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第一章 键合和周期性 1

1·1元素的原子结构 1

1·1·1原子核 1

1·1·1·1人工放射同位素的产生 3

1·1·1·2放射性裂变 4

1·1·1·3放射性同位素在冶金过程中的应用 4

1·1·2原子光谱 5

1·1·2·1玻尔理论（Bohrtheory） 6

1·1·2·2量子数 7

1·1·2·3元素的电子构型 9

1·2元素周期表 11

目录 11

书中用的单位和符号 11

1·3化学键 13

1·3·1离子键（电价） 14

1·3·1·1原子尺寸 14

1·3·1·2电离能 15

1·3·1·3电子亲合能 16

1·3·1·4电负性值 18

1·3·1·5离子固体的结构 19

1·3·1·6离子化合物的应用 22

1·3·2共价键 22

1·3·2·1共价分子的形状 24

1·3·2·2多重键 26

1·3·2·3分子间力 26

1·3·2·4有工业意义的共价大结构 27

1·3·3金属键 29

1·4·1s组元素 31

1·4元素周期表的详细研究 31

1·4·1·1氧化物 33

1·4·1·2氯化物 33

1·4·2过渡元素（d组） 33

1·4·2·1磁性 34

1·4·2·2颜色 34

1·4·2·3催化性质 36

1·4·2·4生成间隙化合物 36

1·4·2·7第一过渡系（Sc到Zn） 37

1·4·2·6络合物 37

1·4·2·5可变氧化态 37

1·4·3p组元素 41

第二章 冶金热力学 44

2·1热化学 44

2·1·1放热反应和吸热反应 44

2·1·1·1反应的标准焓变 45

2·1·2焓和焓变的计算 51

2·1·2·1若干计算题 52

2·1·2·2盖斯定律（Hess'slaw，反应热总和恒定定律，1840年） 53

2·1·3反应焓变的测量 57

2·1·4温度对焓变的影响 58

2·1·4·1热容（C） 59

2·1·4·2基尔霍夫方程式（Kirchoff'sequation） 59

2·2热力学 66

2·2·1能量：化学变化的驱动力 66

2·2·1·1热力学第一定律 67

2·2·1·2熵：支配能量变化的第二个因素 73

2·2·2自由能：化学反应的驱动力 80

2·2·2·1吉布斯-赫姆霍兹（第二定律）方程式 81

2·2·2·2温度对反应可行性的影响 83

2·2·2·3计算反应的△G？ 85

2·2·2·4自由能的计算题 89

2·2·3化学平衡 90

2·2·3·1质量作用定律 91

2·2·3·2进展中的反应 94

2·2·3·3活度：溶液的有效浓度 94

2·2·3·4影响平衡位置的因素 95

2·2·3·5关于平衡的题目 97

2·2·3·6自由能与平衡常数之间的关系 98

2·2·3·7冶金过程中的平衡 102

2·2·3·8温度对平衡的影响 104

2·2·3·9蒸汽压随温度的变化 108

2·2·3·10标准自由能-温度关系图在金属提取中的应用 111

第三章 反应动力学 127

3·1反应速率 128

3·1·1条件对反应速率的影响 128

3·1·1·1表面积 128

3·1·1·2催化剂 129

3·1·3动力学和机理 130

3·1·2浓度-时间曲线图 130

3·2实验速率定律 131

3·2·1反应的级 132

3·2·2速率常数 133

3·2·3反应分子数 133

3·2·4化学计量组成 133

3·2·5积分方程式 133

3·2·5·1零级反应 134

3·2·5·2一级反应 135

3·2·5·3二级反应 138

3·2·5·4可逆反应 140

3·2·5·5连串反应 141

3·3反应级数的确定 143

3·3·1积分法 143

3·3·2微分法 144

3·3·2·1起始速率法 145

3·3·3半衰期法 146

3·4·1一般原则 148

3·4·2实验技术——概论 148

3·4实验技术 148

3·4·3实验技术——详述 149

3·4·3·1重量法 149

3·4·3·2气体体积法 149

3·4·3·3压力法 149

3·4·3·4分析法 150

3·4·3·5放射性法 150

3·4·3·6膨胀法 150

3·4·3·7光密度法 150

