化学工程基础ppt课件
合集下载
工程化学化学反应的基本原理PPT课件
V = kC( NO2 )C ( CO )
n =（ 1 + 1）= 2；为2级反应
2NO + O2 = 2NO2
V = kC 2 ( NO )C ( O2 )
n =（ 2 + 1）= 3；为3级反应
14
对非基元反应，质量作用定律只适用其中的每一个基元反 应，因此一般不能直接根据非基元反应的反应方程式书写 速率方程。 2NO + 2H2 → N2 + 2H2O 第一步：2NO + H2 → N2 + H2O2 慢 第二步：H2O2 + H2→ 2H2O 快
S. Arrhenius (1859-1927)
1903年诺贝尔化学奖得主，工作为电离理论。 （1889年提出上述公式）。
19
ε ε a ln k =－ + ln A =－ +b = +b RT RT T ε ε a lg k =－ + lg A =－ +b = +b 2.303RT 2.303RT T
=－ ΔC Δt
对生成物， V = ΔC
Δt
9
例：合成氨反应
N2 (g) ＋ 3H2 (g) ＝ 2NH3 (g)
起始浓度 mol· L-1
2s末浓度 mol· L-1
1.0
0.8
3.0
2.4
0
0.4
则该反应平均速率：
( 0.8－ 1.0 ) － 1 V ( N 2 ) =－ = 0.1mol • L • S－1 2
四、活化能的物理意义
1 碰撞理论 （Collision Theory）
英国科学家路易斯（W.C.M.Lewis）1918年提出 前提：气体分子为没有内部结构的硬球，反应看作为刚性 球体的有效碰撞，反应速率由有效碰撞决定。
n =（ 1 + 1）= 2；为2级反应
2NO + O2 = 2NO2
V = kC 2 ( NO )C ( O2 )
n =（ 2 + 1）= 3；为3级反应
14
对非基元反应，质量作用定律只适用其中的每一个基元反 应，因此一般不能直接根据非基元反应的反应方程式书写 速率方程。 2NO + 2H2 → N2 + 2H2O 第一步：2NO + H2 → N2 + H2O2 慢 第二步：H2O2 + H2→ 2H2O 快
S. Arrhenius (1859-1927)
1903年诺贝尔化学奖得主，工作为电离理论。 （1889年提出上述公式）。
19
ε ε a ln k =－ + ln A =－ +b = +b RT RT T ε ε a lg k =－ + lg A =－ +b = +b 2.303RT 2.303RT T
=－ ΔC Δt
对生成物， V = ΔC
Δt
9
例：合成氨反应
N2 (g) ＋ 3H2 (g) ＝ 2NH3 (g)
起始浓度 mol· L-1
2s末浓度 mol· L-1
1.0
0.8
3.0
2.4
0
0.4
则该反应平均速率：
( 0.8－ 1.0 ) － 1 V ( N 2 ) =－ = 0.1mol • L • S－1 2
四、活化能的物理意义
1 碰撞理论 （Collision Theory）
英国科学家路易斯（W.C.M.Lewis）1918年提出 前提：气体分子为没有内部结构的硬球，反应看作为刚性 球体的有效碰撞，反应速率由有效碰撞决定。
化工基础绪论培训课件
◆请珍惜本科教育机会，注重培养自己的理论体系，认真学好 每门基础理论课。
◆化工基础，是化学类各专业课的基础理论课，也是化学工艺 等专业考研的必考专业课。
一.化学工业概述
化学工业（chemical industry）又称化学加 工工业，是综合运用化学和物理方法将原料加工成 化学产品的加工工业。也泛指生产过程中化学方法 占主要地位的过程工业。 1.化学工业的重要性及其发展
二.化学工程概述
单元操作 传递过程 化学工程化 化工 学热 反力 应学 工程 化工系统工程 过程动态学及控制
化学工程的研究方法：理论与经验相结合的工程研究方法
经验方法——实验方法
相似准则：利用经验公式和实验曲线对设计和工程进行相似 性放大 因次分析：利用实验来确定变量关系，用无因次数群构成关 系式
化学工业是国民经济重要的基础工业，是最具活 力、最具竞争力、可发展前景极强的产业。随着石 油工业的发展，化学工业从50年代起进入高速发展 期，已成为世界经济发展的支柱产业。
2.化学工业的分类
化工生产装置实例 ——70万吨乙烯装置
化工生产装置实例 ——甲醇回收装置
化工生产装置实例 ——合成氨装置
干燥
热量 传递
结晶
质量 传递
气固 吸附 精馏
流态 化
气液 吸收
液液 萃取
四. 化学工程中的一些基本规律
1.质量守恒（物料衡算）：
它反映一个过程中原料、产物、副产物等之间的关系， 即进入的物料量必等于排出的物料量和过程中的积累量。
∑M入
系统
积累或
损失 M
∑M出
物料衡算式： ∑M入 ＝ ∑M出 ＋ M累或损 对连续稳定流动：∑M入 ＝ ∑M出
解：已知：原料液流量及其中乙醇含量
◆化工基础，是化学类各专业课的基础理论课，也是化学工艺 等专业考研的必考专业课。
一.化学工业概述
化学工业（chemical industry）又称化学加 工工业，是综合运用化学和物理方法将原料加工成 化学产品的加工工业。也泛指生产过程中化学方法 占主要地位的过程工业。 1.化学工业的重要性及其发展
二.化学工程概述
