化学与社会精简版.pdfx
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化学研究发展到今天从来 就没有脱离过为人类造福和使人类生活得 更美好的长期而远大的目标。
化学学科的分支
一级学科: 化学 二级学科:无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、
高分子化学、环境化学及化学工程等。 交叉边缘科学：生物无机化学、生物有机化学、物理
有机化学、金属有机化学等。 按研究划分: 基础研究、应用研究和开发研究。 然而实际上的划分却是不易的，例如催化。
处理后可作为氢源。 ③从碳氢化合物制取氢 利用烃类在高温时与水蒸气反应可从碳氢化合
物制取氢。 ④天然气制取氢 天然气中主要成分是甲烷，可利用如下反应制
取氢气。
CH4 + H2O
CO + 3 H2
⑤水煤气 利用高温时，碳与水蒸气反应可制取氢气。
C + ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2O
CO + H2
小型化工厂一般先采用通空气使煤炭燃烧，达
1.化学学科和分类
化学是一门在原子、分子层次上研究物质 的组成、结构、性质及其变化规律的科学。
化学是以研究物质的化学变化为主的科学。
2 化学研究的目的—认识自然，改造自然，造福 人类
出于对自然界物质的好奇，人们 很早就知道如何从自然界分离出某些化学物质， 例如从花卉中提取颜料来染布和作画。同时， 人类很早也认识到通过化学变化来制造新物质， 最早的可能是肥皂和活性炭。
1.化学发展简史
古代化学时期（十七世纪以前）：制陶、玻璃制造、炼铜和铁、造纸 和火药、炼丹和炼金、医药化学和冶金化学等的萌芽期。这 一时期的化学特点是注重实用性，化学知识是经验性和零散 性的。
近代化学时期（从十七世纪中叶到十九世纪末）：化学作为一门独立的学 科的形成和发展时期。元素论的诞生标志着化学学科的 确立；从燃素说到氧化学说的建立，化学计量定律的确 立、原子-分子学说的建立、及元素周期律的发现。科 学实验的兴起和化学工业的蓬勃发展，促进了化学史上 一系列的发现和发明。化学的分支学科也迅速发展。
到一定温度之后再通入水蒸气，这样反复操作可得 N2、H2、CO混合气体。其中CO在催化剂作用下又 可生成CO2，除CO2后即可得合成氨原料。
常用的 氮肥
尿素 CO(NH2)2 白色固体 氨水 NH3·H2O 无色有刺激性气味的液体
铵盐（铵态氮肥）白色固体
NH4Cl (NH4)2SO4 NH4NO3 NH4HCO3
硫铵
硝铵
碳铵
硝酸盐 白色固体
NaNO3 NH4NO3
合成氨 1910年德国化学家哈伯尔通过催化剂将氮气与氢气
反应合成了氨，1913年出现了第一个氨工厂。
X A
Z
23
Na
11
4.化学电池的写法
5.化肥分类及肥效计算
•肥料根据其成分和来源可分为有机肥和化学肥。
•有机肥是含有大量有机物肥源的总称。俗称农家肥，包括以各种动物、 植物残体或代谢物组成，如人畜粪便、秸秆、动物残体、屠宰场废弃物 等。另外还包括饼肥（菜籽饼、棉籽饼、豆饼、芝麻饼、蓖麻饼、茶籽 饼等）； •化学肥料简称化肥, 是指用化学合成方法生产的肥料，包括氮、磷、钾、 复合肥。尽管农作物生长需要很多养分，但其中以氮、磷、钾成分最重 要，需要量也最大。
化学学科自身的使命
（a）弄清各种物质在各种状态下的组成、结构和性 能等及其相互关系（结构研究）。
(b) 弄清各种物质结构变化的机理细节及其结构变 化的控制方法和手段（结构变化）。
（c）弄清各种物质化学反应的机理细节及其结构变 化的控制方法和手段（反应机理）。
（d）根据需要能够任意设计和合成各种性能的化合 物（合成化学）。
现代化学有三个突出的特点：（1）多学 科的综合性和相互渗透；（2）新 的实验手段的普遍应用；(3) 理论 与实验相结合。
3.质量数中子数计算
当元素的原子质量数为A，原子序数（核电荷 数）为Z时，则原子核的组成是：Z个质子， A-Z个 中子， Z个电子环绕核运转。如元素钠的原子质量 数为23，原子序数为11，即在钠原子核中就有11个 质子和12个中子，核外有11个电子。元素的原子核 常用表示。
