化学与生物工程关系

第一篇：化学与生物工程关系

化学与环境污染的关系

化学在生活中与我们息息相关，无论在工业、农业或其它方面，化学都渗透的其中。随着世界经济的快速发展，化学工业为经济发展提供了强大的发展支持与动力。科学技术的进步促进了生产的高速发展，使人们的生活更加丰富多彩，但同时也带来了某些负面效应。环境污染是个突出的问题，特别是化学品的污染更为严重。化学品的成份有成千上万种，每种成份的应用必然产生好的或坏的副作用，正所谓，能量是守恒的。在产生主要作用的同时，副作用也应运而生。因此，化学与环境污染的关系就出现了。

我们每个人都生活的环境中，每时每刻都在与环境接触，环境是我们生活的场所，我们不能离开它。空气，是提供我们生命的燃料，没有了空气或空气受严重污染，我们的生命就不会得到延续，地球人类文明就会消失。水，是我们生命的源泉，没有了水，人类就会消失灭绝，地球的生物就会枯谢，土地就会干涸，因此，所有的食物来源都会断绝。土壤，是我们生命的赖以存在的基石，我们种植的农作物需要土壤，我们的花卉，森林等等都需要土壤。近年来的经济高速发展，沙漠化的问题越来越突出，人类的居住地正一步一步的减少，因此，土壤是十分重要的资源。

化学是一把双刃剑。

一方面，化学是一门实用的学科，它的发展不断提高人们的生活质量，我们生活的周边必然充满着化学制品，我们病了去医院，药物的合成，以抑制细菌和病毒，保障人体健康。在军事上，我们有原子弹，氢弹，导弹等等武器装备都是利用化学发明的，化学的发展使得国防力量的强大，维护国家领土安全，保护国民生命起着巨大的作用，我们国家有了核武器，使得西方列强不敢轻易的攻击与侵略。在工业上，各种新型材料的发明创造大部分都是利用化学而制造的，我们的防弹玻璃，汽车，飞机，航天科技，航天飞机，轰炸机，隐型战斗机等等，各种领域如果没有了化学，可见我们的时代还是在几百年前的状态，一切都是原始，落后的。在农业上，化学的作用也非常的大，化肥农药使得农产物得以良好的生产，高产。我国是一个人口大国，我们有着13亿的老百姓，假若农业产量每年因害虫，细菌，天敌等侵蚀，我们的社会就会动荡，人民的温饱问题就成问题，谈何发展，恢复中华民族的强大事业呢?在能源方面，化学也是充当着重要的角色。例如石油，天燃汽，地热能，核能，太阳能，风能等等方面，都必需涉及化学的应用。石油的提炼，燃烧释放能量，都是一系列的化学反应，没有化学，就没有现在的汽车，飞机，我们的交通工具就不会发生一场变革，人类的文明就不会得到快速发展。特别在近几年，新型化学材料的发展更促进了社会的前进，如太阳能，太阳能是一种清

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洁无害而且不会枯竭的重要能源，我相信，在未来的20到30年间，太阳能的利用必定是成为各国发展的源动力。在石油煤炭资源日益枯竭的影响下，太阳能必定成为新一轮能源利用的焦点。化学日益渗透到生活的各个方面，特别是与人类社会发展密切相关的重大问题。总之，化学与人类的衣、食、住、行以及能源、信息、材料、国防、环境保护、医药卫生、资源利用等方面都有密切的联系，它是一门社会迫切需要的实用学科。

另一方面，化学在社会利用的同时，也产生了它黑暗或不可避免的一方面。化学的危害是巨大的，在今年的3月份日本发生的海啸引用的核电站爆炸事件中，核泄露，导致对人体健康产生巨大的危害，土壤成为一文不值的资源，整个城市一瞬间成为一座鬼城。可见，化学在应用的同时，不可或免的会产生不好的一面。在社会发展中，化学与环境是一对矛盾关系，有利必然有害。当今的环境问题总体是严峻和恶烈的。全球变暖，酸雨危害，臭氧层的空洞，大气污染，水污染，光化学烟雾等等一系列的环境问题突出，使得化学污染成为主要原因，可见，不加节制的利用化学，会使我们赖以生存的环境产生破坏。特别近半个世纪以来，化学品污染严重地危害着人们的健康，有的甚至致人死亡。例如，1952年伦敦的烟雾事件使一万多人丧生;再如，1967年日本的四日市，由于空气中飘浮的粉尘和二氧化硫，使几百人患有气喘病。近几年来，我国死亡中癌症比率增大，也与空气中含有大量的化学品污染物有关。特别近几年来东莞人民的结石严重，水资源的污染使得患结石的人数增加。