单元操作 传递过程 化学工程化 化工 学热 反力 应学 工程 化工系统工程 过程动态学及控制
化学工程的研究方法：理论与经验相结合的工程研究方法
经验方法——实验方法
相似准则：利用经验公式和实验曲线对设计和工程进行相似 性放大 因次分析：利用实验来确定变量关系，用无因次数群构成关 系式
化学工业是国民经济重要的基础工业，是最具活 力、最具竞争力、可发展前景极强的产业。随着石 油工业的发展，化学工业从50年代起进入高速发展 期，已成为世界经济发展的支柱产业。
2.化学工业的分类
化工生产装置实例 ——70万吨乙烯装置
化工生产装置实例 ——甲醇回收装置
化工生产装置实例 ——合成氨装置
干燥
热量 传递
结晶
质量 传递
气固 吸附 精馏
流态 化
气液 吸收
液液 萃取
四. 化学工程中的一些基本规律
1.质量守恒（物料衡算）：
它反映一个过程中原料、产物、副产物等之间的关系， 即进入的物料量必等于排出的物料量和过程中的积累量。
∑M入
系统
积累或
损失 M
∑M出
物料衡算式： ∑M入 ＝ ∑M出 ＋ M累或损 对连续稳定流动：∑M入 ＝ ∑M出
解：已知：原料液流量及其中乙醇含量
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。
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
工程化学PPT全套课件
时间
射在真秒空中波长的1650763．7s3倍”。
电流
安[培]
A
热力学温度
开[尔文]
K
物质的量
摩[尔]
mol
9
发光强度
坎[德拉]
cd
绪论
本课程通用概念
常见国际单位制导出单位（部分）
物理量 单位名称 单位符号
其他诸如：
力 压强
牛特[顿（]斯拉） N
韦（伯）
帕[斯亨（卡利] ） Pa
频率
赫库法[兹（（]仑拉））
1MW
常用的单位词头可参考书后附录1.
11
绪论
本课程通用概念
除了一些国际单位制单位，在你印象里 有那些非国际单位制单位在使用？
质量：克拉、镑等
体积：加仑
长度：埃、尺、英尺等
功：卡
力：千克力、达因
功率：马力
12
速率：马赫
绪论
物理量运算规则及约定
物理量的数值和单位之间是相乘关系，只有量 纲相同的物理量（即同一物理量）才能进行加 减运算。 例如：1t+10kg+5克拉、100N-20J
所谓均匀是指其分散度达到分子或离子大小的数量 级。
相与相之间有明确的界面，超过此相界面，一定有 某些宏观性质（如密度、组成等）发生突变。
相的分类
☺气相系统：任何气体共混，每一种气体都可无限充满容器， 为单相系统 如：H2+N2混合
☺液相系统：具体问题，具体分析。 如：水与乙醇混合 水与CCl4混合 水与CCl4、苯混合
P
用活塞将气体密封在截面积为S的圆
柱形筒内，以p代表外压，在恒压下
II
的膨胀过程中，气体将活塞从I位置推到
化学工程基础kj3PPT资料108页
二. 静力学方程及巴斯葛定律
P1
G Z1
F1 + G = F2
P1 A + g A ( Z1 - Z2 ) = P2 A
P2= P1 + g ( Z1 - Z2 )
或 P2= P0+ g ( Z1 - Z2 )
P2 Z 2
或
F1＝ P1 A F2＝ P2 A G＝ g A( Z1 - Z2 )
= P0+ g h
Z1
P1gZ2
P2
g
Z1gP1 Z2gP2
三.讨论 P2= P0+ g h
Z1
P1gZ2
P2
g
1.流体某一深处的压力与深度和密度有关。
2.液面上方流体压力改变，液体内部压力随着改变 且变化值相同（巴斯葛定律）。
3.静止的、连续的同一流体内、同一水平面处各点 压力相等。( 等压面 )
水
H2 B
B'
2. 2 g h+p0= 1 gH1+ 2 gH2+p0 3. 2 g h’= 1 gH1
1-4 流体静力学基本方程的应用
一.压力测定 1.U型管压差计
P1 P2
H
R A A'
'
A-A’为等压面
PA=PA’ PA= P1+ g ( H+R ) PA’=P2+ ’ g R+ gH P1 - P2= R g (’- ) 如测量气体
例题:1.判断下面各式是否成立
PA=PA’ PB=PB’ PC=PC’ 2.细管液面高度。
油 H1
水
H2
1 = 800kg/m3
C C' 2 =1000kg/m3 A A' H1= 0.7m
工程化学基础B讲课课件简单版
B
Δn(B) = B
ΔrHm -ΔrUm = ( Bg ) RT
B
qV/ = qV,m
qp/ = qp,m
qp - qV = ( Bg ) RT
B
注：△rHm为摩尔反应焓变 重要结论：判断一个化学反应的qp与qV大小，首先看方程式中 有无气体产生或消耗，然后比较方程式两边气体计量数总和的 大小。
21
1.2.4 功 w a、定义：系统与环境之间除热以外的其他形 式传递的能量。 b、特点：1) 功不属于状态函数； 2) 功分为体积功和非体积功。体积功:在一定 外压下，由于系统的体积发生变化而与环境交 换的功。例:等压p下：w = -pΔV=-p(V2-V1) 3) 功的数值有正、负之分：正值表示系统得 功；负值表示系统失功或系统对外做功(以系 统为研究对象） 4) 单位：焦耳(J)
19