3·5·1阿累尼乌斯方程式 151

3·5动力学和温度 151

3·5·2活化能的确定 152

3·5·3势能分布曲线 154

3·5·4温度的影响 156

3·5·5催化作用 157

3·6机理 157

3·6·1速率决定步骤 158

3·6·1·1扩散控制 159

3·6·2机理的解释 162

3·7·1·1碰撞频率（Z） 163

3·7反应速率理论 163

3·7·1碰撞理论 163

3·7·2势能面 165

3·7·3过渡态理论 165

第四章 液态金属溶液 169

4·1溶液和组成 169

4·2表面和界面能 170

4·3溶液热力学 171

4·3·1偏分量和积分量 173

4·3·2理想溶液和活度 175

4·3·3拉乌尔定律（Raoult'slaw） 176

4·3·4非理想溶液或真实溶液 178

4·3·5吉布斯-第哈姆方程式（Gibbs-Duhemequation） 180

4·3·6亨利定律（Henry'slaw）和稀溶液 183

4·3·7多组元溶液和互相作用系数 184

4·3·8溶液混合热力学 186

4·3·9超热力学量 188

4·3·10根据积分自由能-组成曲线建立平衡相图 189

4·3·11成核自由能 193

4·4·1炉渣的功用和性质 196

4·4炉渣和熔剂 196

4·4·2炉渣的结构 198

4·4·3炉渣-金属反应 199

4·4·4有色金属用的熔剂 202

4·4·5熔剂材料（熔融盐）的结构 203

4·5金属中的气体 204

5·1·1电解质 209

5·1·2电解质水溶液 209

5·1离子学Ⅰ：溶液中的离子 209

第五章 金属水溶液和电化学 209

5·1·3离子活度 210

5·1·4平均离子活度 211

5·1·5德拜-尤格尔理论（Debye-Hückeltheory） 212

5·1·6平均离子活度的测量 213

5·1·7酸和碱 214

5·1·8pH标度 215

5·1·9缓冲溶液 216

5·1·10pH的测量 217

5·2·1电导的测量 218

5·2离子学Ⅱ：电解质电导 218

5·2·2摩尔电导 219

5·2·3摩尔电导随浓度的变化 219

5·2·4独立迁移的柯尔拉乌希定律（Kohlrausch'slaw） 221

5·2·5迁移数 223

5·2·6熔盐的电导 224

5·3电极学Ⅰ 225

5·3·1电极电位 225

5·3·2金属电极 226

5·3·3电极电位的比较——电化学电池 227

5·3·4电池的图解表示 228

5·3·5标准电极电位 229

5·3·6参考电极 230

5·3·7指示器电极 231

5·3·8电池机理 232

5·3·9浓差电池 233

5·3·10氧化还原电位 234

5·3·11电池热力学 234

5·3·12能斯特方程式（Nerrstequation） 235

5·3·13电动势（电池电势）的计算 237

5·3·14浓差电池电势 238

5·3·15氧化还原序的应用 239

5·3·16动力学研究 240

5·3·17氧化还原电位随pH的变化 240

5·4电解 242

5·4·1基本原理 242

5·4·2法拉第电解定律（Faraday'sJaw） 244

5·4·3电流效率 245

5·4·4电能效率 246

5·4·5电流密度 247

5·4·6理论槽电压 247

5·4·7极化和超电位 249

5·4·8分解电压 249

5·4·9放电电位 252

5·4·10电镀 254

5·5溶质在不互溶相之间的分配 260

5·5·1萃取 261

5·7·1吉布斯吸附等温方程式 263

5·7吸附 263

5·6离子交换 263

5·7·2气体的吸附 269

第六章 金属的提取方法 273

6·1矿石准备 274

6·1·1破碎作业 274

6·1·2分级作业 274

6·1·3分选作业 276

6·1·4·1烧结 278

6·1·4制团作业 278

6·1·4·2球团化 279

6·1·4·3制粒 279

6·1·4·4压团 280

6·2火法冶金提取法 281

6·2·1干燥和煅烧 281

6·2·2金属精矿的焙烧 281

6·2·3熔炼 286

6·2·4冰铜吹炼 290

6·2·5金属氧化物的还原 291