化学肥料 - 氮肥
氮是植物体内蛋白质的重要成分。氮肥使植 物枝叶茂盛，促进叶绿素的形成，从而有利于 光合作用，提高农作物产量和质量。作物通常 吸收NH4+或NO3- 形式的化合物来补充生长所需 的氮。这些化合物与光合作用产生的碳化合物 结合后形成氨基酸，然后再发展成蛋白质。例 如硝酸钠（智利硝石）曾作为农作物的氮肥使 用。
现代化学（二十世纪初 – 现在）：X-射线、 放射性、电子的 发现；原子力显微镜、透射电镜等发现。化学的研究深入 到探索原子、分子、晶体的内部结构。量子力学的建立全 面揭示了元素周期律的本质。化学研究从宏观实验和经验 归纳转为从微观领域的演绎和推理来阐明物质及其变化本 质。经历了从宏观到微观、从静态到动态的认识过程，建 立了崭新的化学理论体系，化学与其它学科的研究和发展 也相互渗透、相互促进。
化学学科的发展方向既涉及本身具有普遍科学意义的各项 研究，又应该考虑整个社会大系统环境的各个角度例如国 家政策、方针、社会需求、现有的科学资源及科学实力等。 除了要完成自身的历史使命外，还肩负着促进其它自然科 学与社会科学的发展和进步。
2.化学发展三个时期的特点
二、化学学科的发展方向与化学研究中的机遇
从化学元素概念的提出、氧化 学说的建立、元素周期律的发现、由无机化合 物合成有机化合物（尿素），为人类文明的进 步带来飞跃。化学研究的各项成果为人类认识 自然和改造自然及社会的发展和进步起了非常 重要作用。
化学研究围绕保证人类的生存、提高人类 生活质量和延长人类寿命的目标一直在做 不懈的努力。如化学研究在解决人类的衣、 食、住、行、能源短缺、合理使用自然资 源及环境保护等难题方面和合成新材料、 新药物及探明生命过程中的化学奥秘方面 曾经而且还将继续做出巨大的贡献。
N2 + 3 H2
2 NH3 40 M Pa 和500℃
①电解水
酸性介质
阴极 (Pt) 2 H+ + 2 e
H2
阳极 (Pt) H2O
e 2 H+ + 1/ 2 O2 + 2
碱性介质 阴极
H2O + 2 e
阳极
2 OH-
H2 + 2 OH-
e H2O + 1/ 2 O2 + 2
②焦煤气 炼焦过程中的焦煤其中有52%的氢气，经纯化
化学学科的分支
一级学科: 化学 二级学科:无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、
高分子化学、环境化学及化学工程等。 交叉边缘科学：生物无机化学、生物有机化学、物理
有机化学、金属有机化学等。 按研究划分: 基础研究、应用研究和开发研究。 然而实际上的划分却是不易的，例如催化。
处理后可作为氢源。 ③从碳氢化合物制取氢 利用烃类在高温时与水蒸气反应可从碳氢化合
物制取氢。 ④天然气制取氢 天然气中主要成分是甲烷，可利用如下反应制
取氢气。
CH4 + H2O
CO + 3 H2
⑤水煤气 利用高温时，碳与水蒸气反应可制取氢气。
C + ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2O
CO + H2
小型化工厂一般先采用通空气使煤炭燃烧，达
1.化学学科和分类
化学是一门在原子、分子层次上研究物质 的组成、结构、性质及其变化规律的科学。
化学是以研究物质的化学变化为主的科学。
2 化学研究的目的—认识自然，改造自然，造福 人类
出于对自然界物质的好奇，人们 很早就知道如何从自然界分离出某些化学物质， 例如从花卉中提取颜料来染布和作画。同时， 人类很早也认识到通过化学变化来制造新物质， 最早的可能是肥皂和活性炭。
1.化学发展简史
古代化学时期（十七世纪以前）：制陶、玻璃制造、炼铜和铁、造纸 和火药、炼丹和炼金、医药化学和冶金化学等的萌芽期。这 一时期的化学特点是注重实用性，化学知识是经验性和零散 性的。
近代化学时期（从十七世纪中叶到十九世纪末）：化学作为一门独立的学 科的形成和发展时期。元素论的诞生标志着化学学科的 确立；从燃素说到氧化学说的建立，化学计量定律的确 立、原子-分子学说的建立、及元素周期律的发现。科 学实验的兴起和化学工业的蓬勃发展，促进了化学史上 一系列的发现和发明。化学的分支学科也迅速发展。
