工程化学 PPT
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工程化学第一章优秀课件
ΔU<0，则U2<U1，系统的内能降低。
4、热和功
• 热和功是系统与环境之间能量交换的两种形式。
• 热是指系统和环境之间由于温度差存在而传递的能量，符 号 Q，单位 J 或kJ。习惯上，系统吸热Q为正值，放热Q 为负值。
• 功是指除热以外，系统与环境之间以其它所有方式交换的 能量，如体积功、电功等。功的符号为W，单位J或kJ。习 惯上，环境向系统作功W为正值，系统向环境做功W为负 值。
p＝p1+p2+……pN＝Σpi (i＝1,2,……,N) 对混合理想气体中的每种组分气体，理想气体状态方程式 仍然适用，即
pi V=ni RT 或 pi＝ni RT/V 其中ni是第i组分气体的物质的量，V是混合气体所占有的 总体积。 根据理想气体分压定律，有
p＝ΣpI＝ ∑ni RT/V＝∑ni （RT/V） ＝nRT／V
二、化学反应的热效应和焓变
• 化学反应过程同样遵守能量守恒定律 • 当产物温度与反应物温度相同，并且在反应过程中除体积 功以外不做其它功时，反应过程放出或吸收的热量称为化学 反应的热效应，简称反应热。 • 反应热不是状态函数，其值与具体途径有关。
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
工程化学第一章
前言
• 工程化学课程的性质
• 化学是研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的学科 • 工程化学是化学与工程技术间的桥梁。它将现代化学的基
本知识、基本原理和基本方法与工程实际紧密结合，努力 培养学生的化学观点，为培养知识结构全面的高素质人才 打下基础。是部分工科专业必修的一门基础课。
• 学习工程化学的目的
• 内能是状态函数，即状态确定时，内能具有确定值。
4、热和功
• 热和功是系统与环境之间能量交换的两种形式。
• 热是指系统和环境之间由于温度差存在而传递的能量，符 号 Q，单位 J 或kJ。习惯上，系统吸热Q为正值，放热Q 为负值。
• 功是指除热以外，系统与环境之间以其它所有方式交换的 能量，如体积功、电功等。功的符号为W，单位J或kJ。习 惯上，环境向系统作功W为正值，系统向环境做功W为负 值。
p＝p1+p2+……pN＝Σpi (i＝1,2,……,N) 对混合理想气体中的每种组分气体，理想气体状态方程式 仍然适用，即
pi V=ni RT 或 pi＝ni RT/V 其中ni是第i组分气体的物质的量，V是混合气体所占有的 总体积。 根据理想气体分压定律，有
p＝ΣpI＝ ∑ni RT/V＝∑ni （RT/V） ＝nRT／V
二、化学反应的热效应和焓变
• 化学反应过程同样遵守能量守恒定律 • 当产物温度与反应物温度相同，并且在反应过程中除体积 功以外不做其它功时，反应过程放出或吸收的热量称为化学 反应的热效应，简称反应热。 • 反应热不是状态函数，其值与具体途径有关。
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
工程化学第一章
前言
• 工程化学课程的性质
• 化学是研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的学科 • 工程化学是化学与工程技术间的桥梁。它将现代化学的基
本知识、基本原理和基本方法与工程实际紧密结合，努力 培养学生的化学观点，为培养知识结构全面的高素质人才 打下基础。是部分工科专业必修的一门基础课。
• 学习工程化学的目的
• 内能是状态函数，即状态确定时，内能具有确定值。
《工程化学基础》第4章PPT课件
热化学与能量转化
例4. 1 某过程中，系统从环境吸收 40 kJ 的热，对环境做功 20 kJ，求该过程中系统的热力学能变。
解： 由热力学第一定律解得：
U(系统) = Q + W = 40 kJ + (20 kJ )= 20 kJ 即完成这一过程后，系统净增了 20 kJ 的热力学能
6
第4章 化学反应与能源
C2H5OH(l) + 3 O2(g) 2 CO2(g) + 3 H2O(g)
–277. 6 0
–393. 5 –241. 8
r
H
θ m
B
f
H
θ m,
B
(298.15
K
)
B
= 2×(393. 5 kJmol1) + 3×(241. 8 kJmol1) 3 0 kJmol1 (277. 6 kJmol1)
S = k lnΩ k 为玻尔兹曼常数，为 1. 38×10–23 J·K–1
Ω为介观微粒的状态数，又称混乱度，Ω ≥1
28
第4章 化学反应与能源
化学反应的方向和限度
微粒状态的混乱度
熵 S 是介观微粒原子及其分子等结合态的混乱度在宏观上的 一种量度，熵值的变化 ΔS 是介观微粒混乱度变化在宏观上 的表现
学习要求
热力学能 U 是系统的状态函数，只要温度 T、压 力 p、体积 V 和物质的量 n 等状态因素被确定时，U 值 就被确定。
3
第4章 化学反应与能源
热力学第一定律 热力学第一定律又称能量守恒定律
热化学与能量转化 焦耳等发现的
U – (Q + w) = 0 或 U = Q + w (4. 1)
解：
《工程化学课件》课件
基本概念
工程化学研究物质的性 质、结构和变化规律， 解决工程中的化学问题。
发展历程
工程化学起源于20世纪 初，经过不断发展，成 为现代工程中不可或缺 的学科之一。
二、化学反应的工程化学应用
1
化学反应分析
通过分析反应过程中物质的转化和
化学反应的热力学计算
2
产物生成，优化反应条件和增加产 量。
利用热力学原理，预测反应的热力
3 扩展资料和参考书目
提供相关扩展资料和参考书目，帮助学生深入学习工程化学。
固体废弃物处理
研究固体废弃物的处理方法，减少废弃物对环 境的影响。
新型环境友好型催化材料研究