1.2.2 热力学能U(内能) a、定义：系统内部各种形式能量的总和，包括分子 动能、势能及电子运动的能量等等。 b、特点：1) 热力学能属于状态函数，具有状态函数 的特征(①状态一定，其值一定；②殊途同归，值变相 等；③周而复始，值变为零) 2) U的数值只与温度、质量有关；
3) 无法也没有必要确定热力学能的绝对值，只涉及其 变化量Δ U。
27
2 化学反应的基本原理
2.1 化学反应的方向和吉布斯函数变 2.2 化学反应进行的程度和化学平衡 2.3 化学反应速率
28
2.1 化学反应的方向和吉布斯函数变
2.2.1 影响反应方向的因素
a、自发反应：在给定条件下，不需要外力作用 下能自动进行的反应。 例：不靠外力帮助，下面哪些过程可自动发生? A. 石头从山顶向下滚到山脚。 B. 石头从山脚向上滚到山顶。 C. 高温物体将热传递给低温物体。 D. 低温物体将热传递给高温物体。 结论：凡是自发反应均是使系统向能量降低的 方向进行。
Δn(B) = B
ΔrHm -ΔrUm = ( Bg ) RT
B
qV/ = qV,m
qp/ = qp,m
qp - qV = ( Bg ) RT
B
注：△rHm为摩尔反应焓变 重要结论：判断一个化学反应的qp与qV大小，首先看方程式中 有无气体产生或消耗，然后比较方程式两边气体计量数总和的 大小。
21
1.2.4 功 w a、定义：系统与环境之间除热以外的其他形 式传递的能量。 b、特点：1) 功不属于状态函数； 2) 功分为体积功和非体积功。体积功:在一定 外压下，由于系统的体积发生变化而与环境交 换的功。例:等压p下：w = -pΔV=-p(V2-V1) 3) 功的数值有正、负之分：正值表示系统得 功；负值表示系统失功或系统对外做功(以系 统为研究对象） 4) 单位：焦耳(J)
19
1.2.2 热力学能U(内能) a、定义：系统内部各种形式能量的总和，包括分子 动能、势能及电子运动的能量等等。 b、特点：1) 热力学能属于状态函数，具有状态函数 的特征(①状态一定，其值一定；②殊途同归，值变相 等；③周而复始，值变为零) 2) U的数值只与温度、质量有关；
3) 无法也没有必要确定热力学能的绝对值，只涉及其 变化量Δ U。
27
2 化学反应的基本原理
2.1 化学反应的方向和吉布斯函数变 2.2 化学反应进行的程度和化学平衡 2.3 化学反应速率
28
2.1 化学反应的方向和吉布斯函数变
2.2.1 影响反应方向的因素
a、自发反应：在给定条件下，不需要外力作用 下能自动进行的反应。 例：不靠外力帮助，下面哪些过程可自动发生? A. 石头从山顶向下滚到山脚。 B. 石头从山脚向上滚到山顶。 C. 高温物体将热传递给低温物体。 D. 低温物体将热传递给高温物体。 结论：凡是自发反应均是使系统向能量降低的 方向进行。
2024版全新基础化学ppt课件
酸碱反应的实质与特点
中和反应
酸与碱反应生成盐和水的反应称 为中和反应，其实质是氢离子与
氢氧根离子结合生成水。
酸碱反应的特点
酸碱反应通常伴随着热量的变化， 且反应速率较快。
酸碱反应的应用
酸碱反应在日常生活、工农业生 产和科学研究中有着广泛的应用， 如调节溶液酸碱性、制备盐类等。
离子反应的类型与规律
化学的研究对象包括原子、分子、 离子等微观粒子以及由它们构成的 宏观物质。
化学的历史与发展
01
02
03
古代化学
古代化学主要以炼金术和 医药学为代表，积累了一 些关于物质变化的经验性 知识。
近代化学
近代化学以原子论和分子 学说的创立为标志，开始 从微观角度研究物质的组 成和结构。
现代化学
现代化学在理论、实验手 段和应用方面都有了飞速 的发展，形成了多个分支 学科。
02
物质的组成与结构
原子与分子
原子的概念与性质
原子是化学变化中的最小 粒子，具有相同的化学性 质。
分子的概念与性质
分子是保持物质化学性质 的最小粒子，由组成的原 子按照一定的键合顺序和 空间排列而结合起来。
原子与分子的关系
分子由原子构成，原子通 过化学键结合成分子。
元素的分类与周期表
元素的分类
置换反应
一种元素或原子团被另一种元素 或原子团所替代的反应，常见于 金属与酸、盐溶液之间的反应。
复分解反应
两种化合物相互交换成分生成另 外两种化合物的反应，反应前后
各元素化合价不变。
化学反应的速率与影响因素
反应速率
单位时间内反应物浓度的减少或生成 物浓度的增加，用来衡量化学反应的 快慢。
影响因素
工程化学基础教学课件
➢ 法国拉瓦锡(Lavoisier)的燃烧的氧学说，近代化学由此 萌芽。
上一页
下一页 回主目录
返回
欧洲近代化学家
Justus von Liebig
Friedlich Wöhler
Friedrich August Kekulé
上一页
下一页 回主目录
返回
J. Willard Gibbs
J. Willard Gibbs 化学热力学
➢ 这段时期，化学走入了歧途，但积累了更多 的化学知识，提高了实验技术，制作了操作器皿。
上一页
下一页 回主目录
返回
简话化学开展
古代化学 (3) 医化学时期(公元1500～1700年)
➢ 16世纪初，欧洲资本主义工业的开展迫使化学走上正路 ➢ 炼金术改革，化学方法制成药剂〔无机物〕 ➢ 明代李时珍?本草纲目?，列有中药材、矿物1000多种并 附有制备方法、性质介绍 ➢ 明代宋应星著有?天工开物?(1639年)，总结了我国的工 业技术.
