工程化學(xué)概論課件

本課程主要內(nèi)容

物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)水化學(xué)（溶液化學(xué)與離子平衡）電化學(xué)（材料在環(huán)境中的失效與防護(hù)）同學(xué)們感興趣的內(nèi)容討論課6-8學(xué)時(shí)）本課程考試方式1）課程結(jié)束參加由學(xué)校組織的統(tǒng)考：閉卷考試。2）最后成績由4部分組成，考試成績50％，課堂到課率及隨堂測試10％，作業(yè)15％，積極參與課程討論25%。暑假期間：學(xué)校召開教風(fēng)和學(xué)風(fēng)建設(shè)工作會議高度重視，實(shí)施學(xué)業(yè)評價(jià)體系改革，大力推行“形成性評價(jià)”。改革試點(diǎn)課程終結(jié)性評價(jià)成績一般不得高于課程總成績的50%。提高命題質(zhì)量，增加主觀題減少客觀題，盡可能不使用如名詞解釋、填空、是非判斷等題，不得使用4年內(nèi)學(xué)生考試使用的試題。教材及參考書教材：唐和清,工科基礎(chǔ)化學(xué).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009,第二版。參考書：浙江大學(xué),普通化學(xué).北京:高等教育出版社,2003,6江欞,工科化學(xué).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003,8曲保中,新大學(xué)化學(xué).北京:科學(xué)出版社,2002,12武漢大學(xué),無機(jī)化學(xué).武漢:武漢大學(xué)出版社,1997,1目前上述領(lǐng)域主要發(fā)展趨勢是：面向國家戰(zhàn)略需求和學(xué)科發(fā)展前沿，以及（潛在的）工業(yè)應(yīng)用的基礎(chǔ)研究；面向環(huán)境友好、資源節(jié)約的設(shè)計(jì)與制造一體化的研究；面向超、精、尖、特（大/重）裝備的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、制造原理與測試?yán)碚摰难芯?，包括工藝機(jī)理、裝備原型樣機(jī)理論與技術(shù)；面向極端工況的設(shè)計(jì)與制造方法的研究，如尺度從宏觀向介觀、微觀、納觀擴(kuò)展，參數(shù)由常規(guī)向超?；驑O端發(fā)展；機(jī)－電－液－磁－信息等多學(xué)科交叉、多場耦合的分析與設(shè)計(jì)方法的研究。例如：化學(xué)機(jī)械系統(tǒng)經(jīng)過幾十年的發(fā)展電子期間的微小化改變了人類的生活方式，微型機(jī)電系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。進(jìn)入21世紀(jì)，納米科技的研究急速興起，生態(tài)環(huán)境和能源問題成為焦點(diǎn)，人們將更關(guān)注空間科技、地球科技和海洋科技，新的形勢對特種機(jī)械裝置的微小化提出了迫切的要求，如化學(xué)化工裝置等。盡管電子元器件實(shí)現(xiàn)了微小化，但實(shí)際應(yīng)用于過程機(jī)械裝置時(shí)，涉及化學(xué)化工、熱力過程的微小化。例如：氫能提供了解決未來能源和環(huán)境問題的無線可能，但應(yīng)用于汽車、深海潛艇時(shí)，制氫系統(tǒng)的微小化是關(guān)鍵。

微型飛行器：要實(shí)現(xiàn)良好的作戰(zhàn)性能，化學(xué)能源動(dòng)力裝置的微小化是不可回避的問題。微型化學(xué)機(jī)械系統(tǒng)（McMSMicro-Chemo-MechanicalSystem）與微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）將具有同等重要的地位。化學(xué)化工學(xué)科發(fā)展需要“三傳一反”概括了化工生產(chǎn)過程的全部特征?！叭齻鳌睘閯?dòng)量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞（化工單元操作），“一反”為化學(xué)反應(yīng)過程。

作為學(xué)校創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，交叉學(xué)科更容易產(chǎn)生學(xué)術(shù)火花。通過本課程的學(xué)習(xí)，希望化學(xué)基礎(chǔ)知識能給大家專業(yè)發(fā)展提供幫助。第一章概論1.1化學(xué)與化學(xué)工業(yè)

