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第1章 化学热力学初步 1

1.1 化学中的计量 1

1.1.1 原子量和分子量 1

1.1.2 物质的量及其单位 1

1.1.3 物质的量相关计算 2

1.1.4 气体的计量 3

1.2 热力学基本概念及术语 5

1.2.1 系统与环境 6

1.2.2 状态与状态函数 6

1.2.3 热力学能 7

1.2.4 热与功 7

1.2.5 热力学第一定律 8

1.3 热力学 8

1.3.1 化学反应热与焓变 8

1.3.2 化学反应热的计算 10

1.3.3 标准摩尔生成焓和标准摩尔焓变 11

新视野 第一类永动机 13

习题 14

第2章 化学反应进行的方向、速率以及化学平衡 16

2.1 化学反应进行的方向 16

2.1.1 化学反应自发性的判断 16

2.1.2 吉布斯自由能变与化学反应的方向 18

2.2 化学反应速率 20

2.2.1 反应速率的表示方法 21

2.2.2 反应速率理论 22

2.3 影响反应速率的因素 24

2.3.1 反应物浓度与反应速率的关系 24

2.3.2 反应速率与温度的关系 25

2.3.3 催化剂与反应速率的关系 26

2.4 化学平衡 28

2.4.1 可逆反应和化学平衡 28

2.4.2 化学平衡常数 29

2.4.3 多重平衡规则 31

2.4.4 标准平衡常数与标准摩尔自由能变的关系 31

2.4.5 有关化学平衡的计算 33

2.5 化学平衡的移动 34

2.5.1 浓度对化学平衡的影响 35

2.5.2 压力对化学平衡的影响 36

2.5.3 温度对化学平衡的影响 38

2.5.4 催化剂和化学平衡 39

2.5.5 平衡移动原理——勒夏特列原理 39

2.5.6 如何选择合理生产条件的一般原则 39

新视野 照相术中的化学反应 40

习题 40

第3章 溶液中的化学 42

3.1 电解质的分类和酸碱的定义 43

3.1.1 电解质的分类 43

3.1.2 酸碱的定义 44

3.2 水的解离和溶液的pH值 46

3.2.1 水的解离与离子积常数 46

3.2.2 溶液的酸碱性和pH值 47

3.2.3 酸碱指示剂 47

3.2.4 关于pH值的计算 48

3.3 一元弱酸、弱碱的解离平衡 49

3.3.1 一元弱酸、弱碱解离平衡的建立 49

3.3.2 解离常数和弱酸、弱碱的相对强弱 50

3.3.3 一元弱酸、弱碱溶液中有关离子浓度的计算 50

3.3.4 解离度 51

3.3.5 解离度与解离常数以及弱电解质浓度的关系 51

3.3.6 多元弱酸的解离 52

3.4 同离子效应 53

3.5 缓冲溶液 54

3.5.1 缓冲溶液的概念 54

3.5.2 缓冲作用的原理 56

3.5.3 缓冲溶液pH值的计算 56

3.5.4 缓冲溶液的选择和配制 57

3.5.5 缓冲溶液的应用 58

3.6 盐类的水解 58

3.6.1 各类盐的水解 58

3.6.2 影响水解平衡的因素 61

3.7 沉淀溶解平衡与溶度积 62

3.7.1 溶度积 62

3.7.2 溶度积和溶解度 62

3.8 溶度积规律及其应用 64

3.8.1 溶度积规则 64

3.8.2 分步沉淀 65

3.9 沉淀的溶解和转化 68

3.9.1 沉淀的溶解 68

3.9.2 沉淀的转化 70

新视野 生成硫化物沉淀使金属离子分离的方法简介 70

习题 72

第4章 电化学基础与应用 74

4.1 原电池与电极电势 74

4.1.1 原电池 74

4.1.2 电极电势 76

4.2 电极电势的应用 78

4.2.1 能斯特方程式 78

4.2.2 浓度对电极电势的影响 79

4.2.3 电极电势的应用 81

4.3 化学电源 83

4.3.1 一次电池 83

4.3.2 二次电池 84

4.3.3 燃料电池 85

4.3.4 绿色电池 85

4.4 电解技术 86

