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第1章 绪论1

1.1 化学——我们的生活与未来1

1.1.1 化学的科学性——科学发展的助力器1

1.1.2 化学的应用性——美好生活的缔造者2

1.1.3 化学的社会性——社会形成和进步的基础5

1.1.4 构筑辉煌未来——化学面临的挑战6

1.1.5 化学的信任危机——春天也会寂静7

1.2 工程化学的内涵及其内容8

1.2.1 工程化学的内涵8

1.2.2 工程化学的内容8

1.2.3 学习工程化学的重要性9

第2章 化学反应的能量关系11

2.1 基本概念11

2.1.1 系统与环境11

2.1.2 状态与状态函数12

2.1.3 过程与途径12

2.1.4 热与功12

2.1.5 热力学能13

2.1.6 热力学第一定律13

2.2 热效应14

2.2.1 恒容热效应和恒压热效应14

2.2.2 热效应的测定15

2.3 热化学16

2.3.1 质量守恒定律16

2.3.2 反应进度17

2.3.3 标准态17

2.3.4 热化学反应方程式18

2.4 化学反应热的计算18

2.4.1 由热化学反应方程式的组合计算化学反应的热效应18

2.4.2 由标准摩尔生成焓计算化学反应的标准摩尔焓变19

2.4.3 由标准摩尔燃烧焓计算化学反应的标准摩尔焓变21

2.4.4 由键焓计算化学反应的标准摩尔焓变21

第3章 化学反应的自发性22

3.1 自发过程22

3.2 焓与自发过程22

3.3 熵与自发过程23

3.3.1 熵变与反应的自发性23

3.3.2 绝对熵和标准熵24

3.3.3 化学反应的熵变24

3.4 Gibbs函数与自发过程25

3.4.1 Gibbs函数（变）判据25

3.4.2 标准摩尔Gibbs函数（变）的计算26

3.4.3 非标准态摩尔Gibbs函数（变）的计算28

3.4.4 几种热力学函数间的关系31

第4章 化学反应的现实性32

4.1 化学反应的程度及其转化率的提高32

4.1.1 平衡状态32

4.1.2 标准平衡常数32

4.1.3 常见的标准平衡常数33

4.1.4 标准平衡常数的应用35

4.1.5 化学平衡的移动及其应用36

4.2 化学反应的速率及其控制38

4.2.1 化学反应速率的表示方法38

4.2.2 影响化学反应速率的因素38

4.2.3 催化剂对反应速率的影响40

第5章 溶液与胶体42

5.1 液体42

5.1.1 液体的蒸汽压与大气湿度42

5.1.2 液体的沸点43

5.1.3 液体的溶解性43

5.1.4 液体的表面张力44

5.1.5 润湿现象45

5.1.6 弯曲液面的附加压力和毛细管现象46

5.2 溶液47

5.2.1 溶液的浓度47

5.2.2 液体的通性48

5.3 胶体50

5.3.1 分散系统51

5.3.2 胶体的特性51

5.3.3 胶团的结构54

5.3.4 溶胶的稳定性与聚沉54

第6章 溶液中的平衡及其利用57

6.1 酸碱平衡及其利用57

6.1.1 酸碱质子理论57

6.1.2 常见的酸碱反应及其pH的计算59

6.1.3 缓冲溶液60

6.2 沉淀溶解平衡及其利用64

6.2.1 溶度积规则64

6.2.2 沉淀的生成与溶解64

6.3 配位平衡及其利用67

6.3.1 配位化合物67

6.3.2 配位平衡68

6.3.3 配位化合物的应用69

第7章 氧化还原反应与电化学基础70

7.1 氧化还原反应70

7.1.1 氧化数70

7.1.2 氧化还原反应及其配平70

7.2 原电池与电极电势72

7.2.1 原电池72

7.2.2 电极电势73

7.3 电极电势的应用77

7.3.1 判断氧化剂和还原剂的相对强弱77

7.3.2 判断氧化还原反应进行的方向78

7.3.3 判断反应进行的程度79

第8章 物质的微观结构与键合80

8.1 微观粒子的运动特性80

8.1.1 波粒二象性80

8.1.2 不确定原理80

8.1.3 微观粒子运动的统计规律81

8.2 核外电子运动状态的描述81

8.2.1 薛定谔方程81

8.2.2 波函数的图像82

8.2.3 概率密度与电子云83

8.2.4 四个量子数84

8.3 多电子原子结构和元素周期律86

8.3.1 轨道的能级86

8.3.2 基态原子的核外电子排布88

