chapter11_1
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第十一章：碱金属、碱土金属
Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2
Φ
2.54 1.76 1.42 1.33 1.22
元素
氧化物的 水合物
Rn+半径／ nm
Φ值
Na
Mg
Al
Si
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 H2SiO3
0.102 1.0
0.072 1.76
0.0535 2.37
（3） 金属置换法 KCl+Na=NaCl+K
2RbCl+Ca=CaCl2 +2Rb 2CsAlO2 +Mg=MgAl2O4 +2Cs
思考题：钾比钠活泼，为什么可以通过反应制备金属钾？
（4）热分解法 4KCN 4K+4C+2N2
2MN3 2M+3N2 M=Na，K，Rb，Cs
1 碱金属和碱土金属氢氧化物的碱性
LiOH NaOH KOH
RbOH CsOH
中强碱 强碱
强碱
强碱
强碱
Be(OH)2 Mg(OH)2 CaOH)2 Sr(OH)2
两性
中强碱 强碱
强碱
Ba(OH)2 强碱
Be(OH)2 + 2OH- [Be(OH)4 ]2-
**金属氢氧化物的酸碱性判据：
1．MOH存在两种离解方式：
例题：Li，Na，Cs哪一个容易形成臭氧化物。
较大的离子能稳定较大的阴离子，过氧离子，超氧 离子，（多卤离子）. 非常大的离子（阴）与非常小 的阳离子，由于堆积得不好，不稳定。
三、氢氧化物 正常氧化物(除BeO、MgO外)与水作用可制备
固体NaOH和Ca(OH)2是常用的干燥剂 碱金属的氢氧化物易溶于水。碱土金属的氢氧化 物溶解度较低，其溶解度由Be→Ba依次增大， 氢氧化铍和氢氧化镁属难溶氢氧化物
第十一章 交变应力
A
t
z
y r sin t
A点的弯曲正应力为
s s2
O s1
M y M r s sin t I I
s 随时间 t 按正弦曲线变化
s3
s1
t
s4
(Alternating Stress)
三、疲劳破坏（Fatigue failure）
材料在交变应力作用下的破坏习惯上称为疲劳破坏
1.疲劳破坏的特点
下的 应力—疲劳寿命曲线,即 S-N曲线.
(Alternating Stress)
当最大应力降低至某一 smax 值后,S-N 曲线趋一水平,表示 材料可经历无限次应力循环 smax，1 smax，2 而不发生破坏,相应的最大应 力值 smax 称为材料的疲劳极 限或耐劳极限.用 sr 表示.
1 2
§11-4 影响构件持久极限的因素
一、构件外形的影响 二、构件尺寸的影响 三、构件表面状态的影响
§11–1 交变应力与疲劳失效
一、交变应力（Alternating stress )
构件内一点处的应力随时间作周期性变化,这种应力称为交 变应力.
F
A
s
Ｏ
t
(Alternating Stress) 二、产生的原因
1.载荷做周期性变化 2.载荷不变,构件点的位置随时间做周期性的变化
例题1 一简支梁在梁中间部分固接一电动机,由于电动机的重力 作用产生静弯曲变形,当电动机工作时,由于转子的偏心而引起离 心惯性力.由于离心惯性力的垂直分量随时间作周期性的变化,梁 产生交变应力.
(Alternating Stress)
F
F F a Fa
F
a
第一根试件 第二根试件
t
z
y r sin t
A点的弯曲正应力为
s s2
O s1
M y M r s sin t I I
s 随时间 t 按正弦曲线变化
s3
s1
t
s4
(Alternating Stress)
三、疲劳破坏（Fatigue failure）
材料在交变应力作用下的破坏习惯上称为疲劳破坏
1.疲劳破坏的特点
下的 应力—疲劳寿命曲线,即 S-N曲线.
(Alternating Stress)
当最大应力降低至某一 smax 值后,S-N 曲线趋一水平,表示 材料可经历无限次应力循环 smax，1 smax，2 而不发生破坏,相应的最大应 力值 smax 称为材料的疲劳极 限或耐劳极限.用 sr 表示.
