萌发出的新兴学科
与其它学科之间的交叉与渗透萌发出许多新的学科， 例如：药物化学、地球化学、环境化学、生物化学、 材料化学等。
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化学是重要的基础学科之一 化学不仅是重要的基础学科之一，它在物理、生 物、环境、天文宇宙、地质地理、材料等学科发展 中起着不可替代的作用。 它与我们的日常生活以及社会活动息息相关。
22
化学信息物质
独角金草的克星——独角金酮 独角金草是危害棉花的寄生草。它的种子可以在土 壤中休眠几年。只有当被寄生植物的根部释放出一种 特殊的化学物质时才会发芽。然后这种寄生的杂草就 会把根依附到棉株的根部，去大肆夺取本该属于棉花 的营养物质。
OH H H O H O O O
O
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芸苔素交酯：(一种甾体结构化合物)
据说美国科学家从油菜花上采集花粉的蜜蜂的腿 上收集花粉，再从227 kg 花粉中，分离出15 mg 芸苔 素交酯，这是一种极其有效的植物激素，可以促进 细胞分裂和增大，能成倍地加速粮食作物的生长。 化学家们已经合成出一些类似的化合物，农学家正 在试验。
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3. 化学的任务
化学的任务是认识世界、改造世界、创造新 物质，以满足人类对物质的需求。
过渡 尺寸/m 3×1030 3×1011 3×10–10 3×10–27
银河系 篮球场 基本粒子
太阳系 原子，分子
广义相对论 牛顿力学 量子力学 超弦（？
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二、系统和环境 研究对象就称为系统。
系统以外与之直接联系的部分，称为环境。
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三种热力学系统 开放系统 有质量和能量交换 封闭系统 隔离系统 只有能量交换 无质量和能量交换
范畴论 方法论 自然科学 人和物（具象） 解剖、追问、求证 社会科学 人和社会关系（意象） 观察、体验、思考
特点 实证性（是非判断） 思辩性（价值判断） 价值论 求真 求善 关联论 我、它 我、你
14
真诚对话 苏格拉底认为最好的认识方式莫过于采用对话形式。 真正的对话式教学中的对话，发生在对话双方自由 的探究中或自发的讨论中，发生在对话双方精神上真 正的相互回应与相互碰撞中，发生在双方认知视界的 真正融合中。 培养学生形成对话理性，引导学生对话人生，理应 成为教育的一种责任和追求。 有选择地听 善说 创造
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反应通式表述了化学反应的两个特征：
(1) 质量守恒
(2) 能量变化
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五、物质的量
克（CGPM）选择了物 质的量作为 7 个基本的物理量（长度、质量、时间、 电流、热力学温度、发光强度和物质的量）之一。用 以计量原子、分子、电子、光子等物质的量。
欢迎大家共同学习
《工程化学基础》
教材：《工程化学基础》（第二版） 编著： 陈林根等 出版： 高等教育出版社
主讲人：成晓玲 何军
Email: ggcxl@ junhe@
1
第一章 绪 论
学 习 要 求
1. 了解化学学科的地位和作用。 2. 明确学习《工程化学基础》的目的和要求。 3. 转变观念。 4. 掌握几个概念： 原子结合态单元、介观粒子、系统（敞开系统、封闭 系统、孤立系统）和环境，聚集状态和。反应进度、 物质的量。 5. 明确质量守恒和能量变化。
2
1.2 《工程化学基础》的教学对象和目的
1. 《工程化学基础》是现实需要的产物
大学本科化学教学的分类 ① 化学研究类， ② 化学品生产类， ③ 非化学研究非化学品生产类。
3
一、课程简介
教学对象：非化学研究、非化学品制造类的学生 定位：高级科普、一碗馄饨 教材特色：以基础理论为经线，以工程应用为纬线， 经纬交织。 基础理论点到为止，不多，不深，通俗 应用实例少而精 三要素课程 文化要素 民主要素 智慧要素
20
21
准晶 曾经在理论上被反复证明了 的晶体中不可能存在的五次轴， 在1984年11月被Shechtman否定， 文章报道，在急冷的Al-Mn合 金中发现了二十面体相。 图1-1 准晶的晶体结构 我国郭可信等也同时独立地在急冷 (Ti1–x, Vx)2Ni 合 金 (x = 0. 0 ~ 0. 3) 中发现二十面体相，并于1985年初 发表。从文献的报道来看，这些物质内部结构都具有 严格的位置序，但不具有平移周期性，它们不是晶体 而是一种准周期晶体，简称准晶体或准晶
再现
接受
15
善听
对话在教育中的意义：“只有通过交流人类生活才 有意义。只有通过学生的思考的真实性才能证明教师 思考的真实性。教师不能为他的学生思考，也不能将 他的思考强加于他们。真正的思考，即关于现实的思 考，只能通过交流，不可能发生于孤立象牙塔之中。 “只有要求批判性思考的对话，也才能导致批判性思 考。没有对话就没有交流，而没有交流就不会有真正 的教育。”
《当今世界教育思潮》p. 259
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宗法思想 礼法思想
（官本位，权威迷信） （礼貌崇拜）
平庸气 世俗气 肃杀气
护短莫从师
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知声、知音、知乐
“是故不知声者，不可与言音，不知音者，不 可与言乐。知乐则几于礼矣”。
“审声以知音” 孔子——知之者不如好之者，好之者不如乐之者
《礼记. 乐记》——“知声而不知音者，禽兽也”。
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化学的学科体系
六大分支学科（即化学的二级学科）： (1)无机化学：主要研究无机物的组成、结构、性质和 无机化学反应与过程； (2)有机化学：主要研究碳氢化合物及其衍生物的化学， 也有人称之为“碳的化学”； (3)高分子化学：主要研究高分子化合物的结构、性能 与反应、合成方法、加工成型及应用的化学。 (4)分析化学：主要是测量和表征物质的组成和结构。 (5)物理化学：主要研究所有物质系统的化学行为的原 理、规律和方法。 (6)结构化学：研究物质的原子和分子等结合态单元结 构和性质的关系及其应用。