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绪论1

1．化学研究的对象和内容1

2．化学在国民经济发展中的作用和地位1

3．现代化学发展的特点和发展趋势2

4．《现代化学基础》主要内容和学习目的、方法3

第一章 物质的聚集状态6

1.1　气体6

1.1.1　理想气体状态方程6

1.1.2　混合理想气体的分压定律和分体积定律7

1.1.3　实际气体——范德华方程9

1.2　液体11

1.2.1　液体的微观结构11

1.2.2　液体的蒸气压与液体的沸点12

1.2.3　液晶13

1.3　溶液13

1.3.1　溶液浓度的表示方法14

1.3.2　拉乌尔定律15

1.3.3　亨利定律16

1.3.4　稀溶液的依数性16

1.4 固体21

1.4.1　固体的种类和性质21

1.4.2　晶体的空间点阵结构21

1.5　超临界状态23

1.6　物质的其他形态25

1.6.1　等离子体25

1.6.2　超高密度态25

1.6.3　玻色-爱因斯坦冷凝态与费米冷凝态26

思考题26

习题27

第二章　原子结构和元素周期律29

2.1 氢原子光谱和微观粒子运动的特性29

2.1.1　氢原子光谱和玻尔理论29

2.1.2　微观粒子运动的特性33

2.2　氢原子核外电子运动状态的量子力学描述36

2.2.1　波函数36

2.2.2　微观粒子的运动方程——薛定谔方程36

2.2.3　概率密度和电子云41

2.2.4　波函数和电子云的图像42

2.2.5　四个量子数的物理意义46

2.3 多电子原子核外电子的运动状态48

2.3.1　多电子原子轨道的能级48

2.3.2　多电子原子核外电子的排布53

2.3.3　元素的原子结构和周期系57

2.3.4　原子的电子层结构与元素周期表的分区58

2.3.5　原子的电子层结构和周期律59

2.4　元素的性质与原子结构的关系59

2.4.1　原子半径60

2.4.2　元素的电离能61

2.4.3　元素的电子亲和能63

2.4.4　元素的电负性64

2.4.5　元素的氧化数与原子结构的关系65

思考题65

习题66

第三章 分子结构和晶体结构68

3.1　离子键和离子晶体68

3.1.1　离子键68

3.1.2　影响离子键强度的因素69

3.1.3　离子晶体71

3.1.4　离子键的强度——晶格能73

3.2　共价键和原子晶体75

3.2.1　现代价键理论76

3.2.2　杂化轨道理论和分子的空间构型80

3.2.3　分子轨道理论85

3.2.4　键参数90

3.2.5　原子晶体93

3.3　金属键和金属晶体93

3.3.1　金属键的改性共价键理论93

3.3.2　金属键的能带理论94

3.3.3　金属晶体97

3.4　分子间作用力、氢键和分子晶体97

3.4.1　分子的极性和偶极矩98

3.4.2　分子间作用力99

3.4.3　氢键及其对物质性质的影响101

3.4.4　分子晶体102

3.4.5　超分子103

3.5　混合键型晶体104

3.5.1　链状结构晶体105

3.5.2　层状结构晶体105

3.6　离子的极化106

3.6.1　离子的极化作用和变形性106

3.6.2　影响离子极化力和变形性的因素107

3.6.3　离子极化对物质结构和性质的影响108

3.7　簇合物和团簇——C60109

思考题110

习题111

第四章 配位化合物结构113

4.1　配位化合物的基本概念113

4.1.1　配位键和配位化合物113

4.1.2　配合物的组成114

4.1.3　配合物的命名116

4.1.4　配合物的类型117

4.2　配合物的化学键理论119

4.2.1　价键理论119

4.2.2　晶体场理论123

4.3　配位反应的应用131

4.3.1　分析化学的离子检验与测定131

4.3.2　物质的分离131

4.3.3　难溶物的溶解132

4.3.4　环境保护132

4.3.5　金属或合金的电镀132

4.3.6　配合物在生成矿物中的作用132

思考题132

习题133

第五章　热力学第一定律135

5.1 热力学的研究对象和方法135

5.1.1　热力学的研究对象135

5.1.2　热力学的研究方法136

