《工程化学基础》第1章-自用版综述.ppt

1、1,工程化学基础,欢迎大家共同学习,教材：工程化学基础（第二版） 编著： 陈林根等 出版： 高等教育出版社,主讲人：谢玉群,Email: Tel: 88910273（家）,2,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 习 要 求,3,1.2 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,

2、大学本科化学教学的分类,4,一、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,5,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,6,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

3、形式。,学习工程化学基础的目的,7,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”。,8,六章简介,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,9,(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

4、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,10,二、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,11,气体分子的能量分布示意图,E0,Ek,T2,能量,O,A2,A1,T1,Ea,平均能量,活化能,活化分子,气体分子运动论,12,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）,13,诗,抽象词,无意义音节(艾宾浩斯),心理学卢家楣等 主编 p.130,

5、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,14,科学的学习方法,15,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。,16,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，只能通过交流，不可能发生于孤立象牙

6、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。”,17,(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. 259,1

7、8,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,19,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,20,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

8、条件。但最终还要对变化本身的规律进行研究，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,21,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,22,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 (Ti

9、1x, Vx)2Ni 合金 (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,23,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,24,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

10、 花粉中，分离出15 mg 芸苔素交酯，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。,25,3. 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,26,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

11、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,27,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,28,在学习工程化学时应当注重理论与实践相结合，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,29,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

12、； 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.14,30,31,32,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。,33,化学的发展、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

13、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,34,六大分支学科（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)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

14、系及其应用。,化学的学科体系,35,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,36,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一,37,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

15、性的,应用科学成果是有善恶之分的,38,1.4 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。,39,表1. 1 有关物质层次的一些情况,钱学森,40,二、系统和环境,研究对象就称为系统。,系统以外与之直接联系的部分，称为环境。,41,三种热力学系统,系统可分为下述三类：,烧杯,试剂瓶,保温杯,42,Ag,Fe,N2, H2,NH3,银片,低熔合金,铁片,炉膛,支架,烧结炉,绝热层,43,三、聚集体和相,物质在一定的温度和

16、压力条件下所处的相对稳定的状态，称物质的聚集状态，简称物态。,相：系统中任何化学组成均匀，物理和化学性质都相同的，且可用机械方法分离出来的部分。相与相之间存在明显的界面。,44,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,45,四、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，,46,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,47,五、物质的量,1971年，第14届国际计量大会（CGPM）选择了物质的量作为 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 =