对食物和睡眠的要求降低，常导致冲动不安和暴力行 为。
上一页
下一页 回主目录
返回
反响停：五十年恩怨
• • 反响停具有一定的镇静安眠的作用，而且对孕妇怀孕早期的妊娠
呕吐疗效极佳。 反响停便成了“孕妇的理想选择〞，在欧洲、亚 洲、非洲、澳洲和南美洲被医生大量给予孕妇以治疗妊娠呕吐。 50年代后期，德国生产一种叫“反响停〞的新药。该药属非巴比妥 类药，有镇静和止吐作用。在小鼠动物实验中证实反响停对胎仔 无致畸作用，对孕妇也无毒性反响，因此曾广泛用来治疗早孕反 响。但此后不断发现似海豹的无肢、短肢畸形儿出生，经过多年 悉心研究，并在猴子的动物实验中得到证实，那些畸形儿系母亲 在早孕期间服用“反响停〞所致。这才通令禁止，但为时已晚。在 1959年～1961年德国就生下了6000多例海豹胎，英国8000余例， 日本3000余例，历史上称为“海豹胎〞悲剧。
上一页
下一页 回主目录
返回
欧洲近代化学家
Justus von Liebig
Friedlich Wöhler
Friedrich August Kekulé
上一页
下一页 回主目录
返回
J. Willard Gibbs
J. Willard Gibbs 化学热力学
➢ 这段时期，化学走入了歧途，但积累了更多 的化学知识，提高了实验技术，制作了操作器皿。
上一页
下一页 回主目录
返回
简话化学开展
古代化学 (3) 医化学时期(公元1500～1700年)
➢ 16世纪初，欧洲资本主义工业的开展迫使化学走上正路 ➢ 炼金术改革，化学方法制成药剂〔无机物〕 ➢ 明代李时珍?本草纲目?，列有中药材、矿物1000多种并 附有制备方法、性质介绍 ➢ 明代宋应星著有?天工开物?(1639年)，总结了我国的工 业技术.
对食物和睡眠的要求降低，常导致冲动不安和暴力行 为。
上一页
下一页 回主目录
返回
反响停：五十年恩怨
• • 反响停具有一定的镇静安眠的作用，而且对孕妇怀孕早期的妊娠
呕吐疗效极佳。 反响停便成了“孕妇的理想选择〞，在欧洲、亚 洲、非洲、澳洲和南美洲被医生大量给予孕妇以治疗妊娠呕吐。 50年代后期，德国生产一种叫“反响停〞的新药。该药属非巴比妥 类药，有镇静和止吐作用。在小鼠动物实验中证实反响停对胎仔 无致畸作用，对孕妇也无毒性反响，因此曾广泛用来治疗早孕反 响。但此后不断发现似海豹的无肢、短肢畸形儿出生，经过多年 悉心研究，并在猴子的动物实验中得到证实，那些畸形儿系母亲 在早孕期间服用“反响停〞所致。这才通令禁止，但为时已晚。在 1959年～1961年德国就生下了6000多例海豹胎，英国8000余例， 日本3000余例，历史上称为“海豹胎〞悲剧。
《化学工程基础kj》课件
学习如何测量流体压力，并了解 压力与流体动力学的关系。
管道网络
探索管道网络的分析和设计，以 实现流体动量守恒和流量控制。
2
反应平衡的达成
学习反应平衡的概念和条件，并了解如何在化学反应中达到平衡状态。动力学在工业领域中的应用，如催化剂的选择和反应条件的调节。
5. 化学工程中的热力学原理
1 热力学基本概念
了解化学工程中的热力学基本概念，如焓、熵和自由能。
2 热力学循环
学习热力学循环的原理和应用，如蒸汽循环和制冷循环。
3. 化学反应速率及其影响因素
反应速率测量
学习如何测量化学反应的速率， 并了解不同因素对反应速率的影 响。
温度的影响
探索温度对反应速率的影响，理 解反应速率与温度的关系。
催化剂
了解催化剂的作用机理，以及催 化剂如何加速反应速率。
4. 随时间推移反应程度的变化
1
反应动力学
了解随时间推移反应程度的变化，了解反应速率与反应物浓度的关系。
3 热力学分析
掌握进行热力学分析的方法和技巧，以优化工程设计和运营。
6. 质量守恒定律及其应用
质量守恒原理
了解质量守恒原理的基本概念， 探索质量守恒在化学工程中的 应用。
物料平衡
学习如何进行物料平衡计算， 以保证化学工程过程的稳定和 可持续。
质量守恒方程
掌握质量守恒方程的推导和应 用，解决化学工程中的质量守 恒问题。
7. 能量守恒原理及其应用
能量守恒原理 热力学计算 能量守恒方程
了解能量守恒原理的基本概念，探索能量守恒在 化学工程中的应用。
学习如何进行热力学计算，以优化化学工程过程 的能量效率。
掌握能量守恒方程的推导和应用，解决化学工程 中的能量守恒问题。
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。
工程化学基础第三章3-1课件
1.溶液的蒸气压下降
（1)纯溶剂的饱和蒸气压 (P0) 在密闭容器中, 在纯溶剂的单位表面上， 单位时间里 ，有 N0 个分子蒸发到上方空间 挥发 中。随着上方空间里溶剂分子个数的增加， 密度的增加， 分子凝聚， 回到液相的机会增 加.当密度达到一定数值时，凝聚的分子的个 液体 数也达到 N0 个。这时上方空间的蒸气密度不 水 再改变， 保持恒定。此时， 蒸气的压强也不 再改变， 称为该温度下的饱和蒸汽压， 用 P0 表示。