5.2　热力学基本概念136

5.2.1　系统和环境136

5.2.2　状态和状态函数137

5.2.3　过程和途径138

5.2.4　热力学能139

5.2.5　热和功140

5.2.6 可逆过程142

5.3　热力学第一定律144

5.3.1　热力学第一定律的表述144

5.3.2　热力学第一定律的数学表达式144

5.4　等容热与热力学能和等压热与焓145

5.4.1　等容热与热力学能145

5.4.2　等压热与焓146

5.5　热容148

5.5.1　热容的定义148

5.5.2　热容与温度的关系149

5.5.3 理想气体的Cp与CV的关系149

5.5.4　理想气体热力学能和焓变与热容150

5.6　热力学第一定律的一些应用151

5.6.1　理想气体自由膨胀过程151

5.6.2　理想气体等温过程151

5.6.3　理想气体等容过程152

5.6.4　理想气体等压过程152

5.6.5　理想气体绝热过程152

5.6.6　相变过程155

5.7　热化学概论156

5.7.1　反应进度156

5.7.2　等容反应热和等压反应热157

5.7.3　标准状态159

5.7.4　热化学方程式160

5.7.5　盖斯定律161

5.8　反应焓变的计算162

5.8.1　标准摩尔生成焓法162

5.8.2　标准摩尔燃烧焓法164

5.8.3　离子的标准摩尔生成焓164

5.9　反应焓与温度的关系——基尔霍夫方程165

5.9.1　基尔霍夫方程积分式165

5.9.2　基尔霍夫方程微分式166

5.9.3　基尔霍夫方程的不定积分式167

5.10　能源168

5.10.1　煤、石油、天然气168

5.10.2　核能171

5.10.3　氢能172

5.10.4　太阳能174

思考题175

习题175

第六章　热力学第二定律178

6.1　热力学第二定律178

6.1.1 自发过程及共同特征178

6.1.2　热力学第二定律179

6.2　熵180

6.2.1　卡诺循环与卡诺定理180

6.2.2　熵的导出和克劳修斯不等式183

6.2.3　熵增原理185

6.2.4　熵判据186

6.2.5　熵的物理意义186

6.3　熵变的计算188

6.3.1　简单状态变化的熵变188

6.3.2　相变过程的熵变191

6.4　热力学第三定律和标准摩尔反应熵192

6.4.1　热力学第三定律192

6.4.2　规定熵和标准摩尔熵193

6.4.3　标准摩尔反应熵194

6.5　亥姆霍兹函数和吉布斯函数196

6.5.1　亥姆霍兹函数A196

6.5.2　吉布斯函数G198

6.5.3 △A和△G的计算200

6.6　反应的标准摩尔吉布斯函数201

6.6.1　标准摩尔生成吉布斯函数201

6.6.2　标准摩尔反应吉布斯函数△rG？m的计算202

6.6.3　吉布斯函数的应用204

6.7　热力学基本方程206

6.7.1　热力学基本方程207

6.7.2 △G与温度的关系——吉布斯-亥姆霍兹方程207

6.7.3 △G与压力的关系209

6.8　化学势210

6.8.1　偏摩尔量210

6.8.2　化学势212

6.8.3　化学势判据213

6.8.4　气体组分的化学势215

6.8.5　液态混合物和溶液组分的化学势218

思考题221

习题222

第七章　相平衡224

7.1 相律224

7.1.1 相数、独立组分数和自由度224

7.1.2　相律226

7.2　克拉贝龙-克劳修斯方程228

7.2.1　克拉贝龙方程228

7.2.2　克拉贝龙-克劳修斯方程230

7.3　单组分系统的相平衡——水的相图232

7.4　完全互溶的二组分气液平衡相图235

7.4.1　二组分系统相律235

7.4.2　完全互溶的二组分气液平衡系统235

7.4.3　杠杆规则240

7.4.4　精馏原理241

7.5　部分互溶双液系的相平衡243

7.6　二组分固液平衡相图245

7.6.1　热分析法绘制相图245

7.6.2　简单低共熔系统Bi-Cd相图分析247

7.6.3　二组分盐水系统248

7.6.4　形成化合物的二组分系统249

7.6.5　形成固溶体的二组分系统251

7.7　三组分系统相平衡253

7.7.1　三组分系统的组成表示法253

