二炮兵工程学院503教研室《大学化学》教案 引言 教学目的 在当今这个科技高速发展的新时代,你可能感觉不到化学的存在和它激发 对我们的影响。这是为什么?因为化学早已渗透你的生活,在无形中影响学生的学 着你方方面面。从人类对火的使用开始,到化工合成开始逐步取代天然原习兴趣,深 料,到现在方兴未艾的有机合成和材料工业、纳米技术、生物化学,可以入理解课 说化学从它诞生的那一天起,就在人们的生活中充当着一个无可替代的脚程的本质 色。大家不妨环顾四周,你周围世界的组成,合金的门窗,化纤的衣料,含义 坚固的水泥结构,有多少是大自然赋予我们的?剩不了太多。今天的我们 几乎就是生活在一个由化学家创造的新世界里。 化学的知识也有许多,对于大家而言,当然,为了应付考试,你要记 些公式,背一些定理,但是考试之后,你又会很快的忘记它们,这并不 可怕。毕竟,大家不是化学专业的学生,你无须把这些你一生用不了几次 的东西记一辈子。你忘记了我讲授的那些知识,也并不意味着我的教学何 其失败与悲哀,因为我所教育你的,不完全是化学的知识,更重要的是化 学思想。这门课程让你用变化的观点和发展的眼光去认识周围、看待事物, 这就是化学思想。 讲课之前,我们先讨论清楚一个问题。何为化学?化学就是研究物 质的组成、结构、性质及其变化规律和变化过程的一门学科。通俗地讲, 化学就是物质变化的科学。 世界由物质组成,物质是客观存在的,客观存在的物质在永恒运动 着、变化着。大千世界包罗万象,要研究物质的变化规律,就需要对物 质进行分门别类,尤其当今这个分工精细、认识深入的新时代。因此, 发展至今,化学大体形成为无机化学、有机化学、物理化学、分析化学 四大类,另外,化学应用于某个领域与之结合有进一步得到发展而形成 多种新学科,例如,大规模应用于工业生产并与之结合形成了工程化学, 应用于环境分析方面形成了分析化学,应用于水质分析与之结合而形成 了水化学,应用于精细化工行业而形成了精细化学工程专业等等。不管 如何结合发展,应用的都是以上四大化学的基本理论
第二炮兵工程学院 503 教研室《大学化学》教案 - 1 - 引言 教学目的 在当今这个科技高速发展的新时代，你可能感觉不到化学的存在和它 对我们的影响。这是为什么？因为化学早已渗透你的生活，在无形中影响 着你方方面面。从人类对火的使用开始，到化工合成开始逐步取代天然原 料，到现在方兴未艾的有机合成和材料工业、纳米技术、生物化学，可以 说化学从它诞生的那一天起，就在人们的生活中充当着一个无可替代的脚 色。大家不妨环顾四周，你周围世界的组成，合金的门窗，化纤的衣料， 坚固的水泥结构，有多少是大自然赋予我们的？剩不了太多。今天的我们， 几乎就是生活在一个由化学家创造的新世界里。 化学的知识也有许多，对于大家而言，当然，为了应付考试，你要记 一些公式，背一些定理，但是考试之后，你又会很快的忘记它们，这并不 可怕。毕竟，大家不是化学专业的学生，你无须把这些你一生用不了几次 的东西记一辈子。你忘记了我讲授的那些知识，也并不意味着我的教学何 其失败与悲哀，因为我所教育你的，不完全是化学的知识，更重要的是化 学思想。这门课程让你用变化的观点和发展的眼光去认识周围、看待事物， 这就是化学思想。 讲课之前，我们先讨论清楚一个问题。何为化学？化学就是研究物 质的组成、结构、性质及其变化规律和变化过程的一门学科。通俗地讲， 化学就是物质变化的科学。 世界由物质组成，物质是客观存在的，客观存在的物质在永恒运动 着、变化着。大千世界包罗万象，要研究物质的变化规律，就需要对物 质进行分门别类，尤其当今这个分工精细、认识深入的新时代。因此， 发展至今，化学大体形成为无机化学、有机化学、物理化学、分析化学 四大类，另外，化学应用于某个领域与之结合有进一步得到发展而形成 多种新学科，例如，大规模应用于工业生产并与之结合形成了工程化学， 应用于环境分析方面形成了分析化学，应用于水质分析与之结合而形成 了水化学，应用于精细化工行业而形成了精细化学工程专业等等。不管 如何结合发展，应用的都是以上四大化学的基本理论。 激 发 学生的学 习兴趣，深 入理解课 程的本质、 含义
