Chapter-01-工程化學概論-PPT幻燈片

第一章工程化學概論1、化學與化學工業(yè)2、化學及化學工業(yè)的作用3、學習化學的重要意義4、化學物質(zhì)的分類與命名5、化學發(fā)展簡史6、化學學科的分支及其形成7、工科基礎化學（工程化學）數(shù)學：研究數(shù)字及其運算規(guī)律。1.化學現(xiàn)代化學：研究泛分子的科學-十個內(nèi)涵(略)?；瘜W：研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及化學變化的規(guī)律。

2.化學工業(yè)：以化學過程為核心內(nèi)容和關(guān)鍵步驟的工業(yè)，通過

化學過程實現(xiàn)全部或部分生產(chǎn)目的的工業(yè)。1.1化學與化學工業(yè)物理：研究物質(zhì)的運動規(guī)律。1.2化學及化學工業(yè)的作用

（生活、能源、健康、環(huán)?！?.化學與生活

①衣-人造纖維：粘膠纖維、醋酸纖維和銅氨纖維（人造棉）、人造絲、人造毛和富強纖維等。合成纖維：以有機化合物為原料，利用化學合成的方法，經(jīng)過聚合反應合成的高分子聚合物。錦綸(尼龍)-聚酰胺纖維滌綸(的確良)-聚酯纖維腈綸-聚丙烯脂纖維維綸(維尼綸)-聚乙烯醇纖維丙綸-聚丙烯纖維氯綸-聚氯乙烯纖維燃燒前脫硫燃燒中脫硫煙氣脫硫微生物脫硫煤的缺點：煤的發(fā)熱值比石油、天然氣低得多，利用效率低；通常的采煤方法，開采率僅為60%左右；運輸比石油、天然氣困難；煤在燃燒過程中生成的SO2、SO3污染環(huán)境，是引起酸雨的主要原因。

脫二氧化硫步驟

CaCO3空氣燃燒爐S+O2→SO2CaCO3→CaO+CO2CaO+SO2→CaSO3煤CaSO3SO2CO2空氣凈化室煙囪CaO的水懸浮溶液主要是CO2和空氣②煤的潔凈利用技術(shù)水煤氣－合成氣－煤的液化燃料－水煤漿燃料。a.水煤氣：C(s)+H2O(g)

=====CO(g)+H2(g)1200K缺氧b.合成氣：煤=====H2(40%)+CO(15%)+CH4(15%)+CO2(30%)

水蒸氣O2(合成氣)將H2和CO進行甲烷化反應，制取合成天然氣。

CO(g)+3H2(g)=CH4+H2O(l)(合成天然氣)合成氣油：nCO+(2n+1)H2=============CnH2n+2+nH2O活性Fe-Co170~200℃,1~2MPa合成甲醇：CO+

2H2O==============CH3OHCu300℃,20~30MPad.水煤漿燃料：70%煤粉+30%水+少量添加劑，可代替油。c.煤的液化燃料：以合成氣為原料，生產(chǎn)液體燃料。(2)石油和天然氣石油以汽油(辛烷)為代表：C8H18(l)+25/2O2=8CO2(g)+H2O(l)天然氣以甲烷為代表：CH4(g)+2O2=CO2(g)+2H2O(l)液化氣：來自油田氣或煉廠氣，主要成分為高壓液化后的

C3H8+C4H10。城市煤氣：煤的合成氣和煉焦氣，主要成分為

H2(50%)+CO(15%)+CH4(15%)。石油主要分餾產(chǎn)物餾分沸點范圍(℃)烴的碳原子氣體石油氣C1～C4輕油溶劑油汽油30～80C5～C6C6～C10煤油180～280C10～C16柴油280～350C17～C20重油潤滑油凡士林石蠟瀝青350～500C18～C30C18～C30C20～C30C30～C40渣油>500>C40(3)其他能源

風能、地熱能、潮汐能、太陽能、核能、……(4)干凈、無毒、無污染的二次能源-氫需解決的三個問題：氫的制取、儲存、利用。生命科學：1953年英國《自然》雜志發(fā)表了英國克里克和美國沃特森的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的分子模型，通過X-射線結(jié)構(gòu)分析確定了生命物質(zhì)-核酸的空間結(jié)構(gòu)。