因些，我对化学与环境污染的关系有几下几点的总结。

化学与环境关系既是好朋友也是敌人。化学的应用一方面使人们生活的总体水平提高，使得现代文明得到新的发展，环境给化学提供支持与发展。另一方面，化学与环境又是一对敌人，化学的得到发展的同时，给环境带来了严重的打击，一系列的环境突出问题，使得化学与环境关系恶化。

化学是环境污染的凶手，但也是环境污染的医生。在一系列环境污染问题当中，源头来自于化学品的污染，导致环境日益恶烈，但是，环境的治理也离不开化学。在水污染中，我们利于化学的特性，过滤，清洁，使得污水可以循环利用，利用海水淡化技术，使得海水可以变成淡水饮用，可见，化学在其中扮演者重要的角色。在大气污染中，化学也是其医生。大气中含有大量的悬浮颗粒，有毒气体，我们可以利用化学物品，吸附，过滤，使得大气可以变得更干净纯洁。正所谓解铃还须系铃人，化学虽是环境污染的罪愧祸手，但也是环境污染治理的医生。

化学与环境污染的关系发展的几点建议。

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一、提倡是绿色化学。在社会发展的今天，许多化学品的污染是导致环境污染的源头，因些，我们可以提倡使用绿色化学品。绿色化学，其核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染;反应物的原子全部转化为期望的最终产物。传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重，目前全世界每年产生的有害废物达3亿吨～4亿吨，给环境造成危害，并威胁着人类的生存。化学工业能否生产 出对环境无害的化学品?甚至开发出不产生废物的工艺?有识之士提出了绿色化学的号召，并立即得到了全世界的积极响应。绿色化学的核心就是要利用化学原理从源头消除污染。

二、加快建设污水处理厂，利用化学把污水转变成净水。在工业上，在每一间企业工厂的排放废水中加装化学反应装置，便得污水经处理后达标排放，减少污染主干河流的污染，从源头上扼杀。

三、加大科研投入，研制新型化学能源，化学村料等等。传统的能源利用使得地球环境受到极大污染，特别是二氧化碳的大量排放，使得全球汽温变暖，生物环境链受到影响。新型化学能源的开发，不但可能代替传统能源的不足，而且使环境得到改善。

四、在农业化肥农药上改进化学成份，便得化学成品可以降解，且无公害。早期发明的有机氯杀虫剂，如六六

六、DDT曾经就是以显著药效而迅速推广，但不久，害虫对它们产生了抗药性，因而用量越来越大，这样在土壤中的积累也越来越多，而土壤对六六

六、DDT的降解作用非常缓慢。农药污染环境后，多半能直接危害人体健康，产生致癌、致畸等恶果。所以，改进化学农药的成份显得极为重要和迫切。

在新型环境下，我们面对当前复杂严峻的形势，环境污染问题正以全球化，高速度的发展趋势，化学与环境的友好发展必须大力提倡。建设化学与环境友好形社会是我们的首要。环境一但丧失自我的修复能力，地球这唯一的生命摇蓝变会成为我们自己的墓地。化学与环境污染的关系，是新一轮全球发展的焦点，没有了良好的环境支持，我们的发展只会是纸上谈兵，先发展后治理的传统观念必须彻底的转变，因为我们的环境承受能力正一步步的减弱。提倡绿色化学，清洁化学，无公害化学的概念是我们建设环境友好型社会的前提和基础。

总之，化学的发展给予我们良好的生活条件和机会，环境污染问题我们必须重视。化学与环境污染的关系是关乎我们生存的问题，没有环境，我们生存的机会就会没有，但没有化学，我们还可生存，因此，化学的发展必须与环境污染相互结合，在利用的同时注重环境治理。

第二篇：浅谈化学与现代生活的关系

常熟市冶塘中学

谭卫华

化学是一门生动的、贴近生活的、探求自然奥秘的一门学科，生活中充满着化学的踪影，生活中处处有化学。日常生活以及材料、能源、环境、生命科学等诸多问题，都体现了化学与人类社会发展的密切关系以及化学发展的最新成果。

随着生活水平的提高，人们越来越追求健康、高品位的生活，化学与生活的联系也日趋密切。只要你留心观察、用心思考，就会发现生活中的化学处处可见。

21世纪所谓生活对化学的要求和利用会日益加大，人们对衣食住行等各方面新的需求都与化学紧密相连。基因疗法、转基因食品干细胞技术、生态环保型服装、智能材料、生物质洁净能源、纳米生物技术等，人们要用化学方法不断创造新的化学产品;创造新药品战胜癌症、艾滋病、SARS等病毒性疾病;战胜老年痴呆、心脏病与中风等影响健康长寿的顽疾。

