工科基础化学与实验

绪论（1）0.1化学是一门中心的、实用的和创造性的科学（1）0.2化学变化的特点（2）0.3化学的分支学科（3）0.4工科基础化学的教学目的（5）第1章物质结构基础（6）1.1原子结构与元素的周期系（6）1.1.1氢原子光谱和玻尔理论（7）1.1.2微观粒子的波粒二象性（9）1.1.3氢原子的量子力学模型（11）1.1.4多电子原子的量子力学模型（15）1.1.5原子的电子结构和元素周期系（19）1.1.6元素性质与原子结构的关系（21）1.2共价键与分子结构（26）1.2.1价键理论（27）1.2.2键参数（29）1.2.3杂化轨道理论（32）1.2.4分子轨道理论（36）1.2.5分子间力与氢键（40）1.3固体与晶体结构（43）1.3.1晶体的内部结构与分类（43）1.3.2离子键与离子晶体（45）1.3.3原子晶体与分子晶体（51）1.3.4金属键与金属晶体（52）1.3.5过渡型晶体（55）1.4配位化合物结构（56）1.4.1配位化合物的基本概念（56）1.4.2配位化合物的价键理论（59）1.4.3配位化合物的晶体场理论（62）本章小结（67）思考题（68）习题（70）第2章化学反应进行的方向及限度（74）2.1基本概念（74）2.1.1系统与环境（74）2.1.2状态与状态函数（75）2.1.3过程与途径（75）2.1.4理想气体（76）2.2热力学第一定律（77）2.2.1热和功（77）2.2.2热力学能（78）2.2.3热力学第一定律（79）2.3焓（80）2.3.1等容过程热效应（80）2.3.2等压过程热效应与焓（80）2.3.3等容过程热效应与等压过程热效应的关系（80）2.4热化学——化学反应的热效应（81）2.4.1反应进度（81）2.4.2标准状态（82）2.4.3热化学方程式（83）2.4.4盖斯定律（83）2.4.5热化学基本数据与反应焓变的计算（84）2.5熵变与过程（反应）的方向（86）2.5.1自发过程的方向性（86）2.5.2反应的熵变（87）2.6吉布斯函数变与反应的方向（89）2.6.1吉布斯函数变与反应方向的判据（89）2.6.2标准摩尔生成吉布斯函数（91）2.6.3化学反应等温方程式（91）2.7化学平衡（92）2.7.1可逆反应和化学平衡（92）2.7.2标准平衡常数（92）2.7.3书写标准平衡常数表达式的注意事项（93）2.7.4平衡常数的计算与应用（94）2.8化学平衡的移动（96）2.8.1浓度对化学平衡移动的影响（96）2.8.2压力对化学平衡移动的影响（97）2.8.3惰性气体对化学平衡移动的影响（98）2.8.4温度对化学平衡移动的影响（99）2.8.5平衡移动原理（100）本章小结（100）思考题（102）习题（102）第3章溶液及水溶液中的离子平衡（107）3.1溶液（107）3.1.1溶液浓度表示法（107）3.1.2拉乌尔定律与亨利定律（109）3.1.3非电解质稀溶液的依数性（111）3.2酸碱质子理论（113）3.2.1质子酸、质子碱的定义（113）3.2.2酸碱反应的实质（114）3.2.3水的质子自递反应与水的离子积（115）3.2.4质子酸碱的相对强弱（115）3.3弱酸和弱碱的解离平衡（117）3.3.1一元弱酸、弱碱的解离平衡（117）3.3.2多元弱酸、弱碱的解离平衡（118）3.4缓冲溶液（120）3.4.1同离子效应（120）3.4.2缓冲溶液（121）3.4.3缓冲溶液的pH值计算（121）3.4.4缓冲溶液的配制（122）3.5沉淀溶解平衡（123）3.5.1标准溶度积（124）3.5.2溶度积和溶解度之间的换算（124）3.5.3溶度积规则（125）3.5.4沉淀溶解平衡中的同离子效应（126）3.5.5溶液的pH值对沉淀溶解平衡的影响（126）3.5.6分步沉淀（127）3.5.7难溶电解质的转化（128）3.6配位化合物的解离平衡（129）3.6.1配位化合物的标准稳定常数和标准不稳定常数（129）3.6.2配位化合物的解离平衡移动（131）本章小结（132）思考题（133）习题（134）第4章氧化还原反应与电化学基础（138）4.1氧化还原反应的基本概念（138）4.1.1氧化数（138）4.1.2氧化还原反应（139）4.1.3氧化还原反应方程式的配平（139）4.2原电池（141）4.2.1原电池（141）4.2.2原电池的电动势与吉布斯函数变（143）4.3电极电势（144）4.3.1标准电极电势（144）4.3.2电极电势的能斯特方程式（148）4.4电极电势的应用（152）4.4.1判断氧化剂和还原剂的强弱（152）4.4.2判断氧化还原反应进行的方向（152）4.4.3判断氧化还原反应进行的程度（153）4.4.4元素的标准电极电势图及其应用（154）4.5电化学应用简介（156）4.5.1电解池、电解原理及应用（156）4.5.2金属的电化学腐蚀与防护（158）4.5.3化学电源（159）本章小结（161）思考题（162）习题（163）第5章化学动力学（166）5.1