开发新型环境友好型催化材料，提高催化反应 效率和选择性。
五、工程化学在新能源领域的应用
1 新能源的发展历程
2 风能和太阳能的应用
回顾新能源的发展历程，探讨新能源技 术的突破和应用。
研究风能和太阳能的利用技术，推动可 再生能源的发展。
复合材料的制 备工艺
研究复合材料的制 备方法和工艺，提 高材料性能和应用 范围。Байду номын сангаас
纳米材料的制 备和应用
研究纳米材料的合 成和应用，开发新 型纳米材料在工程 中的应用。
四、工程化学在环境保护中的应用
工业废水处理
研究工业废水的处理技术，减少污染物排放， 保护水资源。
大气污染治理
开发大气污染治理技术，减少空气污染物排放， 改善空气质量。
3 燃料电池的应用
4 新型储能材料的研究和制备
研究燃料电池的设计和制造，提高燃料 电池的效率和可靠性。
研究新型储能材料的合成和性能优化， 推动储能技术的发展。
结语
1 工程化学的发展前景
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
化学工程基础ppt课件
41
例1-1 每小时有10 吨 5％ 的乙醇水溶液进入精馏塔， 塔顶馏出的产品中含乙醇 95％，塔底排出的废水中含 乙醇 0.1％。求每小时可得产品多少吨？若废水全部排 放，每年（按操作 7200小时计）损失的乙醇多少吨？
解：
乙醇产品 含乙醇95％
原料液
精 馏
含乙醇5％ 塔
10吨/时
废水
含乙醇0.1％
苯的生产： 原料油（甲苯、二甲苯）、H2→输送→加热→反应器→减压 蒸馏塔→精馏→苯（99.992~99.999%）
可见，一个化工过程往往包含几个或几十个加工过程。
2023/11/8
18
化学反应过程 化工生产的核心
化工生产过程
物理处理过程 （单元操作）
原料的预处理 产品的加工
2023/11/8
19
有目的的使原料经过一系列的化学或物理变化，以获得 产品的工业过程，也称为化工生产，或化工生产过程。
原料
（1）
预处理
（2）
反应
（3）
后处理
产品
基本化工生产过程
2023/11/8
17
例如:
甲醇的生产：
合成气（CO，H2，CO2）→输送→管式反应器→粗甲醇→ 冷却→精馏→精甲醇（99.85~99.95%）
单元操作：
化工生产中除化学反应单元以外的所有物理性操作。
• 固体和流体物料输送 • 物料的加热和冷却 • 非均相混合物料的分离 • 液体混合物料的蒸发、蒸馏和萃取 • 气体物料的吸收 • 物料的干燥和冷却
单元操作的结果只改变物料的物理性质
化工生产过程就是由若干单元操作和反应过程按一定顺 序组合而成
2023/11/8
15
1-4 化学工业的分类
例1-1 每小时有10 吨 5％ 的乙醇水溶液进入精馏塔， 塔顶馏出的产品中含乙醇 95％，塔底排出的废水中含 乙醇 0.1％。求每小时可得产品多少吨？若废水全部排 放，每年（按操作 7200小时计）损失的乙醇多少吨？
解：
乙醇产品 含乙醇95％
原料液
精 馏
含乙醇5％ 塔
10吨/时
废水
含乙醇0.1％
苯的生产： 原料油（甲苯、二甲苯）、H2→输送→加热→反应器→减压 蒸馏塔→精馏→苯（99.992~99.999%）
可见，一个化工过程往往包含几个或几十个加工过程。
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18
化学反应过程 化工生产的核心
化工生产过程
物理处理过程 （单元操作）
原料的预处理 产品的加工
2023/11/8
19
有目的的使原料经过一系列的化学或物理变化，以获得 产品的工业过程，也称为化工生产，或化工生产过程。
原料
（1）
预处理
（2）
反应
（3）
后处理
产品
基本化工生产过程
2023/11/8
17
例如:
甲醇的生产：
合成气（CO，H2，CO2）→输送→管式反应器→粗甲醇→ 冷却→精馏→精甲醇（99.85~99.95%）
单元操作：
化工生产中除化学反应单元以外的所有物理性操作。
• 固体和流体物料输送 • 物料的加热和冷却 • 非均相混合物料的分离 • 液体混合物料的蒸发、蒸馏和萃取 • 气体物料的吸收 • 物料的干燥和冷却
单元操作的结果只改变物料的物理性质
化工生产过程就是由若干单元操作和反应过程按一定顺 序组合而成
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1-4 化学工业的分类
工程化学课件6
θ θ ∆ r Gm ( 298 K) = Σ vB ∆ f Gm, B
= [(–810. 4 – 569. 3) – (–525. 1–591. 8)] kJ⋅mol−1 = –262. 8 kJ⋅mol–1＜0 结论，加入 MgCl2 能使 BaO 转化 BaCl2 成而脱除。
3、任ห้องสมุดไป่ตู้条件下的吉布斯函数变 ∆r Gm (T) (1) 任意温度 T 下的标准摩尔吉布斯函数变∆rGm (T)
≈ ∆r H
15) − T∆r S
15) (4-6)
例4-9 估算反应 CaCO3(s) → CaO (s) + CO2(g) 在标准状态下的 最低分解温度。 解： 首先分析题意要求，要使 CaCO3(s) 分解反应进行，须 ∆r G m<0，即 ∆ r H m − T∆ r S m < 0， 先分别求出 ∆r H m (298 K) 和 ∆r S 求出分解温度 T。
={38. 1 + 213. 8 – 91. 7 } J⋅mol−1⋅K−1 = 160. 2 J⋅mol−1⋅K−1
179. 2×103 J⋅mol−1 −T × 160. 2 J⋅mol−1⋅K−1 < 0
179. 2 ×103 J ⋅ mol−1 T分解 = 160. 2 J ⋅ mol−1 ⋅ K −1
= 1 118. 6 K
所以 CaCO3(s) 的最低分解温度为 1 118. 6 K