到一定温度之后再通入水蒸气，这样反复操作可得 N2、H2、CO混合气体。其中CO在催化剂作用下又 可生成CO2，除CO2后即可得合成氨原料。
常用的 氮肥
尿素 CO(NH2)2 白色固体 氨水 NH3·H2O 无色有刺激性气味的液体
铵盐（铵态氮肥）白色固体
NH4Cl (NH4)2SO4 NH4NO3 NH4HCO3
硫铵
硝铵
碳铵
硝酸盐 白色固体
NaNO3 NH4NO3
合成氨 1910年德国化学家哈伯尔通过催化剂将氮气与氢气
反应合成了氨，1913年出现了第一个氨工厂。
X A
Z
23
Na
11
4.化学电池的写法
5.化肥分类及肥效计算
•肥料根据其成分和来源可分为有机肥和化学肥。
•有机肥是含有大量有机物肥源的总称。俗称农家肥，包括以各种动物、 植物残体或代谢物组成，如人畜粪便、秸秆、动物残体、屠宰场废弃物 等。另外还包括饼肥（菜籽饼、棉籽饼、豆饼、芝麻饼、蓖麻饼、茶籽 饼等）； •化学肥料简称化肥, 是指用化学合成方法生产的肥料，包括氮、磷、钾、 复合肥。尽管农作物生长需要很多养分，但其中以氮、磷、钾成分最重 要，需要量也最大。
化学学科自身的使命
（a）弄清各种物质在各种状态下的组成、结构和性 能等及其相互关系（结构研究）。
(b) 弄清各种物质结构变化的机理细节及其结构变 化的控制方法和手段（结构变化）。
（c）弄清各种物质化学反应的机理细节及其结构变 化的控制方法和手段（反应机理）。
（d）根据需要能够任意设计和合成各种性能的化合 物（合成化学）。
现代化学有三个突出的特点：（1）多学 科的综合性和相互渗透；（2）新 的实验手段的普遍应用；(3) 理论 与实验相结合。
3.质量数中子数计算
当元素的原子质量数为A，原子序数（核电荷 数）为Z时，则原子核的组成是：Z个质子， A-Z个 中子， Z个电子环绕核运转。如元素钠的原子质量 数为23，原子序数为11，即在钠原子核中就有11个 质子和12个中子，核外有11个电子。元素的原子核 常用表示。
化学肥料 - 氮肥
氮是植物体内蛋白质的重要成分。氮肥使植 物枝叶茂盛，促进叶绿素的形成，从而有利于 光合作用，提高农作物产量和质量。作物通常 吸收NH4+或NO3- 形式的化合物来补充生长所需 的氮。这些化合物与光合作用产生的碳化合物 结合后形成氨基酸，然后再发展成蛋白质。例 如硝酸钠（智利硝石）曾作为农作物的氮肥使 用。
现代化学（二十世纪初 – 现在）：X-射线、 放射性、电子的 发现；原子力显微镜、透射电镜等发现。化学的研究深入 到探索原子、分子、晶体的内部结构。量子力学的建立全 面揭示了元素周期律的本质。化学研究从宏观实验和经验 归纳转为从微观领域的演绎和推理来阐明物质及其变化本 质。经历了从宏观到微观、从静态到动态的认识过程，建 立了崭新的化学理论体系，化学与其它学科的研究和发展 也相互渗透、相互促进。
化学学科的发展方向既涉及本身具有普遍科学意义的各项 研究，又应该考虑整个社会大系统环境的各个角度例如国 家政策、方针、社会需求、现有的科学资源及科学实力等。 除了要完成自身的历史使命外，还肩负着促进其它自然科 学与社会科学的发展和进步。
2.化学发展三个时期的特点
二、化学学科的发展方向与化学研究中的机遇
从化学元素概念的提出、氧化 学说的建立、元素周期律的发现、由无机化合 物合成有机化合物（尿素），为人类文明的进 步带来飞跃。化学研究的各项成果为人类认识 自然和改造自然及社会的发展和进步起了非常 重要作用。
化学研究围绕保证人类的生存、提高人类 生活质量和延长人类寿命的目标一直在做 不懈的努力。如化学研究在解决人类的衣、 食、住、行、能源短缺、合理使用自然资 源及环境保护等难题方面和合成新材料、 新药物及探明生命过程中的化学奥秘方面 曾经而且还将继续做出巨大的贡献。
N2 + 3 H2
2 NH3 40 M Pa 和500℃
①电解水
酸性介质
阴极 (Pt) 2 H+ + 2 e
H2
阳极 (Pt) H2O
e 2 H+ + 1/ 2 O2 + 2
碱性介质 阴极
H2O + 2 e
阳极
2 OH-
H2 + 2 OH-
e H2O + 1/ 2 O2 + 2
②焦煤气 炼焦过程中的焦煤其中有52%的氢气，经纯化