工程化學(xué)基礎(chǔ)第二版課件有限公司匯報(bào)人：XX目錄第一章工程化學(xué)基礎(chǔ)概述第二章化學(xué)反應(yīng)原理第四章材料科學(xué)基礎(chǔ)第三章物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第六章實(shí)驗(yàn)技能與方法第五章化學(xué)工程應(yīng)用工程化學(xué)基礎(chǔ)概述第一章課程定位與目標(biāo)工程化學(xué)基礎(chǔ)課程旨在培養(yǎng)學(xué)生的工程思維，通過(guò)化學(xué)原理解決實(shí)際工程問(wèn)題。培養(yǎng)工程思維課程目標(biāo)之一是讓學(xué)生熟練掌握化學(xué)計(jì)算，為工程設(shè)計(jì)和分析提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)支持。掌握化學(xué)計(jì)算技能學(xué)生將學(xué)習(xí)材料科學(xué)的基本概念，為后續(xù)工程材料的選擇和應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。理解材料科學(xué)基礎(chǔ)基本概念介紹工程化學(xué)中，物質(zhì)按其組成和性質(zhì)被分為無(wú)機(jī)物、有機(jī)物、高分子等類(lèi)別。物質(zhì)的分類(lèi)01020304化學(xué)反應(yīng)分為合成反應(yīng)、分解反應(yīng)、置換反應(yīng)和雙置換反應(yīng)等，是工程化學(xué)的核心內(nèi)容?；瘜W(xué)反應(yīng)類(lèi)型熱力學(xué)第一定律和第二定律是工程化學(xué)中理解能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)變化的基礎(chǔ)理論。熱力學(xué)基礎(chǔ)反應(yīng)速率、活化能等概念是研究化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢和條件控制的重要基礎(chǔ)。反應(yīng)動(dòng)力學(xué)課程內(nèi)容框架化學(xué)反應(yīng)原理介紹化學(xué)反應(yīng)的基本原理，包括反應(yīng)速率、平衡常數(shù)以及反應(yīng)熱力學(xué)。材料科學(xué)基礎(chǔ)環(huán)境化學(xué)工程講解化學(xué)物質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響，以及如何通過(guò)工程手段進(jìn)行污染控制和治理。探討材料的分類(lèi)、結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，以及材料在工程中的應(yīng)用。能量轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)存分析化學(xué)能與電能之間的轉(zhuǎn)換機(jī)制，以及電池和燃料電池等能量?jī)?chǔ)存技術(shù)。化學(xué)反應(yīng)原理第二章反應(yīng)熱力學(xué)熱力學(xué)第一定律闡述能量守恒，即系統(tǒng)內(nèi)能量的增加等于外界對(duì)系統(tǒng)做的功與系統(tǒng)吸收的熱量之和。01熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第二定律解釋了能量轉(zhuǎn)換的方向性，指出自然過(guò)程中熵總是趨向于增加，即能量轉(zhuǎn)換不可逆。02熱力學(xué)第二定律反應(yīng)熱力學(xué)吉布斯自由能是判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的熱力學(xué)函數(shù)，當(dāng)ΔG<0時(shí)，反應(yīng)在恒溫恒壓下自發(fā)進(jìn)行。吉布斯自由能01反應(yīng)焓變（ΔH）描述了化學(xué)反應(yīng)中能量的吸收或釋放，是反應(yīng)熱力學(xué)性質(zhì)的重要指標(biāo)。反應(yīng)焓變02反應(yīng)動(dòng)力學(xué)01通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定反應(yīng)物濃度隨時(shí)間的變化，可以計(jì)算出化學(xué)反應(yīng)的速率。02活化能是反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需克服的能量障礙，影響反應(yīng)速率和反應(yīng)條件。03催化劑通過(guò)提供反應(yīng)路徑，降低活化能，從而加速化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，但不改變反應(yīng)的總能量變化。