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1、工程化学基础第工程化学基础第1 1章章- -自用版综述自用版综述第一章 绪 论 1. 了解化学学科的地位和作用。 2. 明确学习工程化学基础的目的和要求。 3. 转变观念。 4. 掌握几个概念： 原子结合态单元、介观粒子、系统（敞开系统、封闭系统、孤立系统）和环境，聚集状态和。反应进度、物质的量。 5. 明确质量守恒和能量变化。学学 习习 要要 求求21.2 工程化学基础的教学对象和目的 化学研究类， 化学品生产类， 非化学研究非化学品生产类。 1. 工程化学基础是现实需要的产物大学本科化学教学的分类3一、课程简介定位：高级科普、一碗馄饨教学对象：非化学研究、非化学品制造类的学生教材特色：以基
2、础理论为经线，以工程应用为纬线，经纬交织。基础理论点到为止，不多，不深，通俗应用实例少而精三要素课程文化要素民主要素智慧要素4课程理论1. 活动课程2. 结构课程3. 三要素课程4. 情意中心课程5. 三支柱课程5使学生理解以下三个方面内容： 物质的组成无论多么复杂，它们最终都是由原子组成的； 原子是运动的、相互作用着的；电子的运动与光子有关。 物质的性质与物质的结构有关，化学变化时能量与质量紧密联系，不可分割，能量是物质存在的又一种表现形式。学习工程化学基础的目的6 其次，通过学习，加深对辨证唯物主义思想的理解，确立具体情况具体分析的观点，破除形形色色的迷信观念。 第三，通过学习，要求学生在
3、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”。7六章简介1. 编写目的、教材特色，教学要求和建议2. 物质的组成、聚集状态（宏观性质）3. 现象与本质的关系（微观性质）4. 化学原理（热力学、动力学）、能量转化与利用5. 化学原理的具体应用6. 揭示矛盾，化解矛盾，树立辨证唯物主义世界观8(1) 抓住关键，突出重点，透析基础，与时俱进(2) 对化学原理教学不求深入展开，只求通俗易懂。 (3) 对应用实例的教学不求多，只求精。 (4) 一定要根据自己认识思维习惯，未来需要和现在短缺，抓住重点理解难点。 怎样学习工程化学基础怎样学习工程化学基础9二、
4、用理想引导行动大势（努力奋斗）现实（庸人泛滥）与（超越现实）“另类”与“正常”的辨证关系10气体分子的能量分布示意图E0EkT2能量OA2A1T1Ea平均能量活化能活化分子气体分子运动论11成材1. 性能可靠、经久耐用、优质优价2. 文理兼重（意义和重要性）3. 放眼量（10年，20年，30年，40年后）120 2 4 6 7 (天)10080604020保持的百分数诗诗抽象词抽象词无意义音节(艾宾浩斯)心理学卢家楣等 主编 p.130有意义的语义材料的遗忘曲线理性选择选课、选教师、合理安排时间13科学的学习方法范畴论方法论自然科学 人和物（具象）解剖、追问、求证社会科学 人和社会关系（意象）
5、 观察、体验、思考特点价值论关联论实证性（是非判断）求真我、它思辩性（价值判断）求善我、你14苏格拉底认为最好的认识方式莫过于采用对话形式。 真正的对话式教学中的对话，发生在对话双方自由的探究中或自发的讨论中，发生在对话双方精神上真正的相互回应与相互碰撞中，发生在双方认知视界的真正融合中。真诚对话 培养学生形成对话理性，引导学生对话人生，理应成为教育的一种责任和追求。善听善说有选择地听接受再现创造15 对话在教育中的意义：“只有通过交流人类生活才有意义。只有通过学生的思考的真实性才能证明教师思考的真实性。教师不能为他的学生思考，也不能将他的思考强加于他们。真正的思考，即关于现实的思考，只能通过
6、交流，不可能发生于孤立象牙塔之中。“只有要求批判性思考的对话，也才能导致批判性思考。没有对话就没有交流，而没有交流就不会有真正的教育。” 16(a) 对话意愿(b) 爱。缺乏对世界与人的挚爱就不可能存在对话。“如果我不热爱这个世界，不热爱生活，不热爱人，我就不可能进入对话。”(c) 谦逊的态度(d) 信任(e) 希望，“没有希望就不可能存在对话，绝望是一种沉默形式，是一种对世界的否定与逃避形式。(f) 批判性思考，批判性思考与幼稚的思考形成鲜明的对照对幼稚的思考者来说，重要的是适应规范化的今天。对批判者来说，重要的是为了人的不断的人性化对现实的不断改造。 对话必须具有的条件当今世界教育思潮p.