例4-10 利用热力学数据求反应 CO(g) + NO(g) == CO2 (g) + ½ N2 (g) 在 298 K，标准状态下的 ∆ r H m、∆r S m、∆ r G m，并利用这 些数据讨论用此反应净化汽车尾气中 NO 和 CO 的可能性。 解： ∆f H
工程化学PPT_图文
➢整个系统的某种广度性质是系统中各部分该种性质 的总和
➢例如系统的体积、质量及即将学习的内能、焓、熵 等都属于广度性质
强度性质：强度性质不具有加和性，其数值决定于系统 自身的特性，与系统的数量无关。
➢系统的两个广度性质相除之商就成为强度性质。例 如，密度是质量除以体积之商 ➢例如温度、压力、摩尔焓、摩尔熵、摩尔吉布斯函 数等都属于强度性质
104 104
Pa Pa
0.097L
氮气的分体积
2020年2月6日10时19分
VN2 0.203L
15
第二章 化学热力学
热力学是研究能量相互转变过程中所遵循的规律的一门科学。 ➢研究在各种变化过程中发生的各种能量效应； ➢研究在某一定条件下变化的自发性 变化能够自发发生的方向； 变化的程度——化学平衡；
热力学能
➢热力学第一定律：自然界的一切物质都具有能量， 能量可以表现为各种具体形式，且各种形式的能量可 以相互转化，在转化中，能量的总量不变。 ➢系统的总能量是由下列三部分组成：
系统整体运动的动能，该项通常为零。 系统在外力场中的位能，该项通常为零。 热力学能，又叫内能U，为我们所关注。
2020年2月6日10时19分
V / T ＝ 常数
(n, p 一定)
➢阿伏加德罗定律（A. Avogadro，1811)
V / n ＝ 常数
(T, p 一定)
理想气体状态方程：结合以上三式 经过数学处理而导出
➢pV = nRT
➢单位：p Pa
V m3
➢
TK
n mol
➢
R J mol-1 K-1
➢R 普适 摩尔气体常数 R ＝ 8.314472 J mol-1 K-1
➢例如系统的体积、质量及即将学习的内能、焓、熵 等都属于广度性质
强度性质：强度性质不具有加和性，其数值决定于系统 自身的特性，与系统的数量无关。
➢系统的两个广度性质相除之商就成为强度性质。例 如，密度是质量除以体积之商 ➢例如温度、压力、摩尔焓、摩尔熵、摩尔吉布斯函 数等都属于强度性质
104 104
Pa Pa
0.097L
氮气的分体积
2020年2月6日10时19分
VN2 0.203L
15
第二章 化学热力学
热力学是研究能量相互转变过程中所遵循的规律的一门科学。 ➢研究在各种变化过程中发生的各种能量效应； ➢研究在某一定条件下变化的自发性 变化能够自发发生的方向； 变化的程度——化学平衡；
热力学能
➢热力学第一定律：自然界的一切物质都具有能量， 能量可以表现为各种具体形式，且各种形式的能量可 以相互转化，在转化中，能量的总量不变。 ➢系统的总能量是由下列三部分组成：
系统整体运动的动能，该项通常为零。 系统在外力场中的位能，该项通常为零。 热力学能，又叫内能U，为我们所关注。
2020年2月6日10时19分
V / T ＝ 常数
(n, p 一定)
➢阿伏加德罗定律（A. Avogadro，1811)
V / n ＝ 常数
(T, p 一定)
理想气体状态方程：结合以上三式 经过数学处理而导出
➢pV = nRT
➢单位：p Pa
V m3
➢
TK
n mol
➢
R J mol-1 K-1
➢R 普适 摩尔气体常数 R ＝ 8.314472 J mol-1 K-1
工程化学.pptx
5
工程化学简介
工程化学是在高中化学基础上的深入， 大学普通化学与中学化学比较，具有理 论化、抽象化、概念化、定量化的特点， 兼具一定的描述性质。
6
2.工程化学的基本概念
1. 系统与环境 2. 状态和状态函数 3. 过程和途径 4. 聚集态和相 5. 化学方程式的一般形式与反应进度
7
（1）系统与环境
17
途径——系统由始态到终态的变化过程可以 采取多种不同的方式。每一种具体方式称为 一种途径。
或将系统由始态到终态所经历的全部过 程的总和称为途径。
18
19
（4）聚集状态和相
概念： 相 ： 系统中任何具有相同的物理性质和化学性 质并与其它部分有明确界面分隔开来的任何均 匀部分。 只含一相的称为单相系统。
20
两相和两相以上的系统称为多相系统。
21
注意几点
1. 同一物质可因不同的聚集状态而形成不同的 相。如：水、蒸汽、冰为不同的相。
2. 一个相并不一定是一种物质。 3. 如：空气或溶液。 4. 聚集状态相同的物质放在一起，并不一定是
单相系统。如：水和油 5. 一般一种固体为一个相（固态溶液为一个相）
12
例 如 ， 要 描 述 CO2气 体 的 状 态 ， 通 常 可 用 压 力 P、 体 积 V、 物 质 的 量 n和 温 度 T 来 描 述 。 当 这 些 物 理 量 (即 性 质 )都 确 定 后 ， CO2气 体 的 状 态也就被确定了；当这些量中的某个性质如 压 力 P 发 生 变 化 时 ， CO2气 体 的 状 态 也 就 随 之 发 生 改 变 。 可 见 ， 对 气 体 来 说 ， 气 体 的 压 力 P、 体 积 V、 物 质 的 量 n和 温 度 T 等 都 是 状 态 函 数 。
工程化学简介
工程化学是在高中化学基础上的深入， 大学普通化学与中学化学比较，具有理 论化、抽象化、概念化、定量化的特点， 兼具一定的描述性质。
6
2.工程化学的基本概念
1. 系统与环境 2. 状态和状态函数 3. 过程和途径 4. 聚集态和相 5. 化学方程式的一般形式与反应进度
7
（1）系统与环境
17
途径——系统由始态到终态的变化过程可以 采取多种不同的方式。每一种具体方式称为 一种途径。
或将系统由始态到终态所经历的全部过 程的总和称为途径。
18
19
（4）聚集状态和相
概念： 相 ： 系统中任何具有相同的物理性质和化学性 质并与其它部分有明确界面分隔开来的任何均 匀部分。 只含一相的称为单相系统。
20
两相和两相以上的系统称为多相系统。
21
注意几点