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的解析奠定了當今分子生物學的基礎。二人因此獲得1962年諾貝爾生理和醫(yī)學獎。sugarphosphatebackbonebaseshydrogenbondsbetweenbases3.化學對健康和生命的貢獻(藥物化學)4.化學與環(huán)境保護

大氣污染：氣候變暖、煙霧污染、酸雨、臭氧層損耗……水體污染與防治：……固體廢棄物污染與防治：……當今世界四大熱點問題(能源開發(fā)和利用、環(huán)境保護、生命科學、新材料研制)都離不開化學。5.化學與國防

武器、動力、……化學是物質(zhì)科學的基礎學科之一，是一門中心的、實用的、創(chuàng)造性的科學。由于各學科之間的相互滲透日益增強，化學已經(jīng)滲透到每個工程技術(shù)領域。可以肯定，現(xiàn)代工程技術(shù)上所面臨的課題需要的化學知識會越來越多。“學好數(shù)理化，走遍天下都不怕”。1.3學習化學的重要意義

1.4化學物質(zhì)的分類與命名1.分類單質(zhì)化合物無機物有機物：烴、醇與酚、醛、酮、羧酸、胺、酯、…物質(zhì)2.命名：(略)1.5化學發(fā)展簡史1.古代化學(15世紀以前)2.醫(yī)化學時期(公元1500～1700年)3.燃素說時期(公元1700～1774年)4.近代、現(xiàn)代化學(1774年后)1.古代化學(15世紀以前)1)實用和自然哲學時期(～公元前后)a.100萬年前，原始社會，火的利用；b.公元前3000年左右，奴隸社會，以實用化學工藝為特征。埃及：煉鐵、鞣制皮革、提取藥物香料、制造陶器；c.公元前2500-2000年，中國銅的冶煉技術(shù)，殷代青銅；商代青銅器(銅錫合金)d.公元前一世紀，中國發(fā)明了造紙術(shù)。e.關(guān)于宇宙結(jié)構(gòu)問題，最早見解是我國商末(約公元前1140年)“易經(jīng)”中的“八卦”和“五行”(金、木、水、火、土)學說。f.公元前五世紀，Empedocles(安培多克爾)提出宇宙是由水、

火、氣、土“四原質(zhì)”構(gòu)成的。g.公元前400年德謨克利特：樸素原子論。h.公元前四世紀，亞里斯多德(Aristotle)提出冷、熱、干、濕的“四原性”學說。每一卦形代表一定的事物。乾-天，坤-地，坎-水，離-火，震-雷，艮-代表山，巽-代表風，兌-澤。八卦互相搭配又得到六十四卦，用來象征各種自然現(xiàn)象和人事現(xiàn)象。Aristotle(384-322B.C.)Plato(427-347B.C.)Immortalphilosopherofantiquity封建社會，中國道家化學煉丹(Pb3O4、HgS)。