冰
p p p x p
* *
n
温度T
n
B
p
* B
n N 溶剂
p
*
2.溶液的沸点上升和凝固点下降
沸点: 液体的饱和蒸气压达到给定外界压力时的温度Tb 凝固点: s、l、g三相共存的温度Tf 溶液的蒸气压下降，引起：溶液的沸点上升和凝固点下降 在原沸点Tb时，p在A点 < 101325 Pa p*/ kPa ，只有升温至Tb’时，蒸气压p才达到外压 101.325 冒泡/沸腾 O •首先，析出的总是能量低的纯冰, 如冰棍 • 对应OD线不变。但在原Tf时, 溶液的 D 比冰的饱和蒸气压(O) •蒸气压在C点， C 低, 不能三相共存 只有在CD与OD相交 Tf ’ Tf 的Tf’才能共存. A T Tb’
电解质溶液，或者浓度较大的非电解质溶液也与非电解质稀溶 液一样具有蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降及渗透压等性 质。日常生活中随处可见这样的实例。如： 应用举例 致冷剂 冰盐混合物可用来使实验室局部致冷,将 NaCl和冰混合， 可做成制冷剂， 获得零 下低温 混合物从外界吸热， 冰部分融化 吸热水， 冰水共存， 应为零度， 水将 NaCl溶解， 形成溶液， 冰点低于零度， 故冰将继续融化吸热变成水。 理论上可达 到低共熔点的温度 -22C°；用CaCl2 和 冰的混合物, 可以获得 -55 C°的低温； 用CaCl2 、 冰和丙酮的混合物， 可以致 冷到 - 70 C°以下。
化学工程基础课件
生产基本化工产品的企业 以化学方法为主进行产品加工的企业
➢中国：
化学工业 包括：
2020/8/5
基本化学工业
化肥工业
石油化学工业
其他化学工业
13
1-5 化工生产工艺及流程
化工生产过程：
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
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
2020/8/5
17
流程图
描述从物料开始，经过一系列按一定顺序并相互 衔接的单元操作和反应过程，生产合格产品的生 产工艺过程称为化工工艺流程。用图表示的化工 工艺流程称为化工工艺流程图。
类型有：工艺流程框图、装置流程图、 管线图、带控制点的流程图等。
烷
直接氧化法: C2 H 4 0.5O2 EO
2020/8/5
10
➢ 生物工程
生物化学
生物学 生化
工程
化学
工程学Biblioteka 生物技术化学工程e.g. 将淀粉酶基因克隆到酵母菌中发酵生产乙醇， 时间缩短了十分之九，能量消耗减少了60％。
2020/8/5
11
1-3 化学工业的特点
与人类的生存和发展息息相关
供新型化工材料和新产品； ➢ 为人们的衣、食、住、行提供各种化工产品；
➢ …………
2020/8/5
5
化学工业
人类生存密切相关
—— 衣食住行 —— 能源
开源节流
—— 国防和科技现代化
—— 环保
2020/8/5
6
1-2 化学工业的发展
➢中国：
化学工业 包括：
2020/8/5
基本化学工业
化肥工业
石油化学工业
其他化学工业
13
1-5 化工生产工艺及流程
化工生产过程：
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
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
2020/8/5
17
流程图
描述从物料开始，经过一系列按一定顺序并相互 衔接的单元操作和反应过程，生产合格产品的生 产工艺过程称为化工工艺流程。用图表示的化工 工艺流程称为化工工艺流程图。
类型有：工艺流程框图、装置流程图、 管线图、带控制点的流程图等。
烷
直接氧化法: C2 H 4 0.5O2 EO
2020/8/5
10
➢ 生物工程
生物化学
生物学 生化
工程
化学
工程学Biblioteka 生物技术化学工程e.g. 将淀粉酶基因克隆到酵母菌中发酵生产乙醇， 时间缩短了十分之九，能量消耗减少了60％。
2020/8/5
11
1-3 化学工业的特点
与人类的生存和发展息息相关
供新型化工材料和新产品； ➢ 为人们的衣、食、住、行提供各种化工产品；
➢ …………
2020/8/5
5
化学工业
人类生存密切相关
—— 衣食住行 —— 能源
开源节流
—— 国防和科技现代化
—— 环保
2020/8/5
6
1-2 化学工业的发展
《工程化学基础》第5章PPT课件
–H+
酸1 + 碱2
酸2 + 碱1
+H+
.
