1、化学化工基础知识化学化工基础知识主讲人：梁自彦主讲人：梁自彦主讲内容主讲内容第一章第一章 化学基础知识化学基础知识第二章第二章 化工原料化工原料第三章第三章 化工机械基础知识化工机械基础知识第四章第四章 化工基础操作技术知识化工基础操作技术知识第五章第五章 化工基本计算化工基本计算第六章第六章 化工安全基础知识化工安全基础知识第一节第一节 物质及其变化物质及其变化一、物质的组成一、物质的组成物质的构成单位物质的构成单位分子（保持物质化学性质的最小微粒）分子（保持物质化学性质的最小微粒）原子（用化学方法不能再分的微粒）原子（用化学方法不能再分的微粒）离子（原子得到电子或失去电子形成，分为阴、阳）
2、离子（原子得到电子或失去电子形成，分为阴、阳）1、物质的组成、物质的组成2、物质的分类、物质的分类物质按不同的角度分成各种不同物质按不同的角度分成各种不同的类别的类别物质物质纯净物纯净物混合物混合物单质单质化合物化合物金属金属非金属非金属无机化合物无机化合物无机化合物无机化合物氧化物氧化物酸酸碱碱盐盐纯净物：由一种分子组成的物质纯净物：由一种分子组成的物质混合物：由多种分子组成的物质混合物：由多种分子组成的物质单质：由同种元素组成的纯净物，可分为金属和非金属单质：由同种元素组成的纯净物，可分为金属和非金属化合物：由不同种元素组成的纯净物，可分为无机化合物和有机化化合物：由不同种元素组成的纯净物
3、，可分为无机化合物和有机化合物合物二、物理变化和化学变化二、物理变化和化学变化 我们知道任何物质都是以一定的聚集状态存在，物质的聚我们知道任何物质都是以一定的聚集状态存在，物质的聚集状态有三种形式：气态、液态和固态。物质聚集状态的变化，集状态有三种形式：气态、液态和固态。物质聚集状态的变化，即没有新物质的生成的变化，叫物理变化。即没有新物质的生成的变化，叫物理变化。1、物理变化物理变化2、化学变化、化学变化化学变化：有新物质生成的变化即化学变化，化学变化化学变化：有新物质生成的变化即化学变化，化学变化伴随着能量、物质结构的变伴随着能量、物质结构的变 化，同时也生成了新的物化，同时也生成了新的物
4、质。质。名称名称物理变化物理变化化学变化化学变化特征特征没有新物质的生成没有新物质的生成有新物质的生成有新物质的生成实质实质分子本身的结构没有发生变化分子本身的结构没有发生变化分子结构发生了变化分子结构发生了变化现象现象物质的聚集状态发生了变化物质的聚集状态发生了变化发光、发热、生成气体或沉淀、发光、发热、生成气体或沉淀、变色变色关系关系发生物理变化不一定发生化学变化发生物理变化不一定发生化学变化发生化学变化一定伴随着物理变发生化学变化一定伴随着物理变化化例子例子水结成冰或蒸发水结成冰或蒸发煤燃烧、铁生锈煤燃烧、铁生锈物理变化与化学变化的比较物理变化与化学变化的比较名名称称物理变化物理变化化学
5、变化化学变化特特征征没有新物质的生成没有新物质的生成有新物质的生成有新物质的生成实实质质分子本身的结构没有发生变分子本身的结构没有发生变化化分子结构发生了变化分子结构发生了变化现现象象物质的聚集状态发生了变化物质的聚集状态发生了变化发光、发热、生成气体或发光、发热、生成气体或沉淀、变色沉淀、变色关关系系发生物理变化不一定发生化发生物理变化不一定发生化学变化学变化发生化学变化一定伴随着发生化学变化一定伴随着物理变化物理变化例例子子水结成冰或蒸发水结成冰或蒸发煤燃烧、铁生锈煤燃烧、铁生锈3、质量守恒定律、质量守恒定律物质既不可能凭空产生，也不可能凭空消失，只能从一种物质转化为另一种物质。在化学反应