8.3.3 原子的电子层结构与元素周期系91

8.3.4 元素性质的周期性92

8.4 原子键合与分子结构95

8.4.1 离子键95

8.4.2 共价键95

8.4.3 金属键102

8.4.4 分子间作用力和氢键104

8.5 晶体结构与晶体缺陷106

8.5.1 晶体的结构特征106

8.5.2 晶体结构的类型107

8.5.3 晶体缺陷109

8.6 结构－性能关系110

8.6.1 结合方式与性质的关系110

8.6.2 材料的成分－结构－组织－性能关系112

第9章 化学与能源工程——化学能的转化与利用114

9.1 能源与能量转换114

9.2 化学反应热的利用115

9.2.1 煤及其燃烧热的利用115

9.2.2 天然气及其燃烧热的利用117

9.2.3 高能燃料化学反应热的利用118

9.3 电化学反应的利用119

9.3.1 一次电池119

9.3.2 二次电池120

9.3.3 燃料电池121

9.3.4 新型绿色电池122

9.4 化学反应在热能存储中的应用123

9.5 太阳能的热利用124

9.5.1 太阳能热水器125

9.5.2 太阳能采暖126

9.5.3 聚焦式太阳能热发电128

9.5.4 太阳能热分解制氢129

9.5.5 太阳能空调制冷130

第10章 化学与合成氨工业——化学反应原理的综合应用132

10.1 合成氨工业132

10.2 合成氨的理论分析132

10.2.1 氨合成反应的热力学基础132

10.2.2 氨合成的反应动力学134

10.2.3 催化剂136

10.2.4 氨合成的工艺条件137

10.3 氨合成的工艺流程140

10.3.1 氨合成原料气的制备140

10.3.2 氨合成原料气的净化141

10.3.3 氨合成工艺143

第11章 化学与土木工程材料——典型的胶凝材料147

11.1 典型的水硬性胶凝材料——水泥147

11.1.1 水泥的分类147

11.1.2 水泥的组成148

11.1.3 水泥的水化反应148

11.2 典型的气硬性胶凝材料——石膏和石灰149

11.2.1 石膏149

11.2.2 石灰151

11.3 钢筋混凝土的腐蚀与防腐152

11.3.1 混凝土的腐蚀153

11.3.2 混凝土中钢筋的腐蚀154

11.3.3 钢筋混凝土的防腐155

第12章 化学与工业水处理——给水与用水处理技术156

12.1 天然水的化学特征156

12.1.1 天然水中的碳酸化合物156

12.1.2 天然水的酸度和碱度158

12.1.3 天然水的硬度158

12.2 天然水中的杂质159

12.3 工业用水的预处理160

12.3.1 混凝160

12.3.2 沉淀与澄清163

12.3.3 水的软化164

12.3.4 水的除盐处理168

12.3.5 水的脱氧处理168

12.4 重点行业（锅炉）水处理技术169

12.4.1 锅炉水系统的问题169

12.4.2 锅炉水系统运行的控制169

12.4.3 锅炉水处理工程实例172

第13章 化学与工程材料——金属的加工、腐蚀与防护174

13.1 金属材料174

13.1.1 有色金属174

13.1.2 黑色金属175

13.2 电解技术176

13.2.1 电解原理176

13.2.2 分解电压与超电势177

13.2.3 电解产物的判断规律177

13.3 金属材料的化学与电化学加工178

13.3.1 化学镀178

13.3.2 电镀179

13.3.3 电铸180

13.3.4 电解加工180

13.3.5 电解抛光181

13.3.6 化学刻蚀和电刻蚀182

13.2.7 电解精炼182

13.4 金属的腐蚀与防护183

13.4.1 化学腐蚀184

13.4.2 电化学腐蚀185

13.4.3 微生物腐蚀187

13.4.4 腐蚀速率189

13.4.5 金属腐蚀的防护190

参考文献191

附录192

附表1 一些化学键的键能（298.15 K）192

附表2 一些弱酸、弱碱的标准解离常数（298.15 K）192

附表3 一些物质的标准热力学函数值（298.15 K）193

附表4 一些难溶电解质的溶度积常数（298.15 K）196

附表5 一些电对在水溶液中的标准电极电势（298.15 K）197

附表6 一些常见配离子的稳定常数和不稳定常数198