化学反应速率及其机理（166）5.1.1化学反应速率的定义及其表示方法（166）5.1.2反应速率的实验测定（168）5.2反应历程和基元反应（168）5.2.1反应历程和基元反应（168）5.2.2简单反应与复合反应（169）5.2.3反应分子数（169）5.3化学反应速率与浓度的关系（169）5.3.1质量作用定律和反应速率常数（169）5.3.2反应级数（170）5.4速率方程的微积分形式及其特征（170）5.4.1简单级数反应的速率方程（171）5.4.2简单级数反应速率方程的确定（175）5.5温度对反应速率的影响（176）5.5.1温度与反应速率之间的经验关系式（176）5.5.2活化能的物理意义（178）5.5.3活化能对反应速率的影响（178）5.6化学反应速率理论（179）5.6.1简单碰撞理论（179）5.6.2过渡状态理论（180）5.7催化反应（181）5.7.1催化剂和催化反应（181）5.7.2催化反应的一般机理（181）5.7.3催化剂的特性（183）本章小结（183）思考题（184）习题（185）第6章胶体（187）6.1分散系统的分类（187）6.2溶胶的特性与结构（188）6.2.1溶胶的光学性质——丁达尔效应（188）6.2.2溶胶的动力性质（189）6.2.3溶胶的电学性质（191）6.2.4溶胶粒子的结构（192）6.3溶胶的聚沉与保护（193）6.3.1电解质对溶胶的聚沉作用（193）6.3.2溶胶的相互聚沉（193）6.3.3加热聚沉（194）6.3.4胶体的保护（194）6.4溶胶的制备和净化（194）6.4.1分散法（194）6.4.2凝聚法（195）6.4.3溶胶的净化（195）6.5乳状液（196）6.5.1乳状液的稳定条件（196）6.5.2乳状液的转化与破坏（197）6.6表面活性剂及其应用（197）6.6.1表面张力（197）6.6.2表面活性剂（198）6.6.3表面活性剂的作用（200）本章小结（201）习题（202）第7章单质及无机化合物（204）7.1元素的存在状态和分布（204）7.2主族元素单质的性质（205）7.2.1单质的晶体结构与物理性质（206）7.2.2单质的化学性质（208）7.2.3稀有气体（209）7.3过渡元素概论（211）7.3.1过渡元素的通性（211）7.3.2重要的过渡元素（213）7.4镧系元素与锕系元素的简述（221）7.4.1镧系元素（221）7.4.2锕系元素（221）7.5氧化物和氢氧化物（222）7.5.1氧化物的物理性质（222）7.5.2氧化物的酸碱性及其变化规律（223）7.5.3氢氧化物的酸碱性（224）7.6卤化物（226）7.6.1卤化物的物理性质（226）7.6.2卤化物的化学性质（227）7.7硫化物（228）7.7.1硫化物的溶解性（228）7.7.2硫化物的还原性（230）7.7.3硫化物的酸碱性（230）7.8含氧酸及其盐（231）7.8.1含氧酸的酸性（231）7.8.2含氧酸及其盐的热稳定性（232）7.8.3含氧酸及其盐的氧化还原性（233）7.8.4含氧酸盐的溶解性（235）7.8.5硅酸盐（235）本章小结（236）思考题（237）习题（238）第8章能源、环境、无机材料（241）8.1化学与能源（241）8.1.1煤（242）8.1.2石油（245）8.1.3天然气（247）8.1.4核能（247）8.1.5太阳能和氢能（248）8.1.6生物质能（249）8.2化学与环境（249）8.2.1大气的污染与防治（250）8.2.2水体的污染与防治（255）8.2.3土壤的污染与防治（257）8.2.4环境保护与可持续发展（258）8.3化学与无机材料（259）8.3.1金属及合金材料（259）8.3.2无机建筑材料（261）8.3.3陶瓷材料（266）8.3.4新型无机非金属材料（269）本章小结（276）思考题（277）第9章化学实验（278）实验一标准物质的称量、配制与酸碱滴定（279）实验二醋酸解离度和解离常数的测定（281）实验三氧化还原反应与电化学（284）实验四反应级数及活化能测定（286）实验五磺基水杨酸铁（Ⅲ）配离子的组成和稳定常数的测定（289）实验六水的净化与软化处理（292）实验七锡、铅、锑、铋（296）实验八铬和锰（300）实验九常见阳离子的分离和检出（305）实验十铁矿石中铁含量的测定（308）附录（311）附录A一些基本物理常数（311）附录B某些物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯函数和标准摩尔熵（298.15 K）（312）附录C某些物质的标准摩尔燃烧焓（298.15 K）（317）附录D一些弱电解质在水溶液中的解离常数（298.15 K）（318）附录E一些配离子的稳定常数（298.15 K）（319）附录F一些物质的溶度积（298.15 K）（320）附录G一些电极反应的标准电极电势（298.15 K）（321）参考答案（323）主要参考文献（334）元素周期表1