6、中，参加反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和。三、物质及其变化的表示方法三、物质及其变化的表示方法 1、元素符号（用来标识各元素的不同符号，、元素符号（用来标识各元素的不同符号，如如C、N、P、Cl）2、分子式（用元素符号来表示物质的组成、分子式（用元素符号来表示物质的组成的式子，如的式子，如CH3OH、H2SO4、C13H21N）3、化学方程式、化学方程式 用元素符号、分子式来表示化学反应的式用元素符号、分子式来表示化学反应的式子，它不仅表示参加反应的的物质和反应子，它不仅表示参加反应的的物质和反应结果生成物各是什么，而且还表示反应物结果生成物各是什么，而且还表示反应物和
7、生成物之间的分子数比、物质的量比、和生成物之间的分子数比、物质的量比、质量比，气体反应物和生成物之间的体积质量比，气体反应物和生成物之间的体积比。如：比。如：2H2+O2=2H2O 四、化学中常用的量四、化学中常用的量 1、原子量、原子量 原子是由质子、中子电子组成的，由实验测得，质子中原子是由质子、中子电子组成的，由实验测得，质子中子的质量较为接近，为子的质量较为接近，为1.6710-24g，二电子的质量为，二电子的质量为9.1110-28g，仅为质子的，仅为质子的1/1836。所以原子的质量主。所以原子的质量主要集中在质子和中子上面。要集中在质子和中子上面。原子的质量很小，用那么多的小数书
8、写、运算和记忆都原子的质量很小，用那么多的小数书写、运算和记忆都很不方便，为此，国际上以一种原子内有很不方便，为此，国际上以一种原子内有6个质子和个质子和6个个中子所组成的碳原子的中子所组成的碳原子的1/12作为标准，其他原子的质量作为标准，其他原子的质量与他们的比较所得的数值来表示该种原子的原子量，也与他们的比较所得的数值来表示该种原子的原子量，也就是现在我们说的原子量，就是现在我们说的原子量，H为为1，氧为，氧为16。因为他是。因为他是一个比之，所以没有单位。一个比之，所以没有单位。2、分子量、分子量 分子量是构成分子的各元素原子量的总和。分子量是构成分子的各元素原子量的总和。加氢液分子量
9、为：加氢液分子量为：191，乙基氯化物的分子，乙基氯化物的分子量为量为188.5。2、物质的量和摩尔质量、物质的量和摩尔质量物质的量是衡量某微观物质含有多少个某物质的量是衡量某微观物质含有多少个某种微粒（分子、质子、中子、电子等）量种微粒（分子、质子、中子、电子等）量的名称。单位为摩尔，符号的名称。单位为摩尔，符号mol。1mol物质物质含有含有6.0221023个（阿佛加德罗常数）最个（阿佛加德罗常数）最小微粒，小微粒，6.0221023个微粒的物质的量个微粒的物质的量就是就是1mol，使用时，必须指明微粒的种类，使用时，必须指明微粒的种类或某种微粒的特定组合。如或某种微粒的特定组合。如1m
10、ol氧气含有氧气含有6.0221023氧分子，其质量为氧分子，其质量为16g。摩尔质量就是物质的质量除以物质的量。摩尔质量就是物质的质量除以物质的量。第二节第二节 化学反应速率化学反应速率 化学反应种类繁多，但是都要涉及两个的化学反应种类繁多，但是都要涉及两个的问题：一化学反应的快慢，即化学反应速度的问题：一化学反应的快慢，即化学反应速度的问题；二是反应进行的程度，即有多少反应物问题；二是反应进行的程度，即有多少反应物参加反应转化为生成物。参加反应转化为生成物。一、化学反应速率一、化学反应速率 大家知道，化学反应速率差别很大，如，大家知道，化学反应速率差别很大，如，炸药爆炸在百万分之一秒即可完
11、成；酸炸药爆炸在百万分之一秒即可完成；酸 碱中和反应也能瞬间反应，但也有的需要数小时，碱中和反应也能瞬间反应，但也有的需要数小时，甚至几天才能完成，我们的产品的合成也是如此，甚至几天才能完成，我们的产品的合成也是如此，自然界的岩石的风化、煤或石油的形成，则长达自然界的岩石的风化、煤或石油的形成，则长达数万年。数万年。1、化学反应速率的表示方法、化学反应速率的表示方法 化学反应速率的表示方在不同的情况下时不相同化学反应速率的表示方在不同的情况下时不相同的。用单位时间内反应物或生成物的物质的量的的。用单位时间内反应物或生成物的物质的量的变化来表示。常用单位时间内反应物或生成物的变化来表示。常用单位