研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及化學(xué)變化的規(guī)律的科學(xué)，是研究分子層次范圍內(nèi)的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和能量變化的科學(xué)；化學(xué)是分子科學(xué)，是物質(zhì)科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科之一，化學(xué)是一門中心的、實(shí)用的、創(chuàng)造性的科學(xué)。1.化學(xué)現(xiàn)代化學(xué)：研究泛分子的科學(xué)-研究原子層次、分子層次、超分子層次、高分子層次、生物分子、納米分子與聚集體、復(fù)雜分子層次的科學(xué)。由于傳統(tǒng)化學(xué)會造成環(huán)境環(huán)境污染，化學(xué)又開始了保護(hù)世界，推動(dòng)了傳統(tǒng)化學(xué)向綠色化學(xué)轉(zhuǎn)變。1.2化學(xué)工業(yè)的地位及影響化學(xué)與生活：衣-服裝；食-農(nóng)業(yè)、食品；住-建筑材料、裝飾、家庭陳設(shè)品；行：交通工具、燃料；日用品?；瘜W(xué)與國防：武器、動(dòng)力?；瘜W(xué)對健康和生命的貢獻(xiàn)：藥物化學(xué)。化學(xué)與當(dāng)今世界四大熱點(diǎn)問題：環(huán)境保護(hù)；能源的開發(fā)和利用；新材料研制；生命科學(xué)。1.化學(xué)與生活1)衣

人造纖維：粘膠纖維、醋酸纖維和銅氨纖維。(人造棉、人造絲、人造毛和富強(qiáng)纖維等)都屬于人造纖維。合成纖維：以有機(jī)化合物為原料，利用化學(xué)合成的方法，經(jīng)過聚合反應(yīng)合成的高分子聚合物。錦綸(尼龍)-聚酰胺纖維，滌綸(的確良)-聚酯纖維，腈綸-聚丙烯脂纖維；維綸(維尼綸)-聚乙烯醇纖維；丙綸-聚丙烯纖維；氯綸-聚氯乙烯纖維。合成纖維具有強(qiáng)度高，耐磨，彈性好，保暖，不發(fā)霉，但也存在致命的缺點(diǎn)，吸濕性差，不透氣等。3)日用化學(xué)品

食物的本質(zhì)是化學(xué)物質(zhì)，主要營養(yǎng)物質(zhì)包括：蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化食物(糖)、維生素、無機(jī)鹽(礦物質(zhì))、纖維素等。2)食

合成洗滌劑、肥皂、香精、香料、化妝品、牙膏、油墨、火柴、干電池、烷基苯、五鈉（三聚磷酸鈉）、骨膠、明膠、皮膠、甘油、硬脂酸、感光膠片、感光紙等。

肥皂：含有8~22個(gè)碳原子的脂肪酸或混合脂肪酸的堿性鹽類(無機(jī)的或有機(jī)的)的總稱，是脂肪酸鹽：RCOOM。a.水煤氣：C(s)+H2O(g)

=====CO(g)+H2(g)c.煤的液化燃料：以合成氣為原料，生產(chǎn)液體燃料。1200K缺氧b.合成氣：煤=====H2(40%)+CO(15%)+CH4(15%)+CO2(30%)

水蒸氣O2將H2和CO進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，制取合成天然氣。

CO(g)+3H2(g)=CH4+H2O(l)(合成天然氣)合成氣油：nCO+(2n+1)H2==============CnH2n+2+nH2O活性Fe-Co170~200℃,1~2MPa合成甲醇：CO+

2H2O==============CH3OHCu300℃,20~30MPad.水煤漿燃料：70%煤粉+30%水+少量添加劑，可代替油使用。細(xì)菌選煤脫硫(合成氣)一、煤潔凈技術(shù)煤潔凈技術(shù)包括煤炭燃燒前處理和凈化技術(shù)；煤炭高效清潔燃燒技術(shù)；煤炭燃燒后凈化技術(shù)以及煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)等四個(gè)領(lǐng)域。（1）燃燒前的處理和凈化技術(shù)（2）燃燒中凈化（3）燃燒后凈化——煙氣凈化（1）燃燒前的處理和凈化技術(shù)

①洗選處理。這是除去或減少原煤中所含的灰粉、硫等雜質(zhì)，并按不同煤種、灰分、熱值和粒度分成不同品種等級，以滿足不同用戶需要的方法。目前我國原煤洗選約為1/3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家70％以上的水平。②型煤加工。這是用機(jī)械方法將粉煤和低品位煤制成具有一定粒度和形狀的煤制品。高硫煤成型時(shí)可加入適量固硫劑，大大減少SO2排放。（2）燃燒中凈化

