化学与人类社会.docx

化学与人类社会复习提纲1 理想气体具有如下特点：A 气体分子只占位置不占体积，只是一个质点；B 气体分子间没有作用力C 气体分子在不停地运动，它们之间及它们与器壁之间的碰撞不造成气体分子动能的损失。2 理想气体的状态方程为pV=nRT，其中常数R=8.314 Jmol1K1。3 空气是一种近20种组分构成的混合物，其中主要成份为氮和氧，除氧气支持燃烧外，还有二氧化碳和氮气也可以支持燃烧。金属镁在二氧化碳和氮气中燃烧的化学反应方程式为： 4 稀溶液的依数性含难挥发性溶质的稀溶液，其蒸气压、沸点、凝固点等性质主要取决于所含溶质粒子的数目，而与溶质的本性几乎无关，这叫做稀溶液的依数性。试举几个生活中利用稀溶液依数性的例子，并简单说明其理由。（1）冬天北方的街道由于积雪很滑，为了防止交通事故，经常会在路上撒一些食盐。水溶解食盐以后由于稀溶液的依数性使溶液的凝固点降低，而使冰雪融化。（2）冬天在室外施工，建筑工人在砂浆中加入食盐或氯化钙后由于稀溶液的依数性使溶液的凝固点降低，防止建筑材料结冰。（3）冬季，尤其是在北方，汽车驾驶员在散热水箱中加入乙二醇，使水箱中液体的凝固点降低，防止散热水箱结冰。（4）淡水鱼不能生活在海水里，海水鱼不能生活在淡水里，主要是因为淡水和海水中盐浓度不同，会产生不同的渗透压。（5）施过肥的农作物需要立即浇水，主要是因为施肥后过高的渗透压会使作物细胞失水而“烧死”植物。5 催化剂在化学反应系统中，加入少量其它组分就能引起反应速率的显著变化，且在反应前后该组分的数量及化学性质没有改变，称这类作用为催化作用，产生这种作用的物质称为催化剂。把凡能加快反应速率的物质称为正催化剂，反之则为负催化剂。图1 活化能与催化剂如图所示，在有催化剂的作用下，化学反应的活化能就会明显降低，反应按途径II进行。6 化学平衡如果一个化学反应在一定条件下以一定的速率按所需的方向进行且达到了一定的反应速率，也就表明反应已按指定的方向，由反应物朝生成物的转化已达到了最大程度即达到了化学平衡。7 酸碱质子论根据酸碱质子论，任何能释放质子的物种都是酸，任何能够结合质子的物种都是碱。即酸是质子的给予体，碱是质子的接受体。酸失去一个质子后形成的物种叫做该酸的共轭碱，碱结合一个质子后形成的物种叫做该碱的共轭酸。物种的酸性越强，所生成共轭碱的碱性越弱。8 原子学说英国化学家道尔顿的原子学说：物质由原子组成，它们既不能创造，也不能消灭，也不可再被分割，在一切化学变化中保持本性不变；同种元素的原子，其形状、大小、质量及各种性质都相同，不同种元素的原子则不相同；原子在化学反应中形成了复杂原子，其质量为所含各原子质量之和。9 英国物理学家卢瑟福通过粒子散射实验，证明了原子内有原子核的存在。10 描述核外电子的运动状态有：测不准关系、电子云和四个量子数。11 人类环境是人类生存、发展所必须的物质条件的综合体。人类环境可分为自然环境和社会环境。自然环境可分为四个圈层：生物圈、大气圈、水圈和岩石圈，总称为生态圈。12 人类面临的五大环境问题有：海洋、淡水、湿地、生物多样性和能源。13 化学电源：是一种将化学能直接转化为电能的装置，常见的电池是化学电源。化学电源的优点：既可以减少大气污染，又可以提高能量的转化效率。随意丢弃废旧电池，会导致固体废弃物和重金属离子对环境的污染。因此务必要正确使用电池，并妥善回收。14 氢能源的优点：（1）原料不受限制（来源广）； （2）燃烧时放出热量多（热值高）；（3）生成物不会污染环境； 故称为“绿色能源”。氢能源的缺点：（1）制备氢气的能耗问题（成本高）；（2）氢气的储存和运输等问题（安全问题）。氢能源的发展前景：要利用太阳能来分解水制取氢气，制备高效、廉价的储氢材料。15 能源的分类一次能源： 再生能源：风能、水能、海洋能、太阳辐射能、地热能 非再生能源：煤、石油、天然气、核燃料二次能源：焦炭、煤气、汽油、电能、氢能、沼气16材料人类社会进步的物质基础与先导，从古到今，人们使用过形形色色的材料，若按材料的发展水平来归纳，大致可分为五代：第一代材料:天然材料。在原始社会，人类所使用的材料只能是自然界的动物、植物和矿物，例如兽皮、甲骨、羽毛、树木、草叶、石块、泥土等。第二代材料:烧炼材料，烧炼材料是烧结材料和冶炼材料的总称。烧结材料-用天然的矿土烧制砖瓦和陶瓷，制出玻璃和水泥.这些都属于。冶炼材料-从各种天然的矿石中提炼出铜、铁等金属。第三代材料:合成材料。19世纪就已出现了化工合成产品，20世纪合成塑料、合成纤维、合成橡胶已广泛地用于生产和生活。第四代材料:可设计材料。