7.7.2　三角坐标的特点254

7.7.3　部分互溶的三组分系统255

7.7.4　三组分盐水系统相图256

思考题257

习题258

第八章　化学平衡263

8.1 化学平衡与标准平衡常数263

8.1.1　化学反应的平衡条件263

8.1.2　理想气体化学反应等温式和标准平衡常数265

8.1.3　其他系统平衡常数的表示式268

8.1.4 K？表达式书写中注意的若干问题270

8.1.5　标准平衡常数的测定与计算272

8.2　化学平衡的移动及其影响因素274

8.2.1　温度对化学平衡移动的影响274

8.2.2 压力对化学平衡移动的影响275

8.2.3　惰性气体对化学平衡移动的影响277

8.2.4 平衡移动原理——吕·查德里原理278

8.3　平衡组成和平衡转化率的计算279

思考题281

习题281

第九章　水溶液中的离子平衡284

9.1　酸碱质子理论284

9.1.1　质子酸、质子碱的定义284

9.1.2　共轭酸碱概念及其相对强弱285

9.1.3　酸碱反应的实质和酸碱反应的方向285

9.2　酸和碱在水溶液中的解离平衡286

9.2.1　弱酸在水溶液中的解离平衡及其pH286

9.2.2　弱碱在水溶液中的解离平衡及其pH计算289

9.2.3　共轭酸碱解离平衡常数之间的关系290

9.3　酸和碱与水的酸碱反应291

9.3.1　酸和碱与水的反应291

9.3.2　酸、碱与水的反应平衡常数及其溶液pH的计算292

9.3.3　影响酸、碱与水反应的因素295

9.4　缓冲溶液及其pH295

9.4.1　同离子效应和缓冲溶液295

9.4.2　缓冲溶液pH的计算296

9.4.3　缓冲溶液的应用和选择296

9.5　配离子的解离平衡298

9.5.1　配离子的标准稳定常数和有关离子浓度的计算298

9.5.2　配离子的平衡移动300

9.6　难溶电解质的多相离子平衡301

9.6.1　多相离子平衡和标准溶度积301

9.6.2　沉淀的生成和溶解原理303

9.6.3　分步沉淀和沉淀的先后顺序303

9.6.4　沉淀的转化304

思考题304

习题305

第十章 电解质溶液307

10.1 电解质溶液的导电机理和法拉第定律307

10.1.1 电解质溶液的导电机理307

10.1.2　法拉第定律308

10.1.3　离子的电迁移率与离子的迁移数309

10.2　电解质溶液的电导310

10.2.1　电导、电导率、摩尔电导率310

10.2.2　电导的测定310

10.2.3　摩尔电导率与浓度的关系312

10.2.4　离子独立运动定律和离子的摩尔电导率312

10.2.5　电导测定的应用313

10.3　强电解质溶液的活度、活度因子和离子强度315

10.3.1　电解质溶液的活度和活度系数315

10.3.2　影响离子平均活度因子的因素——离子强度316

思考题317

习题318

第十一章 氧化还原反应和电化学319

11.1　氧化还原反应319

11.1.1　氧化还原反应的概念319

11.1.2　氧化还原反应方程式的配平320

11.2　原电池和电动势322

11.2.1　原电池322

11.2.2　电极类型324

11.2.3　可逆电池325

11.2.4　电池电动势的实验测定325

11.3　可逆电池热力学327

11.3.1　可逆电池电动势与吉布斯函数变的关系327

11.3.2 电动势E与参与电池反应的各组分活度间的关系——能斯特方程328

11.3.3 △rSm和△rHm与电动势的关系328

11.4 电动势产生的机理329

11.4.1 电极-溶液界面电势差329

11.4.2　接触电势差330

11.4.3　溶液-溶液界面电势差331

11.5 电极电势和标准电极电势331

11.5.1　电极电势331

11.5.2　标准氢电极332

11.5.3　参比电极333

11.5.4　标准电极电势及其测定333

11.5.5　浓度对电极电势的影响334

11.5.6 电池电动势的计算335

11.6 电极电势的应用336

11.6.1 比较氧化剂和还原剂的相对强弱336

11.6.2　判断氧化还原反应的方向338

11.6.3　判断氧化还原反应的程度338

11.6.4　元素的标准电势图339