先進(jìn)的燃燒器是通過改進(jìn)電站鍋爐以及工業(yè)鍋爐和窯爐的設(shè)計(jì)和燃燒技術(shù)，以減少污染物排放，并提高燃燒效率。國外已商業(yè)應(yīng)用的有低NOx燃燒器，其燃燒過程是燃料和空氣逐漸混合，以降低火焰溫度，從而減少NOx生成；或者調(diào)節(jié)燃料與空氣的混合比，提供只夠燃料燃燒的氧，而不足以和氮結(jié)合成NOx。（3）燃燒后凈化—煙氣凈化包括SO2、和顆粒NOx物的控制。煙塵，SO2變成亞硫酸鈣漿狀物。干法是用漿狀脫硫劑（石灰石）噴霧，與煙氣中的SO2反應(yīng)，生成硫酸鈣，水分被蒸發(fā)，干燥顆粒用集塵器收集。這兩種方法脫硫效率達(dá)9０％。反應(yīng)式為：SO2+CaO+O2→CaSO4

煙氣除塵，目前大型電站一般采用靜電除塵器，除塵效率可達(dá)99％以上。國外目前正在研究開發(fā)先進(jìn)的脫硫工藝，以及可以同時(shí)脫除90％SO2和NOx的煙氣凈化新技術(shù)。煙氣凈化技術(shù)又分為除塵、脫硫、脫硝3類。

二、煙氣脫硫脫硝技術(shù)近期日本新開發(fā)出組合煙囪型簡易濕式脫硫裝置、臥式小型脫硫裝置、簡易石灰石--石膏脫硫裝置(可同時(shí)脫硫、除塵)；美國研制成功高效煙氣脫硫洗滌器及高利用率新型吸附劑；美國ALANCO環(huán)境公司開發(fā)研制了荷電干式噴射脫硫法；ABB公司開發(fā)了近海燃煤電廠海水煙氣脫硫技術(shù)。國內(nèi)針對大量中小型鍋爐開發(fā)了經(jīng)濟(jì)適用的煙氣凈化技術(shù)，如沖擊-鼓泡式和旋流水膜式煙氣脫硫除塵技術(shù)，堿性工業(yè)廢水煙氣脫硫工藝、陶瓷窯爐濕法收塵技術(shù)等。煙氣脫硝技術(shù)有選擇催化還原法、非催化還原法及吸附法等。正在開發(fā)的項(xiàng)目包括

(1)提高煤炭利用效率的技術(shù)；(2)脫硫、脫氮技術(shù)，如先進(jìn)的煤炭洗選技術(shù)，氧燃燒技術(shù)，先進(jìn)的廢煙處理技術(shù)，先進(jìn)的焦炭生產(chǎn)技術(shù)等；(3)煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)，如煤炭直接液化，加氫氣化，煤氣化聯(lián)合燃料電池和煤的熱解等；(4)粉煤灰的有效利用技術(shù)。2)石油和天然氣4)干凈、無毒、無污染的二次能源-氫石油以汽油(辛烷)為代表：C8H18(l)+25/2O2=8CO2(g)+H2O(l)天然氣以甲烷為代表：CH4(g)+2O2=CO2(g)+2H2O(l)3)城市煤氣和液化氣城市煤氣：煤的合成氣和煉焦氣，主要成分為

H2(50%)+CO(15%)+CH4(15%)。液化氣：來自油田氣或煉廠氣，主要成分為高壓液化后的

C3H8+C4H10。需解決的三個(gè)問題：氫的制取、儲存、利用。電解水制氫

電解水制氫，關(guān)鍵是耗能問題。以電能換氫能，成本很高。但是，通過太陽光發(fā)電或熱發(fā)電以及海洋能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、非尖峰?fù)荷的原子能電站產(chǎn)生的電能來制氫，可以降低氫的成本。同時(shí)，也需要開發(fā)低電耗、高效率的電解水制氫新技術(shù)。日本開發(fā)了高溫加壓法，將電解水的效率提高到75%；美國建成一種SPE工業(yè)裝置，能量效率達(dá)90%；我國研制了雙反應(yīng)器制氫工藝。先進(jìn)的PEM電解工藝，是一種可逆的電／氫轉(zhuǎn)換裝置，是燃料電池和產(chǎn)氫的電解槽的統(tǒng)一，總轉(zhuǎn)換效率可達(dá)95%。