1 2
§11-4 影响构件持久极限的因素
一、构件外形的影响 二、构件尺寸的影响 三、构件表面状态的影响
§11–1 交变应力与疲劳失效
一、交变应力（Alternating stress )
构件内一点处的应力随时间作周期性变化,这种应力称为交 变应力.
F
A
s
Ｏ
t
(Alternating Stress) 二、产生的原因
1.载荷做周期性变化 2.载荷不变,构件点的位置随时间做周期性的变化
例题1 一简支梁在梁中间部分固接一电动机,由于电动机的重力 作用产生静弯曲变形,当电动机工作时,由于转子的偏心而引起离 心惯性力.由于离心惯性力的垂直分量随时间作周期性的变化,梁 产生交变应力.
(Alternating Stress)
F
F F a Fa
F
a
第一根试件 第二根试件
Chapter11_PPT
– Sever problems
• Prevent normal execution – Notification – Termination
2002 Prentice Hall. All rights reserved.
4
11.2
Exception Handling Overview
• Program detects error
2002 Prentice Hall. All rights reserved.
7
11.2
• Finally block
Exception Handling Overview
– Appears after last Catch handler – Optional (if one or more catch handlers exist) – Encloses code that always executes
The appropriate error message dialog is displayed for the user
2002 Prentice Hall.
All rights reserved.
Outline
10
DivideByZeroTest .vb
2002 Prentice Hall.
33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63
' Convert.ToInt32 generates FormatException if argument ' is not an integer Dim numerator As Integer = _ Convert.ToInt32(txtNumerator.Text) Dim denominator As Integer = _ Convert.ToInt32(txtDenominator.Text) ' division generates DivideByZeroException if ' denominator is 0 Dim result As Integer = numerator \ denominator lblOutput.Text = result.ToString() ' process invalid number format Catch formattingException As FormatException MessageBox.Show("You must enter two integers", _ "Invalid Number Format", MessageBoxButtons.OK, _ MessageBoxIcon.Error) ' user attempted to divide by zero Catch dividingException As DivideByZeroException MessageBox.Show(dividingException.Message, _ "Attempted to Divide by Zero", _ MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error) End Try End Sub ' cmdDivide_Click End Class ' FrmDivideByZero
Chapter11-反常积分
极限为函数 f ( x) 在区间(a, b]上的反常积分（瑕积
分），称 a 为瑕点。记作ab f ( x)dx .
b
b
b
f ( x)dx lim f ( x)dx lim f ( x)dx
a
ua u
0 a
当极限存在时，称反常积分收敛；当极限不存在
时，称反常积分发散.
数学分析
12
北方工业大学数学系
uc a
va v
如果 c a
f
(
x
)dx
和 b c
f
( x)dx 都收敛，就称反常积分
b
a
f
(
x
)dx
收敛；否则，就称发散.
数学分析
13
（4）如果a,b都是瑕点，则定义
北方工业大学数学系
b
a
f
( x)dx
c
a
f
( x)dx
b
c
f
( x)dx ，
c为(a,b)内任一实数。
当且仅当右端两个积分都收敛时，才称左端 瑕积分收敛。
解 设地球半径为R，火箭质量为m，地面上的重力
加速度为g。 按万有引力定律，
在距地心
x(
R)
处火箭所受的引力为
F
mgR 2 x2
.
火箭从地面上升到距离地心为 r( R)
处需作的功为
r
r R
mgR x2
2
dx
mgR
2
1 R
1 r
.
x R
o
数学分析
2
北方工业大学数学系
当r
时，
r R
mgR x2
2
a b a b b
分），称 a 为瑕点。记作ab f ( x)dx .
b
b
b
f ( x)dx lim f ( x)dx lim f ( x)dx
a
ua u
0 a
当极限存在时，称反常积分收敛；当极限不存在
时，称反常积分发散.
数学分析
12
北方工业大学数学系
uc a
va v
如果 c a
f
(
x
)dx
和 b c
f
( x)dx 都收敛，就称反常积分
b
a
f
(
x
)dx
收敛；否则，就称发散.
数学分析
13
（4）如果a,b都是瑕点，则定义
北方工业大学数学系
b
a
f
( x)dx
c
a
f
( x)dx
b
c
f
( x)dx ，
c为(a,b)内任一实数。
当且仅当右端两个积分都收敛时，才称左端 瑕积分收敛。
解 设地球半径为R，火箭质量为m，地面上的重力
加速度为g。 按万有引力定律，
在距地心
x(
R)
处火箭所受的引力为
F
mgR 2 x2
.