二炮兵工程学院503教研室《大学化学》教案 该课程既然是工程化学基础,当然也是化学发展至今形成的基本理 论在工程上的应用。我们首先明白何为工程,对于我们土木工程专业的 学生来说是必要的。所谓工程:权威性的不列颠百科全书对工程的解释 为:“将科学应用于最有效地转化为自然资源,造福人类”,美国工程 师职业发展理事会将其定义为:“将科学原理创造性地应用于设计或开 发结构、机器、装置、制造工艺和单独或组合地使用它们的工厂;在充 分了解上述要素的设计后,建造或运行它们:预测他们在特定运行条件 下的行为;确保实现预定的功能、经济地运行以及生命和财产的安全 《辞海》中对工程有两个解释:“1.将自然科学的原理应用到工农业生产 中去而形成的各学科的总称。如水利工程、土木建筑工程、冶金工程、 海洋工程、生物工程和环境工程等等;2.指具体的施工建设项目。如三峡 工程、京九铁路工程等等。”实际上,工程一词也冠之于重要和复杂的 计划、事业、方案等,如希望工程、菜篮子工程等这类经济和社会发展 程 在这里,通俗地讲,工程化学基础主要讲解应用于实际工农业生产 的一些重要的化学理论,其中包含无机化学、有机化学、物理化学以及 分析化学在实际中应用最多、最为重要的理论。 2
第二炮兵工程学院 503 教研室《大学化学》教案 - 2 - 该课程既然是工程化学基础，当然也是化学发展至今形成的基本理 论在工程上的应用。我们首先明白何为工程，对于我们土木工程专业的 学生来说是必要的。所谓工程：权威性的不列颠百科全书对工程的解释 为：“将科学应用于最有效地转化为自然资源，造福人类”，美国工程 师职业发展理事会将其定义为：“将科学原理创造性地应用于设计或开 发结构、机器、装置、制造工艺和单独或组合地使用它们的工厂；在充 分了解上述要素的设计后，建造或运行它们；预测他们在特定运行条件 下的行为；确保实现预定的功能、经济地运行以及生命和财产的安全。” 《辞海》中对工程有两个解释：“1.将自然科学的原理应用到工农业生产 中去而形成的各学科的总称。如水利工程、土木建筑工程、冶金工程、 海洋工程、生物工程和环境工程等等；2.指具体的施工建设项目。如三峡 工程、京九铁路工程等等。”实际上，工程一词也冠之于重要和复杂的 计划、事业、方案等，如希望工程、菜篮子工程等这类经济和社会发展 工程。 在这里，通俗地讲，工程化学基础主要讲解应用于实际工农业生产 的一些重要的化学理论，其中包含无机化学、有机化学、物理化学以及 分析化学在实际中应用最多、最为重要的理论
二炮兵工程学院503教研室《大学化学》教案 绪论 《大学化学》课程的性质 大学化学课程的性质一一基础课程,对化学作一整体的阐述和讨论。 化学导论” 课程特点:1)简明、概括地反映化学学科的一般原理、基本规律和硏究方法 2)用化学的观点分析、认识工程技术中的化学问题,起化学与工程技术 间的桥梁作用。 现代科学技术发展的特点和素质教育的需要 现代化学的成就与社会文明进步 1)高分子材料2)微电子聚合物3)超导材料 化学是一门中心的、实用的和创造性的科学 2.《大学化学》课程的任务 1)了解近代化学的基本理论,掌握必要的化学基本知识和基本技能 2)了解化学在工程技术上的应用,能运用化学的观点来理解相关学科中涉及化学 的有关问题 3)学会正确的学习方法和研究问题的方法 3.《大学化学》课程的学习内容 1)化学变化宏观规律 2)物质的微观结构理论 3)化学与环境、材料、能源 4.《大学化学》课程的学习方法 ·作笔记 ·做作业,课外自学 ·做实验(单独一门课程)实验预习及报告 5.参考书 3
第二炮兵工程学院 503 教研室《大学化学》教案 - 3 - 绪论 1《大学化学》 课程的性质 ·大学化学课程的性质——基础课程，对化学作一整体的阐述和讨论。 “化学导论” 课程特点：1）简明、概括地反映化学学科的一般原理、基本规律和研究方法 2）用化学的观点分析、认识工程技术中的化学问题，起化学与工程技术 间的桥梁作用。 ·现代科学技术发展的特点和素质教育的需要 ·现代化学的成就与社会文明进步 1)高分子材料 2)微电子聚合物 3) 超导材料 ·化学是一门中心的、实用的和创造性的科学 2．《大学化学》课程的任务 1）了解近代化学的基本理论，掌握必要的化学基本知识和基本技能。 2）了解化学在工程技术上的应用，能运用化学的观点来理解相关学科中涉及化学 的有关问题。 3）学会正确的学习方法和研究问题的方法。 3． 《大学化学》课程的学习内容 1）化学变化宏观规律 2）物质的微观结构理论 3）化学与环境、材料、能源 4．《大学化学》课程的学习方法 ·作笔记 ·做作业，课外自学 ·做实验（单独一门课程） 实验预习及报告 5．参考书