前三代那样单一性能的材料已不能满足需要，于是开始研究用新的物理、化学方法，根据实际需要去设计特殊性能的材料。近代出现的金属陶瓷、铝塑薄膜等复合材料就属于这一类。第五代材料:智能材料。智能材料是指近三四十年来研制出的一些新型功能材料，它们能随着环境、时间的变化改变自己的性能或形状，好像具有智能。如形状记忆合金就属于这一类。17金属材料分类:黑色金属材料(也称钢铁材料)和有色金属材料。钢铁材料指铁、铬、锰及其合金。钢铁以外的金属材料统称为有色金属材料。有色金属材料种类繁多，归纳起来大致分为三大类：轻金属及其合金包括铝、镁、钛等金属及其合金。重金属及其合金包括铜、镍、铅、锌、锡等金属及其合金。稀有金属及其合金包括稀有高熔点金属(钨、钼、铌、钽、锆、铪、铼等)、稀有轻金属(铍、锂等)、稀贵金属(锇、铱、铂、钌、铑、钯、金、银)、稀土金属、稀散金属(镓、铟、锗等)和放射性金属(钋、镭、铀等)及其合金。18合金由一种金属与另一种金属或非金属经熔炼或烧结或用其他方法组合在一起，形成具有金属特性的材料。合金成分可以人为控制，根据工程的技术要求，熔炼所需要的合金。合金的三种基本类型:(1) 混合物合金：是两种或多种组元金属的机械混合物。混合物中组元金属在熔融状态时可完全或部分互溶，而凝固时各组元金属分别独自结晶出来。混合物合金的导电性、导热性是其组合金属的平均值，其熔化温度低于任一纯组分金属。（） 固溶体合金：是组成合金的组元金属，不仅在熔融时能相互溶解，而且在凝固时也能保持互溶状态的固态溶液。合金的晶体结构与溶剂金属(含量大的组元金属)相同。固溶体合金的类型可分为取代(置换)固溶体和间充(间隙)固溶体。(3)金属型化合物合金：固溶体合金中，当溶质含量超过溶解度后，会产生新的相，这个新相可能是另一个固溶体，也可能形成金属型化合物。金属型化合物的种类很多，包括具有正常化合价的化合物和不符合正常化合价规则的化合物。19贮氢合金氢是重要的化工原料，又是未来的能源。氢能源的优点是发热值高、无污染且资源丰富。氢气燃烧时能放出大量热能，每千克氢气燃烧产生的热能是煤的4倍以上。氢可来源于水的分解，而水是取之不尽的资源。如何有效地将氢储存呢?目前有两种方法：一是高压气相储存，钢瓶笨重，耗能欠安全，使用不便；二是液态氢储存，为此需加压和深冷，如航天飞机发射，耗费巨额资金和能量。目前正在研究开发的储氢合金主要有三大系列：镁系储氢合金如HgH，MgNi等；稀土系储氢合金如LaNi，为了降低成本，用混合稀土Mm代替La，推出了MmNiMn、MmNiAl等储氢合金；钛系储氢合金如TiH，TiMn1.。20形状记忆合金形状记忆合金是一种新的功能金属材料，用这种合金做成的金属丝，即使将它揉成一团，但只要达到某个温度，它便能在瞬间恢复原来的形状。形态记忆合金为什么能具有这种不可思议的“记忆力”呢?目前的解释是因这类合金具有马氏体相变。马氏体是碳在Fe中的过饱和间隙固溶体，是e合金的低温状态。由于其晶格间隙中溶有过饱和的碳，使晶格产生形变(纵轴伸长)。凡是具有马氏体相变的合金，将它加热到相变温度时，就能从马氏体结构转变为奥氏体(Fe合金的高温形态)结构，完全恢复原来的形状。最早研究成功的形状记忆合金是NiTi合金，称为镍钛脑。它的优点是可靠性强、功能好，但价格高。铜基形状记忆合金如CuZnAlNi，价格只有NiTi合金的1，但可靠性差。铁基形状记忆合金刚性好，强度高，易加工，价格低，很有开发前途。形状记忆合金由于具有特殊的形状记忆功能，所以被广泛地用于卫星、航空、生物工程、医药、能源和自动化等方面。21无机非金属材料又称陶瓷材料。陶瓷在传统上是指陶器和瓷器，但也包括玻璃、搪瓷、耐火材料、砖瓦、水泥、石灰、石膏等人造无机非金属材料。由于这些材料都是用天然的硅酸盐矿物(即含二氧化硅的化合物)，如黏土、石灰石、长石、石英、砂子等原料生产的，所以陶瓷材料也是硅酸盐材料。近20年来，陶瓷材料有巨大的发展，许多新型陶瓷的成分远超出硅酸盐的范畴，陶瓷的性能面临重大的突破，陶瓷的应用已渗透到各类工业、各种工程和各个技术领域。现在，陶瓷实际上是各种无机非金属材料的通称，同金属和高聚物一起，成为现代工程材料的主要支柱。22 纳米材料纳米微粒一般在1100 nm，其粒度介于原子簇和超细微粒之间，处于微观粒子和宏观物体交界的过渡区域，因而具有许多既不同于微观粒子，又不同于宏观物体的特性。例如，当纳米微粒直径为5 nm时，材料中的粒子界面体积约占总体积的50%，也就是说组成材料的原子有一半左右分布在界面上。这些原子排列的无序度，混乱度均高于传统晶态与非晶态，因而粒子界面的结构既不同于长程有序的晶体，也不同于长程无