1. 同一物质可因不同的聚集状态而形成不同的 相。如：水、蒸汽、冰为不同的相。
2. 一个相并不一定是一种物质。 3. 如：空气或溶液。 4. 聚集状态相同的物质放在一起，并不一定是
单相系统。如：水和油 5. 一般一种固体为一个相（固态溶液为一个相）
12
例 如 ， 要 描 述 CO2气 体 的 状 态 ， 通 常 可 用 压 力 P、 体 积 V、 物 质 的 量 n和 温 度 T 来 描 述 。 当 这 些 物 理 量 (即 性 质 )都 确 定 后 ， CO2气 体 的 状 态也就被确定了；当这些量中的某个性质如 压 力 P 发 生 变 化 时 ， CO2气 体 的 状 态 也 就 随 之 发 生 改 变 。 可 见 ， 对 气 体 来 说 ， 气 体 的 压 力 P、 体 积 V、 物 质 的 量 n和 温 度 T 等 都 是 状 态 函 数 。
工程化学PPT全套课件
2. 功 (work)
定义：以W表示。
功（W）与途径有关，不是状态函数
热和功符号的规定
本书规定，凡是使系统能量增加的为正，反之为负。 系统吸热，Q取“+”； 系统放热， Q取“－” 环境对系统做功，W取“+”； 系统对环境做功，W取“－”
体积功的推导
♠ 体积功：指由于系统体积发生变化而与环境之间所做的功。
合肥工业大学校级精品课程
工科化学
（Engineering Chemistry）
授课教师： 授课时间：
合肥工业大学化工学院应用化学系
绪论
化学的地位及其研究对象
化学是一门中心学科，是研究和创造物质的科学。 化学是在原子和分子水平上研究物质的组成、性
质、变化及其规律的学科。 化学可分为无机化学、有机化学、分析化学、物
广度性质（extensive properties）: 有些状态函数，如物质的量、 质量等具有加和性的性质。
强度性质（intensive properties）:另一些状态函数，如温度、 密度等不具有加和性的性质。
4. 过程和途径 系统的状态发生变化，从始态变到终态，我们就说系统经历
了一个热力学过程，简称为过程 (process)。实现这个过程可以 采取许多种不同的具体步骤，我们就把这每一种具体步骤称为 一种途径 (pathway)。
4. 热力学第一定律(first law of thermodynamics)
系统与环境之间的能量交换有两种方式，一种是热传递， 另一种是做功。在化学中的功有体积功、电功和表面功等，本 章所研究的仅是体积功，不考虑非体积功。
若封闭系统由状态I变化到状态II，且在这一过程中系统从 环境中吸热Q，环境对系统做功W，则系统热力学能的变化量 为：
《环境工程化学》课件
《环境工程化学》PPT课件
目录
• 环境工程化学概述 • 环境工程化学基础知识 • 环境工程化学的应用 • 环境工程化学的挑战与未来发展 • 案例分析
01
环境工程化学概述
定义与特点
定义
环境工程化学是一门应用化学原理和科学方法来解决环境污染问题的学科。它 涉及到化学反应、物质分离、污染物转化等方面的知识，旨在实现环境保护和 治理。
境的协调发展。
环境工程化学的发展历程
起源
环境工程化学起源于20世纪中叶，当时工业快速发展导致 环境污染问题日益严重，引起了人们的关注。
发展阶段
随着科技的不断进步，环境工程化学逐渐发展成为一个独 立的学科领域。研究范围不断扩大，涉及的污染物种类和 治理技术也日益丰富。
未来展望
未来，环境工程化学将继续发挥重要作用，致力于解决全 球性的环境问题。随着技术的不断创新和应用，环境工程 化学将为人类创造更加美好的生态环境。
02
环境工程化学基础知识
化学反应动力学
总结词
研究化学反应速率和反应机制的学科
详细描述
化学反应动力学是研究化学反应速率和反应机制的学科，它涉及到反应速率常数 、反应机理、活化能等概念，是理解和预测化学反应过程的重要基础。
化学反应热力学
总结词
研究化学反应的能量变化和平衡态的 学科
详细描述
化学反应热力学是研究化学反应的能 量变化和平衡态的学科，它涉及到反 应热、熵变、自由能变等概念，是理 解和预测化学反应过程的重要基础。
在环境保护的同时，还需要提高资源利用 效率，实现经济发展与环境保护的良性循 环。
未来发展方向与趋势
技术创新与研发 未来环境工程化学的发展需要依 靠技术创新和研发，开发更高效 、更环保的环境治理技术。
目录
• 环境工程化学概述 • 环境工程化学基础知识 • 环境工程化学的应用 • 环境工程化学的挑战与未来发展 • 案例分析
01
环境工程化学概述
定义与特点
定义
环境工程化学是一门应用化学原理和科学方法来解决环境污染问题的学科。它 涉及到化学反应、物质分离、污染物转化等方面的知识，旨在实现环境保护和 治理。
境的协调发展。
环境工程化学的发展历程
起源
环境工程化学起源于20世纪中叶，当时工业快速发展导致 环境污染问题日益严重，引起了人们的关注。
发展阶段
随着科技的不断进步，环境工程化学逐渐发展成为一个独 立的学科领域。研究范围不断扩大，涉及的污染物种类和 治理技术也日益丰富。
未来展望
未来，环境工程化学将继续发挥重要作用，致力于解决全 球性的环境问题。随着技术的不断创新和应用，环境工程 化学将为人类创造更加美好的生态环境。
02
环境工程化学基础知识
化学反应动力学
总结词
研究化学反应速率和反应机制的学科
详细描述
化学反应动力学是研究化学反应速率和反应机制的学科，它涉及到反应速率常数 、反应机理、活化能等概念，是理解和预测化学反应过程的重要基础。
化学反应热力学
总结词
研究化学反应的能量变化和平衡态的 学科
详细描述
化学反应热力学是研究化学反应的能 量变化和平衡态的学科，它涉及到反 应热、熵变、自由能变等概念，是理 解和预测化学反应过程的重要基础。
在环境保护的同时，还需要提高资源利用 效率，实现经济发展与环境保护的良性循 环。
未来发展方向与趋势
技术创新与研发 未来环境工程化学的发展需要依 靠技术创新和研发，开发更高效 、更环保的环境治理技术。
工程化学基础-1ppt课件
.
