工科基礎(chǔ)化學(xué)與實(shí)驗(yàn)

緒論（1）0.1化學(xué)是一門中心的、實(shí)用的和創(chuàng)造性的科學(xué)（1）0.2化學(xué)變化的特點(diǎn)（2）0.3化學(xué)的分支學(xué)科（3）0.4工科基礎(chǔ)化學(xué)的教學(xué)目的（5）第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)（6）1.1原子結(jié)構(gòu)與元素的周期系（6）1.1.1氫原子光譜和玻爾理論（7）1.1.2微觀粒子的波粒二象性（9）1.1.3氫原子的量子力學(xué)模型（11）1.1.4多電子原子的量子力學(xué)模型（15）1.1.5原子的電子結(jié)構(gòu)和元素周期系（19）1.1.6元素性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系（21）1.2共價(jià)鍵與分子結(jié)構(gòu)（26）1.2.1價(jià)鍵理論（27）1.2.2鍵參數(shù)（29）1.2.3雜化軌道理論（32）1.2.4分子軌道理論（36）1.2.5分子間力與氫鍵（40）1.3固體與晶體結(jié)構(gòu)（43）1.3.1晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與分類（43）1.3.2離子鍵與離子晶體（45）1.3.3原子晶體與分子晶體（51）1.3.4金屬鍵與金屬晶體（52）1.3.5過渡型晶體（55）1.4配位化合物結(jié)構(gòu)（56）1.4.1配位化合物的基本概念（56）1.4.2配位化合物的價(jià)鍵理論（59）1.4.3配位化合物的晶體場(chǎng)理論（62）本章小結(jié)（67）思考題（68）習(xí)題（70）第2章化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向及限度（74）2.1基本概念（74）2.1.1系統(tǒng)與環(huán)境（74）2.1.2狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)（75）2.1.3過程與途徑（75）2.1.4理想氣體（76）2.2熱力學(xué)第一定律（77）2.2.1熱和功（77）2.2.2熱力學(xué)能（78）2.2.3熱力學(xué)第一定律（79）2.3焓（80）2.3.1等容過程熱效應(yīng)（80）2.3.2等壓過程熱效應(yīng)與焓（80）2.3.3等容過程熱效應(yīng)與等壓過程熱效應(yīng)的關(guān)系（80）2.4熱化學(xué)——化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)（81）2.4.1反應(yīng)進(jìn)度（81）2.4.2標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（82）2.4.3熱化學(xué)方程式（83）2.4.4蓋斯定律（83）2.4.5熱化學(xué)基本數(shù)據(jù)與反應(yīng)焓變的計(jì)算（84）2.5熵變與過程（反應(yīng)）的方向（86）2.5.1自發(fā)過程的方向性（86）2.5.2反應(yīng)的熵變（87）2.6吉布斯函數(shù)變與反應(yīng)的方向（89）2.6.1吉布斯函數(shù)變與反應(yīng)方向的判據(jù)（89）2.6.2標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)（91）2.6.3化學(xué)反應(yīng)等溫方程式（91）2.7化學(xué)平衡（92）2.7.1可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡（92）2.7.2標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)（92）2.7.3書寫標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式的注意事項(xiàng)（93）2.7.4平衡常數(shù)的計(jì)算與應(yīng)用（94）2.8化學(xué)平衡的移動(dòng)（96）2.8.1濃度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響（96）2.8.2壓力對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響（97）2.8.3惰性氣體對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響（98）2.8.4溫度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響（99）2.8.5平衡移動(dòng)原理（100）本章小結(jié)（100）思考題（102）習(xí)題（102）第3章溶液及水溶液中的離子平衡（107）3.1溶液（107）3.1.1溶液濃度表示法（107）3.1.2拉烏爾定律與亨利定律（109）3.1.3非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性（111）3.2酸堿質(zhì)子理論（113）3.2.1質(zhì)子酸、