熱化學(xué)循環(huán)制氫

目前已研究出100多種分步熱化學(xué)循環(huán)流程制氫工藝。利用太陽能或高溫氣冷堆原子能電站的熱能，使反應(yīng)不斷循環(huán)進(jìn)行，達(dá)到連續(xù)制氫的目的。

太陽能光解水制氫

利用半導(dǎo)體電極的光電化學(xué)效應(yīng)制成太陽能光電化學(xué)電池，以水為原料，在太陽光照射下制取氫。雖然太陽能光解水制氫在實(shí)驗(yàn)室己取得突破性進(jìn)展，但仍有電極材料、電池結(jié)構(gòu)、電催化、光化學(xué)反應(yīng)及光腐蝕穩(wěn)定性等一系列技術(shù)和理論上的難題需要解決，才能達(dá)到實(shí)用化。

生物質(zhì)能制氫

利用植物的光合作用分解水制氫或產(chǎn)氫細(xì)菌在太陽光照射下制氫。這些方法仍屬實(shí)驗(yàn)室探索階段。

美國開發(fā)出制氫新技術(shù)美國科學(xué)家開發(fā)出一種用多糖制取氫的新技術(shù)。以這項(xiàng)技術(shù)為基礎(chǔ)，未來的氫動(dòng)力汽車將攜帶易于存儲的碳水化合物，如淀粉。碳水化合物和水在特殊的酶作用下分解產(chǎn)生氫氣，然后通過燃料電池產(chǎn)生電力，驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)。據(jù)美國科學(xué)促進(jìn)會EurekAlert網(wǎng)站報(bào)道，這一成果是美國弗吉尼亞理工大學(xué)、橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室和佐治亞大學(xué)的科學(xué)家共同取得的，論文發(fā)表在《公共科學(xué)圖書館》雜志上。

淀粉、纖維素等碳水化合物含有大量的氫，但它們非常穩(wěn)定，只有在酶的作用下才會分解。在相關(guān)實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家利用合成生物學(xué)的方法，使用由13種酶組成的混合物，將碳水化合物和水轉(zhuǎn)變成二氧化碳和氫氣。實(shí)驗(yàn)顯示，這一反應(yīng)在大約30攝氏度和1個(gè)大氣壓的條件下即可發(fā)生。將二氧化碳抽掉后，氫氣進(jìn)入燃料電池產(chǎn)生電力。在反應(yīng)中，氫是主要產(chǎn)物，效率比自然界里厭氧菌分解生物物質(zhì)產(chǎn)生氫的效率高3倍，每磅（約0．45公斤）氫的成本可能低于1美元。718所制氫技術(shù)：電解水制氫氫氣干燥純化裝置氫的儲存和運(yùn)輸

氫的儲存和運(yùn)輸是氫能開發(fā)利用中極為重要的技術(shù)，因此氫氣的儲存和輸送技術(shù)的研究十分重要。氫氣常用高壓氣體儲存、低溫液氫儲存及現(xiàn)在正在開發(fā)的金屬儲氫材料的固體儲存。輸送方式除一般的交通工具以外，還有管道運(yùn)輸方式。高壓氣體儲存和運(yùn)輸

大量用作化工原料的氫氣是將氫氣壓縮到15-20MPa，用高壓容器儲存。氫氣大量長期儲存還可以利用山洞、廢礦洞、巖洞、地下洞做儲氫庫。用車、船運(yùn)輸。然而，氫氣的重量只占容器重量的1%-2%，且處于高壓下，因此在經(jīng)濟(jì)上和安全上都不可取。歐美采用管道遠(yuǎn)距離輸送氫氣。美國休斯敦的空分公司通過φ100-300mm管道，把純度99.5%H2，輸送近100km，以0.4-5.6MPa的壓力供工廠使用。用管道運(yùn)輸?shù)膬?yōu)越性在于：可以把現(xiàn)有的天然氣和城市煤氣管道輸送系統(tǒng)改造為氫氣輸送系統(tǒng)。

低溫液體儲存和運(yùn)輸

在-252.8℃的深冷狀態(tài)下將氫氣液化，氫體積大大縮小，用杜瓦瓶或真空絕熱容器儲存，用液氫罐車或槽車運(yùn)送。液氫儲罐或儲槽的重量約為高壓鋼瓶重量的1/6-1/10，相對來說容器重量減輕。液氫同樣可以用真空絕熱管道輸送。但液化氫氣的能耗較大，對真空絕熱的要求比較高，存在氫氣蒸發(fā)損耗。金屬儲氫材料儲存和運(yùn)輸