12
其次，通过学习，使工程类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”。
.
13
3、考试方式 平时占20% (出席情况、作业完成情况等) 考试占80%
4、课程安排
第一章；第三章；第二章；第四章；第五章；第六章
.
14
三 、基本概念
1. 物质是分层次的
宇宙天体（包括地球）
↓
单质和化合物
↓
原子、分子和离子
↓
电子、质子、中子、光子等基本粒子
.
15
表1. 1 有关物质层次的一些情况
层次
胀观 宇观 宏观 微观
典型 尺寸/m
1040 1021 102 10–17
渺观 10–36
过渡 尺寸/m
3×1030 3×1011 3×10-10 3×10-27
实例
银河系 篮球场
1990 1 057. 6万种，大约10年翻一倍
1999
超过 2 000 万种 .
7
6. 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 (衣、食) (2)，提高人类的生活质量(住、行) (3)，延长人类的寿命(药物开发)
.
8
7. 化学带来的环境问题
.
11
2. 学习《工程化学基础》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物质都是由原子组成的
②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，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
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。
工程化学
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工程化学
状态函数的特点
系统的状态变化时，状态函数（Z）的变化 量（ Z）只决定于系统的始态和终态，而与变 化的途径无关。即
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工程化学
系统的状态函数之间有一定的关系。
例如，理想气体系统，其状态函数：体积压 力、温度、物质的量之间的关系可用理想气体方 程式表述：
pV= nRT 若已知其体积、压力和温度，即可知其物质 的量。
因此，在不同的研究工作中系统与环境的范 围是可以变化的。如上图中，若选取硫酸铜晶 体作研究对象(系统)，则水、三角瓶及瓶外物 质均为环境；若选取盛有硫酸铜溶液的整个三 角瓶内的物质为研究对象(系统)，则只有三角 瓶及瓶外物质才是环境。
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工程化学
（2）状态与状态函数
在热力学中要描述一个宏观系统，必须给 出它的一系列的性质，如温度、压力、体 积、物质的量、组成等，这些物理性质和 化学性质的总和就称为该系统的状态 当这些性质都具有确定的值时，系统就处 于一定的状态；当系统的某个性质发生变 化时，系统的状态也就随之发生改变。这 些用以确定系统状态的性质的物理量称为 状态函数
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工程化学
（3）过程与途径
过程——系统的状态发生变化，从始态变到终态，则称系
统经历了一个热力学过程，简称过程。 常见过程有下列几种： (1)恒压过程——系统的变化过程中始态、终态和外界压强 保持恒定不变。 (2)恒温过程——将发生反应的系统保持在恒温状态之下的 这种过程叫做恒温过程。 (3)恒容过程——系统的始态和终态保持体积不变。
工程化学
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2020/11/12
工程化学
实验预习与报告
标题 实验目的 实验原理 实验仪器及试剂 实验内容
《工程化学概论》PPT课件
Hale Waihona Puke 机械学科领域的相关化学问题
• 首先看看目前国家在基础研究领域对机械学科提出的要求.
• 机械学
• 机械学是对各类机械产品进行功能综合、定量描述以及性能 控制的基础技术科学,主要研究机械系统的特性,试图应用机 械系统相关的知识和信息发展新的设计理论与方法.机械学 包括机构学与机器组成原理、机械系统动力学、机械结构强 度学、机械摩擦学与表面技术、机械仿生学、机械设计理论 和方法学、传动机械学、机器人机械学等.制造科学主要研 究加工出符合设计要求、提升客户价值的产品所涉及的各种 制造理论、方法、技术、工艺、装备与系统等,包括零件成 形制造、零件加工制造、制造系统与自动化、机械测试理论 与技术、微/纳机械系统等.
教材及参考书
• 教 材：唐和清, 工科基础化学. : 化学工业, 2009, 第二版. • 参考书：##大学, 普##学. : 高等教育, 2003, 6 • 江棂, 工科化学. : 化学工业, 2003, 8 • 曲保中, 新大学化学. : 科学, 2002, 12 • ##大学, 无机化学. ##: ##大学, 1997, 1
4>干净、无毒、无污染的二次能源-氢 需解决的三个问题：氢的制取、储存、利用.
氢能源
• 氢能作为一种无污染的二次能源,由于具有资源丰富,氢燃烧热值 大且燃烧产物是水,不会产生大量的烃、CO、CO2、SO2和有机 酸,造成环境污染等种种突出的优势,因此科学家们预测氢能将在 未来的能源体系中占有一席之地,它与电力将成为21世纪能源体系 的两大支柱.但是,氢能要成为新能源结构的支柱,还需要在氢气的 制取、氢气的储存与运输以及氢能的利用方面继续开展研究.开发 制氢新技术,将主要考虑以水为原料,达到水分解制氢,氢燃烧生成 水的循环过程.由于氢大量存在于水中,因此利用水制氢一旦技术 成熟,达到实用化后,以氢为能源结构主要支柱便成为可能.