12、时间内反应物或生成物的变化表示，单位变化表示，单位mol/(Ls）。）。2、影响化学反应速率的因素、影响化学反应速率的因素 影响化学反应速率的因素很多，其中以反应物本影响化学反应速率的因素很多，其中以反应物本身的性质最为主要，但对于同一反应，但外界条身的性质最为主要，但对于同一反应，但外界条件（温度、压力、催化剂等）不同时，反应速率件（温度、压力、催化剂等）不同时，反应速率也会发生改变。也会发生改变。（1）浓度（增加反应物的浓度，有利于各物质）浓度（增加反应物的浓度，有利于各物质分子之间的相互接触乃至增加碰撞的次数。可以分子之间的相互接触乃至增加碰撞的次数。可以增打反应速度。增打反应速度。（2
13、）温度对化学反应速率的影响非常大。适当）温度对化学反应速率的影响非常大。适当增加温度，壳大大提高反应速率。通过大量的实增加温度，壳大大提高反应速率。通过大量的实践证明，在相同的条件下，温度每升高践证明，在相同的条件下，温度每升高10，反，反应速率大约加快应速率大约加快24倍。倍。3、催化剂、催化剂 催化剂：凡能改变反应速度（加快催化剂：凡能改变反应速度（加快或减慢），二本身的组成质量在反或减慢），二本身的组成质量在反应前后保持不变的物质。能加快反应前后保持不变的物质。能加快反应的叫正催化剂，反之负催化剂。应的叫正催化剂，反之负催化剂。催化剂可以改变特定的反应历程和催化剂可以改变特定的反应历程和
14、降低活化能。降低活化能。4、压力、压力 当有气体参加的反应，当其他的条件不变当有气体参加的反应，当其他的条件不变时，增大压力会使反应速率增大。（压力时，增大压力会使反应速率增大。（压力增大，会是一定量的体积减小，相当于增增大，会是一定量的体积减小，相当于增大气体的反应速率。大气体的反应速率。第三节第三节 溶液和电解质溶液溶液和电解质溶液 一、分散系一、分散系 大家都知道物质的聚集状态常以气、液、大家都知道物质的聚集状态常以气、液、固三种形式存在外，还常以一种（或几种）固三种形式存在外，还常以一种（或几种）物质分散于另一种物质中形成均匀分散系物质分散于另一种物质中形成均匀分散系形式存在，如溶液、
15、胶体。形式存在，如溶液、胶体。当一种（或几种）物质的微粒均匀分散在当一种（或几种）物质的微粒均匀分散在另一种物质中所形成的体系较分散系。其另一种物质中所形成的体系较分散系。其中被分散的物质叫分散质，引起分散作用中被分散的物质叫分散质，引起分散作用的物质，即分散质周围的物质叫做分散剂。的物质，即分散质周围的物质叫做分散剂。我们根据分散系中分散质的粒子的大小不我们根据分散系中分散质的粒子的大小不同，把分散系分为分子分散系（溶液）、同，把分散系分为分子分散系（溶液）、粗分散系和胶体分散系。粗分散系和胶体分散系。（1）分子分散系（溶液）：分散质（溶质）分子分散系（溶液）：分散质（溶质）以分子、离子的状
16、态，均匀的分散在分散以分子、离子的状态，均匀的分散在分散剂中形成分散系。分散质的粒子大小在剂中形成分散系。分散质的粒子大小在0.11nm，如乳油。，如乳油。（2）粗分散系（包括悬浊液和乳浊液）粗分散系（包括悬浊液和乳浊液）悬浊液：固体分散质以微小的颗粒分散在悬浊液：固体分散质以微小的颗粒分散在分散剂中而形成的体系，如噻唑锌悬浮剂。分散剂中而形成的体系，如噻唑锌悬浮剂。乳浊液：液体分散质以微小的珠滴分散在乳浊液：液体分散质以微小的珠滴分散在分散剂中而形成的体系，三唑磷微乳剂。分散剂中而形成的体系，三唑磷微乳剂。（3）胶体分散系）胶体分散系:胶体分散系是分散质的胶体分散系是分散质的粒子为粒子为0.