在衣方面，化学可谓给生活增添温暖。尼龙，分子中含有酰铵键的树脂，自然界中没有，需要靠化学方法得到;涤纶，用乙二醇、对苯二甲酸二甲酯等合成的纤维。还有类似的许多衣料，丰富了人们的衣橱。在食方面，化学同样重要。用纯碱发面制馒头，松软可口。各种饮用酒，经粮食等原料发生一系列化学变化制得。槟榔是少数民族喜爱的食物，在食用前，槟榔必须浸泡在熟石灰中，切成小块。到一定时间后，才可食用。食用松花蛋蘸点醋能除涩味，使食物更美味。 学了化学，还可以使我们吃的更营养，如：如何烹调能防止维生素的流失，何时添加加碘盐效果更好，使用什么金属炒菜对健康更有利等。

由于有了化学，我们的住房才有多彩的装饰。生石灰浸在水中成熟石灰，熟石灰涂在墙上干后变成洁白坚硬的碳酸钙，覆盖了泥土的黄色，房子才显得整洁明亮。化学炼出钢铁，我们才有铁制品使用。由于铁制品在潮湿的空气中容易生锈，我们又能利用化学知识来有效的解决这个问题。化学加工石油，我们才能用上轻便的塑料。虽然废弃的塑料会导致“白色污染”，但它的优点是功不可没的，不利的一面我们可以利用化学知识来有效的防止。化学锻烧陶土，才能使房屋有漂亮的瓷砖表面，美化了我们生活的环境和质量。

化学反应是交通工具得以行驶的动力。没有燃料的燃烧放出热量，车辆根本无法开动。化学能是它们得以行动的最原始的能量来源，即使用了电做动力，也不能忘记化学能伟大的贡献。在现在，化学仍是交通工具的生命仍对人们出行起重大作用。虽然汽油、柴油、煤等燃料的燃烧会给我们生活的环境带来污染，

化学无时不在人们生活的各种活动中。洗涤剂是含磷的化合物，广泛应用于人们清洗器具、纺织、造纸、农药等部门。用黄铁矿燃烧制硫酸，作为重要的化工原料。用“王水”检验金子是否纯。用酸洗去水垢。用汽油乳化橡胶做粘合剂。用氢氟酸雕画玻璃。用泡沫灭火器灭火。用二氧化碳加压溶解制爽口的汽水，用小苏打做可口的饼干。用腐蚀性药品清除管道阻塞。生活中，化学的频繁使用不是举例能举得完的，它已与生活紧密联系在一起。

化学本身是一面魔术镜，将一百多种元素巧妙地结合，组成神奇美丽的世界。它使碳这一元素形成了美丽高贵的金刚石和柔软廉价的石墨两种天壤之别的形态，跟人们开了玩笑。人们将在它的一个个玩笑中不断摸索进步。而我们的生活也将随着印染(有了印染我们能穿上不同颜色的衣服)、合成奶油(有了它我们能吃上各种可可的蛋糕)、钢筋、水泥、木料(有了它我们能住上高楼)、交通工具(有了它上班、旅游很方便)等等;利用化学生产化肥和农药，以增加粮食的产量;利用化学合成药物，以抑制细菌和病毒，保障人体的健康;利用化学开发新能源和新材料，以改善人类的生存条件;利用化学综合应用自然资源和保护环境，以使人类生活得更加美好。

化学是如此的奇妙，有了化学我们的生活变得多姿多彩。

第三篇：化学键与化学反应中能量变化的关系教学设计

化学必修二第二章 2-1-1教学设计 2018年2月16日

课题：化学键与化学反应中能量变化的关系(问题导学为主)

主备人：高一备课组 毛小红

一、高考考纲要求：

1、从微观化学键的角度来解释化学反应中为什么会有能量变化;

2、利用化学键键能的改变值估算化学反应中的能量变化值;

3、用符号(能量变化示意图、“反应过程—能量”曲线图)定性表征化学反应过程中能量的转化。

二、学习目标

知识与技能: 1. 知道各种物质都储存有化学能，化学能越低物质越稳定; 2. 知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因; 3. 能根据吸热和放热判断反应物和产物总能量的高低。 过程与方法：

通过宏观(实验现象)——微观(化学键的断裂与生成)——图(能量变化示意图、“反应过程——能量”曲线图)三重表征，建立化学键与化学反应过程中不同形式的能量之间相互转化的关系，形成能量守恒的观念，建立以化学键为中心的化学反应及其能量变化的微观认识框架。 情感态度与价值观：

通过对物质化学反应与体系能量变化关系的学习，将化学反应的认识层次从初中的“物质变化的角度”上升到“能量转化的视角”，建立认识化学反应的能量转化观，进一步体会化学反应过程中的质量守恒和能量守恒。

三、教学过程

【温故知新】问题串形式呈现——学生自主完成 1.通过宏观实验现象感受化学反应中伴随着能量的变化 【实验视频】氢气与氯气混合，在光照条件下爆炸。提出问题： ①观察到什么现象?

