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第一篇 化学反应原理 3

第一章 气体 3

§1.1 理想气体状态方程 3

1.1.1 理想气体状态方程 3

1.1.2 理想气体状态方程的应用 4

§1.2 气体混合物 5

1.2.1 分压定律 5

1.2.2 分体积定律 7

§1.3 气体分子动理论 9

1.3.1 气体分子动理论的基本要点 9

1.3.2 理想气体状态方程与分子动理论的内在联系 9

1.3.3 分子的速度分布 11

§1.4 真实气体 12

化学视野 大气化学 14

思考题 18

习题 19

第二章 热化学 21

§2.1 热力学的术语和基本概念 21

2.1.1 系统和环境 21

2.1.2 状态和状态函数 22

2.1.3 过程和途径 22

2.1.4 相 23

2.1.5 化学反应计量式和反应进度 24

2.2.1 热和功 25

§2.2 热力学第一定律 25

2.2.2 热力学能 26

2.2.3 热力学第一定律 27

§2.3 化学反应的热效应 27

2.3.1 定容反应热 28

2.3.2 定压反应热 28

2.3.3 △rUm和△rHm 29

2.3.4 热化学方程式 30

2.3.5 标准摩尔生成焓 32

2.3.6 标准摩尔燃烧焓 33

§2.4 Hess定律 33

2.5.1 由标准摩尔生成焓计算△rH？ 34

§2.5 反应热的求算 34

2.5.2 由标准摩尔燃烧焓计算△rH？ 36

化学视野 氢能源 36

思考题 39

习题 40

第三章 化学动力学基础 43

§3.1 化学反应速率的概念 43

3.1.1 平均速率和瞬时速率 43

3.1.2 定容反应速率 45

§3.2 浓度对反应速率的影响——速率方程 46

3.2.1 化学反应速率方程 46

3.2.2 由实验确定反应速率方程的简单方法——初始速率法 48

3.2.3 浓度与时间的定量关系 49

§3.3 温度对反应速率的影响——Arrhenius方程 52

3.3.1 Arrhenius方程 52

3.3.2 Arrhenius方程的应用 53

§3.4 反应速率理论和反应机理简介 55

3.4.1 碰撞理论 55

3.4.2 活化络合物理论 57

3.4.3 活化能与反应速率 58

3.4.4 反应机理与元反应 59

§3.5 催化剂与催化作用 62

3.5.1 催化剂和催化作用的基本特征 62

3.5.2 均相催化与多相催化 63

3.5.3 酶催化 65

化学视野 化学动力学在考古中的应用 66

思考题 67

习题 68

第四章 化学平衡 熵和Gibbs函数 72

§4.1 标准平衡常数 72

4.1.1 化学平衡的基本特征 72

4.1.2 标准平衡常数表达式 73

4.1.3 标准平衡常数的实验测定 76

§4.2 标准平衡常数的应用 77

4.2.1 判断反应程度 77

4.2.3 计算平衡组成 78

4.2.2 预测反应方向 78

§4.3 化学平衡的移动 79

4.3.1 浓度对化学平衡的影响 80

4.3.2 压力对化学平衡的影响 81

4.3.3 温度对化学平衡的影响 82

§4.4 自发变化和熵 83

4.4.1 自发变化 83

4.4.2 焓和自发变化 84

4.4.3 混乱度、熵和微观状态数 85

4.4.4 热力学第三定律和标准熵 88

4.4.5 化学反应熵变和热力学第二定律 89

4.5.1 Gibbs函数［变］判据 92

§4.5 Gibbs函数 92

4.5.2 标准摩尔生成Gibbs函数 93

4.5.3 Gibbs函数与化学平衡 95

4.5.4 van't Hoff方程 97

化学视野 氧-血红蛋白的平衡 97

思考题 99

习题 101

第五章 酸碱平衡 105

§5.1 酸碱质子理论概述 105

5.1.1 历史回顾 105

5.1.2 酸碱质子理论的基本概念 106

5.1.3 酸和碱的相对强弱 110

§5.2 水的解离平衡和溶液的pH 112

5.2.1 水的解离平衡 112

5.2.2 溶液的pH 113

§5.3 弱酸、弱碱的解离平衡 115