7、 25917宗法思想礼法思想（官本位，权威迷信）（礼貌崇拜）平庸气世俗气肃杀气18知声、知音、知乐 “是故不知声者，不可与言音，不知音者，不可与言乐。知乐则几于礼矣”。礼记. 乐记“知声而不知音者，禽兽也”。“审声以知音”孔子知之者不如好知者，好知者不如乐知者功利与审美功利过滤作用审美愉悦19化学研究的对象和内容 对象：实物，化学是在原子、分子层次上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的一门科学， 它涉及存在于自然界的物质（如矿物、空气中的气体、海洋里的水和盐、动植物体内的化学成分）， 内容：化学运动，主要是物质的组成、结构以及它们的性质，其次是研究变化发生的一些外界条件。但最终还要对变化本
8、身的规律进行研究，即反应能否发生，程度如何，有哪些影响因素等。同时也包含变化过程中的一些物理量的变化。1. 范畴论三、什么是化学三、什么是化学20 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） 研究目的：揭示自然规律、服务于人类2. 价值论21准晶 曾经在理论上被反复证明了的晶体中不可能存在的五次轴，在1984年11月被Shechtman否定，文章报道，在急冷的Al-Mn合金中发现了二十面体相。 我国郭可信等也同时独立地在急冷 (Ti1x, Vx)2Ni 合金
9、(x = 0. 0 0. 3) 中发现二十面体相，并于1985年初发表。从文献的报道来看，这些物质内部结构都具有严格的位置序，但不具有平移周期性，它们不是晶体而是一种准周期晶体，简称准晶体或准晶图1-1 准晶的晶体结构 22独角金草的克星独角金酮 独角金草是危害棉花的寄生草。它的种子可以在土壤中休眠几年。只有当被寄生植物的根部释放出一种特殊的化学物质时才会发芽。然后这种寄生的杂草就会把根依附到棉株的根部，去大肆夺取本该属于棉花的营养物质。化学信息物质23芸苔素交酯：(一种甾体结构化合物)据说美国科学家从油菜花上采集花粉的蜜蜂的腿上收集花粉，再从227 kg 花粉中，分离出15 mg 芸苔素交酯
10、，这是一种极其有效的植物激素，通过细胞分裂和增大，能成倍地加速粮食作物的生长。化学家们已经合成出一些类似的化合物，农学家正在试验。24年份已知化合物的数目190055万种1945110万种，大约45年翻一倍197023. 7万种，大约25年翻一倍1975414. 8万种1980593万种，大约10年翻一倍1985785万种19901 057. 6万种，大约10年翻一倍1999超过 2 000 万种3. 运行论 化学的任务是认识世界、改造世界、创造新物质，以满足人类对物质的需求。20世纪新分子和新材料的增长情况25 大量的事实都在说明一个道理，即人类对物质世界的认识有其自身的局限性，今天的结论一
11、旦到了明天就有可能变成谬误。因此，我们应当自觉地运用唯物辩证法的基本原理指导我们的学习和实践。对人类已有的知识既要虚心学习，又要有怀疑的勇气；既要有继承的能力，又要有打破常规、勇于创新的能力；继承是前提，创新是目的；创新是教育的永恒主题，创新是人类进步的不竭动力。 继承与创新26 第三，物质世界一方面是可以被感知的；另一方面人类对物质世界的认识又受到认识水平、实验手段等主、客观因素的制约。例如：早就存在于各种烟气中的纳米颗粒（如纳米碳管），只是在高倍电子显微镜出现之后，人类才对它们的“庐山真面目”有所认识； 认识受认识水平、实验手段等主、客观因素的制约27 在学习工程化学时应当注重理论与实践相
12、结合，定性与定量相结合，二者不可偏废。 理论与实践相结合，定性与定量相结合4. 方法论经验形而上学科学科学28伽利略近代科学研究方法1. 对自然现象进行观察，总结出规律；2. 提出理论假设，解释实验现象；3. 利用数学和逻辑得到推论；4. 对推论进行客观、可重复、精确定量的实验检验；5. 修正理论及假设；6. 实验检验里及假设； 物理学与人类文明盛正卯，叶高翔 编著 p.14293031 鉴定四种棉子象鼻虫信息素，需要 400 万只象鼻虫和 97 kg 粪便物。 美洲蟑螂信息素。需要75 000 只雌蟑螂，花了30年时间，最后得到两种化合物性诱剂 0. 2 mg 和 0. 02 mg。32 化