5
第5章 水溶液中的化学反应和水体保护
弱酸弱碱溶液
在
H A c + H 2 O H 3 O + + A c -
和
H 2 O + A c - O H - + H A c
HAc–Ac–、H3O+–H2O、H2O–OH– 均互称为共轭酸 碱对。
.
6
第5章 水溶液中的化学反应和水体保护
1923年，化学家布朗斯特(Brφnsted J. N. 丹麦) 和化学家劳莱(Lowry T. M. 英国)
凡是能够提供质子的分子或离子都是酸 酸是质子的给予体
凡是能够接受质子的分子或离子都是碱 碱是质子的接受体
.
4
第5章 水溶液中的化学反应和水体保护
弱酸弱碱溶液
这种酸和碱的相互依存、相互转化关系被称为酸 碱共轭关系，酸(或碱)与它共轭的碱(或酸)一起被称为 共轭酸碱对。
N H 3 + H 2 ON H 4 + + O H -
这种在弱酸或弱碱等弱电解质溶液中，加入与弱酸 或弱碱解离后具有相同离子的易溶强电解质，能使弱电 解质解离度降低的现象称同离子效应
.
20
第5章 水溶液中的化学反应和水体保护
弱酸弱碱溶液
缓冲溶液
像 HAc–NaAc 这类能抵抗外加少量强酸、强碱或 适当稀释的影响，保持其 pH 基本不变的溶液叫缓冲 溶液。缓冲溶液对强酸强碱或适当稀释的抵抗作用叫 缓冲作用。
.
13
第5章 水溶液中的化学反应和水体保护
弱酸弱碱溶液
工程化学基础-复习ppt精选课件
中心体，形成体），配位体，配位数， 内界， 外界， 配合物的命名。 Ky(稳)和 Ky(不稳)
16.化学反应速率
v =1/B ·ΔcB/ Δt 基元反应，质量作用定律，复合反应
速率常数，反应级数，影响化学反应速 率的因素，阿伦尼乌斯公式
17.反应速率理论和活化能
碰撞理论、过渡状态理论
完整编辑ppt
6
完整编辑ppt
7
熵变
298.15K时，参考态元素的标准摩尔熵不等于零。
298.15K时,ΔrSmy= ∑viSm,生成物y- ∑viSm,反应物y 任一温度， ΔrSmy(T) ≈ ΔrSmy(298.15K)
完整编辑ppt
8
吉布斯自由能
a.标准态，298.15K时，
ΔrGmy= ∑vi ΔfGmy(生成物）- ∑vi ΔfGmy(反应物）
同离子效应
因加入与难溶强电解质含有相同离子的易
溶强电解质，使难溶强电解质的溶解度降
低的现象也称为同离子效应。
完整编辑ppt
24
沉淀的转化
把一种沉淀转化为另一种沉淀的过程，称为沉淀的转化。 沉淀转化反应的进行程度，可以利用反应的标准平衡常 数来衡量。 沉淀转化反应的标准平衡常数越大，沉淀转化 反应就越容易进行。若沉淀转化反应的标准平衡常 数太小，沉淀转化反应将是非常困难，甚至是不可 能的。
29
aA+bB→gG+dD 对于基元反应 υ=kca(A)·cb(B) 质量作用定律
对于非基元反应 υ=kcx(A)·cy(B) 反应速率方程式
式中：k 称反应速率常数。
k值与反应物浓度无关；受温度、催化剂影响。
反应级数: (a+b)或(x+y)，有整数、零或分数，
《工程化学课件》PPT课件
普通化学多媒体电子教案
第二节配合物的化学键理论
第二节
分子结构
1
自然界里，通常所遇到的物质，多数不 是以单原子存在，而是以原子间相互作用 结合成分子或晶体的状态存在。
如： O2(g) 金属铜
NaCl (s)
双原子分子 金属晶体 离子晶体
物质的性质不仅与原子结构有关，还与 分子的结构有关。
2
分子结构
120°
正三角形
σ键
正三角形
例 BCl3
B
激发
Cl
2p 2s
2p 2s
sp2杂化
B 120°
2p
sp2
35
杂化类型
sp3杂化——１个s 轨道+3个p 轨道
杂化轨 杂化轨 轨道夹 杂化轨道 成键 分子 道数目 道含量 角 构型 类型 构型
4
1 4
s、34
p
109
28’
正四面体
σ键
正四面体
+ __ _109 28’ +_ +
H 玻尔2-半２径-1＝共53价pm键
说明H2分子的形成： 成共键价电键子：的原轨子道间发由生于了成重键叠电，子使的核原间子形轨成道了 电子概率密度较大的区域，削弱了两核间的 正电排斥，重增叠强而了形核成间的电化子学云键对核的吸引， 使体系能量降低，形成共价键。
14
价键理论(电子配对法)要点 两原子靠近时，自旋方向相反的未成
2-3-2 杂化轨道理论
杂化轨道理论的要点
原子成键时, 参与成键的若干个能级相近 的原子轨道相互“混杂”, 组成一组新轨道 (杂化轨道),这一过程叫原子轨道的“杂化”
30
杂化轨道理论的要点
有几个原子轨道参与杂化，就形成几个杂
第二节配合物的化学键理论
第二节
分子结构
1
自然界里，通常所遇到的物质，多数不 是以单原子存在，而是以原子间相互作用 结合成分子或晶体的状态存在。
如： O2(g) 金属铜
NaCl (s)
双原子分子 金属晶体 离子晶体
物质的性质不仅与原子结构有关，还与 分子的结构有关。
2
分子结构
120°
正三角形
σ键
正三角形
例 BCl3
B
激发
Cl
2p 2s
2p 2s
sp2杂化
B 120°
2p
sp2
35
杂化类型
sp3杂化——１个s 轨道+3个p 轨道
杂化轨 杂化轨 轨道夹 杂化轨道 成键 分子 道数目 道含量 角 构型 类型 构型
4
1 4
s、34
p
109