火箭从地面上升到距离地心为 r( R)
处需作的功为
r
r R
mgR x2
2
dx
mgR
2
1 R
1 r
.
x R
o
数学分析
2
北方工业大学数学系
当r
时，
r R
mgR x2
2
a b a b b
大学《环境生态学》课件：Chapter11_生态监测与评价
• （3）灵敏性
• 有些生物对污染物的反映非常敏感，某些微量污染物
对生物确有严重危害，通过生物监测就可以清楚地反 映出来。例如，含氰化物浓度0.1mg/L的水也会使鱼类 等水生生物中毒死亡。半致死剂量LD50 ≤1mg/kg。
1.3 生态监测的特点
• （4）复Βιβλιοθήκη 性• 外界各种因子容易影响生态监测结果； • 生态监测在时间和空间上的巨大变异性，以及自然界
• 中国陆地生态系统通量观测研
究网络（ChinaFLUX）是以 CERN为依托，以微气象学的涡 度相关技术和箱式/气相色谱法 为主要技术手段，对中国典型 陆地生态系统与大气间CO2、水 汽、能量通量的变化进行长期 观测研究的网络。
• ChinaFLUX、JapanFlux、
KorFlux的碳水循环合作研究， 量化东亚地区碳源/汇的分布与 强度并认识碳循环的自然及人 为驱动机制。
理信息系统和数学模型等手段，实现对中国主 要生态系统类型和环境状况的长期、全面的监 测和研究，为改善我国生态系统的管理状况、 保证自然资源的可持续利用和社会经济的可持 续发展，以及为发展生态学做贡献。
当前CERN科学研究的主要目标
• 通过对我国主要类型生态系统的长期监测，揭示其不
同时期生态系统及环境要素的变化规律及其动因。
• 生命与环境的统一性和协同进化是生态监测的
基础；
• 生物适应的相对性决定生态监测的可能性； • 生命过程的关联和积累是生态监测的依据； • 生命具有的共同基本特征使得生态结果具有可
比性。
1.3 生态监测的特点
• （1）综合性
• 环境中往往多种污染成分同时存在，理化监测只能测
定出它们的种类和含量，但不能说明它们对生物的影 响，而生物接受综合影响，能反映环境中多种污染成 分综合作用的结果。
• 有些生物对污染物的反映非常敏感，某些微量污染物
对生物确有严重危害，通过生物监测就可以清楚地反 映出来。例如，含氰化物浓度0.1mg/L的水也会使鱼类 等水生生物中毒死亡。半致死剂量LD50 ≤1mg/kg。
1.3 生态监测的特点
• （4）复Βιβλιοθήκη 性• 外界各种因子容易影响生态监测结果； • 生态监测在时间和空间上的巨大变异性，以及自然界
• 中国陆地生态系统通量观测研
究网络（ChinaFLUX）是以 CERN为依托，以微气象学的涡 度相关技术和箱式/气相色谱法 为主要技术手段，对中国典型 陆地生态系统与大气间CO2、水 汽、能量通量的变化进行长期 观测研究的网络。
• ChinaFLUX、JapanFlux、
KorFlux的碳水循环合作研究， 量化东亚地区碳源/汇的分布与 强度并认识碳循环的自然及人 为驱动机制。
理信息系统和数学模型等手段，实现对中国主 要生态系统类型和环境状况的长期、全面的监 测和研究，为改善我国生态系统的管理状况、 保证自然资源的可持续利用和社会经济的可持 续发展，以及为发展生态学做贡献。
当前CERN科学研究的主要目标
• 通过对我国主要类型生态系统的长期监测，揭示其不
同时期生态系统及环境要素的变化规律及其动因。
• 生命与环境的统一性和协同进化是生态监测的
基础；
• 生物适应的相对性决定生态监测的可能性； • 生命过程的关联和积累是生态监测的依据； • 生命具有的共同基本特征使得生态结果具有可
比性。
1.3 生态监测的特点
• （1）综合性
• 环境中往往多种污染成分同时存在，理化监测只能测
定出它们的种类和含量，但不能说明它们对生物的影 响，而生物接受综合影响，能反映环境中多种污染成 分综合作用的结果。
