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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4

5．量和单位的符号5

第一章 物质的聚集状态7

1.1 气体7

1.1.1 理想气体状态方程7

1.1.2 混合理想气体的分压定律和分体积定律8

1.1.3 实际气体——范德华方程10

1.2 液体12

1.2.1 液体的微观结构12

1.2.2 液体的蒸气压与液体的沸点13

1.2.3 液晶14

1.3 溶液14

1.3.1 溶液浓度的表示方法15

1.3.2 拉乌尔定律16

1.3.3 亨利定律16

1.3.4 稀溶液的依数性17

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22

1.5 等离子体24

1.6 物质的其他状态25

1.6.1 超临界状态25

1.6.2 超高密度态26

1.6.3 玻色-爱因斯坦冷凝态与费米冷凝态27

思考题27

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43

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49

2.3.1 多电子原子轨道的能级49

2.3.2 多电子原子核外电子的排布54

2.3.3 元素的原子结构和周期系58

2.3.4 原子的电子层结构与元素周期表的分区59

2.3.5 原子的电子层结构和周期律60

2.4 元素的性质与原子结构的关系60

2.4.1 原子半径61

2.4.2 元素的电离能62

2.4.3 元素的电子亲和能64

2.4.4 元素的电负性65

2.4.5 元素的氧化数与原子结构的关系66

思考题66

习题67

第三章 分子结构和晶体结构70

3.1 离子键和离子晶体71

3.1.1 离子键71

3.1.2 影响离子键强度的因素72

3.1.3 离子晶体74

3.1.4 离子键的强度——晶格能75

3.2 共价键和原子晶体76

3.2.1 现代价键理论77

3.2.2 杂化轨道理论和分子的空间构型81

3.2.3 分子轨道理论86

3.2.4 键参数92

3.2.5 原子晶体94

3.3 金属键和金属晶体95

3.3.1 金属键的改性共价键理论95

3.3.2 金属键的能带理论96

3.3.3 金属晶体98

3.4 分子间作用力、氢键和分子晶体99

3.4.1 分子的极性和偶极矩99

3.4.2 分子间作用力100

3.4.3 氢键及其对物质性质的影响102

3.4.4 分子晶体103

3.4.5 超分子105

3.5 混合键型晶体106

3.5.1 链状结构晶体106

3.5.2 层状结构晶体107

3.6 离子的极化108

3.6.1 离子的极化作用和变形性108

3.6.2 影响离子极化力和变形性的因素108

3.6.3 离子极化对物质结构和性质的影响109

3.7 簇合物和团簇——C60111

思考题112

习题112

第四章 配位化合物结构114

4.1 配位化合物的基本概念114

4.1.1 配位键和配位化合物114

4.1.2 配合物的组成115

4.1.3 配合物的化学式和命名118

4.1.4 配合物的类型119

4.2 配合物的化学键理论120

4.2.1 价键理论120

4.2.2 晶体场理论124

4.3 配位反应的应用133

4.3.1 分析化学的离子检验与测定133

4.3.2 物质的分离133

4.3.3 难溶物的溶解133

4.3.4 环境保护134

4.3.5 金属或合金的电镀134

4.3.6 配合物在生成矿物中的作用134

思考题134

习题135

第五章 热力学第一定律137

5.1 热力学的研究对象和方法137

5.1.1 热力学的研究对象137

5.1.2 热力学的研究方法138

5.2 热力学基本概念138

5.2.1 系统和环境138

5.2.2 状态和状态函数139

5.2.3 过程和途径140

5.2.4 热力学能141

5.2.5 热和功142

5.2.6 可逆过程144

5.3 热力学第一定律146

5.3.1 热力学第一定律的表述146

5.3.2 热力学第一定律的数学表达式147

5.4 等容热与热力学能和等压热与焓148

5.4.1 等容热与热力学能148

5.4.2 等压热与焓148

5.5 热容150

5.5.1 热容的定义150

5.5.2 热容与温度的关系151

5.5.3 理想气体的Cp与CV的关系152

5.5.4 理想气体热力学能和焓变与热容152