• 首先看看目前国家在基础研究领域对机械学科提出的要求.
• 机械学
• 机械学是对各类机械产品进行功能综合、定量描述以及性能 控制的基础技术科学,主要研究机械系统的特性,试图应用机 械系统相关的知识和信息发展新的设计理论与方法.机械学 包括机构学与机器组成原理、机械系统动力学、机械结构强 度学、机械摩擦学与表面技术、机械仿生学、机械设计理论 和方法学、传动机械学、机器人机械学等.制造科学主要研 究加工出符合设计要求、提升客户价值的产品所涉及的各种 制造理论、方法、技术、工艺、装备与系统等,包括零件成 形制造、零件加工制造、制造系统与自动化、机械测试理论 与技术、微/纳机械系统等.
教材及参考书
• 教 材：唐和清, 工科基础化学. : 化学工业, 2009, 第二版. • 参考书：##大学, 普##学. : 高等教育, 2003, 6 • 江棂, 工科化学. : 化学工业, 2003, 8 • 曲保中, 新大学化学. : 科学, 2002, 12 • ##大学, 无机化学. ##: ##大学, 1997, 1
4>干净、无毒、无污染的二次能源-氢 需解决的三个问题：氢的制取、储存、利用.
氢能源
• 氢能作为一种无污染的二次能源,由于具有资源丰富,氢燃烧热值 大且燃烧产物是水,不会产生大量的烃、CO、CO2、SO2和有机 酸,造成环境污染等种种突出的优势,因此科学家们预测氢能将在 未来的能源体系中占有一席之地,它与电力将成为21世纪能源体系 的两大支柱.但是,氢能要成为新能源结构的支柱,还需要在氢气的 制取、氢气的储存与运输以及氢能的利用方面继续开展研究.开发 制氢新技术,将主要考虑以水为原料,达到水分解制氢,氢燃烧生成 水的循环过程.由于氢大量存在于水中,因此利用水制氢一旦技术 成熟,达到实用化后,以氢为能源结构主要支柱便成为可能.
Chapter 工程化学概论PPT学习教案
煤的热值(发热量，标准煤29.3MJ·kg- 1，高 质煤>30MJ·kg- 1)。
第5页/共36页
煤的缺点：煤的发热值比石油、天然气低得多，利用效率低；通 常的采煤方法，开采率仅为60%左右；运输比石油、天然气困难；煤 在燃烧过程中生成的SO2、SO3污染环境，是引起酸雨的主要原因。
CaCO3 空气
煤的合成气和炼焦气主要成分为煤的合成气和炼焦气主要成分为hh225050coco1515chch4415第10页共36页石油主要分馏产物石油主要分馏产物分分沸点范围沸点范围烃的碳原子烃的碳原子气体气体石油气石油气cc11cc44轻油轻油溶剂油溶剂油汽油汽油30308080cc55cc66cc66cc1010煤油煤油180180280280cc1010cc1616柴油柴油280280350350cc1717cc2020重油重油润滑油润滑油凡士林凡士林石蜡石蜡沥青沥青350350500500cc1818cc3030cc1818cc3030cc2020cc3030cc3030cc4040渣油渣油500500cc4040第11页共36页3其他能源其他能源风能地热能潮汐能太阳能核能风能地热能潮汐能太阳能核能
base s
hydrogen bonds between bases
第13页/共36页
4.化学与环境保护 大气污染：气候变暖、烟雾污染、 酸雨、 臭氧层 损耗… … 水体污染与防治：…… 固体废弃物污染与防治：……
5.化学与国防 武器、动力、……
当今世界四大热点问题(能源开发和利用 、环境 保护、 生命科 学、新 材料研 制)都 离不开 化学。
第28页/共36页
Justus von Liebig
Friedlich Wöhler
Friedrich A.Kekulé
化学与化学工程技术培训ppt
化工分析技术
化学分析
利用化学反应对物质进行定性和定量分析，如滴定分析、重量分 析等。
仪器分析
利用各种仪器对物质进行定性和定量分析，如色谱分析、光谱分析 等。
结构分析
利用各种手段对物质的结构进行分析，如核磁共振、质谱等。
03
化学工程安全与环保
化工生产安全规范
严格遵守国家和地方安全法规
01
确保化工生产过程符合国家和地方的安全法规和标准，降低事
化工生产事故应急处理
1 2
制定应急预案
针对可能发生的化工生产事故，制定相应的应急 预案，明确应急处置措施和人员职责。
建立应急救援队伍
建立专业的应急救援队伍，配备必要的应急救援 设备和器材。
3
加强应急演练
定期组织应急演练，提高应急处置能力和水平。
04
化学工程技术创新与发展
化工技术创新现状与趋势
绿色化工技术
现分离。
萃取
利用溶质在不同溶剂中的溶解度 不同，通过溶剂的更换实现分离
。
膜分离
利用膜的选择透过性，使不同组 分在膜两侧实现分离。
化工合成技术
化学合成
通过化学反应将原料转化为目标产品，涉及多种 化学反应类型和条件。
绿色合成
采用环保、可持续的合成方法，减少对环境的影 响。
高选择性合成
通过优化反应条件和催化剂，提高目标产物的选 择性。
研究和发展新能源化工 技术，如太阳能、风能 等可再生能源的利用， 为可持续发展提供支持 。
高分子材料
研究和发展高性能、功 能化的高分子材料，满 足现代工业和生活的需 求。
纳米技术
利用纳米技术改善化工 产品的性能和品质，提 高化工生产的效率。
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工程化学
Engineering Chemistry
2020年6月10日4时49分
2
第一章 气体
物 质的
聚集 状态
气体 液体 固体
➢V 受 T、p 的影响很大 ➢V 受 T、p的影响较小
状态方程：联系 p、V、T 之间关系的方程
对于由纯物质组成的均相流体 ➢n 确定： f ( p, V, T ) = 0 ➢n不确定： f ( p, V, T, n ) = 0
7
1
m(N2) = 307mol×28.0 g ·mol −1 = 8.60kg
② 已知：p2=13.8×103kPa，V = 50.0L，T = 298K，