由于高壓氣儲運(yùn)及液態(tài)氫儲運(yùn)方式存在著不安全、能耗高、儲量小、經(jīng)濟(jì)性差等重大缺陷，最有前景、安全經(jīng)濟(jì)的氫氣儲運(yùn)方式是用金屬氫化物儲氫材料。

儲氫合金主要有三大系列：以LaNi5為代表的稀土系儲氫合金系列；以TiFe為代表的鈦系儲氫合金；以Mg2Ni為代表的鎂系儲氫材料。

氫的應(yīng)用

[在工業(yè)上的用途]

用作化工原料，生產(chǎn)化肥、染料、塑料、甲醇及油類和脂肪的氫化等。[在民生上的用途]氫可取代天然氣及煤氣為居民生活取暖、烹煮、加熱水等提供能源。[在交通運(yùn)輸方面的用途]

氫可做合成燃料替代石油，用于汽車、飛機(jī)、船舶上。氫的燃燒熱值為142kJ/gH2，石油為48kJ/g。燃燒產(chǎn)物是水，對環(huán)境污染低，主要問題仍在于降低制氫的成本，解決氫的儲運(yùn)等。[在航空航天上的用途]

氫目前最重要的用途之一是作為航空航天工業(yè)用燃料，通過液氫、液氧燃燒產(chǎn)生的巨大推力將火箭等送上太空。[燃料電池發(fā)電和儲能]

燃料電池通過氫氣與氧氣或空氣的化學(xué)反應(yīng)得到直流電，其發(fā)展按電解質(zhì)的不同可分為：堿性（AFC）、磷酸型（PAFC）、熔融碳酸鹽（MCFC）、固體氧化物（SOFC）、固體聚合物（SPEFC）、質(zhì)子交換膜（PEMFC）等。用燃料電池發(fā)電，能量密度大、發(fā)電效率高，PEMFC的效率可達(dá)70%以上。只要能降低重量和成本，用燃料電池取代內(nèi)燃機(jī)，便可大大提高燃料能源效率、減少污染。另外，還可將太陽能等可再生能源轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲存，然后通過燃料電池再轉(zhuǎn)換成電能。因此，氫燃料電池是未來電動(dòng)汽車、電動(dòng)船舶的理想電源，己用于航天飛船做電源。[太陽能-氫能系統(tǒng)]所謂太陽能-氫能系統(tǒng)，即是太陽能-電能-氫能-電能的轉(zhuǎn)換過程。把氫作為季節(jié)性儲能介質(zhì)，夏季陽光充足時(shí)，光發(fā)電送入電解裝置供電解水制氫并儲存氫氣，將太陽能轉(zhuǎn)換成氫的化學(xué)能；冬季通過燃料電池將氫轉(zhuǎn)換成電能。其技術(shù)要點(diǎn)在于開發(fā)利用太陽能的光伏陣列與電解裝置的最佳配合，即電解裝置的電壓和電流匹配到光伏陣列的最大功率處，使產(chǎn)氫量達(dá)到最高?；瘜W(xué)與能源：國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要2006－2020年1．能源

能源在國民經(jīng)濟(jì)中具有特別重要的戰(zhàn)略地位。我國目前能源供需矛盾尖銳，結(jié)構(gòu)不合理；能源利用效率低；一次能源消費(fèi)以煤為主，化石能的大量消費(fèi)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。今后15年，滿足持續(xù)快速增長的能源需求和能源的清潔高效利用，對能源科技發(fā)展提出重大挑戰(zhàn)。發(fā)展思路(1)堅(jiān)持節(jié)能優(yōu)先，降低能耗。攻克主要耗能領(lǐng)域的節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)，積極發(fā)展建筑節(jié)能技術(shù)，大力提高一次能源利用效率和終端用能效率。(2)推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)多元化，增加能源供應(yīng)。在提高油氣開發(fā)利用及水電技術(shù)水平的同時(shí)，大力發(fā)展核能技術(shù)，形成核電系統(tǒng)技術(shù)自主開發(fā)能力。風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等可再生能源技術(shù)取得突破并實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。(3)促進(jìn)煤炭的清潔高效利用，降低環(huán)境污染。大力發(fā)展煤炭清潔、高效、安全開發(fā)和利用技術(shù)，并力爭達(dá)到國際先進(jìn)水平。(4)加強(qiáng)對能源裝備引進(jìn)技術(shù)的消化、吸收和再創(chuàng)新。攻克先進(jìn)煤電、核電等重大裝備制造核心技術(shù)。(5)提高能源區(qū)域優(yōu)化配置的技術(shù)能力。重點(diǎn)開發(fā)安全可靠的先進(jìn)電力輸配技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大容量、遠(yuǎn)距離、高效率的電力輸配。優(yōu)先主題