5.6 热力学第一定律的一些应用153

5.6.1 理想气体自由膨胀过程153

5.6.2 理想气体等温过程154

5.6.3 理想气体等容过程154

5.6.4 理想气体等压过程155

5.6.5 理想气体绝热过程155

5.6.6 相变过程157

5.7 热化学概论158

5.7.1 反应进度158

5.7.2 等容反应热和等压反应热160

5.7.3 标准状态162

5.7.4 热化学方程式163

5.7.5 盖斯定律163

5.8 反应焓变的计算166

5.8.1 标准摩尔生成焓法166

5.8.2 标准摩尔燃烧焓法168

5.8.3 离子的标准摩尔生成焓168

5.9 反应焓变与温度的关系——基尔霍夫方程169

5.9.1 基尔霍夫方程积分式169

5.9.2 基尔霍夫方程微分式170

5.9.3 基尔霍夫方程的不定积分式171

5.10 能源172

5.10.1 煤、石油、天然气172

5.10.2 核能174

5.10.3 氢能175

5.10.4 太阳能177

思考题178

习题178

第六章 热力学第二定律181

6.1 热力学第二定律181

6.1.1 自发过程及共同特征181

6.1.2 热力学第二定律182

6.1.3 热力学第二定律的统计解释183

6.2 熵185

6.2.1 熵185

6.2.2 熵增原理188

6.2.3 熵判据188

6.3 熵变的计算189

6.3.1 简单状态变化的熵变189

6.3.2 相变过程的熵变192

6.4 热力学第三定律和标准摩尔熵194

6.4.1 热力学第三定律194

6.4.2 规定熵和标准摩尔熵194

6.4.3 反应的标准摩尔熵变195

6.5 亥姆霍兹函数和吉布斯函数197

6.5.1 亥姆霍兹函数A198

6.5.2 吉布斯函数G200

6.5.3 △A和△G的计算201

6.6 反应的标准摩尔吉布斯函数变203

6.6.1 标准摩尔生成吉布斯函数203

6.6.2 反应的标准摩尔吉布斯函数变△rG？的计算203

6.6.3 吉布斯函数的应用205

6.7 热力学基本方程208

6.7.1 热力学基本方程208

6.7.2 △G与温度的关系——吉布斯-亥姆霍兹方程209

6.7.3 △G与压力的关系210

6.8 化学势212

6.8.1 偏摩尔量212

6.8.2 化学势213

6.8.3 化学势判据215

6.8.4 气体组分的化学势217

6.8.5 液态混合物和溶液组分的化学势219

思考题223

习题224

第七章 多相平衡226

7.1 相律226

7.1.1 相数、独立组分数和自由度226

7.1.2 相律228

7.2 克拉贝龙-克劳修斯方程230

7.2.1 克拉贝龙方程231

7.2.2 克拉贝龙-克劳修斯方程232

7.3 单组分系统的相平衡图——水的相图234

7.4 完全互溶的二组分气液平衡相图237

7.4.1 二组分系统相律237

7.4.2 完全互溶的二组分气液平衡系统238

7.4.3 杠杆规则242

7.4.4 精馏原理243

7.5 部分互溶双液系的相平衡246

7.6 二组分固液平衡相图248

7.6.1 热分析法绘制相图248

7.6.2 简单低共熔系统Bi-Cd相图分析250

7.6.3 二组分盐水系统251

7.6.4 形成化合物的二组分系统251

7.6.5 形成固溶体的二组分系统254

思考题256

习题257

第八章 化学平衡262

8.1 化学平衡与标准平衡常数262

8.1.1 化学反应的平衡条件262

8.1.2 理想气体化学反应等温式和标准平衡常数264

8.1.3 其他系统平衡常数的表示式267

8.1.4 Kθ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271

8.2 化学平衡的移动及其影响因素273

8.2.1 温度对化学平衡移动的影响273

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——勒夏特列原理278

8.3 平衡组成和平衡转化率的计算278

思考题280

习题281

第九章 水溶液中的离子平衡283

9.1 酸碱质子理论283

9.1.1 质子酸、质子碱的定义283

9.1.2 共轭酸碱概念及其相对强弱284

9.1.3 酸碱反应的实质和酸碱反应的方向284

9.2 酸和碱在水溶液中的解离平衡285

9.2.1 弱酸在水溶液中的解离平衡及其pH的计算285

9.2.2 弱碱在水溶液中的解离平衡及其pH的计算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290

