化学工程基础(一).
《工程化学基础》习题参考答案
《工程化学基础》习题答案（仅供参考）第一章习题参考答案1. PH2=123.941kPa; PO2=61.9705kPa2. (1) PH2=60.021kPa; PO2=14.985kPa; PN2=5.994kPa(2) P总=81 kPa（3）XH2=0.741； XO2=0.185； XN2=0.0745. （1）PN2=75kPa；PO2=75kPa（2）PN2=37.5062kPa；PO2=112.4938kPa（3）P总=243.0632kPa6. （1）硫蒸气的摩尔质量：65.2230（2）硫蒸气的化学式为：S2第二章习题参考答案1.是非题 :(1) (-); (2)(-); (3)(-)；(4) (-); (5)(-); (6)(+ )。
2.选择题: (1) (c); (2)(d)；(3) (a); (4)(c)；(5)(d)。
3. (1) △U=150kJ; (2) △U=-250kJ；(3) △U=450kJ; (4) △U=975kJ。
4.(1)W=-3.10kJ; (2)△U=37.53kJ。
5.(1)9.75kJ; (2)0kJ; (3)8.11kJ; (4)0kJ。
6. 可获得肌肉活动的能量为17.86kJ7. △rHm (298.15K)=-16.73kJ.mol-110. (1)-1366.8kJ.mol-1; (2)-429.82 kJ.mol-1.11. (1)-153.89 kJ.mol-1; (2)-82.89 kJ.mol-1第三章参考习题答案1.是非题 (1) (-); (2)(-); (3)(+); (4)(-); (5)(-); (6)(-)。
2.选择题: (1) (c); (2)(b) ;(3)(b); (4)(c)。
3.填空题:(1) △rHmθ→增大; △rSmθ→增大; △rGmθ→基本不变;Kθ→减小;v(正)→增大, v(逆)→增大多一些。
工程化学基础 1
9
二，本课程的介绍
大学本科化学教学的分类 ①化学研究类 ②化学品生产类
③非化学研究非化学品生产类
10
1、《工程化学基础》的编写特点 《工程化学基础》及其系列教材特意专门为上述 工程类学生设计和开设。它以化学原理为经线， 以化学在材料、信息、能源、环境、生命诸领域 中的应用为纬线编织而成。
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：
27
《工程化学基础》
第三章 物质的结构和材料的性质
28
主要内容
物质的性质不仅与组成有关，而且还和结构有关。 物质的结构是分层次的，化学不讨论宏观物质组件的 结构，而是讨论原子、离子及其结合态等介观微粒在 空间如何排布，它们之间又以什么样的作用力相结合 等问题。 本章主要介绍与原子、离子及其结合态相关的结构 知识，领悟其思维方式，体会宏观物体、介观微粒与 微观粒子运动规律的本质区别；进一步理解金属材料、 高分子材料、陶瓷材料和复合材料的性能、测试方法 和应用
40
原子轨道就是波函数
n=1 l=0 m=0 Ψ100(x,y,z) Ψ1s n=2 l=0 m=0 Ψ200(x,y,z) Ψ2s n=2 l=1 m=0 Ψ210(x,y,z) Ψ2p n=3 l=2 m=0 Ψ320(x,y,z) Ψ3d 2s 原子轨道 2p 原子轨道 1s 原子轨道
3d 原子轨道
4
3. 由化学萌发出的新兴学科
随着各门学科的全面繁荣，化学与其它学科之间的 交叉与渗透的也在不断加大、深入，同时萌发出许多 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。众多新兴学科的涌现，极大 地丰富了化学科学的研究内容，拓展了化学研究的空 间；同时新兴学科的发展和进步也离不开化学这个基 础，没有化学的进步，就不可能有相关新兴学科的发 展和进步。
化学工程基础
化学工程基础化学工程是一门学科，主要研究化学及相关工程原理和技术应用。
它涉及到许多领域，包括化学反应、传质过程、热力学、流体力学等。
本文将深入探讨化学工程的基础知识，包括其定义、历史背景、研究内容和应用领域。
一、定义化学工程是利用化学原理和工程技术方法来设计、操作和改善化学过程的学科。