28’
正四面体
σ键
正四面体
+ __ _109 28’ +_ +
H 玻尔2-半２径-1＝共53价pm键
说明H2分子的形成： 成共键价电键子：的原轨子道间发由生于了成重键叠电，子使的核原间子形轨成道了 电子概率密度较大的区域，削弱了两核间的 正电排斥，重增叠强而了形核成间的电化子学云键对核的吸引， 使体系能量降低，形成共价键。
14
价键理论(电子配对法)要点 两原子靠近时，自旋方向相反的未成
2-3-2 杂化轨道理论
杂化轨道理论的要点
原子成键时, 参与成键的若干个能级相近 的原子轨道相互“混杂”, 组成一组新轨道 (杂化轨道),这一过程叫原子轨道的“杂化”
30
杂化轨道理论的要点
有几个原子轨道参与杂化，就形成几个杂
化学工程导论 化学工程与工艺的科学基础PPT课件
全球各大化工、石化、炼油等过程工业制 造企业及著名的工程公司都是Aspen Plus的 用户.
完善的数据库
1. 纯组分数据库，包括将近6000 种化合物的参数。 2. 电解质水溶液数据库，包括约900 种离子和分子
溶质估算电解质物性所需的参数。 3. Henry 常数库，包括水溶液中61 种化合物的
As
Aspen Plus 可以为夹点技术软件直接提供其所需要的 可
各流段的热焓、温度和压力等参数。
ห้องสมุดไป่ตู้
技
B-JAC/ HTFS： 换热器详细设计（包括机械计算）的软件包，Aspen Plus 可以在流程模拟工艺计算之后直接无缝集成，转 入设备设计计算。
Aspen Zyqad： 这是一个工程设计工作流集成平台，可以供多种用户环 境下将概念设计、初步设计、工程设计直到设备采购、 工厂操作全过程生命周期的各项工作数据、报表及知识 集成共享。Aspen Plus 有接口可与之自动集成。
态
在Aspen Plus 基础上专门为模拟高分子聚合过程而开 础
发的层次产品，已成功地用于聚烯烃、聚酯等过程。 此
着
Aspen Dynamics：
过
在使用Aspen Plus 计算稳态过程的基础上，转入此软 Pe
件可接着计算动态过程。
专
油
Petro Frac：
软
专门用于炼油厂的模拟软件。
As
NE
Aspen HX-NET：
SI制
绝对单位制
单位制
MKS制 CGS制
长度m，质量 kg,时间s,温度 K,物质量mol, 电流强度A,发 光强度Cd
工程单位制MKfS 力作基本单位
换算本质上都是乘以纯数1
完善的数据库
1. 纯组分数据库，包括将近6000 种化合物的参数。 2. 电解质水溶液数据库，包括约900 种离子和分子
溶质估算电解质物性所需的参数。 3. Henry 常数库，包括水溶液中61 种化合物的
As
Aspen Plus 可以为夹点技术软件直接提供其所需要的 可
各流段的热焓、温度和压力等参数。
ห้องสมุดไป่ตู้
技
B-JAC/ HTFS： 换热器详细设计（包括机械计算）的软件包，Aspen Plus 可以在流程模拟工艺计算之后直接无缝集成，转 入设备设计计算。
Aspen Zyqad： 这是一个工程设计工作流集成平台，可以供多种用户环 境下将概念设计、初步设计、工程设计直到设备采购、 工厂操作全过程生命周期的各项工作数据、报表及知识 集成共享。Aspen Plus 有接口可与之自动集成。
态
在Aspen Plus 基础上专门为模拟高分子聚合过程而开 础
发的层次产品，已成功地用于聚烯烃、聚酯等过程。 此
着
Aspen Dynamics：
过
在使用Aspen Plus 计算稳态过程的基础上，转入此软 Pe
件可接着计算动态过程。
专
油
Petro Frac：
软
专门用于炼油厂的模拟软件。
As
NE
Aspen HX-NET：
SI制
绝对单位制
单位制
MKS制 CGS制
长度m，质量 kg,时间s,温度 K,物质量mol, 电流强度A,发 光强度Cd
工程单位制MKfS 力作基本单位
换算本质上都是乘以纯数1
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
昨天（始于18 世纪工业革命）
无机化 学工业
1746 年 英国人罗巴克 铅室法制硫酸 1791 年 法国人路布兰 制碱 1861 年 比利时人索尔维 氨碱法 1905 年 德国人哈伯 合成氨 1941 年 中国人侯德榜 联碱法
有机化 学工业
1826 年 从氰酸铵合成尿素 19 C 中叶、20 C 初利用煤、农副产品 20 C 30 年代开始石油、天然气的开发
2019/12/23
10
今天（2011年我国）
产品名称 化肥 染料65 380 1850
世界排名 1 1 2 1 2
三废
占排放总量份额 排名
废渣
8-10％
9
废水
20-30％
2
2019/12/23
废气
5-7％
3
11
明天（发展趋势）
以信息技术为先导 以新材料技术为基础 以新能源技术为支柱 微观尺度向生物技术开拓 宏观尺度向空间和海洋扩展
2个 考试：17周（暂定）
2019/12/23
3
参考书
化工原理. 姚玉英主编. 天津科学技术出版社 化学工程基础. 武汉大学主编. 高等教育出版社 化学工程基础. 林爱光编. 清华大学出版社 化学工程基础. 李德华编. 化学工业出版社 化学工程基础学习指引和习题解答. 林爱光编.