13、学的发展、兴盛也离不开其它学科的发展和技术进步。元素周期律的发现，卢瑟福的原子结构模型以及薛定谔方程的建立等等，为化学的发展翻开了崭新的一页，计算机、微电子、激光等技术的进步为化学工作者探究物质奥秘、进行分子设计和合成提供了更有力的技术支持，化学也因此获得了前所未有的发展。 化学与其他学科之间的关系5. 关联论33六大分支学科（即化学的二级学科）： (1)无机化学：主要研究无机物的组成、结构、性质和无机化学反应与过程； (2)有机化学：主要研究碳氢化合物及其衍生物的化学，也有人称之为“碳的化学”； (3)高分子化学：主要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。 (4
14、)分析化学：主要是测量和表征物质的组成和结构。 (5)物理化学：主要研究所有物质系统的化学行为的原理、规律和方法。 (6)结构化学：研究物质的原子和分子等结合态单元结构和性质的关系及其应用。 化学的学科体系34与其它学科之间的交叉与渗透萌发出许多新的学科， 例如：药物化学、地球化学、环境化学、生物化学、材料化学等。由化学萌发出的新兴学科35 化学不仅是重要的基础学科之一，它在物理、生物、环境、天文宇宙、地质地理、材料等学科发展中起着不可替代的作用。 它与我们的日常生活以及社会活动息息相关。 化学是重要的基础学科之一36化学工业及化学品与生态危机 人类在其创造活动中也带来了不少人为的危害，如：废
15、水、废气、废渣和噪声、辐射的污染，臭氧层的破坏，资源的枯竭等等。 要解决这些问题一方面要加强科学管理，依法治国，另一方面仍要依赖于化学科学和相应的技术进步。学术是中性的应用科学成果是有善恶之分的371.4 一些基本概念一些基本概念 一、物质的层次 物质是客观实在，是运动的，运动是物质的基本属性和存在形式。 物质分为实物和场（引力场、电磁场、弱场、强场）两种基本形态， 就物质的构造情况来看，其间可分为若干层次如微观、宏观和宇观三个层次。38表1. 1 有关物质层次的一些情况 层次典型尺寸/m过渡尺寸/m 实 例理 论胀观1040？ 31030 宇观1021银河系广义相对论31011太阳系宏观10
16、2篮球场牛顿力学31010原子，分子 微观1017基本粒子 量子力学31027渺观1036超弦（？钱学森39二、系统和环境 研究对象就称为系统系统。系统以外与之直接联系的部分，称为环境环境。40有质量和能量交换开放系统只有能量交换封闭系统无质量和能量交换隔离系统三种热力学系统系统可分为下述三类： 烧杯试剂瓶保温杯41AgFeN2, H2NH3银片低熔合金铁片炉膛支架烧结炉2 NH3 (g) N2(g) + 3 H2(g) 绝热层42三、聚集体和相 物质在一定的温度和压力条件下所处的相对稳定的状态，称物质的聚集状态聚集状态，简称物态。 相相：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
17、机械方法分离出来的部分。相与相之间存在明显的界面。 43视频素材：1，01相-实验解说水乙醇氯化钠四氯化碳硝酸银碘化钾试剂加入次序44四、质量守恒和能量变化 一般的化学反应方程式：pP + qQ yY + zZ或0 = pP qQ + 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：式中 为加和号，B 为相应指定物化学式 B 的计量数，B 为相应指定物的化学式， 45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46五、物质的量 1971年，第14届国际计量大会（CGPM）选择了物物质的量质的量作为 7 个基本的物理量（长度、质量、时间、电流、热力学温
18、度、发光强度和物质的量）之一。用以计量原子、分子、电子、光子等物质的量。 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. 021023 mol1。符号记为 n，单位为摩尔摩尔(mol)。摩尔质量（符号为M）：M = m/n，单位为 kgmol1克分子，摩尔47六、反应进度 nB 为物质 B 的物质的量。定义：一般定义为： 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：48反应前物质的量 n1/mol 10 30 0反应某时刻物质的量 n2/mol 8 24 4则反应进度为：或例49作业：中小学时代： 做作业是目的大 学 时 代： 做作业是手段50结束结束
