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绪论 1

1．化学研究的对象、作用和普通化学的任务 1

2．物质的量和基本单元 3

3．反应进度 4

4．理想气体分压定律 4

【阅读材料】21世纪化学的四大难题和美好前景 6

【科学家简介】道尔顿（J.Dalton，1766—1844） 7

思考与练习 8

第一篇 化学反应基本规律 9

第1章 化学热力学初步 9

1.1 基本概念 10

1.1.1 系统与环境 10

1.1.2 状态与状态函数 10

1.1.3 过程和途径 11

1.1.4 热和功 11

1.1.5 热力学能 12

1.1.6 热力学标准状态 12

1.2 热化学 13

1.2.1 热力学第一定律 13

1.2.2 化学反应热效应 14

1.2.3 焓和焓变 15

1.2.4 化学反应热效应的计算 17

1.3 化学反应的自发性 19

1.3.1 自发过程 19

1.3.2 焓变与自发过程 20

1.3.3 熵变与自发过程 20

1.3.4 标准熵变及其计算 22

1.4 吉布斯自由能和吉布斯自由能判据 23

1.4.1 吉布斯自由能 23

1.4.2 吉布斯自由能变和反应的自发性 23

1.4.3 吉布斯-亥姆霍兹公式的应用 26

【阅读材料】 27

1．现代新能源 27

2．煤的高效和清洁化燃烧 29

【科学家简介】吉布斯（J.W.Gibbs，1839—1903） 30

思考与练习 31

第2章 化学平衡 33

2.1 化学平衡状态 33

2.1.1 可逆反应与化学平衡 33

2.1.2 化学平衡常数 34

2.2 吉布斯自由能变与化学平衡 36

2.2.1 吉布斯自由能变与化学平衡常数的关系 36

2.2.2 化学平衡常数的应用 38

2.3 化学平衡的移动 41

2.3.1 浓度对化学平衡的影响 41

2.3.2 压力对化学平衡的影响 41

2.3.3 温度对化学平衡的影响 42

2.3.4 勒·夏特里原理 43

【阅读材料】 44

1．化学平衡的移动对矿物岩石形成的影响 44

2．等离子体化学及应用 45

【科学家简介】勒·夏特里（Le Chatelier，1850—1936） 46

思考与练习 47

第3章 化学动力学初步 49

3.1 概述 49

3.1.1 化学反应速率的表示 49

3.1.2 平均速率与瞬时速率的测定 50

3.1.3 反应机理 51

3.2 反应速率理论简介 52

3.2.1 有效碰撞理论 52

3.2.2 过渡态理论 54

3.3 反应速率与浓度的关系 55

3.3.1 质量作用定律 55

3.3.2 反应级数的实验确定 55

3.4 反应速率与温度的关系 56

3.4.1 范特霍夫近似规则 57

3.4.2 阿仑尼乌斯方程 57

3.5 反应速率与催化剂的关系 58

3.5.1 催化剂与催化反应 58

3.5.2 催化作用机理 59

3.5.3 均相催化和非均相催化 59

【阅读材料】 60

1．链反应与爆炸 60

2．化学动力学在考古中的应用 62

【科学家简介】范特霍夫（J.H.van’t Hoff，1852—1911） 63

思考与练习 64

第二篇 物质结构理论 67

第4章 原子结构与元素周期律 67

4.1 近代原子结构理论的产生 68

4.1.1 原子的核型结构与氢原子光谱 68

4.1.2 量子化和玻尔理论 69

4.2 微观粒子运动的特殊性 70

4.2.1 微观粒子的波粒二象性 70

4.2.2 微观粒子运动的统计规律和测不准原理 71

4.3 量子力学对核外电子运动状态的描述 72

4.3.1 波函数和原子轨道 72

4.3.2 概率密度与电子云 74

4.3.3 原子轨道和电子云图像 75

4.3.4 四个量子数 78

4.4 原子核外电子排布和元素周期系 79

4.4.1 多电子原子轨道能级 80

4.4.2 基态原子的核外电子排布规律 82

4.4.3 原子的电子层结构与元素周期系 85

4.5 元素基本性质的周期性 86

4.5.1 影响元素性质的结构因素 86

4.5.2 元素的金属性和非金属性 89

4.5.3 元素的电离能 89

4.5.4 元素的电子亲和能 90

4.5.5 元素的电负性 92

【阅读材料】 92

1．元素周期表的展望 92

2．核化学的发展 93

【科学家简介】玻尔（N.H.David Bohr，1885—1962） 95

思考与练习 95

第5章 化学键和分子结构 98