Chapter11 电化学基础
H 一般为 ，PH3； 在NaH中为－ 1。 一般为+1， 中为－ 。 中为 离子化合物中， 离子化合物中，氧化数 = 离子电荷数 共价化合物中， 共价化合物中，氧化数 = 形式电荷数 总电荷数=各元素氧化数的代数和 各元素氧化数的代数和。 总电荷数 各元素氧化数的代数和。 例：K2 Cr2O7中， Cr为+6 为 Fe3 O4 中，Fe为+8/3 为 Na2 S2 O3中，S 为+2 Na2 S4 O6中， 平均为2.5 个 二个S为 平均为 (2个S 为0, 二个 为+5)
E = ϕ+ − ϕ−
现在的问题在于，用什么电极作为参比电极， 现在的问题在于，用什么电极作为参比电极，参比电极的电 极电势如何得知。 极电势如何得知。 电化学和热力学上规定， 电化学和热力学上规定，标准氢电极 如图，铂丝连接着涂满铂黑（ 如图，铂丝连接着涂满铂黑（一种极 的铂片，作为极板， 细的铂微粒 ）的铂片，作为极板，插入到 溶液中， 标准态的 H + （1 mol·dm － 3）溶液中，并 向其中通入标准态的 H2（1.013 × 10 5 Pa） ） 构成标准氢电极。 构成标准氢电极。 离子电极。 氢电极属于气体 — 离子电极。 氢电极作为电池的正极时的半反应为 2 H + + 2 e- —— H2 标准氢电极作为负极时， 标准氢电极作为负极时，可以表示为 Pt | H2（1.013 × 10 5 Pa）| H +（1 mol·dm － 3 ） ）
ϕθ
H+ / H2
= 0 V
标准氢电极与标准铜电极组成的原电池， 标准氢电极与标准铜电极组成的原电池，用电池符号表示为 (－) Pt|H2 ( pθ ) |H + (1 mol·dm－3 )‖Cu 2 +( 1 mol·dm－3 )|Cu ( + ) ‖ 测得该电池的电动势 E θ = 0.34 V， ， 由公式 E θ = ϕ θ − ϕ θ ， 得 ϕ θ + − +
2015 chapter11-1 激素药物
PGE1, PGE2 and PGA can inhibit the secretion of gastric juice, protect gastric parietal cells (胃壁细胞). -used to cure gastric ulcer(胃溃疡), hemorrhagic(出血 的)gastritis(胃炎)and enteritis(肠炎).
in the PRC… Our scientists get an international championship in the aspect of theory research … It symboled the time of synthesize protein artificially Insulin was synthesized in lab in 1965. beginning…”
激素).
Most peptide hormones contain ten to hundreds of amino acids.
Chinese scientists first synthesis of Insulin
“The first protein which is
synthesized artificially was born
Basic chemical Structure
7 carbons and carboxyl group in the upside chain
五元脂环
8 carbons in the downside chain
This acid contains 20 carbon atoms.
常见的前列腺素类化合物
antiarthritic(抗关节炎)therapy.