17、1100nm的一种分散系，如果冻。的一种分散系，如果冻。二、饱和溶液和非饱和溶液二、饱和溶液和非饱和溶液 1、溶解于结晶、溶解于结晶 一定温度下，当一个可溶性固体投入水中，固体一定温度下，当一个可溶性固体投入水中，固体表面的粒子在水分子的作用下离开固体表面进入表面的粒子在水分子的作用下离开固体表面进入溶液中，通过扩散作用，均匀地分散在溶剂中形溶液中，通过扩散作用，均匀地分散在溶剂中形成溶液的过程，叫做溶解。相反溶液中的溶质粒成溶液的过程，叫做溶解。相反溶液中的溶质粒子，由于热运动，使某些粒子又碰撞到没有溶解子，由于热运动，使某些粒子又碰撞到没有溶解的固体表面，在粒子与固体表面的相互作用下二的固
18、体表面，在粒子与固体表面的相互作用下二重新析出，这个从溶液中析出固体溶质的过程叫重新析出，这个从溶液中析出固体溶质的过程叫做结晶。做结晶。2、饱和溶液与非饱和溶液、饱和溶液与非饱和溶液 在一定的条件下，溶解于结晶石可逆的。但溶解在一定的条件下，溶解于结晶石可逆的。但溶解开始时，溶液中的粒子较少，随溶解的进行，溶开始时，溶液中的粒子较少，随溶解的进行，溶液中的粒子不断增多，重新回到固体表面的粒子液中的粒子不断增多，重新回到固体表面的粒子液增加，但整个过程表现为溶质的不断溶解，即液增加，但整个过程表现为溶质的不断溶解，即溶解速度大于结晶速度。而当溶解速度等于结晶溶解速度大于结晶速度。而当溶解速度等
19、于结晶速度时，固体溶质的质量不再减少，溶液的浓度速度时，固体溶质的质量不再减少，溶液的浓度不再增加，（但两个过程仍在继续进行）处于动不再增加，（但两个过程仍在继续进行）处于动态平衡。此时的浓度已达到最大值。此时的溶液态平衡。此时的浓度已达到最大值。此时的溶液叫饱和溶液，反之为非饱和溶液。条件改变时，叫饱和溶液，反之为非饱和溶液。条件改变时，他们可以互相转化。他们可以互相转化。三、溶解度 1、固体的溶解度 一种物质溶解在另一种物质的能力。其大小一种物质溶解在另一种物质的能力。其大小用溶解度表示。用溶解度表示。溶解度：一定温度下，某种物质在溶解度：一定温度下，某种物质在100g溶剂溶剂中，达到饱和
20、时所溶解的克数。若不指明溶中，达到饱和时所溶解的克数。若不指明溶剂，则溶解度都是指物质在水中的溶解度。剂，则溶解度都是指物质在水中的溶解度。如如20时时NaCl的溶解度为的溶解度为36克就是说克就是说:在该温在该温度下，度下，100g水中能溶解水中能溶解36gNaCl，如果超过，如果超过36g,溶液中就会结晶析出溶液中就会结晶析出NaCl。在室温在室温(20)下，根据溶解度的大小，把物下，根据溶解度的大小，把物质分为四类：质分为四类：分类溶解度易溶物10可溶物110微溶物0.011难溶物（习惯称不溶物）0.012、气体的溶解度、气体的溶解度 标准大气压（标准大气压（1.01105Pa)下，某气
21、体一下，某气体一定温度下，溶解在一体积水里达到饱和状定温度下，溶解在一体积水里达到饱和状态时所能溶解的体积。态时所能溶解的体积。0度时氧气的溶解度度时氧气的溶解度为为0.0493、影响溶解度的因素、影响溶解度的因素（1）温度）温度 大多数固体物质的溶解度随温度大多数固体物质的溶解度随温度的升高而增大；少数固体物质的溶解度受温的升高而增大；少数固体物质的溶解度受温度的影响较小，极少数的固体物质的溶解度度的影响较小，极少数的固体物质的溶解度随温度的身高反而减小。随温度的身高反而减小。（2）压力）压力 压力对固体物质的溶解度没有显压力对固体物质的溶解度没有显著影响，但对气体的溶解度影响较大，一著影响