它旨在将实验室中的化学反应和实验结果转化为大规模的工业生产过程。
化学工程师通过调整反应条件、选择催化剂和优化反应过程，最大限度地提高产品的产量和质量。
二、历史背景化学工程作为一门学科的起源可以追溯到18世纪末和19世纪初的工业革命时期。
当时，人们开始使用化学方法和设备来生产化学品，这导致了化学工程学科的诞生。
早期的化学工程主要集中在有机合成、石油化工和肥料生产等领域。
随着时间的推移，化学工程发展壮大，研究领域不断扩展。
比如，20世纪初，人们开始关注化学工程在化学分离和反应工程方面的应用。
这促使化学工程逐渐成为一个独立的学科，并吸引了越来越多的科学家和工程师的关注。
三、研究内容化学工程的研究内容十分广泛，主要包括以下几个方面：1. 反应工程：研究化学反应的动力学过程，包括反应速率、反应平衡和反应条件的选择等。
通过优化反应条件和提高反应效率，化学工程师可以实现更高的产量和更低的成本。
2. 传质过程：研究物质在不同相之间的传递过程，包括传质速率、传质平衡和传质机理等。
传质过程在化学工程中非常重要，它影响着化学反应的速率和效果。
3. 热力学：研究能量转化和热平衡的原理，包括热力学循环、热力学平衡和能量损失等。
热力学是化学工程中不可或缺的一部分，它与化学反应和能量利用息息相关。
4. 流体力学：研究流体的运动规律和流体力学性质，包括流体的黏度、密度和流动性等。
流体力学在化学工程中广泛应用于搅拌、输送和分离等过程。
四、应用领域化学工程的应用领域非常广泛，涵盖了许多工业和科学领域。
以下是一些典型的应用领域：1. 石油化工：化学工程在石油加工和石油化学制品的生产中起着重要作用。
01工程化学基础绪论
固态比较复杂。纯铁粉颗粒很多，但属 于一个相。
相要求物理和化学性质完全相同即： ①成分不同，混合后达不到分子或离子
级的分散水平，就是不同的相，如铁锈 和铁。
②结构不同，属于不同的相，如金刚石 和石墨。
水的三相点（冰、水、水蒸汽共存） 为273.16K（即0.01℃）,611.73Pa。
物质的量 反应进度
二 系统和环境
所研究的物质或空间与其余的 分开，研究对象就构成系统（体 系）。
与系统相联系的其他部分称为 环境。 环境就是体系外密切相关的部分 。
敞开系统：与环境有物质交换也有能量交换。 封闭系统：与环境无物质交换有能量交换。 隔离系统：与环境无物质、能量交换。
系统可以是实际存在的，也可以是想象的。系统与环境间的界面 可以是真实的，也可是虚构的。
2.0
1
1
n1N2 N2
(2.0
3.0)mol 1
1.0mol
1
n1H2 H2
(7.0
10.0)mol 3
1.0mol
1
n1NH3 NH3
(2.0
0)mol 2
1.0mol
六 反应进度
用反应进度ξ表示一个化学反应进行的
程度。
目的：反应无论进行到任意时刻，采 用任意一个反应物或产物表示，所得 数值都是一样的。
系统中化学组成均匀、物理化学性质相 同，而且可以用机械方法分离出来的部 分称为相。
相——体系中物理性质和化学性质完全 相同的任何均匀部分。
相与相之间有明确的界面，越过界面， 宏观性质就要发生突变。
气态相互之间能够无限混合，一个系 统只有一个相。
化学工程基础 第一章 第三节
1 n
平均速度
1 um umax 2
du dy
u m 0.82u max (n 7)
剪应力
du dy
四、流动边界层
1、边界层 流动边界层：存在着较大速度梯度的流体层区域， 即流速降为主体流速的99％以内的区域。 边界层厚度：边界层外缘与壁面间的垂直距离。 边界层区（边界层内）：沿板面法向的速度梯度很 大，需考虑粘度的影响，剪应力不可忽略。
量，用 G 表示，单位为 kg／(m2· s)
Ws Vs G u A A
3、流速与管径的关系
圆形管路,若管道内径 d 表示，则
u
Vs d
2
d
4
4Vs u
一般: 密度大或粘度大的液体，u 应小;
含固体杂质流体 u 应大，避免固体沉积在管
内;
气体稍大10-30m/s，液体0.5-3m/s。
1St 100cSt 10 m / s
4 2
（6）影响粘度的因素 ①温度 液体—温度，粘度下降； 气体—温度，粘度。 ②压力： 液体—受压力影响很小； 气体—压力，粘度； 但只有在压力极高或极低时有影响。
三．流体流动的类型