反應(yīng)速率的測(cè)定活化能的影響催化劑的作用化學(xué)平衡化學(xué)平衡是指在一定條件下，正反兩個(gè)方向的化學(xué)反應(yīng)速率相等，系統(tǒng)宏觀上不發(fā)生變化的狀態(tài)。動(dòng)態(tài)平衡的概念平衡常數(shù)K是衡量化學(xué)平衡狀態(tài)的重要參數(shù)，它與反應(yīng)物和生成物的濃度有關(guān)，反映了平衡時(shí)各組分的相對(duì)含量。平衡常數(shù)的表達(dá)化學(xué)平衡勒沙特列原理指出，改變平衡系統(tǒng)的條件（如濃度、壓力、溫度）會(huì)使平衡發(fā)生移動(dòng)，以抵消這種變化的影響。勒沙特列原理01在工業(yè)生產(chǎn)中，通過(guò)控制條件使化學(xué)平衡向有利于產(chǎn)物生成的方向移動(dòng)，提高反應(yīng)的產(chǎn)率和效率。平衡移動(dòng)的應(yīng)用02物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第三章原子結(jié)構(gòu)原子由質(zhì)子、中子和電子組成，電子云模型描述了電子在原子核周?chē)目臻g分布。電子云模型量子數(shù)用于描述電子的狀態(tài)，包括主量子數(shù)、角動(dòng)量量子數(shù)、磁量子數(shù)和自旋量子數(shù)。量子數(shù)原子軌道是電子存在的區(qū)域，分為s、p、d、f等類(lèi)型，決定了元素的化學(xué)性質(zhì)。原子軌道010203分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)中，原子通過(guò)共價(jià)鍵、離子鍵或金屬鍵等不同方式相互結(jié)合，決定了物質(zhì)的性質(zhì)。原子間鍵合類(lèi)型分子間存在范德華力、氫鍵等作用力，這些力影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和溶解性等性質(zhì)。分子間作用力分子的幾何形狀，如線性、平面三角形或四面體等，影響分子的極性和反應(yīng)性。分子幾何構(gòu)型固體物質(zhì)性質(zhì)固體物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)決定了其物理和化學(xué)性質(zhì)，如食鹽的立方體結(jié)構(gòu)賦予其規(guī)則的幾何形態(tài)。晶體結(jié)構(gòu)01不同固體物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)差異顯著，例如鐵的熔點(diǎn)為1538°C，而冰的熔點(diǎn)僅為0°C。熔點(diǎn)和沸點(diǎn)02固體物質(zhì)的導(dǎo)電性差異很大，金屬如銅是良好的導(dǎo)體，而陶瓷則通常是絕緣體。導(dǎo)電性03固體物質(zhì)的硬度不同，鉆石是自然界中最硬的物質(zhì)，而石墨則相對(duì)柔軟，易于剝離成薄片。硬度04材料科學(xué)基礎(chǔ)第四章金屬材料金屬材料的性能與其晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，如面心立方結(jié)構(gòu)的銅具有良好的導(dǎo)電性。金屬的晶體結(jié)構(gòu)合金如不銹鋼和青銅，通過(guò)添加其他元素改善金屬的硬度、耐腐蝕性等特性。合金的分類(lèi)與應(yīng)用熱處理如淬火和回火，可以改變金屬的硬度和韌性，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。金屬的熱處理工藝金屬腐蝕是材料科學(xué)中的重要問(wèn)題，通過(guò)電鍍、涂漆等方法可以有效防護(hù)。金屬腐蝕與防護(hù)陶瓷材料陶瓷材料按用途和成分可分為傳統(tǒng)陶瓷、先進(jìn)陶瓷和特種陶瓷等。陶瓷材料的分類(lèi)制備陶瓷材料通常涉及粉末制備、成型、燒結(jié)等工藝步驟，以獲得所需性能。陶瓷材料的制備工藝陶瓷材料廣泛應(yīng)用于電子、航空航天、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，如集成電路基板、航天器熱防護(hù)等。陶瓷材料的應(yīng)用領(lǐng)域高分子材料根據(jù)來(lái)源和性質(zhì)，高分子材料分為天然高分子和合成高分子兩大類(lèi)，如橡膠和塑料。高分子材料的分類(lèi)聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）是常見(jiàn)的塑料材料，廣泛用于制造管道、薄膜和容器。高分子材料的應(yīng)用實(shí)例高分子材料具有輕質(zhì)、耐腐蝕、易加工等特性，廣泛應(yīng)用于包裝、建筑和醫(yī)療等領(lǐng)域。