22、，但对气体的溶解度影响较大，一般是随压力的增大而增大。如汽水里加压般是随压力的增大而增大。如汽水里加压溶解二氧化碳，当开瓶盖时，由于压力减溶解二氧化碳，当开瓶盖时，由于压力减小，大量的二氧化碳气体会冲出来。小，大量的二氧化碳气体会冲出来。四、电解质溶液四、电解质溶液 1电解质的电离电解质的电离（1）电解质）电解质 凡能在水溶液中火熔化状态凡能在水溶液中火熔化状态下能够导电的化合物，叫电解质，反之为下能够导电的化合物，叫电解质，反之为非电解质。酸碱盐都是电解质，大多数有非电解质。酸碱盐都是电解质，大多数有机化合物如蔗糖等属于非电解质。电解质机化合物如蔗糖等属于非电解质。电解质溶液能够导电，是由于
23、电解质溶于水或受溶液能够导电，是由于电解质溶于水或受热熔化时，电解质内部的离子键或极性键，热熔化时，电解质内部的离子键或极性键，在水火热能的作用下离解成自由移动的阴在水火热能的作用下离解成自由移动的阴阳离子。这些离子在电场作用下，各按一阳离子。这些离子在电场作用下，各按一定方向移动，并在电极上发生电子的得失定方向移动，并在电极上发生电子的得失而形成电流，因而电解质能够导电。而形成电流，因而电解质能够导电。（2）弱电解质的电离平衡 弱电解质在水溶液仅能部分电离成离子，如醋酸在水溶液中的电离，醋酸电离同时存在两个过程，一个是醋酸解离成H+和Ac-正过程，另一个是H+与Ac-相互碰撞结合成醋酸的逆过
24、程。当正、逆过程速度相等时，溶液中分子与电离生成%100溶液中电解质总分子数已电离的电解质分指数的离子的相对比例不再改变，此时电离达到了动态平衡。（3）电离度 在动态平衡下弱电解质的电离程度。用表示。第四节 原电池 1、原电池产生电流的原理、原电池产生电流的原理 构成原电池的条件一般为：构成原电池的条件一般为：a有两种活泼性有两种活泼性不同的电极不同的电极(通常为金属、也可为非金属），通常为金属、也可为非金属），b量电极同时浸入电解质溶液中，量电极同时浸入电解质溶液中，c两电极两电极间用导线连接。例如，用串有电流计的导间用导线连接。例如，用串有电流计的导线连接通篇和锌片，并浸入稀硫酸溶液中，线
25、连接通篇和锌片，并浸入稀硫酸溶液中，可以看到铜片商有气体放出，锌片上没有可以看到铜片商有气体放出，锌片上没有气体放出，电流计有电流指示。气体放出，电流计有电流指示。实验表明：当铜片和锌片同时浸入稀硫酸实验表明：当铜片和锌片同时浸入稀硫酸溶液中时，由于锌比铜活泼，容易失去电溶液中时，由于锌比铜活泼，容易失去电子而被氧化成子而被氧化成Zn+进入溶液，电子沿导线流进入溶液，电子沿导线流向铜片，溶液中的向铜片，溶液中的H+从铜片获得电子，倍从铜片获得电子，倍还原成氢原子，氢原子结合生成氢气在铜还原成氢原子，氢原子结合生成氢气在铜片上放出。电子的定向流动便形成了电流。片上放出。电子的定向流动便形成了电流