• 稳定流动：任一点处流体的流速、压力、密度 等物理量仅随位置变，而不随时间改变的流动。
主流区（边界层外）：速度梯度很小，剪应力可以 忽略，可视为理想流体 。
2、边界层流型：层流边界层和湍流边界层
层流边界层：在平板的前段，边界层内的流型为层流。 湍流边界层：离平板前沿一段距离后，边界层内的流型转为
1 7
——1/7方律
um 0.82umax
通常遇到的情况下，湍流时的平均速度大约等于管中 心处最大速度的0.82倍。
化学工程基础
化学工程基础化学工程是一门应用化学的学科，它将化学原理和工程实践相结合，致力于设计、开发和运营化学过程，以生产有价值的化学产品。
本文将介绍化学工程的基础知识和一些重要概念。
一、化学工程概述化学工程是一门综合性的学科，它涉及到许多化学原理和工程技术。
化学工程师需要有深厚的化学知识和广泛的工程技能，以解决化学过程中的问题，并实现高效的生产。
化学工程涉及的领域广泛，包括石油化工、制药、化学品生产等。
二、化学反应化学反应是化学工程中最基本的过程之一。
化学反应通过反应物的转化产生产物，从而实现化学反应的目标。
化学反应可以分为不同的类型，包括氧化反应、还原反应、酸碱反应等。
化学工程师需要了解各种反应类型的特点和条件，并设计适当的反应条件，以实现高效的反应过程。
三、化学反应的热力学化学反应涉及到能量的转化和释放。
热力学是研究能量转化和物质转化关系的学科，对于化学工程师来说，热力学知识至关重要。
化学反应的热力学可以通过计算反应焓变和反应熵变来评估。
化学工程师需要根据热力学原理，优化反应条件和控制能量的转化，以提高化学反应的效率。
四、反应速率和反应动力学反应速率是化学反应中反应物消失或产物增加的速度。
反应速率受多种因素影响，包括温度、浓度、催化剂等。
反应动力学是研究反应速率与反应条件之间关系的学科，对于化学工程师来说，了解反应动力学很重要。
化学工程师需要根据反应动力学的知识，选择适当的反应条件和控制方法，以实现化学反应的高效运行。
五、质量平衡和能量平衡质量平衡和能量平衡是化学工程中的重要概念。
质量平衡是指在化学过程中，物质的输入量和输出量之间达到平衡。
能量平衡是指在化学过程中，能量的输入量和输出量之间达到平衡。
化学工程师需要通过建立质量平衡和能量平衡方程，确保化学过程的稳定和高效运行。
六、传质现象传质是指物质在不同相之间的传递过程。
在化学工程中，传质现象在很多过程中都起着重要作用，比如蒸馏、吸附等。
化学工程师需要了解传质过程的原理和控制方法，以实现有效的物质传递和分离。
化工基础知识点(带答案)
化学工程基础—李德华编著（第三版）知识点汇总第一章 化学工业与化学工程掌握：1. 化工基础的主要研究内容是（三传一反）。
可以为一个空或四个空。
2. 化工生产过程可认为是由（化学反应过程）和（单元操作）所组成。
第7页。
3. 化工数据：我国法定计量单位是以（国际单位制）为基础的。
所有物理量都可以由（7）个基本单位导出。
会简单的换算。
了解：1. 化学与化工的区别和联系； 联系：化工以化学学科研究的成果为基础，化学通过化工来实现其研究价值。
区别：规模：“三传”（传动、传热、传质）对反应的影响；实现原料预处理和产物的后处理涉及了“单元操作”；经济性；安全性；环保；等等工程问题。
2. 化工过程开发的主要研究方法有哪些？ 逐级经验放大法；数学模型放大法第二章 流体流动过程第一节 概述 知识点： 1. 流体是什么？流体是气体与液体的总称。
2. 流体具有哪些性质？ 具有压缩性；无固定形状，随容器形状而变化； 受外力作用时内部产生相对运动第二节 流体静力学基本方程式 知识点： 1. 概念：密度，比体积，重点是压力垂直作用在单位面积上的力称为压强，习惯上称之为压力，用符号p 表示。
2. 压力中需掌握单位换算，以及绝对压力、真空度、表压、当地大气压之间的关系。
atm 1（标准大气压）O mH mmHg Pa 2533.1076010013.1==⨯=3.流体静力学方程式及适用条件，19页2-9。
（1）适用于重力场中静止、连续的同种不可压缩性流体；4.静力学方程在U形管上的压力测量。
重点是会选取等压面，等压面选取的条件是（静止的，连通的，同一种流体的同一水平面）。