(1)工業(yè)節(jié)能：重點(diǎn)研究開發(fā)冶金、化工等流程工業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)等主要高耗能領(lǐng)域的節(jié)能技術(shù)與裝備，機(jī)電產(chǎn)品節(jié)能技術(shù)，高效節(jié)能、長壽命的半導(dǎo)體照明產(chǎn)品，能源梯級綜合利用技術(shù)。

(2)煤的清潔高效開發(fā)利用、液化及多聯(lián)產(chǎn)：重點(diǎn)研究開發(fā)煤炭高效開采技術(shù)及配套裝備，重型燃?xì)廨啓C(jī)，整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC），高參數(shù)超超臨界機(jī)組，超臨界大型循環(huán)流化床等高效發(fā)電技術(shù)與裝備，大力開發(fā)煤液化以及煤氣化、煤化工等轉(zhuǎn)化技術(shù)，以煤氣化為基礎(chǔ)的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)，燃煤污染物綜合控制和利用的技術(shù)與裝備等。

(3)復(fù)雜地質(zhì)油氣資源勘探開發(fā)利用:重點(diǎn)開發(fā)復(fù)雜環(huán)境與巖性地層類油氣資源勘探技術(shù)，大規(guī)模低品位油氣資源高效開發(fā)技術(shù)，大幅度提高老油田采收率的技術(shù)，深層油氣資源勘探開采技術(shù)。

(4)可再生能源低成本規(guī)模化開發(fā)利用:重點(diǎn)研究開發(fā)大型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，沿海與陸地風(fēng)電場和西部風(fēng)能資源密集區(qū)建設(shè)技術(shù)與裝備，高性價(jià)比太陽光伏電池及利用技術(shù)，太陽能熱發(fā)電技術(shù)，太陽能建筑一體化技術(shù)，生物質(zhì)能和地?zé)崮艿乳_發(fā)利用技術(shù)。

(5)超大規(guī)模輸配電和電網(wǎng)安全保障:重點(diǎn)研究開發(fā)大容量遠(yuǎn)距離直流輸電技術(shù)和特高壓交流輸電技術(shù)與裝備，間歇式電源并網(wǎng)及輸配技術(shù)，電能質(zhì)量監(jiān)測與控制技術(shù)，大規(guī)模互聯(lián)電網(wǎng)的安全保障技術(shù)，西電東輸工程中的重大關(guān)鍵技術(shù)，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)，高效配電和供電管理信息技術(shù)和系統(tǒng)。制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的主要支柱。我國是世界制造大國，但還不是制造強(qiáng)國；制造技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，創(chuàng)新能力不強(qiáng)；產(chǎn)品以低端為主；制造過程資源、能源消耗大，污染嚴(yán)重。制造業(yè)發(fā)展思路：(１)提高裝備設(shè)計(jì)、制造和集成能力。以促進(jìn)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新為突破口，通過技術(shù)攻關(guān)，基本實(shí)現(xiàn)高檔數(shù)控機(jī)床、工作母機(jī)、重大成套技術(shù)裝備、關(guān)鍵材料與關(guān)鍵零部件的自主設(shè)計(jì)制造。(2)積極發(fā)展綠色制造。加快相關(guān)技術(shù)在材料與產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)、加工制造、銷售服務(wù)及回收利用等產(chǎn)品全生命周期中的應(yīng)用，形成高效、節(jié)能、環(huán)保和可循環(huán)的新型制造工藝。制造業(yè)資源消耗、環(huán)境負(fù)荷水平進(jìn)入國際先進(jìn)行列。(3)用高新技術(shù)改造和提升制造業(yè)。大力推進(jìn)制造業(yè)信息化，積極發(fā)展基礎(chǔ)原材料，大幅度提高產(chǎn)品檔次、技術(shù)含量和附加值，全面提升制造業(yè)整體技術(shù)水平。

