工科基礎化學與實驗

緒論（1）0.1化學是一門中心的、實用的和創(chuàng)造性的科學（1）0.2化學變化的特點（2）0.3化學的分支學科（3）0.4工科基礎化學的教學目的（5）第1章物質結構基礎（6）1.1原子結構與元素的周期系（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氫原子的量子力學模型（11）1.1.4多電子原子的量子力學模型（15）1.1.5原子的電子結構和元素周期系（19）1.1.6元素性質與原子結構的關系（21）1.2共價鍵與分子結構（26）1.2.1價鍵理論（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固體與晶體結構（43）1.3.1晶體的內部結構與分類（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配位化合物結構（56）1.4.1配位化合物的基本概念（56）1.4.2配位化合物的價鍵理論（59）1.4.3配位化合物的晶體場理論（62）本章小結（67）思考題（68）習題（70）第2章化學反應進行的方向及限度（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熱力學第一定律（77）2.2.1熱和功（77）2.2.2熱力學能（78）2.2.3熱力學第一定律（79）2.3焓（80）2.3.1等容過程熱效應（80）2.3.2等壓過程熱效應與焓（80）2.3.3等容過程熱效應與等壓過程熱效應的關系（80）2.4熱化學——化學反應的熱效應（81）2.4.1反應進度（81）2.4.2標準狀態(tài)（82）2.4.3熱化學方程式（83）2.4.4蓋斯定律（83）2.4.5熱化學基本數(shù)據(jù)與反應焓變的計算（84）2.5熵變與過程（反應）的方向（86）2.5.1自發(fā)過程的方向性（86）2.5.2反應的熵變（87）2.6吉布斯函數(shù)變與反應的方向（89）2.6.1吉布斯函數(shù)變與反應方向的判據(jù)（89）2.6.2標準摩爾生成吉布斯函數(shù)（91）2.6.3化學反應等溫方程式（91）2.7化學平衡（92）2.7.1可逆反應和化學平衡（92）2.7.2標準平衡常數(shù)（92）2.7.3書寫標準平衡常數(shù)表達式的注意事項（93）2.7.4平衡常數(shù)的計算與應用（94）2.8化學平衡的移動（96）2.8.1濃度對化學平衡移動的影響（96）2.8.2壓力對化學平衡移動的影響（97）2.8.3惰性氣體對化學平衡移動的影響（98）2.8.4溫度對化學平衡移動的影響（99）2.8.5平衡移動原理（100）本章小結（100）思考題（102）習題（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非電解質稀溶液的依數(shù)性（111）3.2酸堿質子理論（113）3.2.1質子酸、質子堿的定義（113）3.2.2酸堿反應的實質（114）3.2.3水的質子自遞反應與水的離子積（115）3.2.4質子酸堿的相對強弱（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（120）3.4.2緩沖溶液（121）3.4.3緩沖溶液的pH值計算（121）3.4.4緩沖溶液的配制（122）3.5沉淀溶解平衡（123）3.5.1標準溶度積（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（126）3.5.5溶液的pH值對沉淀溶解平衡的影響（126）3.5.6分步沉淀（127）3.5.7難溶電解質的轉化（128）3.6配位化合物的解離平衡（129）3.6.1配位化合物的標準穩(wěn)定常數(shù)和標準不穩(wěn)定常數(shù)（129）3.6.2配位化合物的解離平衡移動（131）本章小結（132）思考題（133）習題（134）第4章氧化還原反應與電化學基礎（138）4.1氧化還原反應的基本概念（138）4.1.1氧化數(shù)（138）4.1.2氧化還原反應（139）4.1.3氧化還原反應方程式的配平（139）4.2原電池（141）4.2.1原電池（141）4.2.2原電池的電動勢與吉布斯函數(shù)變（143）4.3電極電勢（144）4.3.1標準電極電勢（144）4.3.2電極電勢的能斯特方程式（148）4.4電極電勢的應用（152）4.4.1判斷氧化劑和還原劑的強弱（152）4.4.2判斷氧化還原反應進行的方向（152）4.4.3判斷氧化還原反應進行的程度（153）4.4.4元素的標準電極電勢圖及其應用（