5.1 离子键 98

5.1.1 离子键的形成 98

5.1.2 晶格能 99

5.1.3 离子键的特征 99

5.1.4 离子的特征 100

5.2 共价键 102

5.2.1 价键理论 102

5.2.2 共价键的特点 104

5.2.3 共价键的类型 104

5.2.4 键参数 105

5.3 杂化轨道理论 107

5.3.1 杂化轨道理论的基本要点 107

5.3.2 s-p杂化的类型 107

5.4 价层电子对互斥理论 110

5.4.1 价层电子对互斥理论基本要点 110

5.4.2 判断分子构型的一般原则 112

5.5 分子轨道理论简介 113

5.5.1 分子轨道理论的基本要点 113

5.5.2 同核双原子分子的分子轨道能级图 114

5.5.3 键级 115

5.5.4 分子轨道理论应用实例 115

5.6 分子的极性和离子极化 117

5.6.1 分子的极性 117

5.6.2 分子的极化 117

5.6.3 离子极化 118

5.7 分子间力和氢键 120

5.7.1 分子间力 120

5.7.2 氢键 122

5.8 晶体结构 124

5.8.1 晶体与非晶体 124

5.8.2 晶体的基本类型 124

【阅读材料】 125

1．纳米材料 125

2．液晶 126

【科学家简介】鲍林（L.Pauling，1901—1994） 127

思考与练习 128

第三篇 分散系及水溶液中的四大平衡理论 131

第6章 溶液和胶体 131

6.1 分散系 131

6.1.1 分散系的分类 132

6.1.2 溶解原理 132

6.2 溶液 135

6.2.1 溶液的组成标度 135

6.2.2 稀溶液的依数性 136

6.3 表面现象 143

6.3.1 表面能 143

6.3.2 吸附现象 143

6.4 溶胶 146

6.4.1 溶胶的制备 146

6.4.2 溶胶的一般性质 147

6.4.3 胶团结构 149

6.4.4 溶胶的稳定性和聚沉 150

6.5 高分子化合物溶液和凝胶 152

6.5.1 高分子溶液 152

6.5.2 凝胶 153

6.6 表面活性剂、乳浊液 154

6.6.1 表面活性剂的结构及作用机理 154

6.6.2 表面活性剂的分类与应用 156

【阅读材料】 158

1．溶胶-凝胶技术的发展与应用 158

2．胶体化学在生物学上的应用 159

【科学家简介】拉乌尔（F.M.Raoult，1830—1901） 161

思考与练习 162

第7章 酸碱平衡 164

7.1 酸碱理论 164

7.1.1 酸碱质子理论 164

7.1.2 酸碱电子理论 167

7.2 弱酸弱碱的解离平衡 168

7.2.1 一元弱酸（碱）的解离平衡 168

7.2.2 多元弱酸（碱）的解离平衡 172

7.2.3 酸碱平衡的移动 174

7.3 酸碱缓冲溶液 176

7.3.1 缓冲溶液和缓冲作用 176

7.3.2 缓冲溶液pH的计算 177

7.3.3 缓冲容量和缓冲范围 178

7.3.4 缓冲溶液的配制 179

7.4 强电解质溶液简介 180

【阅读材料】 180

1．缓冲作用在生命中的意义 180

2．酸雨 181

【科学家简介】阿仑尼乌斯（S.Arrhenius，1859—1927） 182

思考与练习 183

第8章 沉淀溶解平衡 185

8.1 溶度积原理 185

8.1.1 难溶电解质沉淀溶解平衡和溶度积常数 185

8.1.2 溶度积常数和溶解度的关系 186

8.1.3 溶度积规则 187

8.2 沉淀的生成与溶解 188

8.2.1 沉淀的生成 188

8.2.2 沉淀的溶解 190

8.3 分步沉淀与沉淀的转化 192

8.3.1 分步沉淀 192

8.3.2 沉淀的转化 193

8.4 沉淀反应在分析化学中的应用 194

8.4.1 利用沉淀反应进行离子鉴定 194

8.4.2 利用沉淀反应进行离子分离 194

8.4.3 利用沉淀反应进行定量分析 194

【阅读材料】利用沉淀转化法制备超微粉末 195

【科学家简介】路易斯（G.N.Lewis，1875—1946） 195

思考与练习 196

第9章 氧化还原平衡和电化学基础 198

9.1 氧化还原反应的基本概念 198

9.1.1 氧化数 198

9.1.2 氧化还原反应电对 199

9.1.3 氧化还原反应方程式的配平 200

9.2 原电池和电极电势 202

9.2.1 原电池的组成和工作原理 202