11.6.5　水的电势-pH图341

11.7　浓差电池343

11.8 电池电动势测定的应用344

11.8.1 电解质溶液平均活度系数的测定344

11.8.2　求难溶盐的标准溶度积345

11.8.3 pH的测定345

11.9 电解346

11.9.1　电解现象和电解池346

11.9.2　分解电压347

11.9.3　极化和超电势348

11.9.4　电解池中两极电解产物350

11.9.5 电解的应用351

11.10　金属的腐蚀与防护351

11.10.1　腐蚀的分类352

11.10.2　腐蚀的防护353

11.11　化学电源354

11.11.1　一次性电池354

11.11.2　蓄电池354

11.11.3　燃料电池356

思考题356

习题357

第十二章　化学动力学361

12.1　化学反应速率及其机理362

12.1.1　化学反应速率的定义及其表示方法362

12.1.2　反应速率的实验测定363

12.1.3　反应机理和反应分子数的概念365

12.2　浓度对反应速率的影响366

12.2.1　质量作用定律和反应速率常数366

12.2.2　反应级数367

12.3　速率方程及其特征367

12.3.1　简单级数反应的速率方程和半衰期368

12.3.2　简单级数反应速率方程的确定375

12.3.3　典型的复合反应及近似处理方法379

12.3.4　链反应、爆炸反应和光化学反应385

12.4　温度对反应速率的影响389

12.4.1 温度与反应速率常数之间的经验关系式——阿伦尼乌斯方程389

12.4.2　活化能作图法的测定391

12.5　化学反应速率理论391

12.5.1　碰撞理论392

12.5.2　过渡状态理论394

12.5.3　活化能的物理意义和反应焓变的关系395

12.6　催化作用397

12.6.1　催化剂和催化作用397

12.6.2　催化作用的一般机理397

12.6.3　催化剂的特性399

12.6.4　均相催化反应399

12.6.5　复相催化反应400

12.6.6　酶催化反应401

思考题402

习题403

第十三章　界面现象和胶体溶液　　406

13.1 表面张力和表面自由能407

13.1.1　表面自由能407

13.1.2　表面张力407

13.2　凝聚相的界面现象408

13.2.1　液体对固体的润湿作用408

13.2.2　毛细现象和弯曲液面的附加压力410

13.2.3　表面曲率对液体蒸气压的影响——开尔文方程412

13.3　固体表面的吸附413

13.3.1　气体在固体表面上的吸附413

13.3.2　单分子层吸附理论416

13.4　溶液吸附420

13.4.1　溶液的表面吸附现象420

13.4.2　吉布斯吸附等温式420

13.5　表面活性剂及其应用422

13.5.1　表面活性剂概念及其吸附结构422

13.5.2　表面活性剂的分类及作用423

13.6　分散系统的分类424

13.7　溶胶的特性425

13.7.1　溶胶的光学和力学性质425

13.7.2　溶胶的电学性质426

13.7.3　溶胶粒子带电的原因427

13.7.4　溶胶粒子的结构和胶体的稳定性429

13.8　影响溶胶稳定性与聚沉的因素431

13.8.1　电解质对胶体稳定性的影响431

13.8.2　高分子化合物对胶体稳定性的影响432

13.8.3　溶胶的相互聚沉433

13.9　胶溶作用和触变作用433

思考题434

习题434

第十四章　主族元素　435

14.1 元素的发现、分类及其在自然界的存在435

14.1.1　元素的发现与分类435

14.1.2　元素在自然界的分布436

14.1.3　元素在自然界中的存在形式436

14.2　主族元素的通性437

14.2.1　主族元素单质的通性437

14.2.2　单质的物理性质441

14.2.3　主族元素单质的化学性质444

14.3　硼族元素454

14.3.1　硼454

14.3.2　铝456

14.4　碳族元素456

14.4.1　碳和硅456

14.4.2　锡和铅459

14.5　氮族元素460

14.5.1　氮460

14.5.2　磷462

14.5.3 砷、锑、铋464