高分子材料的性能化學(xué)工程應(yīng)用第五章化工過(guò)程原理反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素，是化工過(guò)程設(shè)計(jì)和優(yōu)化的基礎(chǔ)。反應(yīng)動(dòng)力學(xué)化工過(guò)程中，熱力學(xué)平衡決定了反應(yīng)的方向和限度，對(duì)產(chǎn)品純度和產(chǎn)率有直接影響。熱力學(xué)平衡傳遞過(guò)程包括質(zhì)量傳遞和熱量傳遞，是化工設(shè)備設(shè)計(jì)和操作的重要理論基礎(chǔ)。傳遞過(guò)程化工設(shè)備與操作化工生產(chǎn)中，反應(yīng)器是核心設(shè)備，其操作原理包括溫度、壓力和物料配比的精確控制。01反應(yīng)器的操作原理在化工過(guò)程中，分離技術(shù)如蒸餾、萃取等用于純化產(chǎn)品，確保最終產(chǎn)品的質(zhì)量。02分離技術(shù)的應(yīng)用化工設(shè)備操作必須遵守嚴(yán)格的安全規(guī)程，以預(yù)防化學(xué)泄漏、火災(zāi)和爆炸等事故的發(fā)生。03安全操作規(guī)程環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展采用無(wú)害原料和催化劑，減少?gòu)U物和副產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)化學(xué)過(guò)程的環(huán)境友好性。綠色化學(xué)工藝開(kāi)發(fā)和應(yīng)用太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源技術(shù)，減少化石燃料依賴，降低溫室氣體排放。清潔能源技術(shù)通過(guò)回收和再利用工業(yè)廢物，減少環(huán)境污染，提高資源使用效率。廢物資源化利用010203實(shí)驗(yàn)技能與方法第六章實(shí)驗(yàn)室安全知識(shí)個(gè)人防護(hù)裝備的使用在實(shí)驗(yàn)室中，正確使用防護(hù)眼鏡、手套和實(shí)驗(yàn)服是預(yù)防化學(xué)物質(zhì)傷害的基本措施。廢棄物的處理實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢棄物需按照環(huán)保規(guī)定分類(lèi)收集，并交由專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)處理，防止環(huán)境污染?；瘜W(xué)品的正確存儲(chǔ)緊急情況應(yīng)對(duì)程序易燃、易爆和有毒化學(xué)品應(yīng)按照規(guī)定分類(lèi)存儲(chǔ)，并放置在通風(fēng)良好、遠(yuǎn)離火源的專(zhuān)用柜中。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)配備緊急淋浴和洗眼設(shè)備，并制定緊急疏散路線圖和事故處理流程。常用化學(xué)分析方法滴定分析法是通過(guò)滴定管精確加入試劑至反應(yīng)終點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于酸堿中和反應(yīng)的定量分析。滴定分析法01色譜分析法利用混合物中各組分在兩相間分配系數(shù)的差異進(jìn)行分離和鑒定，如氣相色譜和液相色譜。色譜分析法02常用化學(xué)分析方法光譜分析法通過(guò)測(cè)量物質(zhì)對(duì)光的吸收或發(fā)射特性來(lái)確定物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)，如紫外-可見(jiàn)光譜分析。光譜分析法電化學(xué)分析法基于電化學(xué)反應(yīng)原理，通過(guò)測(cè)量電流、電位或電導(dǎo)來(lái)分析物質(zhì)的濃度，如電位滴定法。電化學(xué)分析法實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)前，需設(shè)計(jì)詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒉襟E、所需材料和預(yù)期結(jié)果。實(shí)驗(yàn)方案的制定01實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要準(zhǔn)確記錄數(shù)據(jù)，包括實(shí)驗(yàn)條件、觀察到的現(xiàn)象和測(cè)量結(jié)果，為后續(xù)分析提供依據(jù)。數(shù)據(jù)收集與記錄02采用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)方法對(duì)實(shí)