第三节流体流动的基本方程式1.体积流量，质量流量，体积平均流速及它们之前的关系，并会简单的单位换算。
掌握公式22页的2-15,2-16。
2.定态流动时的连续性方程，即为质量流量为常数。
23页的2-20。
3.背过实际流体的伯努利方程，并理解每一项的物理意义。
化学工程基础
化学工程基础化学工程是一门综合性学科，涉及化学、物理、数学、机械等多个领域的知识，是将化学原理与工程技术结合起来，应用于工业生产过程中的一门学科。
化学工程基础是化学工程学习的起点，建立在化学、物理、数学等基础学科知识的基础上，旨在培养学生运用化学原理和工程技术解决实际问题的能力。
一、化学工程基础的理论基础化学工程基础的理论基础主要包括物质平衡、能量平衡、动量平衡等基本原理。
物质平衡是指在化学工程过程中物质的输入、输出和转化关系，通过质量守恒定律进行分析。
能量平衡是指在化学工程过程中能量的输入、输出和转化关系，通过能量守恒定律进行分析。
动量平衡是指在化学工程过程中动量的输入、输出和转移关系，通过动量守恒定律进行分析。
这些基本原理是化学工程设计和操作的基础，是化学工程师必须掌握的核心知识。
二、化学工程基础的应用领域化学工程基础的应用领域广泛，涉及化工、环境、能源、食品等多个领域。
在化工领域，化学工程基础被应用于化工生产过程的设计、改进和优化，以提高产品质量和降低生产成本。
在环境领域，化学工程基础被应用于环境污染治理、废水处理、大气净化等方面，以维护生态环境的平衡。
在能源领域，化学工程基础被应用于新能源开发、能源转化和利用等方面，以满足能源需求和减少能源消耗。
在食品领域，化学工程基础被应用于食品加工、食品安全检测等方面，以保障食品质量和食品安全。
三、化学工程基础的发展趋势随着科学技术的不断进步，化学工程基础的发展也在不断演变。
未来化学工程将更加注重绿色、高效、清洁的发展方向，提倡循环经济和可持续发展。
化学工程将更多地与信息技术、生物技术、纳米技术等领域融合，构建跨学科交叉融合的创新模式。
化学工程将更加关注全球环境和资源问题，推动绿色化学工程技术的发展，为人类社会可持续发展做出贡献。
综上所述，化学工程基础是化学工程学习的重要组成部分，具有重要的理论基础和应用价值。
在未来的发展中，化学工程将继续发展壮大，推动技术创新和产业升级，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
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工程上为了方便，将1kgf/cm2近似作为1大气压，称
为工程大气压，
1工程大气(atm)=1kgf/cm2=98.07kPa
=10mH2O柱=735.6 mm60毫米汞柱。问其相当于多少
Pa?相当于多少米水柱？
⑵ 绝对压强、表压、真空度 把用绝对零压作为起点计算的压强称为绝对压强。 工业设备上所用的压力表测得的压强值称为表压，所
若流体为气体ρ0-ρ≈0，△p=ρ0gR
p1 p2 z2 z1 R ab
⑵ 液面计 化工生产中所用的贮槽、计量罐，通常用液面 计测量液体的贮存量。
⑶ 液封 作用：①封闭作用----防止气体泄漏
②止逆作用----防止气体倒流
③泄压作用
液封高度可根据静力学基本方程式进行计算。设器内 压力为 p（表压），水的密度为 ρ，则所需的液封高 p 度 h0 应为 h0 g
③绝对压强，表压强，真空度之间的关系
注意事项：
①压力表上刻度为0点时，绝对压强就相当于大气压。 ②大气压数值是个可变量，它是由气温、湿度和所在地 区的海拔高度决定的，测量计算时，应以当地的大气压 为准。 ③记录时，必须注明“真空度”和“表压”字样。为了 避免 绝对压强、表压、真空度三者的混淆，对于表压和真空 度必须标注，如450mmHg（真空度），2800Pa（表 压），记录真空度时，还应注明当时当地大气压。
密度与另一种物质的密度之比。“d”表示。如:比重 就是一种相对密度；在化工生产中的相对密度是指 某物质密度与4℃时纯水密度之比。
1.2.压强
⑴ 压强的定义 流体垂直作用于单位面积上的压力---称为压强 P=F/A 单位：SI中“N/m2”也称为帕斯卡，符号“Pa”。 过去流体压强单位有很多种，这些单位目前仍继续使 用，所以有必要将它们之间的换算关系搞清楚。 1标准大气压（atm）=101325N/m2（Pa） =101.325kPa=10332.5kgf/m2 =10.33mH2O柱 =760mmHg柱