（1）基礎(chǔ)件和通用部件

（2）數(shù)字化和智能化設(shè)計(jì)制造

（3）流程工業(yè)的綠色化、自動(dòng)化及裝備

（4）可循環(huán)鋼鐵流程工藝與裝備

（5）大型海洋工程技術(shù)與裝備

（6）基礎(chǔ)原材料

（7）新一代信息功能材料及器件

（8）軍工配套關(guān)鍵材料及工程化

優(yōu)先主題基礎(chǔ)原材料重點(diǎn)研究開發(fā)滿足國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的高性能復(fù)合材料及大型、超大型復(fù)合結(jié)構(gòu)部件的制備技術(shù)，高性能工程塑料，輕質(zhì)高強(qiáng)金屬和無機(jī)非金屬結(jié)構(gòu)材料，高純材料，稀土材料，石油化工、精細(xì)化工及催化、分離材料，輕紡材料及應(yīng)用技術(shù)，具有環(huán)保和健康功能的綠色材料。新材料

新材料技術(shù)將向材料的結(jié)構(gòu)功能復(fù)合化、功能材料智能化、材料與器件集成化、制備和使用過程綠色化發(fā)展。突破現(xiàn)代材料設(shè)計(jì)、評價(jià)、表征與先進(jìn)制備加工技術(shù)，在納米科學(xué)研究的基礎(chǔ)上發(fā)展納米材料與器件，開發(fā)超導(dǎo)材料、智能材料、能源材料等特種功能材料，開發(fā)超級結(jié)構(gòu)材料、新一代光電信息材料等新材料。前沿技術(shù)：(1)智能材料與結(jié)構(gòu)技術(shù)智能材料與智能結(jié)構(gòu)是集傳感、控制、驅(qū)動(dòng)（執(zhí)行）等功能于一體的機(jī)敏或智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。重點(diǎn)研究智能材料制備加工技術(shù)，智能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制備技術(shù)，關(guān)鍵設(shè)備裝置的監(jiān)控與失效控制技術(shù)等。

(2)高溫超導(dǎo)技術(shù)重點(diǎn)研究新型高溫超導(dǎo)材料及制備技術(shù)，超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)電機(jī)、高效超導(dǎo)電力器件；研究超導(dǎo)生物醫(yī)學(xué)器件、高溫超導(dǎo)濾波器、高溫超導(dǎo)無損檢測裝置和掃描磁顯微鏡等靈敏探測器件。

(3)高效能源材料技術(shù)

重點(diǎn)研究太陽能電池相關(guān)材料及其關(guān)鍵技術(shù)、燃料電池關(guān)鍵材料技術(shù)、高容量儲氫材料技術(shù)、高效二次電池材料及關(guān)鍵技術(shù)、超級電容器關(guān)鍵材料及制備技術(shù)，發(fā)展高效能量轉(zhuǎn)換與儲能材料體系。

生命科學(xué)：1953年英國《自然》雜志

發(fā)表了英國克里克和美國沃特森的DNA雙

螺旋結(jié)構(gòu)的分子模型，通過X-射線結(jié)構(gòu)分

析確定了生命物質(zhì)-核酸的空間結(jié)構(gòu)。

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的解析奠定了當(dāng)今

分子生物學(xué)的基礎(chǔ)。二人因此獲得1962年

諾貝爾生理和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。sugarphosphatebackbonebaseshydrogenbondsbetweenbases4.化學(xué)與環(huán)境保護(hù)大氣污染：氣候變暖、煙霧污染、酸雨、臭氧層損耗……水體污染與防治：……3.化學(xué)對健康和生命的貢獻(xiàn)(藥物化學(xué))固體廢棄物污染與防治：……

由于各學(xué)科之間的相互滲透日益增強(qiáng)，化學(xué)已經(jīng)滲透到每個(gè)工程技術(shù)領(lǐng)域?？梢钥隙ǎF(xiàn)代工程技術(shù)上所面臨的課題需要的化學(xué)知識會越來越多。1.3學(xué)習(xí)化學(xué)的重要意義1.4化學(xué)物質(zhì)的分類與命名1.分類單質(zhì)化合物無機(jī)物有機(jī)物：烴、醇與酚、醛、酮、羧酸、胺、酯、……物質(zhì)2.命名：(略)1.5化學(xué)發(fā)展簡史1.古代化學(xué)(15世紀(jì)以前)1)實(shí)用和自然哲學(xué)時(shí)期(～公元前后)a.100萬年前，原始社會，火的利用；b.公元前3000年左右，奴隸社會，以實(shí)用化學(xué)工藝為特征。埃及：煉鐵、鞣制皮革、提取藥物香料、制造陶器；c.公元前2500-2000年，中國銅的冶煉技術(shù)，殷代青銅；d.公元前一世紀(jì)，中國發(fā)明了造紙術(shù)。e.關(guān)于宇宙結(jié)構(gòu)問題，最早見解是我國商末(約公元前1140年)

