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1、普通化学,福州大学 2010级土木工程专业 主讲：高绍康 联系电话：22866130（办公室） 13960957846（手机） E-mail: 助教：陈淑妹 联系电话： 15005047069（手机）,祝同学们 新春快乐学习进步,普通化学 (第五版) 浙江大学普通化学教研组编 王明华 徐端钧 周永秋 张殊佳 修订 高等教育出版社，北京 出版年：2002年7月,教材,普通化学 绪论,一、化学的地位与作用,二、化学的分支,三、学习化学的目的,四、教学内容及安排,化学与数学、物理等同属于自然科学。而且化学是一门中心性的、实用性的和创造性的科学。,一、化学的地位与作用,1. 化学的研究对象,化学的研究
2、对象整个物质世界。而与人类关系最大、最直接的物质是由包括原子、分子、生物大分子乃至超分子组成，都是化学研究的范围。,化学科学在宏观上将是研究和创建绿色化原理与技术的科学，微观上将是从原子、分子水平上揭示和设计分子功能的科学。,化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性能及其变化规律的学科。,研究对象与范围 对象: 原子、分子、晶体、各种天然与人工合成大分子。 内容: 组成、结构、物理与化学性质、制备方法与工艺；物质各种聚集状态（包括晶体、非晶体、流体、等离子体、介观与纳米态）下的性质、功能与应用 。,1. 化学的研究对象,化学是一门中心科学，已成为高科技发展的强大支柱，已渗入到社会、技术
3、和科学的各个领域。今天的文明很大程度是构建在化学成就基础上的。,2. 化学的成就,著名化学家、福大名誉校长卢嘉锡院士曾说：“化学发展到今天，已经成为人类认识物质自然界、改造物质自然界，并从物质和自然界的相互作用得到自由的一种极为重要的武器。就人类的生活而言，农轻重、吃穿用，无不密切地依赖化学。在新技术革命浪潮中，化学更是引人瞩目的弄潮儿。”,2. 化学的成就,如果没有发明合成氨和尿素，当今世界60多亿人口中有一半要饿死。如果没有抗生素和化学药物，幸存的 30亿人平均寿命要 缩短25年。,不仅如此，如果没有化学反应和化学合成技术，我们将风餐露宿（没有防雨布、复合建材、水泥甚至一块塑料布）蓬头垢面
4、（没有肥皂、沐浴液、洗面奶等）。,我们这些“新”人类至今仍在炎炎烈日下上山狩猎、刀耕火种(没有优选种子、化肥、火药、农药等）或在如墨的黑夜中肩扛步行，围火取暖（没有空调、煤油、汽油、蜡烛、电池甚至火柴）。,1900年，从天然产物中分离提取的化合物加上人工合成的化合物只有约55万种；到1999 年12月，化合物总数已达2340万种。,2. 化学的成就,在过去的100年中，化学家合成和分离了2285万种新物质。这些新物质中的一小部分作为新药物、新材料来满足人类的生活和高新技术发展的需要。,在诺贝尔化学奖中，有40多项代表了制备化学的成就。此外，诺贝尔生物学奖中，也有重要药物的发现和合成。,3. 化
5、学是一门中心学科,化学作为中心科学最容易形成交叉学科，越来越多的化学家聚集到许多学科的边缘，与其他学科的科学家合作。各个学科的科学家都赞同化学的知识根基，都认可化学家的作用是至关重要。,化 学,能 源,衣,食,住,行,材料,冶金,医药卫生,国防,资源利用,环境保护,农业,建材,汽车,化学是一门社会需要的中心科学,衣：合成纤维，衣料的化学处理，印染等。,食：化肥，农药、食品添加剂等。,住：建筑材料如水泥、石灰、油漆、玻璃、 塑料等。,行：各种燃料如汽油、柴油及其添加剂、防 冻剂、润滑剂等。,日常生活：药品、洗涤剂、化妆品等。,化学是一门社会需要的中心科学,化学是一门社会需要的中心科学,社会的发展