質(zhì)子堿的定義（113）3.2.2酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)（114）3.2.3水的質(zhì)子自遞反應(yīng)與水的離子積（115）3.2.4質(zhì)子酸堿的相對(duì)強(qiáng)弱（115）3.3弱酸和弱堿的解離平衡（117）3.3.1一元弱酸、弱堿的解離平衡（117）3.3.2多元弱酸、弱堿的解離平衡（118）3.4緩沖溶液（120）3.4.1同離子效應(yīng)（120）3.4.2緩沖溶液（121）3.4.3緩沖溶液的pH值計(jì)算（121）3.4.4緩沖溶液的配制（122）3.5沉淀溶解平衡（123）3.5.1標(biāo)準(zhǔn)溶度積（124）3.5.2溶度積和溶解度之間的換算（124）3.5.3溶度積規(guī)則（125）3.5.4沉淀溶解平衡中的同離子效應(yīng)（126）3.5.5溶液的pH值對(duì)沉淀溶解平衡的影響（126）3.5.6分步沉淀（127）3.5.7難溶電解質(zhì)的轉(zhuǎn)化（128）3.6配位化合物的解離平衡（129）3.6.1配位化合物的標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定常數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)不穩(wěn)定常數(shù)（129）3.6.2配位化合物的解離平衡移動(dòng)（131）本章小結(jié)（132）思考題（133）習(xí)題（134）第4章氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)基礎(chǔ)（138）4.1氧化還原反應(yīng)的基本概念（138）4.1.1氧化數(shù)（138）4.1.2氧化還原反應(yīng)（139）4.1.3氧化還原反應(yīng)方程式的配平（139）4.2原電池（141）4.2.1原電池（141）4.2.2原電池的電動(dòng)勢(shì)與吉布斯函數(shù)變（143）4.3電極電勢(shì)（144）4.3.1標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)（144）4.3.2電極電勢(shì)的能斯特方程式（148）4.4電極電勢(shì)的應(yīng)用（152）4.4.1判斷氧化劑和還原劑的強(qiáng)弱（152）4.4.2判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向（152）4.4.3判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度（153）4.4.4元素的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)圖及其應(yīng)用（154）4.5電化學(xué)應(yīng)用簡(jiǎn)介（156）4.5.1電解池、電解原理及應(yīng)用（156）4.5.2金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)（158）4.5.3化學(xué)電源（159）本章小結(jié)（161）思考題（162）習(xí)題（163）第5章化學(xué)動(dòng)力學(xué)（166）5.1化學(xué)反應(yīng)速率及其機(jī)理（166）5.1.1化學(xué)反應(yīng)速率的定義及其表示方法（166）5.1.2反應(yīng)速率的實(shí)驗(yàn)測(cè)定（168）5.2反應(yīng)歷程和基元反應(yīng)（168）5.2.1反應(yīng)歷程和基元反應(yīng)（168）5.2.2簡(jiǎn)單反應(yīng)與復(fù)合反應(yīng)（169）5.2.3反應(yīng)分子數(shù)（169）5.3化學(xué)反應(yīng)速率與濃度的關(guān)系（169）5.3.1質(zhì)量作用定律和反應(yīng)速率常數(shù)（169）5.3.2反應(yīng)級(jí)數(shù)（170）5.4速率方程的微積分形式及其特征（170）5.4.1簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)反應(yīng)的速率方程（171）5.4.2簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)反應(yīng)速率方程的確定（175）5.5溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響（176）5.5.1溫度與反應(yīng)速率之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式（176）5.5.2活化能的物理意義（178）5.5.3活化能對(duì)反應(yīng)速率的影響（178）5.6化學(xué)反應(yīng)速率理論（179）5.6.1簡(jiǎn)單碰撞理論（179）5.6.2過渡狀態(tài)理論（180）5.7催化反應(yīng)（181）5.7.1催化劑和催化反應(yīng)（181）5.7.2催化反應(yīng)的一般機(jī)理（181）5.7.3催化劑的特性（183）本章小結(jié)（183）思考題（184）習(xí)題（185）第6