4.4.1 电解原理 86

4.4.2 电解电压 87

4.4.3 电解产物 88

4.4.4 电解食盐水 89

4.4.5 电化学技术 89

4.5 金属的腐蚀与防护 91

4.5.1 电化学腐蚀 91

4.5.2 金属防腐技术 92

新视野 染料敏化太阳能电池 95

习题 96

第5章 原子结构和元素周期系 98

5.1 原子结构理论发展简介 98

5.1.1 早期的原子结构模型 98

5.1.2 玻尔理论及其原子结构模型 98

5.1.3 原子结构的量子力学模型 99

5.2 核外电子的运动状态描述 102

5.2.1 波函数 102

5.2.2 电子云 102

5.2.3 四个量子数 104

5.3 核外电子的排布及元素周期系 106

5.3.1 多电子原子的能级 106

5.3.2 核外电子排布原则 107

5.3.3 核外电子的排布 108

5.3.4 原子的电子层结构和元素周期系 110

5.4 元素基本性质的周期性 111

5.4.1 原子半径 111

5.4.2 电离能 112

5.4.3 电子亲和能 113

5.4.4 电负性 113

5.4.5 金属性和非金属性 114

新视野 微观物质的深层次剖视 115

习题 116

第6章 分子结构与性质 118

6.1 路易斯（Lewis）共价键理论 118

6.2 价键理论 119

6.2.1 现代共价键理论 119

6.2.2 共价键的形成 119

6.2.3 价键理论要点 119

6.2.4 共价键的特征 120

6.2.5 共价键的类型 120

6.2.6 几个重要的键参数 122

6.3 杂化轨道理论与分子的几何构型 123

6.3.1 价键理论的局限性 123

6.3.2 杂化轨道理论的要点 124

6.3.3 杂化类型与分子几何构型 124

6.4 分子轨道理论 126

6.4.1 分子轨道理论的基本观点 126

6.4.2 形成分子轨道的线性组合三原则 127

6.4.3 分子轨道的能级 128

6.4.4 分子轨道中电子填充的原理 129

6.4.5 分子轨道理论的应用实例 129

6.5 分子间作用力和氢键 130

6.5.1 分子的极性和变形性 130

6.5.2 分子间作用力 131

6.5.3 分子间作用力与物理性质的关系 133

6.5.4 氢键 134

新视野 超分子化学 135

习题 136

第7章 晶体结构与性质 137

7.1 晶体的概念 137

7.1.1 晶体的特性 137

7.1.2 晶格和晶胞 137

7.1.3 晶体的基本类型 138

7.2 离子键、离子晶体 138

7.2.1 离子键 138

7.2.2 离子晶体 140

7.3 原子晶体和分子晶体 141

7.3.1 原子晶体 141

7.3.2 分子晶体 141

7.4 金属键、金属晶体 142

7.4.1 金属键理论 142

7.4.2 键型过渡 143

7.4.3 金属晶体 143

7.5 混合型晶体 144

新视野 软物质 144

习题 146

第8章 配合物的结构与性质 148

8.1 配合物的基本概念 148

8.1.1 配合物的组成 148

8.1.2 配合物的化学式及命名 151

8.2 配合物的化学键理论 152

8.2.1 价键理论 152

8.2.2 判断配合物的空间构型 152

8.2.3 配合物中配位键的类型 155

8.2.4 配合物的稳定性、磁性与键型关系 156

8.3 配合物在水溶液中的稳定性 157

8.3.1 配位-解离平衡及其平衡常数 158

8.3.2 配离子稳定常数的应用 159

8.4 配合物的类型 162

8.4.1 简单配合物 162

8.4.2 螯合物 162

8.4.3 单核配合物和多核配合物 164

8.5 配合物的应用 164

8.5.1 分析化学方面 164

8.5.2 工业生产方面 165

8.5.3 生物医药方面 165