6、也离不开化学。化学对于实现农业、工业、国防和科学技术现代化具有十分重要的作用。,目前，国际上最关心的几个重大问题环境保护、能源开发与利用、功能材料的研制、生命现象的探索都与化学密切相关。,移上游之花，可以接下游科学之木。,3. 化学是一门中心学科,化 学,物理学,计算与信息科学,天文学,数 学,地 学,工程科学,生命科学,材料科学,化学是承上启下的中心学科,化学也经常从其他学科中汲取关键性的养分，来发展自己。所以，21世纪是物理学、化学、生命科学、材料科学、信息科学、能源科学、海洋科学、空间科学等科学相互交叉、相互渗透、共同繁荣的世纪。,3. 化学是一门中心学科,化学,生物学,生物化学,化学生
7、物学,生命化学,生物大分子结构化学,3. 化学是一门中心学科,新世纪化学学科的任务,改造世界和保护世界,普通化学绪论,化学仍是解决食物短缺问题的主要学科之一,化学将续推动材料科学发展,化学是提高人类生存质量和生存安全的有效保障,化学在能源和资源的合理开发和高效安全利用中起关键作用,化学是生命科学的重要支柱,新世纪化学学科的作用,21世纪的化学以其中心科学之重当仁不让地继续在环境、能源、材料三大领域起主导作用。同时，化学秉其“化学”擅变之妙，通过与物理、信息、生命、海洋、空间和核科学等六大领域的交叉而使自己愈发异彩纷呈。,普通化学绪论,化学的魅力在于 能变废为宝， 化腐朽为神奇。,普通化学绪论,
8、无机化学：研究无机物的组成、结构、性质和无机反应与过程的化学。,二、化学的分支,有机化学：研究碳氢化合物及其衍生物的化学，亦称碳的化学。,分析化学：测量和表征物质的组成和结构的学科。,物理化学：研究所有物质系统的化学行为的原理、规律和方法的学科。,高分子化学：研究高分子化合物的结构、性能与反应、合成方法、加工成型及应用的化学。,应用方面(交叉边缘学科)有：燃料化学、环境化学、材料化学、生物化学、放射化学、激光化学、地质化学、计算化学、能源化学、绿色化学、化学信息学、纳米化学、化学生物学等。 普通化学作为一门基础课程，将对化学科学各分支的基础知识作一整体的介绍。,二、化学的分支,我们已进入多学科
9、的时代，学科的界线越来越模糊。对一个人的科学素质要求，也更加多样化和综合化。科学素质不仅仅是传统的数学、物理、化学和生物等学科的知识，还包括了这些基础学科之间交叉、融合的许多新兴学科和边缘学科的知识。,三、学习化学的目的,对新世纪的大学生来说，其知识结构应包含专业知识、人文知识和一定的管理知识。而在专业知识中，必须有宽厚扎实的自然科学知识基础，才能掌握和应用好本专业的知识，才能在综合素质中表现出开拓性和创造性。,三、学习化学的目的,化学学科研究的对象生动有趣，化学现象变化多，既有宏观的也有微观的，又贴近生活，有自己一套“语言”，有独特的“学科文化”。我们在学习化学知识的同时，可以了解化学学科的
10、发展过程、发展特点和发展趋势，学会化学学科观察事物的方法和思维方式。,三、学习化学的目的,化学知识是自然科学知识中必不可少的知识之一，它对自然界的理解和观察有独到的地方。因为它涉及的范围无所不包，在人们生活中无处不在。,对非化学专业的大学生来说，学习、掌握一定的化学知识，了解化学观察事物的有关方法，并使其从知其然上升到知其所以然，就可能在今后的工作、生活中，从自己的知识宝库中产生创新、创造的力量。,了解当代化学学科的概貌； 用化学的观点分析、认识生活和工作中的化学问题。,三、学习化学的目的, 使同学具有必备的近代化学基本理论、基本知识和基本技能；, 培养高素质人才。使同学成为知识面宽、基础扎实
11、、有开拓创新能力的高素质人才。, 了解这些理论知识和技能在工程实际的应用；,三、学习化学的目的,四、教学内容及安排,课程的内容安排： 1. 化学反应基本原理（宏观体系部分） 化学热力学、化学动力学、水化学、电化学等。 2. 物质结构基础（微观体系部分） 原子结构、分子结构、固体结构、配合物结构等。,I.理论部分,.实验部分（独立设课）： 开设4个实验。（时间：第310周的周四、周五下午，单双周） . 基本知识和应用化学（自学） 单质和化合物的知识，化学与能源、环境、材料、信息、生命和健康，以及与人文社会的关系和互相渗透等内容。,四、教学内容及安排,教材： 普通化学（第五版） （面向21世纪课程
