工程化学西南交大版课件

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。

《工程化学电子教案》PPT课件第一章：工程化学概述1.1 课程介绍了解工程化学的课程目标和重要性了解工程化学的基本概念和研究内容1.2 工程化学的基本概念解释工程化学的定义解释工程化学与相关学科的关系1.3 工程化学的研究内容介绍工程化学的研究领域和主要内容强调工程化学在工程应用中的重要性第二章：物质的结构与性质2.1 物质的基本结构介绍原子、分子和离子的基本结构解释化学键的类型和性质2.2 物质的性质介绍物质的物理性质和化学性质解释物质的溶解性、反应性和稳定性等概念2.3 物质的结构与性质的关系介绍结构决定性质的原则强调结构与性质之间的关系在工程化学中的应用第三章：化学反应与工程3.1 化学反应的基本概念解释化学反应的定义和类型介绍化学反应的平衡和速率3.2 化学反应的工程应用介绍化学反应在工程领域的应用实例强调化学反应在工程设计和操作中的重要性3.3 化学反应工程的基本原理介绍化学反应工程的原理和方法解释化学反应工程的目的是提高反应效率和产物质量第四章：物质的状态与相变4.1 物质的状态介绍物质固态、液态、气态和等离子态的基本性质解释不同状态之间的相互转化和相变的条件4.2 相变及其工程应用介绍相变的类型和特点强调相变在工程领域的应用实例，如材料加工、能源转换等4.3 相图及其应用介绍相图的基本概念和表示方法解释相图在工程设计和材料选择中的应用第五章：溶液与溶解度5.1 溶液的基本概念解释溶液的定义和组成介绍溶液的制备方法和浓度表示方法5.2 溶解度与溶解度规律解释溶解度的定义和表示方法介绍溶解度规律及其在工程中的应用5.3 溶液的性质与工程应用介绍溶液的物理性质和化学性质强调溶液在工程领域的应用实例，如腐蚀控制、材料制备等第六章：工程材料的化学性质6.1 材料的分类与性能介绍工程材料的主要分类及其性能指标解释材料的力学性能、热性能和电性能等6.2 材料的腐蚀与防护介绍材料腐蚀的原因和类型强调腐蚀对工程结构和性能的影响及防护措施6.3 材料的电化学性质与应用解释电化学腐蚀的原理和过程介绍电化学腐蚀的防护方法及其应用第七章：化学动力学与反应速率7.1 化学动力学基本概念解释化学动力学的定义和研究内容介绍化学反应速率和速率常数的概念7.2 反应速率定律推导零级、一级和二级反应速率定律解释活化能、活化分子的概念及其在反应速率中的应用7.3 化学动力学在工程中的应用介绍化学动力学在工程设计和操作中的应用实例强调化学动力学在提高反应效率和优化工艺流程中的重要性第八章：化学平衡与Le Chatelier原理8.1 化学平衡的基本概念解释化学平衡的定义和特征介绍平衡常数及其表达式8.2 Le Chatelier原理解释Le Chatelier原理的含义和应用强调外界条件变化对化学平衡的影响8.3 化学平衡在工程中的应用介绍化学平衡在工程设计和操作中的应用实例强调化学平衡在优化工艺流程和提高产品质量中的重要性第九章：分离技术与工程9.1 常用的分离技术介绍过滤、沉淀、吸附、蒸馏等分离技术的基本原理和操作方法强调不同分离技术在不同工程领域的应用9.2 膜分离技术及其应用解释膜分离技术的基本原理和特点介绍膜分离技术在水和废水处理、化工生产等领域的应用实例9.3 分离过程的优化与节能介绍分离过程优化方法及其在工程中的应用强调节能减排和绿色化学在分离过程中的重要性第十章：环境化学与工程10.1 环境污染与环境保护介绍环境污染的类型和来源强调环境保护的重要性和措施10.2 环境化学基本概念解释环境化学的定义和研究内容介绍环境中有害物质的迁移、转化和降解过程10.3 环境工程与可持续发展介绍环境工程的基本概念和目标强调可持续发展在环境保护和工程实践中的重要性重点和难点解析1. 第一章至第五章主要介绍工程化学的基本概念、研究领域和应用。