每点发生同样大小的变化，表明液面上所受压强能
以同样大小传递到液体内部。
④ 气体一般情况也可用，但压强变化大时不适用。 ⑤静力学方程也可写成
h= (p－p0) / ρg
说明，压强差的大小可用一定高度的液柱来表示。
可引推断出压强的大小也可用一定高度的液柱表示。
注意：当用液柱的高度来表示压强时或压强差时，必 须注明是什么流体，否则就失去了意义。
1.4 液体静力学基本方程的应用 ⑴U型管压差计 U型管压差计在化工厂普通被使用，作为测量流 体压强的仪表，U型管内装有指示液。
常用的指示液有：水、着色水、油、CCl4和Hg
作为指示液的条件是：①与被测流体不相容 ；②不 起化学反应；③ρ示>ρ液
p1 p2 z2 z1 R ab
△p= p1 – p2 =（ρ0-ρ）gR
没有固定形状，能够自由流动的物体，通常是指气体
和液体。 2、为什么要研究流体？ ① 使化学反应趋于均匀 ② 便于运输 ③ 能实现生产过程中的连续化和自动化
3、怎样研究流体的运动规律
不是流体分子的微观运动，而是流体在生产装
置内的整体机械运动。
4、理想流体
①无粘性
②在流动中不产生摩擦阻力的流体
第一节 流体静力学
研究流体在静止状态下所受压力与重力达到平 衡时，流体内部压力变化的规律的科学。
1.1 密度与相对密度
⑴ 密度 单位体积流体所具有的质量称为密度，用“ρ” 表示。 ρ=m/v 单位kg/m3 各种流体其密度各不相同，但任何一种流体都 是随压力和温度而变化的。ρ=ƒ（p，T）
①液体 P对液体的ρ影响较小，常忽略不计，ρ=ƒ（T）
1.3流体静力学方程 （1）定义 ①方法一：如图所示的容器中装有静止的流体
h p1 h Z1 p2 p2 ＝ p1＋ρg(Z1-Z2) p2-p1 ＝ρg h p1
A Z2
p2
②方法二 受力分析：
1）向上作用于薄层底面的总压力 p A
2）向下作用于薄层顶面的总压力（p+dp）A
3）薄层向下作用的重力ρgdz A
压缩性流体。
对于理想气体 ρ=PM/RT a）平均摩尔质量 M=M1y1+M2y2+……Mnyn b）平均密度 ρ=ρ1y1+ρ2y2+……ρnyn ρ1，ρ2，……ρn----各部分的密度。 y1，y2 ……yn------各部分的摩尔分数（或体积分数）
⑵相对密度
相对密度是在共同的特定条件下，一种物质的
化学工程基础
第一讲
本课程主要教授内容
第二章 流体流动与输送 16学时
第三章 传热过程
第四章 传质过程 第五章 吸收
12学时
6学时 17学时
目录 1.流体静力学
1-1 密度和相对密度
1-2 压强
1-3流体静力学方程（重点）
1-4流体静力学方程应用举例
第二章 流体流动与运输
前言: 1、什么是流体？
下次预习要点
2.1 流体的流量与流速
2.2 定常态流动与非定常态流动 2.3 流动型态（重点） 2.4 牛顿黏性定律（难点） 2.5流动边界层及边界层分离
平衡时：所有力相等 p A= （p+dp）A + ρgdz A 积分得：p2=p1+ρg（z1-z2） ——流体静力学基本方程
（2）公式分析 p2-p1 ＝ρg h
① 在静止的流休内部任一点压力的大小，与该点距
液面的深度有关，其深度一样，其压力也相同，压 力相等的水平面称为等压面； ②与流体密度有关 ③当流体上方的压力有变化时，必将引起流体内部
这种流体称为不可压缩流体。
化工生产中，处理的流体多半是几种组合的混合物。对于混 合液体，其平均密度为： 1/ρ=W1/ρ1 +W2/ρ2 +……+Wn/ρn
ρ1，ρ2，……ρn----是液体混合物中各组合的密度，kg/m3
W1，W2，……Wn-------是液体混合物中各组合的质量分数。
②气体
它具有压缩性和膨胀性，ρ=ƒ（p，T）----称为可
谓表压就是流体的绝对压强与大气压之差。
①表压:当被测流体的绝对压强“>”外界大气压时，压 力表上测得值。 表压 = 绝对压强 - 大气压
或 绝对压强 = 大气压 + 表压
②真空度:当被测流体的绝对压强“<”外界大气压 时，真空表上测得值称为。 真空度 = 大气压 - 绝对压强 或 绝对压强 = 大气压 - 真空度。