9.3.1 酸和碱与水的反应290

9.3.2 酸、碱与水的反应平衡常数及其溶液pH的计算291

9.3.3 影响酸、碱与水反应的因素294

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295

9.4.3 缓冲溶液的应用和选择296

9.5 配离子的解离平衡297

9.5.1 配离子的标准稳定常数和有关离子浓度的计算297

9.5.2 配离子的平衡移动299

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302

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

9.7 水体污染及其防治304

9.7.1 水体与水体污染304

9.7.2 水体污染的防治306

思考题308

习题309

第十章 电解质溶液311

10.1 电解质溶液的导电机理和法拉第定律311

10.1.1 电解质溶液的导电机理311

10.1.2 法拉第定律312

10.1.3 离子的电迁移率与离子的迁移数313

10.2 电解质溶液的电导314

10.2.1 电导、电导率、摩尔电导率314

10.2.2 电导的测定314

10.2.3 摩尔电导率与浓度的关系316

10.2.4 离子独立运动定律和离子的摩尔电导率316

10.2.5 电导测定的应用317

10.3 强电解质溶液的活度、活度因子和离子强度319

10.3.1 电解质溶液的活度和活度因子319

10.3.2 影响离子平均活度因子的因素——离子强度320

思考题322

习题322

第十一章 氧化还原反应和电化学324

11.1 氧化还原反应324

11.1.1 氧化还原反应的概念324

11.1.2 氧化还原反应方程式的配平325

11.2 原电池和电动势327

11.2.1 原电池327

11.2.2 电极类型329

11.2.3 可逆电池330

11.3 可逆电池热力学331

11.3.1 可逆电池电动势与吉布斯函数变的关系331

11.3.2 △rSm和△rHm与电动势的关系331

11.3.3 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332

11.4 电动势产生的机理333

11.4.1 电极-溶液界面电势差333

11.4.2 接触电势差334

11.4.3 溶液-溶液界面电势差334

11.5 电极电势和标准电极电势335

11.5.1 电极电势335

11.5.2 标准氢电极336

11.5.3 参比电极336

11.5.4 标准电极电势及其测定337

11.5.5 浓度对电极电势的影响338

11.5.6 电池电动势的计算339

11.6 电极电势的应用340

11.6.1 比较氧化剂和还原剂的相对强弱340

11.6.2 判断氧化还原反应的方向341

11.6.3 判断氧化还原反应的程度342

11.6.4 元素的标准电势图343

11.6.5 水的电势-pH图345

11.7 浓差电池347

11.8 电池电动势测定的应用348

11.8.1 电解质溶液平均活度系数的测定348

11.8.2 求难溶盐的标准溶度积349

11.8.3 pH的测定349

11.9 电解350

11.9.1 电解现象和电解池350

11.9.2 分解电压351

11.9.3 极化和超电势352

11.9.4 电解池中两极电解产物353

11.9.5 电解的应用355

11.10 金属的腐蚀与防护355

11.10.1 腐蚀的分类355

11.10.2 腐蚀的防护357

11.11 化学电源357

11.11.1 一次性电池357

11.11.2 蓄电池358

11.11.3 燃料电池360

思考题360

习题361

第十二章 化学动力学365

12.1 化学反应速率及其机理366

12.1.1 化学反应速率的定义及其表示方法366

12.1.2 反应速率的实验测定367

12.1.3 反应机理和反应分子数的概念369

12.2 浓度对反应速率的影响370

12.2.1 质量作用定律和反应速率常数370

12.2.2 反应级数371

12.3 速率方程及其特征371

12.3.1 简单级数反应的速率方程和半衰期372

12.3.2 简单级数反应速率方程的确定379

12.3.3 典型的复合反应及近似处理方法383