《工程化学电子教案》PPT课件第一章：工程化学简介1.1 课程目标了解工程化学的基本概念和研究对象认识工程化学在工程领域中的应用1.2 教学内容工程化学的定义和发展历程工程化学的研究方法和内容工程化学在工程领域的应用实例1.3 教学方法讲授法：讲解工程化学的基本概念和研究方法案例分析法：分享工程化学在实际工程中的应用案例1.4 教学资源PPT课件：工程化学的基本概念和实例相关阅读材料：工程化学的研究方法和应用领域1.5 教学评估课堂讨论：学生对工程化学的理解和应用案例的讨论课后作业：学生完成相关的阅读材料和练习题第二章：工程材料的化学性质2.1 课程目标了解工程材料的分类和特点认识工程材料的主要化学性质2.2 教学内容工程材料的分类和特点工程材料的化学性质：如腐蚀、氧化、还原等工程材料化学性质的影响因素2.3 教学方法讲授法：讲解工程材料的分类和特点实验法：进行工程材料的化学性质实验，观察和分析实验结果2.4 教学资源PPT课件：工程材料的分类和特点，化学性质的定义和实例实验材料和设备：进行化学性质实验2.5 教学评估课堂讨论：学生对工程材料分类和特点的理解实验报告：学生完成实验的观察和分析报告第三章：工程材料的腐蚀与防护3.1 课程目标了解工程材料腐蚀的原因和危害掌握工程材料腐蚀的防护方法和措施3.2 教学内容工程材料腐蚀的原因和类型：如化学腐蚀、电化学腐蚀等工程材料腐蚀的危害和影响工程材料腐蚀的防护方法：如表面处理、涂层保护等3.3 教学方法讲授法：讲解工程材料腐蚀的原因和类型实验法：进行工程材料腐蚀的实验，观察和分析腐蚀现象3.4 教学资源PPT课件：工程材料腐蚀的原因和类型，防护方法和措施实验材料和设备：进行腐蚀实验3.5 教学评估课堂讨论：学生对工程材料腐蚀原因和类型的理解实验报告：学生完成腐蚀实验的观察和分析报告第四章：工程材料的热处理4.1 课程目标了解工程材料热处理的基本原理和方法掌握工程材料热处理的效果和应用4.2 教学内容工程材料热处理的基本原理：如相变、组织变化等工程材料热处理的方法：如退火、淬火、回火等工程材料热处理的效果：如硬度、韧性、耐磨性等4.3 教学方法讲授法：讲解工程材料热处理的基本原理和方法实验法：进行工程材料热处理的实验，观察和分析热处理效果4.4 教学资源PPT课件：工程材料热处理的基本原理和方法，效果和应用实验材料和设备：进行热处理实验4.5 教学评估课堂讨论：学生对工程材料热处理原理和方法的理解实验报告：学生完成热处理实验的观察和分析报告第五章：工程材料的表面处理5.1 课程目标了解工程材料表面处理的基本概念和方法掌握工程材料表面处理的技术和应用5.2 教学内容工程材料表面处理的基本概念：如表面改性、涂层等工程材料表面处理的方法：如热镀锌、电镀、喷涂等工程材料表面处理的技术和应用：如防腐蚀、提高硬度等5.3 教学方法讲授法：讲解工程材料表面处理的基本概念和方法实验法：进行工程材料表面处理的实验，观察和分析处理效果5.4 教学资源PPT课件：工程材料表面处理的基本概念和方法，技术和应用实验材料和设备：进行表面处理实验5.5 教学评估课堂讨论：学生对工程材料表面处理概念和方法的理解实验报告：学生完成表面处理实验的观察和分析报告第六章：工程化学在金属材料中的应用6.1 课程目标理解金属材料的结构和性质掌握工程化学在金属材料加工、腐蚀与防护中的应用6.2 教学内容金属材料的结构：晶粒结构、phases 等金属材料的性能：机械性能、导电性、热稳定性等工程化学在金属材料中的应用：铸造、焊接、热处理等6.3 教学方法讲授法：讲解金属材料的结构和性能实验法：进行金属材料的性能测试实验6.4 教学资源PPT课件：金属材料的结构和性能，工程化学在金属材料中的应用实例实验材料和设备：进行性能测试实验6.5 教学评估课堂讨论：学生对金属材料结构和性能的理解实验报告：学生完成性能测试实验的报告第七章：工程化学在陶瓷材料中的应用7.1 课程目标理解陶瓷材料的结构和性质掌握工程化学在陶瓷材料加工、制备与性能优化中的应用7.2 教学内容陶瓷材料的结构：晶相结构、气孔结构等陶瓷材料的性能：硬度、强度、热稳定性等工程化学在陶瓷材料中的应用：陶瓷制备、烧结、涂层制备等7.3 教学方法讲授法：讲解陶瓷材料的结构和性能实验法：进行陶瓷材料的性能测试实验7.4 教学资源PPT课件：陶瓷材料的结构和性能，工程化学在陶瓷材料中的应用实例实验材料和设备：进行性能测试实验7.5 教学评估课堂讨论：学生对陶瓷材料结构和性能的理解实验报告：学生完成性能测试实验的报告第八章：工程化学在高分子材料中的应用8.1 课程目标理解高分子材料的结构和性质掌握工程化学在高分子材料合成、改性与应用中的关键作用8.2 教学内容高分子材料的结构：链结构、交联结构等高分子材料的性能：机械性能、热稳定性、溶解性等工程化学在高分子材料中的应用：合成、改性、加工等8.3 教学方法讲授法：讲解高分子材料的结构和性能实验法：进行高分子材料的性能测试实验8.4 教学资源PPT课件：高分子材料的结构和性能，工程化学在高分子材料中的应用实例实验材料和设备：进行性能测试实验8.5 教学评估课堂讨论：学生对高分子材料结构和性能的理解实验报告：学生完成性能测试实验的报告第九章：工程化学在环境工程中的应用9.1 课程目标理解环境工程的基本概念和问题掌握工程化学在环境保护、污染控制与修复中的应用9.2 教学内容环境工程的基本概念：水污染、大气污染、土壤污染等工程化学在环境保护中的应用：废水处理、废气处理、固废处理等污染控制与修复技术：生物降解、吸附、膜分离等9.3 教学方法讲授法：讲解环境工程的基本概念和问题实验法：进行污染控制与修复技术的实验9.4 教学资源PPT课件：环境工程的基本概念，工程化学在环境保护中的应用实例实验材料和设备：进行实验9.5 教学评估课堂讨论：学生对环境工程概念和问题的理解实验报告：学生完成实验的报告第十章：工程化学在生物医学工程中的应用10.1 课程目标理解生物医学工程的基本概念和需求掌握工程化学在生物材料、药物输送和生物传感器等领域的应用10.2 教学内容生物医学工程的基本概念：医疗器械、生物材料、组织工程等工程化学在生物医学工程中的应用：生物材料的制备和性能、药物输送系统、生物传感器等10.3 教学方法讲授法：讲解生物医学工程的基本概念和需求实验法：进行相关应用的实验10.4 教学资源PPT课件：生物医学工程的基本概念，工程化学在生物医学工程中的应用实例实验材料和设备：进行实验10.5 教学评估课堂讨论：学生对生物医学工程概念和需求的理解实验报告：学生完成实验的报告重点和难点解析1. 工程化学简介难点解析：理解工程化学的研究方法和内容，以及如何将工程化学应用于实际工程问题中。