二炮兵工程学院503教研室《大学化学》教案 []天津大学无机教研室大学化学,天津大学出版社,1994 [2]王华明化学与现代文明,浙江大学出版社,1998 3]唐有祺化学与社会,高等教育出版社,1997 [4]华彤文等普通化学原理(第2版),北京大学出版社,1993 [5]浙江大学普通化学教研室普通化学(第4版),高等教育出版社,1995 人们认识物质,就是认识物质的运动和变化。要做到这一点,就必须对物质的层 次(为认识上的方便,实际上是物质世界的划分)有一总体认识,因为,宏观物体 和微观粒子的运动规律却存在本质的区别。人类认识物质,总是从感性认识开始,进 而借助仪器,并靠正确科学思维上升到理性认识的高度,才得以使认识不断深化与扩 展。所以认识这个世界,总是先从人们能够感知到的宏观物质开始,再深入到微观物 质 物质就其大小而言,大致可分为微观、宏观和宇观三个层次。宏观物体的运动规 律可用经典力学加以描述,而微观粒子的运动规律则需要用量子力学来阐释。下表列 出有关物质层次的尺度范围和相适应的理论解释 层次 典型尺度过渡尺度 实例|理论 胀观|1040 3×10 宇观|10 银河星系广义相对 3×101 宏观|102 篮球场经典力学 微观1017 3×10-8 基本粒子量子力学 渺观|10-36 3×10-27 超弦(?) 每个层次又可分成无数个亚层次:而人对物质的认识在深度和广度上是可无限发 展的。一句话,人类对物质及其运动的认识过程是不可穷尽的。客观存在的物质是能 够被逐步认识的。化学从原子、分子层次上来研究与认识物质的组成、结构、性质及 其变化规律。它在现代科技人员认识物质运动中有着不可取代的作用。因此,化学是 我国高等工科大学课程结构中的一门基础课。工科学生应当学习化学,并在实际工作 中懂得运用化学。学习包括化学在内的任何一门自然科学,都应当用正确的哲学思想 作指导
第二炮兵工程学院 503 教研室《大学化学》教案 - 4 - [1] 天津大学无机教研室.大学化学，天津大学出版社，1994 [2] 王华明.化学与现代文明，浙江大学出版社，1998 [3] 唐有祺.化学与社会，高等教育出版社，1997 [4] 华彤文等.普通化学原理（第 2 版），北京大学出版社，1993 [5] 浙江大学普通化学教研室.普通化学（第 4 版），高等教育出版社，1995 人们认识物质，就是认识物质的运动和变化。要做到这一点，就必须对物质的层 次（为认识上的方便，实际上是物质世界的划分）有一总体认识，因为，宏观物体 和微观粒子的运动规律却存在本质的区别。人类认识物质，总是从感性认识开始，进 而借助仪器，并靠正确科学思维上升到理性认识的高度，才得以使认识不断深化与扩 展。所以认识这个世界，总是先从人们能够感知到的宏观物质开始，再深入到微观物 质。 物质就其大小而言，大致可分为微观、宏观和宇观三个层次。宏观物体的运动规 律可用经典力学加以描述，而微观粒子的运动规律则需要用量子力学来阐释。下表列 出有关物质层次的尺度范围和相适应的理论解释： 层 次 典 型 尺 度 /m 过 渡 尺 度 /m 实 例 理 论 胀 观 1040 30 3 10 ? ? 宇 观 1021 银河星系 广 义 相 对 论 11 3 10 宏 观 102 篮球场 经典力学 8 3 10− 微 观 10-17 基本粒子 量子力学 27 3 10− 渺 观 10-36 ? 超弦(?) 每个层次又可分成无数个亚层次；而人对物质的认识在深度和广度上是可无限发 展的。一句话，人类对物质及其运动的认识过程是不可穷尽的。客观存在的物质是能 够被逐步认识的。化学从原子、分子层次上来研究与认识物质的组成、结构、性质及 其变化规律。它在现代科技人员认识物质运动中有着不可取代的作用。因此，化学是 我国高等工科大学课程结构中的一门基础课。工科学生应当学习化学，并在实际工作 中懂得运用化学。学习包括化学在内的任何一门自然科学，都应当用正确的哲学思想 作指导