26、。在原电池中，电子流出的一极（较活泼的在原电池中，电子流出的一极（较活泼的金属如锌片），加负极；电子流入的一极金属如锌片），加负极；电子流入的一极（叫不活泼的金属如铜片），叫正极。（叫不活泼的金属如铜片），叫正极。H+在电极上被还原。在电极上被还原。利用原电池原理，可以制作多种电池，如利用原电池原理，可以制作多种电池，如干点池，蓄电池、高能电池等。干点池，蓄电池、高能电池等。2、金属的腐蚀与防护、金属的腐蚀与防护 金属或合金跟周围的气体或液体发生化学金属或合金跟周围的气体或液体发生化学反应二倍耗损的过程，叫做金属的腐蚀。反应二倍耗损的过程，叫做金属的腐蚀。根据金属的腐蚀原因不同分为化学腐蚀和根
27、据金属的腐蚀原因不同分为化学腐蚀和电化学腐蚀。电化学腐蚀。（1）电化学腐蚀）电化学腐蚀 通过原电池的反应原理通过原电池的反应原理可知，只要是两种相互接通的金属与其对可知，只要是两种相互接通的金属与其对应的盐溶液接触，便形成原电池。应的盐溶液接触，便形成原电池。例如：钢铁在潮湿的空气中被腐蚀，是由例如：钢铁在潮湿的空气中被腐蚀，是由于钢铁表面覆盖着一层极薄的水膜，水膜于钢铁表面覆盖着一层极薄的水膜，水膜里溶解了一些里溶解了一些CO2、O2等气体，形成电解等气体，形成电解质溶液，钢铁中由于含有其他组分的杂质，质溶液，钢铁中由于含有其他组分的杂质，故与铁组成了很多的微型原电池。其中钢故与铁组成了很多
28、的微型原电池。其中钢铁是负极，另一组分为正极。作为负极的铁是负极，另一组分为正极。作为负极的钢铁失去电子而被氧化。钢铁失去电子而被氧化。（2）金属的防腐）金属的防腐 常用的金属防腐有以下几种：常用的金属防腐有以下几种：A、改变金属的内部组织结构。制成合金，例如、改变金属的内部组织结构。制成合金，例如在钢铁中加入适量的铬、镍等元素制成不锈钢在钢铁中加入适量的铬、镍等元素制成不锈钢 B、缓蚀剂法、缓蚀剂法 C、涂保护层法。如电镀、漆膜或搪瓷、氧化处、涂保护层法。如电镀、漆膜或搪瓷、氧化处理等理等 D、电化学保护法。将被保护的金属连接在更为、电化学保护法。将被保护的金属连接在更为活泼的金属上。活泼的
29、金属上。F、保持金属表面干燥干净。、保持金属表面干燥干净。第五节第五节 重要有机化合物重要有机化合物 有机化合物就是碳氢化合物及其衍生物，有机化合物就是碳氢化合物及其衍生物，有机化合物种类繁多，一般不溶于水易溶有机化合物种类繁多，一般不溶于水易溶于有机溶剂，可以燃烧，且熔点较低，有于有机溶剂，可以燃烧，且熔点较低，有机化合反应较无机反应缓慢且常伴有副反机化合反应较无机反应缓慢且常伴有副反应。应。有机化合物按碳架不同可分为以下几类：（1）开链化合物 分子中的碳原子连接成链状，由于脂肪族化合物具有这种结构，因此开链化合物亦称脂肪族化合物，其中碳原子之间可以通过单键、双键或三键相连如：CH3CH3(已完）、CH3CH2OH（乙醇）、CHCH(乙炔）（2）脂环化合物 分支中的碳原子连接成环状，其性质与脂肪族化合物相似，如：OH环己烷环己烷环己醇环己醇（3）芳香族化合物 分子中一般含有苯环结构的，具有芳香性。CH3OH苯苯甲苯甲苯苯酚苯酚（4）杂环化合物 分子中含有碳原子和其他原子（通常称为杂原子，如O、N、S）连接成环的一类化合物。N吡啶吡啶一、烷烃 仅由碳和氢两种元素组成的有机物，这类物质叫做烃，结构最简单的烃就是甲烷（CH4)，亦称沼气、坑气。烃分子中的氢原子被其他的原子取代后，可生成一系列的化合，因此可以把烃类看做是这些化合物的母体，而这些化合物则可看成是听得衍生物。