②镁条燃烧时放出的热量来自哪里?

③氢气与氯气混合后可以安静地共存，为什么光照后就反应?光照的作用是什么? 2：从微观角度建立化学键与化学反应中能量变化关系

(1)化学反应过程中，放出的能量来自哪里?你是怎样理解“各种物质都储存有化学能”这句话的?一个化学必修二第二章 2-1-1教学设计 2018年2月16日 确定的化学反应完成后的结果是吸收能量还是放出能量，由什么决定? (2)从化学键角度分析，化学反应的本质是什么?

教学环节3：借助图像符号帮助理解化学键与化学反应中能量变化的关系

我们可以用图像来形象地说明化学反应过程中，能量的变化关系。请看教材图2—1。

【过渡】上述示意图可以较好地解释反应物总能量与生成物总能量的相对大小与反应是放出能量还是吸收能量的关系。然而我们还有一些问题没有解决，如：氢气与氯气混合后可以安静地共存，为什么光照后就反应?光照的作用是什么?我们还可以用化学反应过程的能量变化图来更好地表示化学反应过程中能量的变化。

【以反应H2 + Cl2==== 2HCl为例，投影并讲解反应过程的能量变化图各部分所代表的意义】

教学环节4：练习提升，学会利用化学键键能的改变值估算陌生反应过程中的能量变化

化学必修二第二章 2-1-1教学设计 2018年2月16日

【学生动手】(计算，上黑板板书)

1.

【小组交流】这节课学了什么?

1. 断键、成键与能量有什么关系?

2. 化学反应是吸热还是放热由什么决定?

3. 从反应物生成物总能量角度如何判断反应中能量的变化?

【教师点拨】(环节突出)

1.1、化学反应的本质：旧化学键的断裂，新化学键的形成

(吸收能量)

(释放能量)

2、化学反应能量变化判断方法：

(1)从反应物与生成物总能量相对大小(宏观)判断

若E反> E生，放热反应 若E反< E生，吸热反应

(2)从反应物、生成物键能(微观)判断

若Q吸>Q 放，吸热反应 若Q吸

四、教学反思

课后反思：

化学必修二第二章 2-1-1教学设计 2018年2月16日

五、个案补充

个案补充：

1、化学反应一定伴随能量的变化，有能量的变化不一定是化学反应(如浓硫酸的稀释是放热过程而不是放热反应)。

2、物质具有的能量越低越稳定，断裂其化学键需要的能量越高。

3、化学反应中反应热的计算注意共价化合物共价键的数目。

4、化学反应中反应热的计算注意与化学计量数的关系。

第四篇：化学工艺与化学工程的差别

化学工艺

化学工艺即化工技术或化学生产技术，指将原料物主要经过化学反应转变为产品的方法和过程, 包括实现这一转变的全部措施。化学生产过程一般地可概括为三个主要步骤：①原料处理。为了使原料符合进行化学反应所要求的状态和规格，根据具体情况，不同的原料需要经过净化、提浓、混合、乳化或粉碎(对固体原料)等多种不同的预处理。②化学反应。这是生产的关键步骤。经过预处理的原料，在一定的温度、压力等条件下进行反应，以达到所要求的反应转化率和收率。反应类型是多样的，可以是氧化、还原、复分解、磺化、异构化、聚合、焙烧等。通过化学反应，获得目的产物或其混合物。③产品精制。将由化学反应得到的混合物进行分离，除去副产物或杂质，以获得符合组成规格的产品。以上每一步都需在特定的设备中，在一定的操作条件下完成所要求的化学的和物理的转变。 化学生产技术通常是对一定的产品或原料提出的，例如氯乙烯的生产、甲醇的合成、硫酸的生产、煤气化等。因此，它具有个别生产的特殊性;但其内容所涉及的方面一般有：原料和生产方法的选择，流程组织，所用设备(反应器、分离器、热交换器等)的作用，结构和操作，催化剂及其他物料的影响,操作条件的确定,生产控制，产品规格及副产品的分离和利用，以及安全技术和技术经济等问题。现代化学生产的实现，应用了基础科学理论(化学和物理学等)、化学工程和原理和方法、以及其他有关的工程学科的知识和技术。现代化学生产技术的主要发展趋势是：基础化学工业生产的大型化，原料和副产物的充分利用，新原料路线和新催化剂(包括新反应)的采用，能源消耗的降低，环境污染的防止，生产控制自动化，生产的最优化等。