公元二世紀，東漢魏伯陽著有世界最早煉丹術(shù)文獻；公元四世紀，東晉葛洪著有煉丹術(shù)巨著，發(fā)現(xiàn)了反應的可逆性(HgS←→Hg；Pb3O4←→Pb)及金屬的取代(Fe和Cu鹽)。這段時期，化學走入了歧途，但積累了更多的化學知識，提高了實驗技術(shù)，制作了操作器皿。2)煉金術(shù)、煉丹術(shù)時期(公元前后～公元1500年)16世紀初，化學走上正路：煉金術(shù)改革，化學方法制成藥劑(無機物)；李時珍《本草綱目》，列有中藥材、礦物1000多種并附有制備方法、性質(zhì)介紹；明代宋應星著有《天工開物》(1639年)，總結(jié)了我國的工業(yè)技術(shù)。2.醫(yī)化學時期(公元1500～1700年)3.燃素說時期(公元1700～1774年)英國的波義爾(Boyle)提出各種物質(zhì)的微粒都是由基本粒子的不同聚集體構(gòu)成的。對燃燒現(xiàn)象認為火是由一種實在的、具有重量的火微粒構(gòu)成的。1700年，德國的施塔爾(Stahl)提出“燃素說”，清除了“四原性”(冷、熱、干、濕)學說。法國拉瓦錫(Lavoisier)燃燒的氧學說，近代化學由此萌芽。4.近代、現(xiàn)代化學(1774年后)傳統(tǒng)的化學學科領域包括：無機化學、有機化學、物理化學、分析化學。新測試手段和新的數(shù)據(jù)處理方法不斷涌現(xiàn)促進了傳統(tǒng)學科的不斷完善。1.6化學學科的分支及其形成無機化學分析化學有機化學物理化學四大基礎化學無機化學：除去碳氫化合物和其大多數(shù)衍生物外，無機化學是對所有元素和它們的化合物及反應進行實驗研究和理論解釋的科學。最初的化學是無機化學。如青銅、陶瓷、彩陶、點金術(shù)、煉丹術(shù)、黑火藥等；以門捷列夫、Meyer的元素周期律為標志，標志現(xiàn)代無機化學形成。貝采里烏斯(分析化學之父)分析天平的使用和定量分析的建立是分析化學形成的標志。

J?nsJakobBerzelius：原子量的測定；電荷的概念(二元論)；化學符號和化學方程式的創(chuàng)始人。分析化學：含量的測定、成分的分析、結(jié)構(gòu)的表征，是分析化學的三大領域。分析天平的使用---定量概念的建立---高新儀器的發(fā)明和使用為分析化學的發(fā)展起到了重要的作用。

貝采里烏斯測定原子量使用的天平J?nsJakobBerzelius有機化學：研究碳氫化合物及其衍生物的化學。19世紀初，李比希(Liebig)分析了大量的有機化合物；1824年，德國化學家維勒(W?hler)成功合成了尿素；1834年，法國杜馬Dumas，系統(tǒng)定量地研究了鹵化反應，提出了“取代學說”；1842年，日拉爾提出了有機化合物同系列的概念；弗蘭克的原子價學說；凱庫勒的原子鏈學說，1865年，提出苯的環(huán)狀結(jié)構(gòu)學說。有機立體化學的興起，有機結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展；十九世紀后半期，有機化學飛速發(fā)展。

JustusvonLiebigFriedrichA.KekuléFriedlichW?hler物理化學：從物質(zhì)的物理現(xiàn)象和化學現(xiàn)象的聯(lián)系入手，探求化學變化規(guī)律的科學。物理化學創(chuàng)立和發(fā)展：1)氣體理論和溶液理論的建立；2)熱化學與化學熱力學的發(fā)展；3)電化學的建立和發(fā)展；4)化學動力學的發(fā)展；5)結(jié)構(gòu)化學的產(chǎn)生和發(fā)展。SvanteAugustArrhenius電離學說J.WillardGibbs化學熱力學高分子化學：研究高分子化合物的結(jié)構(gòu)、性能與反應、合成方法、加工成型及應用的化學。傳統(tǒng)化學與當代高新科技領域的結(jié)合，形成了許多新分支學科：高分子化學、量子化學、結(jié)構(gòu)化學、生物化學、環(huán)境化學、農(nóng)業(yè)化學、材料化學、地球化學、計算化學等。ThelaboratoryapparatusdesignedbyFritzHaberandRobertLeRossignolforproducingammoniafromhydrogenandnitrogen。

(1)了解化學學科的概貌，并運用化學理論、觀點、方法，關(guān)注社會熱點話題。

(2)對工科同學，能將化學理論、方法與工程技術(shù)結(jié)合，分析和認識工程技術(shù)中的化學問題。1.7工科基礎化學

1.教學目的：為工科類大學生提供基礎化學教育。使學生的基礎知識、科學素質(zhì)得到提高。(1)理論化學：物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論、化學熱力學、化學動力學。(2)基本知識和應用化學：物質(zhì)的性質(zhì)、與其他學科的滲透。2.教學內(nèi)容：介紹物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)理論和化學反應基本規(guī)律。3.學習要求－看、聽、記、練仔細閱讀、復習教材：教材是基礎；專心致志聽課：聽老師