Chapter 11 Translation of Understatement(参考译文)
Chapter 11 Translation of Understatement (隐喻的翻译)（Reference）11. 1 派生意义(Derivative Meaning) (P 159-160)例1：Early Reagan was a mirror image of early Carter.【译文】里根上台时在做法上跟执政初期的卡特毫无两样。
11. 2 形象意义(Figurative Meaning) (P 161-162)例1：There is a tide in the affairs of men which taken at the flood, leads on to fortune.【译文】世事如潮水，一切都听天由命。
11. 3 联想意义(Associative Meaning) (P 163-165)例1：Dawn was beginning to prowl about the sky and put out the stars．【译文】黎明悄然来临，星星暗淡无光。
例2：All the time the creeping fear that he would never come back to her grew strong within her.【译文】那种一直令她毛骨悚然的恐惧愈来愈强烈——她感到他将永远离她而去。
11. 4 内涵寓意(Sub-text Meaning) (P 166-167)例1：Many took to gambling and got in over their heads, borrowing from Shylocks to pay their debts. 【译文】那些债台高筑的赌徒们不得不借高利贷还钱。
例2：It was another one of those catch-22 situations, you’re damned if you do and you’re damned if you don’t. 【译文】这又是一个左右为难的尴尬局面，干也倒霉，不干也倒霉！Practice 1 (P 161)1. 我认为应该一视同仁。
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氢电极和Fe3+/Fe2+电极组成的电池
H2 - 2e = 2H+ （氧化反应） Fe3+ + e = Fe2+ （还原反应）
(-)Pt, H2 (pθ ) H+ (1mol ⋅ L -1 ) Fe 3+ (1mol ⋅ L-1 ), Fe2+ (1mol ⋅ L-1 ) Pt(+) 任何一个氧化还原反应均可组成一个原电池。
还原产物
在化学反应过程中，元素的原子或离子在反应的前后 氧化数发生了变化的一类反应称为氧化还原反应。
1
氧化还原反应 e转移
2个氧化还原半反应 redox half-reaction
氧化型 + ne → 还原型 Ox + ne → Re d
2e Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
氧化反应 Zn – 2e = Zn2+
使用标准电极电势应注意：
同一种物质在某一电对中是氧化型，在另一电 对中也可以是还原型
例如，Fe2+离子在 Fe2+ + 2e = Fe (Eθ = -0.44V) 中是氧化型， Fe3+ + e = Fe2+ (Eθ = +0.771V) 中是还原型。
使用标准电极电势应注意：
同一种物质在某一电对中是氧化型，在另一 电对中也可以是还原型
Cu(s) | Cu2+(1mol·L-1) || H+(1mol·L-1) | H2(1Pθ) | Pt E池θ = E正θ 极 − E负θ 极 = 0.00 − ( +0.34 ) = −0.34V
Δr
G
θ m
=
-nFE池θ
=-2×(-0.34)×96.5
=
65.6
kJ
此反应不可能进行，逆反应能自发进行。
由氧化-还原电对的标准电极电势Eθ：
可以比较试剂的氧化能力和还原能力的相对 强弱。
Eθ的代数值越大，表示在标准条件下该电对中氧化型 物质的氧化能力越强，或还原型物质的还原能力越弱。 Eθ的代数值越小，表示电对中还原型物质的还原能力 越强，或氧化型物质的氧化能力越弱。
例：I2 （S） + 2e == 2I¯ Br2（l）+ 2e == 2BrCl2（g）+ 2e == 2Cl¯
§11.2 原电池和电极电势
Daniel Cell and Electrode Potential
原电池及其电动势
电极电势（Electrode Potential）
标准电极电势（standard electrode potential）
标准氢电极
2H+(a =1) + 2e-
H2(g;pθ )
氢的标准电极电势
用Nernst方程式可描述可逆氧化还原电对在任意状 态下的电极电势E，与温度、活（浓）度及标准电 极电势之间的定量关系。
Ox——Oxidation state，Red——Reducing state
均相氧化还原电对 mOx + ne = qRed
E = Eθ + 2.30RT lg amOx
nF
aq Red
T=298K R=8.314J·mol-1·K-1 F=9.65×104C·mol-1
E
=
Eθ
+
0.059 n
lg
([Ox]/cθ )m ([Red]/cθ )q
§11.3 浓度对电极电势的影响
Effect of Concentration upon Electrode Potential.