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 。

1.当反离子的价数越高，聚沉 能力越强；
2.同价离子的聚沉能力与离子 尺寸有关；
3.一些有机物离子具有非常强 的聚沉能力。
溶胶的相互聚沉： 相反电荷的溶胶有相互聚沉的能力
高分子物质对溶胶的保护作用和敏化作用：
高分子物质在胶粒表面包裹，增加胶粒在介质 中的稳定性，即保护作用；
但高分子物质量少时，会造成胶粒聚集沉淀。
（3）溶胶的电学性质
胶 粒 带 电 的 原 因
[Fe(OH)3]m
Fe(OH)3胶团结构示意图
胶核界面的选择性吸附：胶粒中的胶核（原子、 离子、或分子的聚集体）有吸附其它物质而降低 界面自由能的趋势，常选择性的吸附分散系统中 与其组成类似的离子作为稳定剂，而使界面带电。
胶粒的双电层结构：
胶核
[Fe(OH)3]m
均相；热力学稳定系统；分散 相粒子扩散慢、能透过滤纸， 但不能透过半透膜 ，形成溶液
均相；热力学稳定系统；分散 相粒子扩散慢、能透过滤纸， 但不能透过半透膜 ，形成胶囊 溶液
非均相；热力学不稳定系统； 分散相粒子不能透过滤纸和半 透膜
实例
NaCl、 C6H12O6等 水溶液 难溶化合 物以及单 质
蛋白质、 核酸等水 溶液
2.2 气溶胶
（详见论文部分）
由极小的固体或液体粒子悬浮在气体介质中所 形成的分散系统。
3. 高分子溶液
在合适的介质中高分子化合物能以分子状态自动分散形成 均匀的溶液，分子的直径接近胶粒的大小。因此具有类似溶胶 的性质；但作为真溶液，与溶胶的性质仍然有差异。
3.1 高分子化合物的结构特点及其溶液的形成
系统。被分散的物质称为分散相，容纳分散相 的连续介质称为分散介质。 根据不同的分类角度，可以把分散系分为： 分散系 ：真溶液、胶体分散系、粗分散系