早期的化学生产以经验为依据，可称为手工艺式的。在生产和科学的长期发展中，化学生产逐渐从手工艺式的生产向以科学理论为基础的现代生产技术转变。但由于化学生产中的物质转化的内容复杂，类型繁多，经验性的生产技术仍然存在。化学工艺这一名称，从上述发展来看，只宜用于仍主要根据经验进行的化学生产。在高等学校的课程设置中，有工业化学和化学工艺学，两种课程仅在名称上不同，其内容均与上述化学生产技术的一般内容大体相似。

化学工程

研究化学工业和其他过程工业 (process industry) 生产中所进行的化学过程和物理过程共同规律的一门工程学科。这些工业包括石油炼制工业、冶金工业、建筑材料工业、食品工业、造纸工业等。它们从石油、煤、天然气、盐、石灰石、其他矿石和粮食、木材、水、空气等基本的原料出发，借助化学过程或物理过程，改变物质的组成、性质和状态，使之成为多种价值较高的产

品，如化肥、汽油、润滑油、合成纤维、合成橡胶、塑料、烧碱、纯碱、水泥、玻璃、钢、铁、铝、纸浆等等。化学过程是指物质发生化学变化的反应过程，如柴油的催化裂化制备高辛烷值汽油是一个化学反应过程。物理过程系指物质不经化学反应而发生的组成、性质、状态、能量变化过程，如原油经过蒸馏的分离而得到汽油、柴油、煤油等产品。至于其他一些领域 , 诸如矿石冶炼 , 燃料燃烧，生物发酵，皮革制造，海水淡化等等，虽然过程的表现形式多种多样，但均可以分解为上述化学过程和物理过程。实际上，化学过程往往和物理过程同时发生。例如催化裂化是一个典型的化学过程，但辅有加热、冷却和分离，并且在反应进行过程中，也必伴随有流动、传热和传质。所有这些过程，都可通过化学工程的研究，认识和阐释其规律性，并使之应用于生产过程和装置的开发、设计、操作，以达到优化和提高效率的目的。 上述工业生产的共同特点是，从实验室到工业生产特别是大规模的生产，都要解决一个装置的放大问题。生产规模扩大和经济效益提高的重要途径是装置的放大，以节省投资，降低消耗，减少占地 , 节约人力。但是 , 在大装置上所能达到的某些指标，通常低于小型试验结果，原因是随着装置的放大，物料的流动、传热、传质等物理过程的因素和条件发生了变化。这种起源于放大过程的效应，长期以来被笼统地称作“放大效应”，它包含了很多已查明或未查明的物理因素(或称工程因素)的影响。化学工程的一个重要任务就是研究有关工程因素对过程和装置的效应，特别是在放大中的效应，以解决关于过程开发、装置设计和操作的理论和方法等问题。它以物理学、化学和数学的原理为基础，广泛应用各种实验手段，与化学工艺相配合，去解决工业生产问题。

学科内容

化学工程包括单元操作、化学反应工程、传递过程、化工热力学、化工系统工程、过程动态学及控制等方面。

单元操作 构成多种化工产品生产的物理过程都可归纳为有限的几种基本过程，如流体输送、换热(加热和冷却)、蒸馏、吸收、蒸发、萃取、结晶、干燥等。这些基本过程称为单元操作。对单元操作的研究，得到具有共性的结果，可以用来指导各类产品的生产和化工设备的设计。在 20 世纪初，对化学工程的认识虽只限于单元操作，但却开拓了一个崭新的领域和出现了一些从事崭新职业的化学工程师。这些化学工程师不同于以往的化工生产工作者，他们经历过化学工程这一专门学科的训练，故有能力使化工生产过程和设备设计、制造和操作控制更为合理。直到今天，各个单元操作的研究还是有着极为重要的理论意义和应用价值，而且是为了适应新的技术要求，一些新的单元操作不断出现并逐步充实进来。

化学反应工程 化学反应是化工生产的核心部分，它决定着产品的收率，对生产成本有着重要影响。尽管如此，在早期因其复杂性而阻碍了对它的系统研究。直到 20 世纪中叶，在单元操