12、教材） 浙江大学普通化学教研组 高等教育出版社 普通高等教育“九五”国家教委重点教材,四、教学内容及安排,主要参考书,1. 无机化学（第四版） 武汉大学主编 高教版 2. 无机化学（第四版） 大连理工大学无机教研室编，高等教育出版社出版 3. 无机化学析疑与习题解析 大连理工大学无机教研室编，高等教育出版社出版 4.大学化学 曾政权等编 重庆大学出版社 5. 大学化学原理 朱启祯等编 科技出版社,五、学习方法及考核,1以化学基本原理为纲 热力学原理 - 宏观 结构化学原理(原子、分子、晶体)微观 元素化学 - 宏观和微观 2预习- 复习 - 习题总结 记忆重要性质、规律性、特殊性、反常性。 3
13、作业 通过课后习题巩固理论知识。独立完成 4实验 巩固理论知识。预习和操作,理论课： 重点弄清各章的知识点、重点和难点。课堂上认真听讲、课后认真复习与消化、认真完成作业。 实验是课程的重要环节，做实验能加深与巩固对基本理论和知识的理解；能训练基本操作技能，培养独立操作、观察记录、分析归纳，写报告等多方面的能力以及科学工作方法。 实验要求：写好预习报告，不得迟到、缺席，独立操作，独立写实验报告。,课程考核方式,结构成绩制 1. 期末统考成绩(9080%) 2. 平时作业和考核(1020%),第1章 热化学与能源,本章知识要点： 1. 掌握理想气体定律、分压定律及其有关计算； 2. 掌握化学计量数
14、和反应进度的概念； 3. 理解热力学第一定律及qp与qv的关系； 4. 掌握盖斯定律及有关计算； 5. 掌握标准摩尔生成焓、反应标准焓变及其有关计算。,第 1 章 热化学与能源,1.1 理想气体定律,1.2 热力学的基本概念,1.3 反应热的理论计算,1.1 理想气体定律,一、气体的基本物理特性,二、理想气体定律,三、理想气体定律的应用,四、分压定律与分体积定律,1.1 理想气体定律,1. 扩散性,一、气体的基本物理特性,气体没有固定的体积和形状。组成气体的分子处于永恒地无规则的运动中。,2. 可压缩性,在通常的温度压力下，气体分子间相距甚远，且本身所占有的体积很小，故易被压缩。,气体的基本物
15、理特性是它的扩散性和易压缩性。气体密度小，不同的气体可以任意比例混合。不管容器的大小以及气体量的多少，气体都能充满整个容器，而且不同气体能以任意的比例互相混合从而形成均匀的气体混合物。气体的体积随系统的温度和压力的改变而改变。,一、气体的基本物理特性,二、理想气体定律,1. 理想气体状态方程式,波义尔定律：当n和T一定时，气体的V与p成反比 V 1/p （1） 查理-盖吕萨克定律：n和p一定时，V与T成正比 V T （2） 阿佛加德罗定律：p与T一定时，V和n成正比 V n （3）,以上三个经验定律的表达式归纳合并后可得到： V nT/p (4) 实验测得(4)的比例系数是R，于是有 pV=n
16、RT (5) 式中 n：气体物质的量；R：气体常数 ；T：气体绝对温度 ；p：气体压力；V：体积。,注意：R的取值，p、V、n、T的单位。,二、理想气体定律,1. 理想气体状态方程式,理想气体状态方程式也可表示为：,或 MRTp (7) 式中 m质量； M摩尔质量;（ nm/M） 密度，mV。,1. 理想气体状态方程式,(6),2.气体常数 R,在标准状况(STP)下, T=273.15 K， p= 101.325 kPa, 实验证明1 mol气体的标准摩尔体积Vm=22.414dm3=22.41410-3 m3, 则由式(1)可求得,(Jmol-1K1),二、理想气体定律,3、理想气体定义,理想气体：把气体中的分子看成是几何上的一个点，它只有位置而无体积，同时假定气 体中分子间没有相互作用力，那么这样的气体称为理想气体。理想气体是实际气体的一种极限情况。,实