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，
摩尔分数 x 或 y
x B(或y B ) =de=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）
2019年10月28日1时11分
体积分数 B
B
=de=f
x
BV
* m,B
x
AV
* m,A

热力学能：系统内部各种能量（如分子运动的平动能、 转动能、振动能，电子及核的能量，以及分子与分子相 互作用的位能等）的总和。
2
4
/ mol nB 2 4 2 8 4 0 24 B 11/ 2 33/ 2 12
注意： 使用反应进度，无论用哪种物质表示，反应进度是
一致的
同一反应用不同方程式表示反应时，反应进度是不
同的
2019年10月28日1时11分
§2.2 热力学能和焓 一、热力学能和恒容热效应
2019年10月28日1时11分
体积功：系统体积改变时抵抗外力所做的功 功
非体积功：除体积功外的其他形式的功
几种过程的的体积功计算
体积功的基本计算公式：δW=−P外dV
恒压过程的功 W=−P（V2−V1）
恒容过程的功 W=−∫P外dV=0（dV=0） 向真空中自由膨胀 W=−∫PdV=0(P外=0)

.
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。

在实际测量时发现测量结果小于理论推算，研究发现电离后 的离子之间存在相互作用，自由度下降，使一般情况下溶液 中实际起作用的离子浓度（活度α）小于质量摩尔浓度bB 。表
达式为： aB B bB / b
式中提出了活度因子的概念γB 。其实质就是离子理论浓度 和实际起作用浓度的比值关系。 γB 越大，则离子的自由程 度越高。
数近似相等。
Pe 0 (r 1)E
离子氛的形成
在溶液中，离子之间的相互作用形式是静电的 吸引和排斥。由于离子相互作用的结果，每一离子 周围在一端时间内总有一些带异号电荷的离子包围， 前一种离子称为中心离子，周围带异号电荷的离子 就形成了所谓的“离子氛”。该氛围随时形成又随 时拆散。由于离子氛的存在，离子受到影响而不能 完全独立行动，使强电解质解离出的离子不能完全 发挥个体的作用，因而实际测到的电离度小于1。
继续研究离子在溶液中受到的影响，发现离子的电荷数对
离子间的作用有影响，引入离子强度的概念后，其关系可
定量为：
I def
1 2
i 1
bi Zi2
I 值越大，离子之间的作用力越大，活度越小。
1 强电解质和弱电解质
实验结果表明，在相同的浓度下，不同的电解质的i 值相差可以很大，其对应的电离度相差也很大，有 的电解质的电离度可以80%或 90 %以上，而有的却 比0.1%还要小。根据电离度的大小，把可溶于水的 电解质相对的分为强电解质和弱电解质。
从强电解质的本质上讲，在水中是完全电离成 离子的，而解离度是实验测定值（又称为表观解离 度），它说明强电解质完全电离后其离子并不是完 全自由的，不能象非电解质溶液中的微粒那样发挥 完全独立的微粒作用。如：NaCl溶液的校正因子、 范特霍夫(Van’t Hoff)系数 i 就小于2。

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.

1
• 参考书：
• 1.陈林根主编.《工程化学基础》（第二版）.北京：高等教 育出版社，2005
• 2.浙江大学普通化学教研组编. 《普通化学》（第五版）. 北京：高等教育出版社，2002
• 3.天津大学无机化学教研室编. 《无机化学》（第三版）. 北京：高等教育出版社，2002
• 4.天津大学物理化学教研室编. 《物理化学》（第四版）. 北京：高等教育出版社，2001
PPT课件
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• （4）聚集状态和相
• 聚集状态：是物质的一种存在形式，它们决定于分子、原 子的相互作用。
• 气体（气态g）： • 液体（液态l）： • 固体（固态s）：
• 相：指系统中任何分布均匀、物理性质和化学性质都相同 的部分。
• 单相体系： • 多相体系： • 相数的计算：
PPT课件
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•第一章 物质的聚集状态
• 内容提要：
•
在常温下物质的原子、离子）聚集而成。在一定温度和压力下，物质的三种聚集状态可以互相
转化。
•
本章主要讨论气体、液体和溶液的性质及其变化规律，并简单介绍固体、等
离子体、超高密度态、玻色-爱因斯坦冷凝态和费密冷凝态物质的种类和性质。
• 学习要求：
•
等温过程
• 过程
等压过程
•
等容过程
• 途径：系统状态发生变化时，由同一始态到同一终态的不 同方式称为不同的途径。
• 理想气体状态方程式：pV=nRT
• 可计算出摩尔气体常数 R=8.314Pa.m3.mol-1.K-1
•
=8.314J.mol-1.K-1
•
=0.08206atm.dm3.mol-1.K-1
物质的，物质世界包含无限多样的物质形态。