6·2·6火法精炼 295

6·2·7蒸馏 296

6·2·8卤化冶金 298

6·2·9连续提取方法 301

6·2·10几种主要金属的火法冶金提取过程 303

6·2·10·1从硫化铜精矿提取铜 304

6·2·10·2从硫化镍精矿提取镍 306

6·2·10·3在铅锌鼓风炉中由PbS-ZnS精矿提取铅和锌 310

6·2·10·4从氧化镁精矿提取镁 315

6·2·10·5氧化铁的还原 316

6·2·10·6炼钢 326

6·3湿法冶金提取法 334

6·3·1浸出 339

6·3·2沉淀技术 341

6·3·2·1pH和po2控制沉淀 341

6·3·2·2气态还原 343

6·3·2·3置换沉淀 345

6·3·3分离技术 345

6·3·3·1离子交换 345

6·3·3·3反渗透 346

6·3·3·2溶剂萃取 346

6·4电冶金提取法 347

6·4·1从水溶液电解沉积和电解精炼金属 349

6·4·2从熔融盐电解质电解沉积和电解精炼铝、镁和活性更大的金属 352

第七章 金属的熔化和再生回收 357

7·1金属的熔化 357

7·1·1物理学和化学的理论根据 357

7·1·2液态金属的除气 358

7·1·3熔化设备 359

7·1·4铸铁生产 364

7·1·4·1铸铁的化铁炉熔化 364

7·1·4·2铸铁的电热熔化 366

7·1·4·3铁的脱硫和增碳 367

7·1·4·4球墨（SG）铸铁的生产 367

7·1·5钢的熔化和精炼 368

7·1·6熔化有色金属 369

7·1·6·1镍合金 370

7·1·6·2铜合金 370

7·1·6·3铝合金 371

7·1·6·4镁合金和锌合金 372

7·2金属的再生同收 372

7·2·1废料处理 373

7·2·2再生金属的提取 375

7·2·2·1钢铁的再生回收 376

7·2·2·2铝的再生回收 376

7·2·2·3铜的再生回收 377

7·2·2·4锌的再生回收 378

7·2·2·5铅的再生回收 379

7·2·2·6锡的再生回收 380

7·2·2·7贵金属的再生回收 381

第八章 金属的腐蚀 383

8·1水相腐蚀 383

8·1·1基本腐蚀电池 383

8·1·2电化学腐蚀电池的分类 385

8·1·2·1异电极电池 387

8·1·2·2浓差电池 388

8·1·3腐蚀损伤的类型 391

8·1·3·1均匀侵蚀 391

8·1·2·3温差电池 391

8·1·3·2局部侵蚀 392

8·1·4坡拜关系图（Pourbaix-diagrams） 401

8·1·5电极动力学 407

8·1·5·1双电层 407

8·1·5·2交换电流密度 409

8·1·5·3热力学的不可逆性和极化作用 410

8·1·5·4极化作用的类型 412

8·1·5·5电位-电流图〔E-1图，埃文斯图 417

8·1·5·6电位-电流密度图〔E-logi图，斯特恩图 421

8·1·5·7瓦格纳-特劳德图（Wagner-Trauddiagrams） 423

8·1·5·8钝态和阳极的E-logi曲线 423

8·1·6E-logi曲线的测定 429

8·1·7阳极氧化处理 430

8·1·8电抛光和电化学加工 430

8·1·9水相腐蚀的环境状况 432

8·1·9·1大气中的腐蚀 432

8·1·9·2水中的腐蚀 433

8·1·9·3土壤中的腐蚀 434

8·1·10·1改善环境 435

8·1·10水相腐蚀的防止 435

8·1·10·2改善金属 442

8·1·10·3电学方法 443

8·1·10·4保护涂层 447

8·1·10·5其他因素 449

8·2氧化——干腐蚀 449

8·2·1氧化层的形成 450

8·2·2氧化物生长速率定律 451

8·2·3氧化物的结构 453

8·2·4抛物线生长的瓦格纳理论（Wagnertheory） 455

8·2·5薄氧化膜的生长 462

8·2·6多价态金属上的氧化皮 463

8·2·7合金的氧化 463

8·2·8氧化性气氛 466

8·2·9氧化保护 468

附录1 元素的电子构型 471

附录2 电化（氧化还原）序 475

附录3 电化学电池和电解电池中的电极极性和离子放电 477

附录4 电势序 483

附录5 第二章中计算题的解 485