9.2.2 电极的种类和原电池的表示方法 203

9.2.3 电极电势的产生与电池电动势 204

9.2.4 标准电极电势 205

9.3 电池反应的热力学 208

9.3.1 电池电动势与吉布斯自由能变的关系 208

9.3.2 电池电动势与标准平衡常数的关系 209

9.3.3 能斯特方程 210

9.4 影响电极电势的因素 211

9.4.1 浓度对电极电势的影响 211

9.4.2 酸度对电极电势的影响 212

9.4.3 难溶化合物的生成对电极电势的影响 213

9.4.4 配位化合物的生成对电极电势的影响 214

【阅读材料】 214

1．化学电源 214

2．电解 215

3．金属的电化学腐蚀与防腐 216

【科学家简介】能斯特（W.H.Nernst，1864—1941） 217

思考与练习 218

第10章 配位化合物 220

10.1 配位化合物概述 220

10.1.1 配位化合物的含义 220

10.1.2 配位化合物的组成 221

10.1.3 配位化合物的命名 222

10.1.4 螯合物 223

10.2 配合物的化学键理论 224

10.2.1 价键理论 224

10.2.2 晶体场理论 227

10.3 配位平衡 232

10.3.1 配位化合物的稳定常数 232

10.3.2 配位平衡的计算 233

10.4 配位化合物应用 238

10.4.1 配位化合物在分析化学中的应用 238

10.4.2 配位化合物在生命科学中的意义 238

10.4.3 配位化合物在其他方面的应用 239

【阅读材料】 240

1．人体中的配合物 240

2．稀土元素 241

【科学家简介】维尔纳（A.Werner，1866—1919） 242

思考与练习 242

第四篇 现代化学理论 245

第11章 元素化学概述 245

11.1 元素概念 245

11.1.1 元素 245

11.1.2 核素 246

11.1.3 同位素 246

11.2 单质的性质 247

11.2.1 单质的物理性质 247

11.2.2 单质的化学性质 252

11.3 无机化合物的化学性质 254

11.3.1 化合物的溶解性 254

11.3.2 含氧酸及其盐的氧化还原性 255

11.3.3 含氧酸及其盐的热稳定性 256

11.3.4 化合物的酸碱性 257

11.4 重要无机化合物选述 258

11.4.1 钾和钠的化合物 258

11.4.2 硼、碳、硅的化合物 259

11.4.3 氮、磷、砷的化合物 260

11.4.4 氧和硫的化合物 262

11.4.5 卤素化合物 263

11.5 常见离子的鉴定 264

【阅读材料】稀有气体（noble gas） 267

【科学家简介】侯德榜（1890—1974） 269

思考与练习 269

第12章 化学与人类生活 271

12.1 化学与生命 271

12.1.1 生物体内的微量元素 272

12.1.2 生物体内的微量元素的生理功能和作用原理 272

12.1.3 生物技术简介 280

12.2 化学与食品和药品 282

12.2.1 化学与食品 282

12.2.2 化学与药品 290

12.2.3 化学与镇静剂和毒品 292

12.3 化学与化妆品 293

12.3.1 化妆品的化学组成 293

12.3.2 常用化妆品介绍 293

12.3.3 化妆品中的不安全因素 296

12.4 化学与信息 296

12.4.1 化学与信息技术 296

12.4.2 信息材料 297

12.5 化学与环境 300

12.5.1 环境的化学污染 300

12.5.2 环境污染的防治 307

【阅读材料】 309

1．药物的发现和设计 309

2．绿色食品简介 311

【科学家简介】霍奇金（D.C.Hodgkin，1910—1994） 312

思考与练习 312

练习题参考答案 314

附录 319

附录1 国际单位制（SI制）（摘录） 319

附录2 国际单位制（SI制）的词头 319

附录3 一些基本物理量常数 320

附录4 希腊字母表 320

附录5 一些物质的标准生成焓、标准生成吉布斯自由能、标准熵（101.3 kPa，298 K） 321

附录6 一些物质的标准摩尔燃烧焓（298 K） 324

附录7 常见弱酸、弱碱在水溶液中的解离常数K？ 325

附录8 常见难溶电解质的溶度积K？（298 K） 326

附录9 标准电极电势表（298 K） 328

附录10 常见配离子的稳定常数 330

参考文献 331

索引 333