章膠體（187）6.1分散系統(tǒng)的分類（187）6.2溶膠的特性與結(jié)構(gòu)（188）6.2.1溶膠的光學(xué)性質(zhì)——丁達(dá)爾效應(yīng)（188）6.2.2溶膠的動(dòng)力性質(zhì)（189）6.2.3溶膠的電學(xué)性質(zhì)（191）6.2.4溶膠粒子的結(jié)構(gòu)（192）6.3溶膠的聚沉與保護(hù)（193）6.3.1電解質(zhì)對(duì)溶膠的聚沉作用（193）6.3.2溶膠的相互聚沉（193）6.3.3加熱聚沉（194）6.3.4膠體的保護(hù)（194）6.4溶膠的制備和凈化（194）6.4.1分散法（194）6.4.2凝聚法（195）6.4.3溶膠的凈化（195）6.5乳狀液（196）6.5.1乳狀液的穩(wěn)定條件（196）6.5.2乳狀液的轉(zhuǎn)化與破壞（197）6.6表面活性劑及其應(yīng)用（197）6.6.1表面張力（197）6.6.2表面活性劑（198）6.6.3表面活性劑的作用（200）本章小結(jié)（201）習(xí)題（202）第7章單質(zhì)及無機(jī)化合物（204）7.1元素的存在狀態(tài)和分布（204）7.2主族元素單質(zhì)的性質(zhì)（205）7.2.1單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)（206）7.2.2單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)（208）7.2.3稀有氣體（209）7.3過渡元素概論（211）7.3.1過渡元素的通性（211）7.3.2重要的過渡元素（213）7.4鑭系元素與錒系元素的簡(jiǎn)述（221）7.4.1鑭系元素（221）7.4.2錒系元素（221）7.5氧化物和氫氧化物（222）7.5.1氧化物的物理性質(zhì)（222）7.5.2氧化物的酸堿性及其變化規(guī)律（223）7.5.3氫氧化物的酸堿性（224）7.6鹵化物（226）7.6.1鹵化物的物理性質(zhì)（226）7.6.2鹵化物的化學(xué)性質(zhì)（227）7.7硫化物（228）7.7.1硫化物的溶解性（228）7.7.2硫化物的還原性（230）7.7.3硫化物的酸堿性（230）7.8含氧酸及其鹽（231）7.8.1含氧酸的酸性（231）7.8.2含氧酸及其鹽的熱穩(wěn)定性（232）7.8.3含氧酸及其鹽的氧化還原性（233）7.8.4含氧酸鹽的溶解性（235）7.8.5硅酸鹽（235）本章小結(jié)（236）思考題（237）習(xí)題（238）第8章能源、環(huán)境、無機(jī)材料（241）8.1化學(xué)與能源（241）8.1.1煤（242）8.1.2石油（245）8.1.3天然氣（247）8.1.4核能（247）8.1.5太陽能和氫能（248）8.1.6生物質(zhì)能（249）8.2化學(xué)與環(huán)境（249）8.2.1大氣的污染與防治（250）8.2.2水體的污染與防治（255）8.2.3土壤的污染與防治（257）8.2.4環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展（258）8.3化學(xué)與無機(jī)材料（259）8.3.1金屬及合金材料（259）8.3.2無機(jī)建筑材料（261）8.3.3陶瓷材料（266）8.3.4新型無機(jī)非金屬材料（269）本章小結(jié)（276）思考題（277）第9章化學(xué)實(shí)驗(yàn)（278）實(shí)驗(yàn)一標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的稱量、配制與酸堿滴定（279）實(shí)驗(yàn)二醋酸解離度和解離常數(shù)的測(cè)定（281）實(shí)驗(yàn)三氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)（284）實(shí)驗(yàn)四反應(yīng)級(jí)數(shù)及活化能測(cè)定（286）實(shí)驗(yàn)五磺基水楊酸鐵（Ⅲ）配離子的組成和穩(wěn)定常數(shù)的測(cè)定（289）實(shí)驗(yàn)六水的凈化與軟化處理（292）實(shí)驗(yàn)七錫、鉛、銻、鉍（296）實(shí)驗(yàn)八鉻和錳（300）實(shí)驗(yàn)九常見陽離子的分離和檢出（305）實(shí)驗(yàn)十鐵礦石中鐵含量的測(cè)定（308）附錄（311）附錄A一些基本物理常數(shù)（311）附錄B某些物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵（298.15 K）（312）附錄C某些物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓（298.15 K）（317）附錄D一些弱電解質(zhì)在水溶液中的解離常數(shù)（298.15 K）（318）附錄E一些配離子的穩(wěn)定常數(shù)（298.15 K）（319）附錄F一些物質(zhì)的溶度積（298.15 K）（320）附錄G一些電極反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)（298.15 K）（321）參考答案（323）主要參考文獻(xiàn)（334）元素周期表1