100
N2、O2+、O+、
90
NO+、O2、e -
中间层顶
80
N2、O2、
70 中间层
O2+、NO+
60
50
平流层顶
40
30
平流层
N2、O2、O3
20 10 0
160 200 240
对流层顶
对流层
N2、O2、Ar CO2、H2O
280
320 温度 T/K
表2.4 干燥清洁空气的组成(体积分数)
气体类别 氮(N2) 氧(O2) 氩(Ar)
成因总反应
NOx CxHy O2
紫外光 逆温层
O3 PAN 醛等
85% 10%
危害
光化学烟雾
强氧化性、强刺激性，会引起红眼病等。
小高炉炼钢

土法炼锌
贵州威宁彝族回族苗族 自治县二塘镇
30岁的人60岁的肺 — 工人“重金属中毒”
工人所在的金属表带磨光 部有130多名工人，他们每 天都要接触二氧化硅、重金 属、三氯乙烯等可能导致职 业病的有害物质。
一名工人展示自己体检的胸片
《北京青年报》 2002年12月23日
土法生产砒霜
广西壮族自治区柳州金秀瑶族自治县的 七建乡和三角乡之间。
山窝里的冶炼厂修了一 条200多米的烟道直通 向山顶的烟囱。
天真的孩子还不知道自己身上这些会发 痛发痒的斑点意味着什么。
人民网，2002年12月15日04:15
2. 我国空气污染的主要特征
1. 大气污染
单击播放
三废：废气、废液和废渣 三致：致突变、致癌、致畸 环境污染物的来源：
Ø 工业：三废，量大、成分复杂、毒性强

ΔrGm (T) = ΔrGmy(T) +RT InJ ΔrGm (T) < 0, 自发反应 ΔrGm (T) > 0, 非自发反应 ΔrGm (T) = 0, 平衡状态
d. 转化温度，T = ΔrHmy /ΔrSmy
.
9
化学平衡
对于平衡：aA + bB
gG + dD
用浓度表示
= Ky
CG /C y g CD /C y d
恒容过程反应热 QV，QV =ΔU 恒压过程反应热 Qp, QP =ΔH
对气体： Qp= QV+ΔnRT 7. 焓和焓变（H和ΔH)， KJ·mol-1
盖斯定律, 标准摩尔生成焓, 参考态元素, 热力学对标准状态的定义
.
3
8.键能 9.自发过程和自发过程的特点 10. 熵和熵变（J·K-1 ·mol-1）
.
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）
b. 标准态下，任一温度T，
ΔrGmy(T) = ΔrHmy(T) - T ΔrSmy(T)
≈
≈
ΔrHmy(298.15K)
ΔrSmy(298.15K)
c.非标准态下，任一温度T，
缓冲溶液pH值的计算
⒈ 弱酸—弱酸盐：例HAc－NaAc，H2CO3—
pH pKa (HA)N algHccC((HAOA3))
平衡浓度
初始浓度c0(HA) ,c0(A－)代替c(HA),c(A－)
2. 弱碱 — 弱碱盐 NH3·H2O—NH4Cl
c(BOH) pOH pKb (BOH) lg c(B )

这种由原子态激发产生的发射光谱和核吸收光谱都 是原子光谱。（如：Na原子发出589nm黄色的光）
a. 氢原子光谱现象
在可见光范围内有5条明显的谱线：
Hδ
Hε
Hγ Hβ
397 434
410
486
Hα
656
(nm)
为解释原子光谱，普朗克量子理论被引入，根 据辐射的不连续性和氢原子光谱的间隔性，推 论原子中电子能量不连续，是量子化的。
2. 频率条件：电子在不同能级间跃迁时才会 有能量的吸收或释放；
Em En h
3. 轨道量子化条件：电子在轨道运动时，其
角动量L必须等于ћ = h/2π = 1.055×10-34 J·S
的整倍数；
Ln n h
2
n 1, 2,3
d. 玻尔氢原子理论的重要结果
电子（-e，me）绕核（Ze）圆周运动（u，r），
完整氢原子光谱（5个线系）：
赖曼系 巴尔末系 帕邢系 布勒开系 普芳系
R(112
1 n2
)
n 2,3, 4
R(
1 22
1 n2
)
n 3, 4,5
1 R( 32
1 n2
)
n 4,5,6
R(
1 42
1 n2
)
n 5,6,7
R(
1 52
1 n2
)
n 6,7,8
c. 玻尔假设
1. 定态假设：电子只能沿特定轨道运动，该 运动不会辐射出能量，电子处于稳定状态；
(232)
(361)
(701) (512) (470)
Sb2S3 X射线粉末衍射图
(b)
60
(a)
70
121 220 240