设置换了五次后还剩氮的物质的量为n2(N2)
n2 (N2 )
p2 V RT
13.8 8.314J
103 kPa 50.0L mol 1 K 1 298K
0.7990g ， 温 度 为 298.15K 时 ， 其 压 力 为 111046Pa ， 体 积 为
0.4448L。计算氩的摩尔质量M（Ar）、相对原子质量Ar（Ar） 以及标准状况下氩的密度ρ(Ar）。
解：已知 m（Ar）= 0.7990g， T = 298.15K
p = 111.46kPa，
x B(或y B ) ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱde=f n B
nA
A
显然 xB=1 , yB=1
（量纲为1）
质量分数wB
w B =de=f m B
mA
A
显然 wB=1
（量纲为1）
2020年6月10日4时49分
11
体积分数 B
B
=de=f
x
BV
* m,B
x
AV
* m,A
V
* B
V
* A
A
A
显然 B=1
（量纲为1）
2020年6月10日4时49分
5
➢理想气体状态方程也可表示为： pVm=RT pV = (m/M)RT
以此可相互计算 p, V, T, n, m, M, (= m/ V)
二、理想气体定义：
服从 pV=nRT 的气体为理想气体
或服从理想气体模型的气体为理想气体
三、理想气体模型 分子间无相互作用力； 分子本身不占体积
V = 0.4448L
因为 n m M
pV = nRT
所以
M mRT
pV
2020年6月10日4时49分
9
M ( Ar) 0.7990g 8.314J mol 1 K 1 298.15K 111.46kPa 0.4448L
39.95g mol 1
Ar(Ar) = 39.95
密度
m pM
n BR T V
➢理想混合气体的总压等于各组分单独存在于混合气体
的T、V 时产生的压力总和。 道尔顿分压定律
三、 阿马格定律
理想气体混合物的总体积V 为各组分分体积VB*之和
V=VB*
2020年6月10日4时49分
13
由 V nR T / p (nB)R T / p B
B
n
BR p
T
V
* B
V RT
在标准状况下，T =273.15K，p = 101.325kPa
( Ar)
101.325kPa 39.95g mol 1 8.314J mol 1 K 1 273.15K
1.782g L1
2020年6月10日4时49分
10
§1.2 理想气体混合物 一、 混合物的组成
摩尔分数 x 或 y
278.5mol
在298K，0.100MPa下，每次置换耗用氮气的体积V(N2)为
V
(N2
)
1 5
[n1(N2 )
n2 (N2 pΘ
)]RT
1 (307 278.5)mol 8.314J mol 1 K 1 298K
5
100KPa
141L
2020年6月10日4时49分
8
例2 氩气（Ar）可由液态空气蒸馏而得到。若氩的质量为
组分气体的分压力、分体积和总压力各为多少？
解：由p1V1=p2V2得
氮气的分压力 pN2
3.33104 Pa 0.2L 0.3L
二、 道尔顿定律
混合气体（包括理想的和非理想的）的分压定义：
p B =de=f y Bp
➢ pB B气体的分压，p 混合气体的总压 ➢ yB = 1， p = pB
2020年6月10日4时49分
12
混合理想气体分压定律
R T
RT
Qp n V
B nB V
B
n BR T V
pB
B
pB
2020年6月10日4时49分
低压气体 近似为理 想气体
6
例1 在实验室中，由金属钠与氢气在较高温度（t > 300℃）
下制取氢化钠（NaH）时，反应前必须将装置用无水无氧的氮
气置换。氮气是由氮气钢瓶提供的，其容积为50.0 L，温度
为25℃、压力为15.2 MPa。①计算钢瓶中氮气的物质的量和
质量；②若将实验装置用氮气置换了五次后，钢瓶压力下降
2020年6月10日4时49分
3
主要讨论气体的状态方程
➢气体
理想气体 实际气体
§1.1 理想气体状态方程
一、 理想气体状态方程
低压气体定律： ➢玻义尔定律(R. Boyle，1662): pV ＝ 常数
（n,T 一定）
2020年6月10日4时49分
4
➢盖.吕萨克定律(J. Gay-Lussac，1808)：
V / T ＝ 常数
(n, p 一定)
➢阿伏加德罗定律（A. Avogadro，1811)
V / n ＝ 常数
(T, p 一定)
理想气体状态方程：结合以上三式 经过数学处理而导出
➢pV = nRT
➢单位：p Pa
V m3
➢
TK
n mol
➢
R J mol-1 K-1
➢R 普适 摩尔气体常数 R ＝ 8.314472 J mol-1 K-1
至13.8 MPa。计算在25℃，0.100 MPa下，平均每次耗用氮气
的体积。
解：①已知：V = 50.0L，T = 298K，p1 = 15.2×103kPa。
n1(N2 )
p1V RT
15.2 8.314J
103 kPa 50.0L mol 1 K 1 298K
307mol
2020年6月10日4时49分
B
可有：
V
* B
n BR T p
➢理想气体混合物的总体积V 等于各组分B在相同温度T 及总压p条件下占有的分体积VB*之和。 阿马格定律
二定律结合可有：
yB
nB n
pB p
V
* B
V
2020年6月10日4时49分
14
例3 在298K时，将压力为3.33×104Pa的氮气0.2L和压力为
4.67×104Pa的氧气0.3L移入0.3L的真空容器，问混合气体中各
Engineering Chemistry
2020年6月10日4时49分
2
第一章 气体
物 质的
聚集 状态
气体 液体 固体
➢V 受 T、p 的影响很大 ➢V 受 T、p的影响较小
状态方程：联系 p、V、T 之间关系的方程