14.6　氧族元素466

14.6.1　氧466

14.6.2　硫473

14.7 卤素479

14.7.1　卤素单质479

14.7.2　卤素的氢化物479

14.7.3　卤化物480

14.7.4　卤素的含氧化合物484

14.8　稀有气体486

14.8.1　稀有气体的性质486

14.8.2　稀有气体的用途487

思考题487

习题488

第十五章　副族元素490

15.1　过渡元素概论490

15.1.1　过渡元素的结构特点490

15.1.2　过渡元素的可变氧化数491

15.1.3　过渡金属水合离子的颜色492

15.1.4　过渡金属的配合物493

15.2　钛族493

15.2.1　钛在自然界中的存在493

15.2.2　钛的性质和用途494

15.2.3　金属钛的制备494

15.2.4　钛的重要化合物494

15.3　钒族496

15.3.1　钒在自然界中的存在496

15.3.2　单质钒的性质和用途496

15.3.3　钒的最重要的化合物V2O5496

15.3.4　钒的化学反应497

15.4　铬族元素497

15.4.1　铬497

15.4.2　钼和钨498

15.5　锰族元素500

15.5.1　锰在自然界中的存在和用途500

15.5.2　锰的化学性质500

15.6　铁系和铂系元素502

15.6.1　铁系元素502

15.6.2　铂系元素505

15.7　铜族元素507

15.7.1　铜族元素在自然界中的存在和用途507

15.7.2　铜族的化学性质507

15.8　锌族元素509

15.8.1　锌族元素在自然界中的存在和用途509

15.8.2　锌族元素的化学性质509

15.9　稀土元素和锕系元素511

15.9.1　稀土元素511

15.9.2　锕系元素515

15.10　合金和新型无机材料517

15.10.1　合金的基本类型517

15.10.2　几种重要的合金材料518

15.10.3　新型无机材料520

思考题524

习题525

第十六章　有机化合物527

16.1 有机化合物的特点、结构和命名527

16.1.1　有机化合物的特点527

16.1.2　有机化合物中碳原子的化学键528

16.1.3　有机化合物的分类和命名531

16.2　有机化合物的重要反应540

16.2.1　基本概念540

16.2.2　有机化学反应分类542

16.2.3　有机化合物的重要反应542

16.3　简述各类有机化合物性质550

16.3.1　有机化学中的电子理论550

16.3.2　各类有机化合物的性质554

思考题556

习题556

第十七章 高分子化合物568

17.1 高分子化合物的基本概念和特点569

17.1.1　基本概念569

17.1.2　高分子化合物的特点570

17.2　高分子化合物的分类和命名570

17.2.1　高分子化合物的分类570

17.2.2　高分子化合物的命名571

17.3　高分子化合物的聚合反应573

17.3.1　加聚反应573

17.3.2　缩合反应与缩聚反应574

17.4　高分子化合物的结构和基本特性575

17.4.1　高分子化合物的结构575

17.4.2　高分子化合物的基本特性578

17.5　重要的工程高分子材料581

17.5.1　工程塑料581

17.5.2　合成橡胶583

17.5.3　合成纤维585

17.5.4　功能高分子585

17.5.5　离子交换树脂587

17.5.6　复合材料588

17.6　生物大分子589

17.6.1　糖类590

17.6.2　脂类593

17.6.3　蛋白质的组成——氨基酸和多肽595

17.6.4　核酸598

17.6.5　酶601

思考题601

习题602

第十八章　酸碱滴定分析604

18.1　滴定分析法604

18.1.1　滴定分析法概述604

18.1.2　滴定分析对反应的要求605

18.1.3　定量分析溶液的制备605

18.1.4　标准溶液的配制及其浓度表示法605

18.1.5　滴定分析的计算607

18.2　定量分析中的误差609

18.2.1　误差的表示方法609

18.2.2　误差产生的原因及减免方法610

18.2.3　有效数字及其运算规则611