作和传递过程研究成果的基础上，在各种反应过程中，如氧化、还原、硝化、磺化等发现了若干具有共性的问题，如反应器内的返混、反应相内传质和传热、反应相外传质和传热、反应器的稳定性等。对于这些问题的研究，以及它们对反应动力学的各种效应的研究，构成了一个新的学科分支即化学反应工程，从而使化学工程的内容和方法得到了充实和发展。

传递过程 是单元操作和反应工程的共同基础。在各种单元操作设备和反应装置中进行的物理过程不外乎三种传递：动量传递、热量传递和质量传递。例如，以动量传递为基础的流体输送、反应器中的气流分布;以热量传递为基础的换热操作 , 聚合釜中聚合热的移出 ; 以质量传递为基础的吸收操作，反应物和产物在催化剂内部的扩散等。有些过程有两种或两种以上的传递现象同时存在 , 如气体增减湿等。作为化学工程的学科分支 , 传递过程着重研究上述三种传递的速率及相互关系，连贯起一些本质类同但表现形式各异的现象。

化工热力学也是单元操作和反应工程的理论基础，研究传递过程的方向和极限，提供过程分析和设计所需的有关基础数据。因此，化学工程的学科分支也可以分两个层次：单元操作和反应工程较多地直接面向工业实际，传递过程和化工热力学较多地从基础研究角度，支持前两个分支。通过这两个层次使理论和实际得以密切结合。

随着生产规模的扩大和资源、能源的大量耗用，使得早先并不显得很重要的问题逐渐突出起来。例如能量利用问题，设计和操作优化问题，在大型生产中都十分重要。由于化工过程中，各个过程单元相互影响，相互制约，因此很有必要将化工过程看作一个综合系统，并建立起整体优化的概念。于是系统工程这一学科在化学工程中得到了迅速的发展，也取得了明显的效果，形成了化工系统工程。它是系统工程方法与单元操作和化学反应工程这两个学科分支相结合的产物。为了保持操作的合理和优化，过程动态特性和控制方法也是化学工程的重要内容。

研究的对象和方法

化学工程的研究对象 通常是非常复杂的，主要表现在：①过程本身的复杂性：既有化学的，又有物理的，并且两者时常同时发生 , 相互影响。②物系的复杂性 : 既有流体(气体和液体)，又有固体，时常多相共存。流体性质可有大幅度变化，如低粘度和高粘度、牛顿型和非牛顿型等。有时，在过程进行中有物性显著改变，如聚合过程中反应物系从低粘度向高粘度的转变。③物系流动时边界的复杂性：由于设备(如塔板、搅拌桨、档板等)的几何形状是多变的，填充物(如催化剂、填料等)的外形也是多变的，使流动边界复杂且难以确定和描述。

化学工程的研究方法 由于化学工程对象的这些特点，使得解析方法在化学工程研究中往往失效。也从而形成了自己的研究方法(化学工程研究方法)，其中有些方法并非首创，而由别的领域移植而来。

早期的研究方法 化学工程初期的主要方法是经验放大，通过多层次的、逐级扩大的试验，探索放大的规律。这种经验方法耗资大、费时长、效果差，人们一直努力试图摆脱这种处境。但是时至今日，对于一些特别复杂，人们迄今尚知之甚少的过程，还不得不求助于或部分求助于此法。

20 世纪初的研究方法 相当盛行的是相似论和因次分析，其特点是将影响过程的众多变量通过相似变换或因次分析归纳成为数较少的无因次数(无量纲)群形式，然后设计模型试验，求得这些数群的关系。用这两种方法归纳实验结果，甚为有效。

对于反应过程，逐级的经验方法沿用了很长时间。由于不可能在满足几何相似和物理量相似的同时满足化学相似条件，用无因次数群关联实验结果以获得反应过程规律的思路归于无效。50 年代以后的研究方法 直至 50 年代，才在化学反应工程领域中广泛应用数学模型方法。这一方法的影响波及到化学工程的其他分支，使研究方法出现了一个革新。但即使采用了这个方法 , 实验工作仍占重要地位 , 基础数据要依靠实验测定，模型要通过实验得到鉴别，模型参数要由实验求取，模型可靠性要由实验验证。

各种化学工程研究方法的基础是实验工作，不论采用哪一种研究方法，都应力求使实验工作有效、可靠和简易可行。各种理论、各种方法以及计算机的应用，目的都是为使实验工作更能揭示事物的规律，更为节省时间、人力和费用。在上述方法的应用中，多方面体现了过程分解(将一个复杂过程分解为两个或几个较简单过程)，过程简化(较复杂过程忽略次要因素而以较简单过程简化处理)和过程综合(在分别处理分解了的过程后，再将这些过程综合为一)的思想。