对于由纯物质组成的均相流体 ➢n 确定： f ( p, V, T ) = 0 ➢n不确定： f ( p, V, T, n ) = 0
7
1
m(N2) = 307mol×28.0 g ·mol −1 = 8.60kg
② 已知：p2=13.8×103kPa，V = 50.0L，T = 298K，
设置换了五次后还剩氮的物质的量为n2(N2)
n2 (N2 )
p2 V RT
13.8 8.314J
103 kPa 50.0L mol 1 K 1 298K
0.7990g ， 温 度 为 298.15K 时 ， 其 压 力 为 111046Pa ， 体 积 为
0.4448L。计算氩的摩尔质量M（Ar）、相对原子质量Ar（Ar） 以及标准状况下氩的密度ρ(Ar）。
解：已知 m（Ar）= 0.7990g， T = 298.15K
p = 111.46kPa，
x B(或y B ) ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱde=f n B
nA
A
显然 xB=1 , yB=1
（量纲为1）
质量分数wB
w B =de=f m B
mA
A
显然 wB=1
（量纲为1）
2020年6月10日4时49分
11
体积分数 B
B
=de=f
x
BV
* m,B
x
AV
* m,A
V
* B
V
* A
A
A
显然 B=1
（量纲为1）
2020年6月10日4时49分
5
➢理想气体状态方程也可表示为： pVm=RT pV = (m/M)RT
以此可相互计算 p, V, T, n, m, M, (= m/ V)
二、理想气体定义：
服从 pV=nRT 的气体为理想气体
或服从理想气体模型的气体为理想气体
三、理想气体模型 分子间无相互作用力； 分子本身不占体积
V = 0.4448L
因为 n m M
pV = nRT
所以
M mRT
pV
2020年6月10日4时49分
9
M ( Ar) 0.7990g 8.314J mol 1 K 1 298.15K 111.46kPa 0.4448L
39.95g mol 1
Ar(Ar) = 39.95
密度
m pM
n BR T V
➢理想混合气体的总压等于各组分单独存在于混合气体
的T、V 时产生的压力总和。 道尔顿分压定律
三、 阿马格定律
理想气体混合物的总体积V 为各组分分体积VB*之和
V=VB*
2020年6月10日4时49分
13
由 V nR T / p (nB)R T / p B
B
n
BR p
T
V
* B
V RT
在标准状况下，T =273.15K，p = 101.325kPa
( Ar)
101.325kPa 39.95g mol 1 8.314J mol 1 K 1 273.15K
1.782g L1
2020年6月10日4时49分
10
§1.2 理想气体混合物 一、 混合物的组成
摩尔分数 x 或 y
278.5mol
在298K，0.100MPa下，每次置换耗用氮气的体积V(N2)为
V
(N2
)
1 5
[n1(N2 )
n2 (N2 pΘ
)]RT
1 (307 278.5)mol 8.314J mol 1 K 1 298K
5
100KPa
141L
2020年6月10日4时49分
8
例2 氩气（Ar）可由液态空气蒸馏而得到。若氩的质量为
组分气体的分压力、分体积和总压力各为多少？
解：由p1V1=p2V2得
氮气的分压力 pN2
3.33104 Pa 0.2L 0.3L
二、 道尔顿定律
混合气体（包括理想的和非理想的）的分压定义：
p B =de=f y Bp
➢ pB B气体的分压，p 混合气体的总压 ➢ yB = 1， p = pB
2020年6月10日4时49分
12
混合理想气体分压定律
R T
RT
Qp n V
B nB V
B
n BR T V
pB
B
pB
2020年6月10日4时49分
低压气体 近似为理 想气体
6
例1 在实验室中，由金属钠与氢气在较高温度（t > 300℃）
下制取氢化钠（NaH）时，反应前必须将装置用无水无氧的氮
气置换。氮气是由氮气钢瓶提供的，其容积为50.0 L，温度
为25℃、压力为15.2 MPa。①计算钢瓶中氮气的物质的量和
质量；②若将实验装置用氮气置换了五次后，钢瓶压力下降
2020年6月10日4时49分
3
主要讨论气体的状态方程
➢气体
理想气体 实际气体
§1.1 理想气体状态方程
一、 理想气体状态方程
低压气体定律： ➢玻义尔定律(R. Boyle，1662): pV ＝ 常数
（n,T 一定）
2020年6月10日4时49分
4
➢盖.吕萨克定律(J. Gay-Lussac，1808)：
V / T ＝ 常数
(n, p 一定)
➢阿伏加德罗定律（A. Avogadro，1811)
V / n ＝ 常数
(T, p 一定)
理想气体状态方程：结合以上三式 经过数学处理而导出
➢pV = nRT
➢单位：p Pa
V m3
➢
TK
n mol
➢
R J mol-1 K-1
➢R 普适 摩尔气体常数 R ＝ 8.314472 J mol-1 K-1
至13.8 MPa。计算在25℃，0.100 MPa下，平均每次耗用氮气
的体积。
解：①已知：V = 50.0L，T = 298K，p1 = 15.2×103kPa。
n1(N2 )
p1V RT
15.2 8.314J
103 kPa 50.0L mol 1 K 1 298K
307mol
2020年6月10日4时49分
B
可有：
V
* B
n BR T p
➢理想气体混合物的总体积V 等于各组分B在相同温度T 及总压p条件下占有的分体积VB*之和。 阿马格定律
二定律结合可有：
yB
nB n
pB p
V
* B
V
2020年6月10日4时49分
14
例3 在298K时，将压力为3.33×104Pa的氮气0.2L和压力为
4.67×104Pa的氧气0.3L移入0.3L的真空容器，问混合气体中各