18.3　酸碱滴定分析613

18.3.1　酸度对弱酸（碱）溶液型体分布的影响613

18.3.2　质子条件式615

18.3.3　酸碱溶液中H+浓度计算617

18.3.4　酸碱指示剂624

18.3.5　酸碱滴定曲线和指示剂的选择627

18.3.6　酸碱滴定的终点误差636

18.3.7　酸碱滴定法的应用638

思考题641

习题642

第十九章 配位滴定分析644

19.1 乙二胺四乙酸及其螯合物644

19.2　副反应系数和条件稳定常数646

19.2.1 EDTA酸效应系数及条件稳定常数647

19.2.2　金属离子的配位效应及其副反应系数649

19.3　金属指示剂652

19.3.1　金属指示剂的作用原理653

19.3.2　金属指示剂的颜色转变点pMt654

19.3.3　常见金属指示剂655

19.4　配位滴定法的基本原理657

19.4.1　配位滴定曲线657

19.4.2　配位滴定的终点误差662

19.5　共存离子的影响及其滴定665

19.5.1　分步滴定条件式和控制溶液酸度进行分步滴定665

19.5.2　采用掩蔽方法进行选择性滴定667

19.6　配位滴定的方式和应用671

19.6.1　直接滴定法671

19.6.2　间接滴定法671

19.6.3　返滴定法672

19.6.4　置换滴定法672

思考题672

习题673

第二十章 氧化还原滴定法和重量分析法675

20.1　氧化还原滴定法675

20.1.1　氧化还原滴定法原理675

20.1.2　氧化还原滴定的预处理681

20.1.3　氧化还原滴定法的应用682

20.2　重量分析法686

20.2.1　沉淀重量分析法的原理686

20.2.2　沉淀的形成和沉淀的纯度688

20.2.3　沉淀条件的选择691

20.2.4　重量分析法的应用692

思考题693

习题693

第二十一章 现代分析测试技术695

21.1 现代测试仪器分析方法分类695

21.2　吸光光度法696

21.2.1　吸光光度法的基本原理697

21.2.2　分光光度计699

21.2.3　分光光度法的应用700

21.3　原子吸收光谱法701

21.3.1　原子吸收光谱法的基本原理701

21.3.2　原子吸收分光光度计702

21.3.3　原子吸收光谱的定量分析方法703

21.3.4　原子吸收光谱法的特点及应用704

21.4　原子发射光谱法704

21.4.1　发射光谱法的基本原理704

21.4.2　原子发射光谱分析仪704

21.4.3　光谱定性分析705

21.4.4　光谱定量分析705

21.5　电位分析法706

21.5.1　电位分析法概述706

21.5.2 电位分析法的应用——氟离子选择性电极测定水中微量氟707

21.6　极谱分析法708

21.6.1　极谱分析装置及原理709

21.6.2　极谱分析法的应用710

21.7　色谱分析法711

21.7.1　色谱分析法的基本原理711

21.7.2　色谱仪组成及工作原理711

21.7.3　气相色谱分析法的特点713

21.8　其他仪器分析方法713

21.8.1　红外光谱分析法713

21.8.2　质谱分析法714

21.8.3　中子活化分析715

思考题715

习题716

第二十二章 化学与环境保护717

22.1　概述717

22.2　环境化学物质与人体健康718

22.2.1　人体与地球化学组成的相关性718

22.2.2　生命与化学元素718

22.2.3　环境保护与治理的重要性719

22.3　大气污染及其防治720

22.3.1　大气的组成720

22.3.2　大气污染物720

22.3.3　大气污染的防治724

22.4　水体污染及其防治725

22.4.1　水体与水体污染725

22.4.2　水体污染的防治727

22.5　土壤的污染及其防治728

22.5.1　土壤的主要污染物729

22.5.2　土壤污染的防治和垃圾处理729

22.6　环境保护与可持续发展战略730

22.6.1　可持续发展730

22.6.2　绿色化学731

22.6.3　绿色制造技术732

思考题733

习题中计算题参考答案735

附录744

主要参考著作及文献765

索引767