12.3.4 链反应、爆炸反应和光化学反应390

12.4 温度对反应速率的影响393

12.4.1 阿伦尼乌斯方程394

12.4.2 阿伦尼乌斯方程的应用394

12.4.3 活化能作图法的测定396

12.5 化学反应速率理论396

12.5.1 碰撞理论397

12.5.2 过渡态理论398

12.5.3 活化能的物理意义和反应焓变的关系399

12.6 催化作用400

12.6.1 催化剂和催化作用400

12.6.2 催化作用的一般机理401

12.6.3 催化剂的特性402

12.6.4 均相催化反应403

12.6.5 复相催化反应404

12.6.6 酶催化反应405

思考题406

习题407

第十三章 界面现象和胶体分散系统410

13.1 表面吉布斯函数与表面张力411

13.1.1 表面吉布斯函数411

13.1.2 表面张力411

13.2 凝聚相的界面现象412

13.2.1 液体对固体的润湿作用412

13.2.2 毛细现象和弯曲液面的附加压力414

13.2.3 表面曲率对液体蒸气压的影响——开尔文方程416

13.3 气体在固体表面的吸附417

13.3.1 气体在固体表面上的吸附417

13.3.2 朗缪尔单分子层吸附等温式420

13.4 溶液的表面吸附424

13.4.1 溶液的表面吸附现象424

13.4.2 吉布斯吸附等温式424

13.5 表面活性剂的作用及其应用426

13.5.1 表面活性剂概念及其吸附层结构426

13.5.2 表面活性剂的分类及作用427

13.6 分散系统428

13.7 溶胶的特性429

13.7.1 溶胶的光学和分子动力学性质429

13.7.2 溶胶的电学性质430

13.7.3 溶胶粒子带电荷的原因431

13.7.4 溶胶粒子的结构和胶体的稳定性433

13.8 影响溶胶稳定性与聚沉的因素435

13.8.1 电解质对胶体稳定性的影响435

13.8.2 高分子化合物对胶体稳定性的影响436

13.8.3 溶胶的相互聚沉437

13.9 胶溶作用和触变作用437

思考题438

习题438

第十四章 主族元素439

14.1 元素的发现、分类及其在自然界的存在439

14.1.1 元素的发现与分类439

14.1.2 元素在自然界的分布440

14.1.3 元素在自然界中的存在形式440

14.2 主族元素的通性441

14.2.1 主族元素单质的通性441

14.2.2 单质的物理性质445

14.2.3 主族元素单质的化学性质448

14.3 硼族元素458

14.3.1 硼458

14.3.2 铝460

14.4 碳族元素461

14.4.1 碳和硅461

14.4.2 锡和铅464

14.5 氮族元素465

14.5.1 氮465

14.5.2 磷467

14.5.3 砷、锑、铋469

14.6 氧族元素471

14.6.1 氧471

14.6.2 硫478

14.7 卤素484

14.7.1 卤素单质484

14.7.2 卤素的氢化物484

14.7.3 卤化物485

14.7.4 卤素的含氧化合物489

14.8 稀有气体491

14.8.1 稀有气体的性质491

14.8.2 稀有气体的用途492

思考题492

习题493

第十五章 副族元素495

15.1 过渡元素概论495

15.1.1 过渡元素的结构特点495

15.1.2 过渡元素的可变氧化数496

15.1.3 过渡金属水合离子的颜色497

15.1.4 过渡金属的配合物498

15.2 钛族元素498

15.2.1 钛在自然界中的存在498

15.2.2 钛的性质和用途499

15.2.3 金属钛的制备499

15.2.4 钛的重要化合物499

15.3 钒族元素501

15.3.1 钒在自然界中的存在501

15.3.2 单质钒的性质和用途501

15.3.3 钒的最重要的化合物V2O5501

15.3.4 钒的化学反应502

15.4 铬族元素502

15.4.1 铬502

15.4.2 钼和钨503

15.5 锰族元素505

15.5.1 锰在自然界中的存在和用途505

15.5.2 锰的化学性质505

15.6 铁系和铂系元素507

15.6.1 铁系元素507

15.6.2 铂系元素510

15.7 铜族元素512

15.7.1 铜族元素在自然界中的存在和用途512