154）4.5電化學應用簡介（156）4.5.1電解池、電解原理及應用（156）4.5.2金屬的電化學腐蝕與防護（158）4.5.3化學電源（159）本章小結（161）思考題（162）習題（163）第5章化學動力學（166）5.1化學反應速率及其機理（166）5.1.1化學反應速率的定義及其表示方法（166）5.1.2反應速率的實驗測定（168）5.2反應歷程和基元反應（168）5.2.1反應歷程和基元反應（168）5.2.2簡單反應與復合反應（169）5.2.3反應分子數(shù)（169）5.3化學反應速率與濃度的關系（169）5.3.1質量作用定律和反應速率常數(shù)（169）5.3.2反應級數(shù)（170）5.4速率方程的微積分形式及其特征（170）5.4.1簡單級數(shù)反應的速率方程（171）5.4.2簡單級數(shù)反應速率方程的確定（175）5.5溫度對反應速率的影響（176）5.5.1溫度與反應速率之間的經(jīng)驗關系式（176）5.5.2活化能的物理意義（178）5.5.3活化能對反應速率的影響（178）5.6化學反應速率理論（179）5.6.1簡單碰撞理論（179）5.6.2過渡狀態(tài)理論（180）5.7催化反應（181）5.7.1催化劑和催化反應（181）5.7.2催化反應的一般機理（181）5.7.3催化劑的特性（183）本章小結（183）思考題（184）習題（185）第6章膠體（187）6.1分散系統(tǒng)的分類（187）6.2溶膠的特性與結構（188）6.2.1溶膠的光學性質——丁達爾效應（188）6.2.2溶膠的動力性質（189）6.2.3溶膠的電學性質（191）6.2.4溶膠粒子的結構（192）6.3溶膠的聚沉與保護（193）6.3.1電解質對溶膠的聚沉作用（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（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乳狀液的轉化與破壞（197）6.6表面活性劑及其應用（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（201）習題（202）第7章單質及無機化合物（204）7.1元素的存在狀態(tài)和分布（204）7.2主族元素單質的性質（205）7.2.1單質的晶體結構與物理性質（206）7.2.2單質的化學性質（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（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（226）7.6.2鹵化物的化學性質（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（236）思考題（237）習題（238）第8章能源、環(huán)境、無機材料（241）8.1化學與能源（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生物質能（249）8.2化學與環(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)境保護與可持續(xù)發(fā)展（258）8.3化學與無機材料（259）8.3.1金屬及合金材料（259）8.3.2無機建筑材料（261）8.3.3陶瓷材料（266）8.3.4新型無機非金屬材料（269）本章小結（276）思考題（277）第9章化學實驗（278）實驗一標準物質的稱量、配制與酸堿滴定（279）實驗二醋酸解離度和解離常數(shù)的測定（281）實驗三氧化還原反應與電化學（284）實驗四反應級數(shù)及活化能測定（286）實驗五磺基水楊酸鐵（Ⅲ）配離子的組成和穩(wěn)定常數(shù)的測定（289）實驗六水的凈化與軟化處理（292）實驗七錫、鉛、銻、鉍（296）實驗八鉻和錳（300）實驗九常見陽離子的分離和檢出（305）實驗十鐵礦石中鐵含量的測定（308）附錄（311）附錄A一些基本物理常數(shù)（311）附錄B某些物質的標準摩爾生成焓、標準摩爾生成吉布斯函數(shù)和標準摩爾熵（298.15 K）（312）附錄C某些物質的標準摩爾燃燒焓（298.15 K）（317）附錄D一些弱電解質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一些物質的溶度積（298.15 K）（320）附錄G一些電極反應的標準電極電勢（298.15 K）（321）參考答案（323）主要參考文獻（334）元素周期表1