二炮兵工程学院503教研室《大学化学》教案 ★一、系统 教学提示 客观世界中,任何物质总是和它周围的其他物质相联系的。为研 究的方便,我们把某一部分真实世界作为研究的对象,并将它与其周‖部分主要 围的物质或空间区分开来,这部分研究对象就称为系统(有时称体系介绍化学 或物系)。而系统以外与之直接联系的部分,则称为环境。 的一些重 系统和环境是一个整体的两个部分,根据它们之间有无物质交换和能要术语、概 量传递,可将系统分为下述三类 敞开系统:系统与环境间既有物质的交换,又有能量的传递 封闭系统:系统与环境间没有物质的交换,而只有能量的传递。‖生深入了 孤立系统:系统与环境间既无物质的交换,又无能量的传递。绝‖解物质层 对意义上的孤立系统是不存在的,它仅是一种理想化了的抽象,然而次及其运 这种科学的抽象对研究和讨论实际问题带来了极大的方便,有着重要‖动理论,理 的理论意义。 解认识源 如果把人类和生物作为系统,那么与人类和生物有关的固体、水、于实践和 大气等周围的物质都称为环境。一般环境科学中所指的环境是泛指以‖没有止境 人类为中心的整个生物圈周围的所有物质。如果把人体作为系统,那的观点,确 么它周围的一切皆称为环境。人体又可区分为运动系统、呼吸系统、‖立正确的 消化系统、神经系统、生殖系统、淋巴系统等。同时,人体各系统又‖学习方法。 互为环境 系统的选择是任意的,它将根据讨论问题的需要来确定。 ★二、相 教学提示 物质在一定的温度和压力条件下所处的相对稳定的状态,称为物 质的聚集状态,简称物态。物质常见的聚集状态有固态、液态和气态处理的各 三种,通称物质的三态。比如,常压下,随温度由低到高,“水”可种事例帮 能发生如下式所表示的物态变化:H2O(s)→H2O(1)→HO(g),‖助学生理 式中的s,1,g分别表示固态(Sold)、液态( (liquid)、气态(gas)。‖解物质聚 因此,以上发生的物理变化应理解为:冰、水、水蒸气。冰、水和水集状态和 蒸气有时又分别称为水的固态、液态和气态。 相的关系 5
第二炮兵工程学院 503 教研室《大学化学》教案 - 5 - ★ 一、系统 教学提示 客观世界中，任何物质总是和它周围的其他物质相联系的。为研 究的方便，我们把某一部分真实世界作为研究的对象，并将它与其周 围的物质或空间区分开来，这部分研究对象就称为系统（有时称体系 或物系）。而系统以外与之直接联系的部分，则称为环境。 系统和环境是一个整体的两个部分，根据它们之间有无物质交换和能 量传递，可将系统分为下述三类： 敞开系统：系统与环境间既有物质的交换，又有能量的传递。 封闭系统：系统与环境间没有物质的交换，而只有能量的传递。 孤立系统：系统与环境间既无物质的交换，又无能量的传递。绝 对意义上的孤立系统是不存在的，它仅是一种理想化了的抽象，然而 这种科学的抽象对研究和讨论实际问题带来了极大的方便，有着重要 的理论意义。 如果把人类和生物作为系统，那么与人类和生物有关的固体、水、 大气等周围的物质都称为环境。一般环境科学中所指的环境是泛指以 人类为中心的整个生物圈周围的所有物质。如果把人体作为系统，那 么它周围的一切皆称为环境。人体又可区分为运动系统、呼吸系统、 消化系统、神经系统、生殖系统、淋巴系统等。同时，人体各系统又 互为环境。 系统的选择是任意的，它将根据讨论问题的需要来确定。 绪 论 部 分 主 要 介 绍 化 学 的 一 些 重 要术语、概 念 让 学 生 深 入 了 解 物 质 层 次 及 其 运 动理论，理 解 认 识 源 于 实 践 和 没 有 止 境 的观点，确 立 正 确 的 学习方法。 ★ 二、相 教学提示 物质在一定的温度和压力条件下所处的相对稳定的状态，称为物 质的聚集状态，简称物态。物质常见的聚集状态有固态、液态和气态 三种，通称物质的三态。比如，常压下，随温度由低到高，“水”可 能发生如下式所表示的物态变化：H2O（s）→H2O（l）→H2O（g）， 式中的ｓ，1，g分别表示固态（Solid）、液态（liquid）、气态（gas）。 因此，以上发生的物理变化应理解为：冰、水、水蒸气。冰、水和水 蒸气有时又分别称为水的固态、液态和气态。 从 水 处 理 的 各 种 事 例 帮 助 学 生 理 解 物 质 聚 集 状 态 和 相的关系