15.7.2 铜族元素的化学性质513

15.8 锌族元素514

15.8.1 锌族元素在自然界中的存在和用途514

15.8.2 锌族元素的化学性质515

15.9 稀土元素和锕系元素516

15.9.1 稀土元素516

15.9.2 锕系元素521

15.10 合金和新型无机材料522

15.10.1 合金的基本类型522

15.10.2 几种重要的合金材料523

15.10.3 新型无机材料525

思考题530

习题530

第十六章 有机及高分子化合物532

16.1 有机化合物的特点、结构和命名533

16.1.1 有机化合物的特点533

16.1.2 有机化合物中碳原子的化学键534

16.1.3 有机化合物的分类和命名537

16.2 有机化合物的重要反应546

16.2.1 基本概念546

16.2.2 有机化学反应分类548

16.2.3 有机化合物的重要反应548

16.3 简述各类有机化合物性质556

16.3.1 有机化学中的电子理论556

16.3.2 各类有机化合物的性质560

16.4 高分子化合物简介574

16.4.1 基本概念与特点574

16.4.2 高分子化合物的分类和命名575

16.4.3 高分子化合物的聚合反应578

16.4.4 高分子化合物的结构和基本特性580

16.4.5 高分子材料586

16.5 生物大分子588

16.5.1 蛋白质的组成——氨基酸和多肽588

16.5.2 核酸592

16.5.3 酶595

思考题595

习题596

第十七章 化学分析599

17.1 分析化学概述599

17.1.1 分析化学分类599

17.1.2 样品的采集和制备600

17.1.3 样品的分解601

17.1.4 定量分析溶液的制备602

17.1.5 定量分析中的误差602

17.2 滴定分析法604

17.2.1 滴定分析法概述604

17.2.2 滴定分析对反应的要求604

17.2.3 标准溶液的配制及其浓度表示法604

17.2.4 滴定分析的计算606

17.2.5 滴定分析法分类和应用范围607

17.3 酸碱滴定法608

17.3.1 酸碱滴定法原理608

17.3.2 酸碱指示剂608

17.3.3 酸碱滴定曲线610

17.3.4 酸碱滴定法的应用612

17.4 配位滴定法613

17.4.1 配位滴定法的基本原理和影响因素613

17.4.2 配位滴定曲线616

17.4.3 配位滴定的方式和应用619

17.5 氧化还原滴定法621

17.5.1 氧化还原滴定法原理621

17.5.2 氧化还原滴定的预处理625

17.5.3 氧化还原滴定法的应用626

17.6 重量分析法628

17.6.1 沉淀重量分析法的原理和过程628

17.6.2 沉淀条件的选择629

思考题630

习题630

第十八章 现代分析测试技术632

18.1 现代测试仪器分析方法分类633

18.2 分光光度法634

18.2.1 分光光度法的基本原理634

18.2.2 分光光度计637

18.2.3 分光光度法的应用638

18.3 原子吸收光谱法639

18.3.1 原子吸收光谱法的基本原理639

18.3.2 原子吸收分光光度计639

18.3.3 原子吸收光谱的定量分析方法641

18.3.4 原子吸收光谱法的特点及应用641

18.4 原子发射光谱法642

18.4.1 原子发射光谱法的基本原理642

18.4.2 原子发射光谱分析仪642

18.4.3 光谱定性分析642

18.4.4 光谱定量分析643

18.5 电位分析法644

18.5.1 电位分析法概述644

18.5.2 电位分析法的应用——氟离子选择性电极测定水中微量氟645

18.6 色谱分析法646

18.6.1 色谱分析法的基本原理646

18.6.2 色谱仪组成及工作原理647

18.6.3 气相色谱分析法的特点648

18.7 其他仪器分析方法简介649

18.7.1 红外光谱分析法649

18.7.2 质谱分析法650

18.7.3 中子活化分析法651

18.7.4 X射线荧光分析法651

18.7.5 核磁共振波谱分析法652

18.7.6 电子探针分析法652

18.7.7 电子能谱分析法653

思考题653

习题654

习题中计算题参考答案655

附录663

主要参考著作及文献684

索引686