工程化学基础教学绪论

(NH 3)
2
1 2
N2
(g)
3 2
H2
(g)
NH3
4 mol
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作业：
P13~14 习题：1. 2. 3. 4. 7. 9. 思考题：
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就物质的构造情况来看，大至宇宙天体，小至微观 的基本粒子，其间可分为若干层次如微观、宏观和宇 观三个层次。
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掌握
表1. 1 有关物质层次的一些情况
典型 过渡 层次 尺寸/m 尺寸/m
实例
理论
胀观 宇观 宏观 微观
渺观
1040 1021 102 10–17
10–36
3×1030 3×1011 3×10-10
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例如： 3H2 +2N2 = 2NH3 我们可以说3mol H2分子(等同于1mol 3H2 ) 我们还可以说一摩尔(3H2 +2N2 )
等同于3mol H2加2mol N2 我们不可以说一摩尔氢，因为它没表明氢 是原子还是分子
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掌握
5，反应进度
定义：
d
B1dnB
dnB vB
nB 为物质 B 的物质的量。vB是物质 B 的计量数
答：溶液中有三个相（溶液， 黄色的HgI、红色的HgI ）
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掌握
3，质量守恒和能量变化 一般的化学反应方程式可表示为 aA + bB ＝ yY + zZ 其中小写字母为计量数，大写字母为物质
或 0 = – aA – bB + yY + Zz
常用化学反应计量方程表示化学反应中质量守恒关系，
通式：
0 BB
1990 1 057. 6万种，大约10年翻一倍
1999 超过 2 000 万种
3
*3. 研究目的 任何自然科学的最终目标都是要为人类造福，使人 类生活的更美好。 (1)，保证人类的生存， (2)，提高人类的生活质量， (3)，延长人类的寿命。（举例：使粮棉油增产、改 善生活、合成药物）
4
*7. 化学是一门起着中心环节作用的学科
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则反应进度为：
2NH3(g) 0 4
[n2 (N2 ) n1(N2 )] (8 10) mol 2 mol
(N2 )
(1)
或
[n2 (H2 ) n1(H2 )] (24 30) mol 2 mol
(H2)
(3)
[n2 (NH 3) n1(NH 3)] (4 0) mol 2 mol
开放系统
封闭系统
隔离系统
有物质和能量交换 只有能量交换 无物质和能量交换
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掌握
烧结炉 (氮、氢、氨作保护气体)
2 NH3 (g)
N2(g) + 3 H2(g)
我们可以把氮氢氨作为一个系统， 其余的作为环境来研究上述反应。
炉膛
Ag
NH3
N2, H2
Fe
绝热层
银片 低熔合金 铁片
支架
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2，聚集状态和相
3×10-27
银河系 篮球场 太阳系
原子，分子 基本粒子 电子、光子
？ 广义相对论 牛顿力学 量子力学
超弦（？
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*2. 理论与实践相结合，定性与定量相结合
其次，人类对自然的认识不仅有表象式的、定性的 描述，而且人们还建立了一整套精确的、定量的表达 方式，例如：摩尔、千克、米等等，从而使人们对物 质世界的认识更生动、更准确。所以，本书在第4章、 第5章中，结合具体的事例分别就化学反应中的能量 问题、反应方向、反应速度、溶液中离子平衡等问题 展开了有益的讨论。因此，我们在学习工程化学时应 当注重理论与实践相结合，定性与定量相结合，二者 不可偏废。
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：金永林
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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 确定。
2
*2. 化学的主要任务
化学的主要任务是创造新物质，以满足人类对 物质的需求。
表：新分子和新材料的飞速增长
年份
已知化合物的数目
1900 55万种
1945 110万种，大约45年翻一倍
1970 23. 7万种，大约25年翻一倍
1975ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ414. 8万种
1980 593万种，大约10年翻一倍
1985 785万种
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了解
三，怎样学习《工程化学基础》
1. 物质是分层次的
世界由物质组成的。物质是不以人的意志为转移的 客观实在，是可以从感觉上被感知的事物。物质是运 动的，运动是物质的基本属性和存在形式。自然科学 研究的物质分为实物和场（电磁场、引力场等）两种 基本形态，化学研究的对象是实物，场不属于化学研 究的范畴。
B
式中 ∑为加和号，νB为相应指定物化学式 B 的计量 数(反应物为负值)，B为相应指定物的化学式，
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例如：3H2 +2N2 = 2NH3
3H2 +2N2 = 2NH3 或 0= 2NH3 -3H2 -2N2 其中3、2、2分别是H2、N2、NH3 的计量数 H2 、 N2 、NH3是化学式
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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。 聚集状态有：固态、液态、气 态及等离子态。
相则被定义为：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。
掌握
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掌握
试剂加入次序
水 乙醇 氯化钠 四氯化碳 硝酸银 碘化钾
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掌握
四 、基本概念
1. 系统和环境 为研究的方便，我们把某一部分作为研究的对象， 并将它与其周围的物质区分开来，这部分研究对象就 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
掌握
系统和环境是一个整体的两个部分，根据它们之间 有无质量（习惯上说有无物质，因原子及结合态物质 有静质量）交换和能量传递，可将系统分为下述三类：
掌握
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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掌握
4，物质的量
1971年，第14届国际计量大会（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、电子等界 观和微观物质的量。
物质的量的符号记为 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. 022136×1023 mol–1。我们还知道某物质的摩尔质量（符号 为M）是该物质的质量（符号为m）与该物质的物质的量（n） 之比：M = m/n，它的单位为 kg·mol–1（千克/摩尔，读作千克 每摩尔）。物质的量(n)，不仅可以计量分子、原子、电子等 微观粒子的数目，进而计量电子、原子、分子等的量。
水：
一个相
水+乙醇：
一个相
水+乙醇+氯化钠（溶） 一个相
水+乙醇+氯化钠+四氯化碳
两个相
水+乙醇+氯化钠+四氯化碳+硝酸银 三个相
水+乙醇+氯化钠+CCl4+AgNO3+KI 四个相 (Ag+ +Cl- →AgCl ↓) (Ag+ +I- →→AgI ↓ )
插短片：1，相实验解说
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在右边大烧杯中，KI溶液加入硝酸汞 溶液有黄色的HgI、红色的HgI沉淀， 问:此时溶液中有几个相？
一般定义为：
[nB ( )
nB (0)]
B
反应进度ξ为 1 mol 简称摩尔反应。
根据反应进度的定义，它只与化学反应的方程式有 关，而与选择反应系统中何种物质来表述无关。例如 合成氨反应：
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掌握
例
N2(g) + 3H2(g)
反应前物质的量 n1/mol
10 30
反应某时刻物质的量 n2/mol 8