出現(xiàn)在“易經(jīng)”中的“八卦”和“五行”學(xué)說。商代青銅器(銅錫合金)Aristotle(384-322B.C.)Plato(427-347B.C.)Immortalphilosopherofantiquityf.公元前五世紀(jì)，Empedocles(安培多克爾)提出宇宙是由水、

火、氣、土“四原質(zhì)”構(gòu)成的。g.公元前400年德謨克利特：樸素原子論。

封建社會，中國道家化學(xué)煉丹(Pb3O4、HgS)。

公元二世紀(jì)，東漢魏伯陽著有世界最早煉丹術(shù)文獻(xiàn)；公元四世紀(jì)，東晉葛洪著有煉丹術(shù)巨著，發(fā)現(xiàn)了反應(yīng)的可逆性(HgS←→Hg；Pb3O4←→Pb)及金屬的取代(Fe和Cu鹽)。這段時(shí)期，化學(xué)走入了歧途，但積累了更多的化學(xué)知識，提高了實(shí)驗(yàn)技術(shù)，制作了操作器皿。2)煉金術(shù)、煉丹術(shù)時(shí)期(公元前后～公元1500年)h.公元前四世紀(jì)，亞里斯多德(Aristotle)提出冷、熱、干、濕的

“四原性”學(xué)說。16世紀(jì)初，歐洲資本主義的發(fā)展使化學(xué)走上正路：煉金術(shù)改革，化學(xué)方法制成藥劑(無機(jī)物)；明代李時(shí)珍《本草綱目》，列有中藥材、礦物1000多種并附有制備方法、性質(zhì)介紹；明代宋應(yīng)星著有《天工開物》(1639年)，總結(jié)了我國的工業(yè)技術(shù)。2.醫(yī)化學(xué)時(shí)期(公元1500～1700年)

英國的波義爾(Boyle)提出各種物質(zhì)的微粒都是由基本粒子的不同聚集體構(gòu)成的。對燃燒現(xiàn)象認(rèn)為火是由一種實(shí)在的、具有重量的火微粒構(gòu)成的。

1700年，德國的施塔爾(Stahl)提出“燃素說”，清除了“四原性”學(xué)說。法國拉瓦錫(Lavoisier)燃燒的氧學(xué)說，近代化學(xué)由此萌芽。3.燃素說時(shí)期(公元1700～1774年)4.近代、現(xiàn)代化學(xué)(1774年后)

傳統(tǒng)的化學(xué)學(xué)科領(lǐng)域包括：無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)。新測試手段和新的數(shù)據(jù)處理方法不斷涌現(xiàn)促進(jìn)了傳統(tǒng)學(xué)科的不斷完善。1.6化學(xué)學(xué)科的分支及其形成無機(jī)化學(xué)分析化學(xué)有機(jī)化學(xué)物理化學(xué)四大基礎(chǔ)化學(xué)

無機(jī)化學(xué)：除去碳?xì)浠衔锖推浯蠖鄶?shù)衍生物外，無機(jī)化學(xué)是對所有元素和它們的化合物及反應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和理論解釋的科學(xué)。最初的化學(xué)是無機(jī)化學(xué)。如：青銅、陶瓷、彩陶、點(diǎn)金術(shù)、煉丹術(shù)、黑火藥等；以門捷列夫、Meyer的元素周期律為標(biāo)志，標(biāo)志現(xiàn)代無機(jī)化學(xué)形成。

貝采里烏斯(分析化學(xué)之父)分析天平的使用和定量分析的建立是分析化學(xué)形成的標(biāo)志。

J?nsJakobBerzelius：原子量的測定；電荷的概念(二元論)；化學(xué)符號和化學(xué)方程式的創(chuàng)始人。

分析化學(xué)：含量的測定、成分的分析、結(jié)構(gòu)的表征，是分析化學(xué)的三大領(lǐng)域。分