重要作用

现代工业生产的规模常要求一套装置的年产量达数十万吨或更高。这些装置必然面临大量的工程问题，而且指标稍有下降，就会带来很大的经济损失。

科学技术的进步，时时刻刻在创造新的产品和新的工艺。但这些新的产品必须借助工程的手段才能实现工业生产，新的工艺要有经济和技术的合理性才能取代原有工艺。

上述装置大型化和新产品、新工艺工业化的问题都属于化学工程的研究范围。化学工程在国民经济中的重要作用是十分明显的。

例如将大量烟气中硫、氮氧化物等有害组分脱除后再排放，在实验室达到要求后，进而要在工业规模中实现大量烟气的净化，就必须考虑大规模净化的经济性和可行性，着眼点与实验室研究很不相同。

又如化工生产中 , 要求十分纯净的产品作为原料 , 如高分子化工中常要求聚合前单体的杂质含量是在百万分之几 (ppm) 数量级。对于实验室工作来说 , 这一点并不一定困难，而且小实

验也不要求提纯的经济指标。但是要求大型生产装置在低消耗和设备简易可行的条件下做到这一点 , 却是一个完全不同的课题。这种课题的解决 , 有赖于单元操作的研究。假使在实验反应器中确定了优选的温度、浓度和反应时间，获得了满意的效果。而在放大过程中，由于流动的不均匀性，物料在反应器中的停留时间(反应时间)出现不均匀，偏离了优选的反应时间。由于反应热效应，大装置中因传热的限制而出现的温度不均匀，使反应温度偏离了优选温度。温度的不均匀必然导致浓度的不均匀。这些效应引起大装置中效率下降，产品成本提高，甚至可能因此失去工业价值而不宜用于生产。这个例子说明化学反应工程研究的作用和意义。

另一个例子是工业生产中为适应各过程的需要，时而需要加热，时而需要冷却。在实验室中能耗指标并不重要，但大生产就必须考虑热量的合理利用，应尽可能使加热和冷却相匹配，尽可能利用低位热能。如何合理利用热量，如何合理安排众多的设备，这一课题，是无法用实验方法解决的，而是通过化工系统工程的研究解决的。

上述数例说明生产大型化后人们对化学工程知识的紧迫需要。化学工程的成就已能在相当程度上解决这些问题。

发展方向

化学工程面临着新的挑战和新的课题，解决这些新课题的过程，必然使化学工程学科得到发展。它的研究范围和应用前景已远远越过了它原有的含义。

化学工程正向两个方向发展：一方面随着学科的成熟，不断向学科的深度发展;另一方面是不断向新的领域渗透，研究和解决新领域中的新问题。

学科的纵深方向 为了深入掌握过程的规律，对化学工程中经常遇到的多相物系、高粘度流体和非牛顿型流体的传递规律进行深入系统研究。这些研究不但有利于解决传统研究领域的问题，也有助于了解诸如人体内血液流动等新兴课题。对反应过程中多重定常稳定态问题的研究，既是反应器设计和操作的需要，也是从另一侧面对非线性系统稳定性问题研究所作的贡献。为了使大型装置的设计更为迅速可靠，研究了各种物系物性参数、热力学参数与热化学参数以及相平衡与化学平衡数据，推动了化工热力学研究进一步与实际的结合。

在研究方法方面，数学模型方法不断完善，与之相配合的是，以统计理论和信息论为基础的实验设计、数据处理、模型的筛选和鉴别以及模型参数估计等方法。为了进行过程的模拟及多方案计算，发展了多种计算机模拟系统，建立了模型库和数据库，并从定态模拟发展到为过程控制所需要的动态模拟。

向新领域的渗透 这是客观需要，也是学科发展的动力。在历史上，化学工程就在各种新过程的开发和优化，在无机化工和石油化工等装置大型化的推动下得到发展，如大型径向固定床反

应器和催化裂化用流化床反应器的开发技术。在解决石油加工中多组分反应物系处理方法时，发展了集总动力学处理方法，这一方法反过来又可用于处理生物反应过程。在向材料工业渗透过程中，出现了将化学反应工程原理用于聚合过程的聚合反应工程，对于高粘物系传递特性的研究则有了实际应用的课题。随着生物技术的进展 , 出现了生物化学工程 , 以解决生物反应器和生物制剂分离等问题，如超过滤技术等。能源短缺的情况，使人们重视低温热源的利用，出现了新型换热器。为了保护环境，也为了开发海洋资源，要求研究低浓度混合物的分离技术，于是出现了新的分离技术，如膜分离、泡沫分离等。用化学工程的观点和方法，研究人体内的生理过程，如药物在人体中的扩散，以及研究人工脏器等，形成了生物医学工程这一新的研究领域。为了探索在离心力场、电场、磁场等作用下的过程规律，出现了场致化学工程。化学工程的原理甚至被应用于研究高纯电子器件的制备，喷气技术等等方面。也就是说，在化工生产领域之外，凡是存在反应过程或传递过程并值得重视的场合，几乎都可以找到化学工程的用武之地。这一认识反映了当今化学工程的概貌。