Nernst方程式 浓度对电极电势的影响
可逆电池电动势 电池正负电极之间的平衡电 极电势差
(-)Zn Zn2+ (1mol ⋅ L-1 ) Cu2+ (1mol ⋅ L-1 ) Cu(+)
E = 1.10 V
(-)Cu Cu2+ (1mol ⋅ L-1 ) Ag+ (1mol ⋅ L-1 ) Ag(+) E = 0.46 V
电动势的可测说明单个电极具有电势，即电 极电势。
Eθ池
=
E正θ 极
- E负θ 极 =
Eθ Cu 2 +
Cu
- Eθ H+ /H2
0.34V
=
Eθ Cu2 + /Cu
-
0
Eθ Cu2 + /Cu
=
+0.34V
Eθ Zn2 + /Zn
= -0.7628V
Eθ Cu2 + /Cu
=
+0.34V
Zn2+/Zn 负极
Cu2+/Cu 正极
Eθ池 = E正θ 极 - E负θ 极
原电池及其电动势
原电池及其电动势
Zn
Zn2+ + 2e
Zn片为负极
Cu2+ + 2e
Cu↓
Cu片为正极
把化学能转变为电能的装置叫做原电池
Cu/Zn 原电池
Zn + Cu2+
Cu + Zn2+
化学反应
化学能转变为热能
原电池反应 化学能转变为电能
Zn - 2e = Zn2+ （氧化反应） Cu2+ + 2e = Cu （还原反应）
氧化还原平衡与 氧化还原滴定分析
Oxidation-Reduction Equilibrium & Titrimetry
本章教学计划
• 4月17日 11.1 ~ 11.4 • 4月24日 11.4 ~ 11.7 • 5月8日 复习 评讲上一章作 业 • 自学内容 11.6 11.8 1 13 ~ 14 选1题 16 ~ 20 选1题
5月8日交作业
§11.1 氧化数与氧化还原方程式的配平
Oxidation Number and
Balancing of Oxidation-Reduction Equation
氧化还原反应与氧化数
化学反应
没有电子的得失：酸碱反应
有电子的得失 -e 氧化 +e 还原
氧化还原反应与氧化数
2e Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
§11.1 氧化数与氧化还原方程式的配平
Oxidation Number and Balancing of Oxidation-Reduction Equation
氧化还原反应与氧化数
氧化还原方程式的配平 自学，考试要求
§11.2 原电池和电极电势
Daniel Cell and Electrode Potential
氧化过程与还原过程同时发生，叫做氧化还原 反应。
C + O2 = CO2
电子进行重排，没有发生 电子得失
氧化数 假设把化合物中成键的电子都归电负
性更大的原子，从而求得原子所带的电荷数，此
电荷数即为该原子在该化合物中的氧化数。
反应物 产物
氧化数升高
还原剂 还原
氧化
被氧化
氧化数降低 氧化剂 被还原
氧化产物
§11.2 原电池和电极电势
Daniel Cell and Electrode Potential
原电池及其电动势
电极电势（Electrode Potential）
标准电极电势（standard electrode potential）
标准电极电势与氧化还原
4
由氧化-还原电对的标准电极电势Eθ：
标准电极的电势为负时，和标准氢电极组 成电池时为负极；而电极电势为正时，它们 和氢电极组成电池时为正极。
= E - E θ Cu2+ /Cu
θ Zn2+ /Zn
= 0.34 - (-0.76) = 1.1V
对某些剧烈与水反应而不能直接测定的电极，例如 Na+/Na，F2/2F－等电极则可以通过热力学数据用间 接方法来计算标准电极电势。
体系的自由能减少，等于体系在等温等压下所作的 最大有用功（非体积功）
忽略活度系数 E = Eθ + 2.30RT lg ([Ocθx])m
nF
([Rceθd])q
若电极反应的还原态是固体，如金属M和金属离 子Mn+电对的电极电势可表示为：
E = Eθ + 2.30RT lgan+
E
=
Eθ
+
2.30RT
[M n + lg(
])
nF
nF
cθ
纯固体或液体的活（浓）度为1，可不表示出。
§11.3 浓度对电极电势的影响
Effect of Concentration upon Electrode Potential.
Nernst方程式 浓度对电极电势的影响
电极物质本身浓度变化的影响 H+浓度变化的影响
6
对于有H+参加的电对半反应，当H+浓度不是 1mol·L-1(标准状态)时，电极电势会随之变化。
作为电极电势的相对标准， 令其为零
标准氢 电极
电池的 电动势
标准状态 下的电极
测定温度 298K
标准状态
离子浓度(活度)为1mol·dm-3 气体的分压为1Pθ 液体或固体都是纯净物质
标准电极 电势符号
Eθ H+ H2
3
标准氢 电极
正极
纯净Zn片
1mol·dm-3ZnSO4 负极
2e
Zn +2H+ = Zn2+ + H2
例 ： Sn4+ + 2e == Sn2+ Eθ /V = +0.15 Fe3+ + e == Fe2+ Eθ /V = +0.77