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

一直有些科學家持懷疑和批判的態度。其中，對燃燒作用做
了全面周密的研究，令人信服地抨擊了燃素學說的錯誤，建
立起燃燒的氧化學說的人則是傑出的法國化學大師拉瓦錫
（Antoine Laurent Lavoisier，1743～1794）。
•
拉瓦錫是一個巨富律師之子。他工作的突出特點是注重
定量研究，善於發揮天平在化學研究中的作用。拉瓦錫在他
工程化学
2.化學在社會發展中的的作用
化學是一門古老的學科，隨著人來看，色澤鮮豔的衣服需要經過化學處理 和印染，豐富多彩的合成纖維是化學的一大貢獻。要裝滿糧袋子， 豐富菜籃子，關鍵之一是發展化肥和農藥的生產。加工製造色香 味俱佳的食品，離不開各種食品添加劑，如甜味劑、防腐劑、香 料、調味劑等等，它們大多是用化學合成方法或用化學分離方法 從天然產物中提取出來的。現代建築所用的水泥、石灰、油漆、 玻璃和塑膠等材料都是化工產品。
工程化学
原美國化學會主席R.Breslow在1997年美國化學會出版的 《化學的今天和明天—一門中心的、實用的和創造性的科學》 一書中，對化學有一段形象描述：“從早晨開始，我們在用化 學品建造的住宅和公寓中醒來，使用化學家們設計的肥皂和牙 膏並穿上有合成纖維和合成染料製成的衣著，即使天然的纖維 （如羊毛和棉花）也是經化學品處理過並染色的，這樣可以改 進它們的性能。為了保護起見，我們的食品被包裝起來和冷藏 起來，並且這些食品或是用肥料、除草劑和農藥使之成長；或 是家畜類需用獸醫藥來防病；或是維生素類可以加到食品中或 製成片劑後口服；甚至我們購買的天然食品，諸如牛奶，也必 須經過化學檢驗來保證純度。
工程化学
用以代步的各種現代交通工具，不僅需要汽油、柴油作動力， 還需要各種汽油添加劑、防凍劑，以及機械部分的潤滑劑，這些 都是石油化工產品。

第十八页，共39页。
aA + bB = gG + dD
第十九页，共39页。
4. 反应自发进行方向的判断
(1) 反应自发进行方向的粗略判断
例2.2 定性判断下列反应自发进行的方向
(1) H 2(g) C 2(g l)2 H(g C ) l
ΔH < 0; ΔS > 0; ΔG < 0
第二十页，共39页。
第二十五页，共39页。
例2.3下列反应是工业上制氢和制取燃料的重要反应。
CH4(g) + H2O
CO(g) + 3H2(g)
试利用标准摩尔吉布斯函数变计算298.15K时的
标准平衡常数，并判断该反应的可行性。
解：查表，并将数据各物质下标出。
CH4(g) + H2O
CO(g) + 3H2(g)
－50.75 －22.86
第九页，共39页。
2.吉布斯函数
(1)吉布斯函数与自发过程 ΔG < 0 此过程自发进行 ΔG = 0 系统处于平衡态
ΔG > 0 非自发过程
第十页，共39页。
G是体系的状态函数。故G具有下列特征： （1）G的值只与体系的始态和终态有关，而
与过程所经历的途径无关。 （2）正、逆过程的吉布斯函数变数值相等而符
号相反，即。
（3）G具有加和性。若一个过程可分为几个 过程之和，则总过程的G等于各分过程的吉布斯
函数变之和。
第十一页，共39页。
G的物理意义为： （1）G是自发过程的推动力。在恒温、恒压，
只涉及体积功的条件下，自发过程是朝着体系的吉
布斯函数减小(G < 0)的方向进行。
第十二页，共39页。