新视野 21世纪配位化学在现代化学中的地位 166

习题 167

第9章 主族元素 169

9.1 元素概述 169

9.1.1 地壳中元素的分布和存在类型 169

9.1.2 元素资源的存在形式及利用 169

9.2 主族金属（一）——碱金属和碱土金属 170

9.2.1 碱金属和碱土金属的通性 170

9.2.2 碱金属和碱土金属的化学性质 171

9.2.3 单质制备的一般方法 172

9.2.4 碱金属和碱土金属的氧化物 172

9.2.5 氢氧化物 174

9.2.6 碱金属和碱土金属的盐类 175

9.3 主族金属元素（二）——铝、锡、铅、砷、锑、铋 177

9.3.1 铝及其重要化合物 177

9.3.2 锡、铅及其重要化合物 179

9.3.3 砷、锑、铋及其化合物 182

9.4 主族非金属元素（一）——卤素 184

9.4.1 卤素的通性 184

9.4.2 卤素单质 185

9.4.3 卤素的氢化物 189

9.5 主族非金属元素（二）——氧、硫 198

9.5.1 氧族元素的基本性质 198

9.5.2 氧及其化合物 199

9.5.3 硫及其化合物 201

9.6 主族非金属元素（三）——氮、磷 210

9.6.1 氮的化合物 211

9.6.2 磷及其化合物 218

9.7 主族非金属元素（四）——碳、硅、硼及其化合物 223

9.7.1 碳及其化合物 223

9.7.2 硅的化合物 227

9.7.3 硼的化合物 229

新视野 石墨烯 231

习题 232

第10章 过渡金属 235

10.1 过渡金属元素概述 235

10.1.1 过渡金属元素的定义及在周期表中的位置 235

10.1.2 过渡金属元素在自然界中的分布 235

10.1.3 过渡金属元素的电子层结构及其原子半径 236

10.1.4 过渡金属元素的氧化态及电离能的变化 236

10.1.5 过渡金属元素单质及其化合物的物理性质 238

10.1.6 过渡金属及其化合物的化学性质 240

10.1.7 过渡金属元素的生物效应 242

10.2 钛（Ti） 242

10.2.1 金属钛的性质 242

10.2.2 钛（Ⅳ）的化合物 243

10.2.3 钛（Ⅲ）的化合物 244

10.3 铬（Cr） 245

10.3.1 金属铬的制取 245

10.3.2 金属铬的性质及用途 245

10.3.3 铬（Ⅲ）的化合物 246

10.3.4 铬（Ⅵ）的化合物 247

10.3.5 铬（Ⅲ）与铬（Ⅵ）之间的相互转化 249

10.3.6 含铬废水的处理 249

10.4 锰（Mn） 250

10.4.1 金属锰的制备 250

10.4.2 金属锰的物理、化学性质及其应用 250

10.4.3 Mn（Ⅱ）的化合物 251

10.4.4 Mn（Ⅳ）的化合物 252

10.4.5 Mn（Ⅵ）的化合物和Mn（Ⅶ）的化合物 253

10.5 铁（Fe）、钴（Co）、镍（Ni） 254

10.5.1 铁、钴、镍的性质与用途 255

10.5.2 铁、钴、镍化合物的氧化还原性质 255

10.5.3 铁、钴、镍盐的水解性 256

10.5.4 铁、钴、镍的重要化合物 257

10.5.5 重要的铁、钴、镍配合物 261

10.6 铜（Cu）、银（Ag）、金（Au） 264

10.6.1 金属铜、银、金的性质及其应用 264

10.6.2 金属铜、银、金的冶炼 265

10.6.3 铜、银、金的重要化合物 266

10.7 锌（Zn）、镉（Cd）、汞（Hg） 272

10.7.1 金属锌、镉、汞的性质及其应用 272

10.7.2 锌、镉、汞的重要化合物 274

新视野 铂和钯 277

习题 278

附录 281

附录1 标准热力学数据（298.15K,100kPa） 281

附录2 弱酸、弱碱的解离常数（298.15K） 285

附录3 难溶化合物的溶度积常数 287

附录4 标准电极电势（298.15K） 288

参考文献 292

元素周期表 293