第五篇：化学工程与工艺专业介绍及化学工程与工艺专业就业前景

化学工程与工艺是研究化工类生产过程以及过程技术的基本规律，运用这些规律建立有关的基本理论和基本方法，并解决与生产、研究、设计和优化等有关问题的工程技术学科;是现代科学技术中发展最迅速、应用最广泛的学科之一。它对国民经济可持续发展，特别是对材料、生物、能源、环境和资源等新领域的发展具有极其重要的支撑作用。

本专业拥有优良的教学和科研环境，治学治教严谨，学术思想活跃，国内外校际交流和科技合作广泛，具有工学学士、硕士和博士以及工程硕士学位授予权，建有博士后科研工作流动站。本专业以培养适应21世纪发展需求的高科技人才为目标，注重基础理论和工程技术知识的教学，注重全面素质和创新精神的培养，注重英语能力、计算机应用能力和工程实践能力的提高，以满足拓宽择业面和长远发展的需要。

在学习高等数学、化学和物理等知识的基础上，本专业主要学习化工原理、化工热力学、反应工程、分离工程、系统工程以及化工过程分析与合成等专业课程知识，接受实验技能、计算机过程模拟与应用、信息获取、工程设计、科学研究方法等方面的能力训练。

宽厚的专业知识与能力使毕业生可在化工、石化、精细与日用化工、环境、医药、能源及动力等过程技术或产业部门从事生产、研发、设计、教学以及管理等工作，并为其进一步多方向的拓展与深造奠定了良好基础。

1.培养目标

使毕业生适应国家经济与科技发展的需求，成为具备宽厚的理论基础知识，通晓化工生产技术的专业原理、专业技能与研究方法，能够从事过程工业领域的产品研制与开发、装置设计、生产过程的控制以及企业经营管理等方面工作的高素质科技人才。

2.基本要求

学生将系统地学习本专业必须的基础理论和工程技术知识，特别是以下方面的知识：

(1)无机化学、有机化学、物理化学的基础理论与实验;

(2)化工原理、化工热力学、化学反应工程、分离工程、化工生产工艺与设备的基础理论与实验;

(3)化工技术经济分析和生产运行管理;

(4)研究与开发新产品、新设备和新工艺的初步能力等。

本专业毕业生的基本要求是：

(1)具有高度社会责任感和良好道德修养，具有为祖国现代化建设服务的思想;

(2)具有良好的文化素质;

(3)具有强健的体魄与健康的心理素质;

(4)具有较强的自学能力、表达与交往能力以及处理工程实际问题的能力;

(5)系统地掌握化学工程与工艺的基础理论与专业知识，能够结合化工生产的社会经济目标，从事研究、开发、设计、生产与企业管理等工作;

(6)富有求实精神、创新精神、合作精神和应变能力，具有一定的国际交往能力;

(7)熟练掌握一门外国语，通过国家外语四级考试;

(8)具备使用计算机的基本技能。

化学专业为学生提供化学知识方面的职业才能，同时，还开设包括数学、物理和生物在内的辅助性的课程。除了使学生掌握具体科学基础知识外，该专业还培养学生具有判断力的思维、试验技术、解释观察以及清晰表达思维等能力。

打算从事化学职业的学生将乐于独立工作。他们将有超出一般水平的科学和数学天赋，有用自己双手劳动，使用技术材料和操作实验的灵巧性。坚韧、耐心、好奇心、独立、创造力和关心细节是职业化学家必须具备的基本品质。

在双专业中，学生可能会选择生物与化学的结合。

就业机会：

分析化学师 生物化学师 化学工程师 化学调配师 化学技术员 化学工艺师 临床化学家 化学顾问牙医 环境学家 酶化学师 食品化学师 地理化学 地理学家 无机化学家、生产商销售代理 医药技术师 冶金学家 营养学家 职业安全与健康专家 有机化学家 物理化学家 物理学家 医师 质保专家 放射化学家 科学信息专家 教师/教授 技术作家 毒理学家 兽类科学家 (一些职位可能需要额外教育和/或培训。)

潜在用人市场 ： 化学工厂 学院，大学 政府社团 保健服务 中学 医院，工业实验室 图书馆 医药公司 私人企业 实验研究所