2019/12/23
20
流程图
描述从物料开始，经过一系列按一定顺序并相互 衔接的单元操作和反应过程，生产合格产品的生 产工艺过程称为化工工艺流程。用图表示的化工 工艺流程称为化工工艺流程图。
类型有： 工艺流程框图、装置流程图、 管线图、带控制点的流程图等。
2019/12/23
21
2019/12/23
氧
乙 2CH 2ClCH 2OH Ca(OH )2 2EO CaCl2 2H2O
烷
直接氧化法: C2 H 4 0.5O2 EO
2019/12/23
13
生物工程
生物化学
生物学 生化
工程
化学
工程学
生物技术
化学工程
e.g. 将淀粉酶基因克隆到酵母菌中发酵生产乙醇， 时间缩短了十分之九，能量消耗减少了60％。
化学工程基础
Fundamentals of Chemical Engineering
1
规 则：
遵守课堂纪律 独立思考 按时完成作业
考核方式：
• 平时作业、实验、课堂表现 • 期末考试 （闭卷）
30％ 70％
2019/12/23
2
课程进度安排：
学时：40 + 12 教材内容讲解：2 ~ 11周 实验部分：平时空闲（周末等），
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
2019/12/23
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%）
化学工业不再局限于传统的化工领域，与这 六大技术渗透结合。
2019/12/23
12
发展趋势
材料工程
高分子功能材料、陶瓷、纳米材料、富勒碳
能源化工
发展煤化工（洁净煤技术）
环境化工
氯乙
CO2 化学 环境工程 清洁生产
醇法
环 C2 H4 H 2O Cl2 CH 2ClCH 2OH HCl
尿素生产工艺流程框图
22
尿素生产流程简图
2019/12/23
19
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
6
§1.1 化学工业概述
1-1 化学工业的重要性
化学工业是国民经济重要的基础工业，是工业经济 中最具活力，有待开发且竞争力极强的一个部门。
6.9% 7.1% 86%
其他工业 石油天然气 化学工业
2019/12/23
————工业和信息化部，2011年
7
触及现代生活的各个角落：
为农业提供化肥、农药等农用生产资料； 为轻纺、建材、冶金、国防、军工及其他行
2019/12/23
15
1-4 化学工业的分类
美国：
按照美国标准工业分类手册（SIC）确定的分 类法，化学工业包括：
生产基本化工产品的企业 以化学方法为主进行产品加工的企业
中国：
化学工业 包括：
2019/12/23
基本化学工业
化肥工业
石油化学工业
其他化学工业
16
1-5 化工生产工艺及流程
化工生产过程：
业提供各种配套原材料； 为微电子、信息、生物工程等高科技产业提
供新型化工材料和新产品； 为人们的衣、食、住、行提供各种化工产品；
…………
2019/12/23
8
化学工业
人类生存密切相关
—— 衣食住行 —— 能源
开源节流
—— 国防和科技现代化
—— 环保
2019/12/23
9
1-2 化学工业的发展
清华大学出版社 化学工程基础学习指导. 杨国泰等编. 化学工业
出版社
2019/12/23
4
主讲章节
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
化学工业与化学工程 流体流动与输送 传热过程 传质分离基础 吸收 精馏
2019/12/23
5
第一章 化学工业与化学工程
§1.1 化学工业概述 §1.2 化学工程学 §1.3 物料衡算与能量衡算
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。
2019/12/23
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
2019/12/23
2019/12/23
14
1-3 化学工业的特点
与人类的生存和发展息息相关
世界面临着三大挑战：人口增长、环境污染和能源 短缺。
原料路线、工艺路线和产品品种的多样性 化学工业属于技术密集型和能源密集型产业
e.g. N 2 H 2 cat NH 3
提倡采用新工艺、新设备，提高物料的综合 利用，降低能耗。