5.3.1 一元弱酸、弱碱的解离平衡 115

5.3.2 多元弱酸的解离平衡 118

5.3.3 盐溶液的酸碱平衡 120

§5.4 缓冲溶液 126

5.4.1 同离子效应 126

5.4.2 缓冲溶液 127

5.4.3 缓冲溶液pH的计算 129

5.4.4 缓冲范围和缓冲能力 130

化学视野 人体血液的pH 132

§5.5 酸碱指示剂 134

§5.6 酸碱电子理论 136

§5.7 配位化合物 137

5.7.1 配合物的组成 137

5.7.2 配合物的化学式和命名 139

5.7.3 配合物的分类 140

§5.8 配位反应与配位平衡 140

5.8.1 配合物的解离常数和稳定常数 141

5.8.2 配体取代反应和电子转移反应 143

5.8.3 配合物的稳定性 145

思考题 149

习题 150

第六章 沉淀溶解平衡 154

§6.1 溶解度和溶度积 154

6.1.1 溶解度 154

6.1.2 溶度积 155

6.1.3 溶度积和溶解度间的关系 156

§6.2 沉淀的生成和溶解 159

6.2.1 溶度积规则 159

6.2.2 同离子效应与盐效应 160

6.2.3 pH对沉淀溶解平衡的影响 163

6.2.4 配合物的生成对溶解度的影响——沉淀的配位溶解 167

6.3.1 分步沉淀 169

§6.3 两种沉淀之间的平衡 169

6.3.2 沉淀的转化 171

化学视野 沉淀反应在冶金与医学中的应用实例 173

思考题 175

习题 176

第七章 氧化还原反应 电化学基础 179

§7.1 氧化还原反应的基本概念 179

7.1.1 氧化值 180

7.1.2 氧化还原反应方程式的配平 181

§7.2 电化学电池 183

7.2.1 原电池的构造 184

7.2.2 电解池与Faraday定律 187

7.2.3 原电池电动势的测定 189

7.2.4 原电池的最大功与Gibbs函数 189

§7.3 电极电势 191

7.3.1 标准氢电极和甘汞电极 191

7.3.2 标准电极电势 192

7.3.3 Nernst方程 193

7.3.4 E-pH图 198

§7.4 电极电势的应用 201

7.4.1 判断氧化剂、还原剂的相对强弱 201

7.4.2 判断氧化还原反应进行的方向 202

7.4.3 确定氧化还原反应进行的限度 204

7.4.4 元素电势图 206

化学视野 化学电源实例 209

思考题 213

习题 214

第二篇 物质结构基础 221

第八章 原子结构 221

§8.1 原子结构的Bohr理论 221

8.1.1 历史的回顾 221

8.1.2 氢原子光谱 222

8.1.3 Bohr原子结构理论 223

§8.2 微观粒子运动的基本特征 226

8.2.1 微观粒子的波粒二象性 226

8.2.2 不确定原理与微观粒子运动的统计规律 227

8.3.1 Schr？dinger方程与波函数 229

§8.3 氢原子结构的量子力学描述 229

8.3.2 量子数 232

8.3.3 概率密度与电子云 235

8.3.4 原子轨道与电子云的空间图像 236

§8.4 多电子原子结构 239

8.4.1 多电子原子轨道能级 239

8.4.2 核外电子的排布 244

§8.5 元素周期表 247

8.5.1 元素的周期 247

8.5.2 元素的族 248

§8.6 元素性质的周期性 249

8.5.3 元素的分区 249

8.6.1 原子半径 250

8.6.2 电离能 251

8.6.3 电子亲和能 254

8.6.4 电负性 255

化学视野 扫描隧道显微镜 257

思考题 258

习题 259

第九章 分子结构 262

§9.1 Lewis理论 262

§9.2 价键理论 263

9.2.1 共价键的形成和本质 263

9.2.2 价键理论的基本要点与共价键的特点 264

9.2.3 共价键的键型 265

§9.3 杂化轨道理论 267

9.3.1 杂化轨道的概念 267

9.3.2 杂化轨道的类型 268

§9.4 价层电子对互斥理论 274

9.4.1 价层电子对互斥理论的基本要点 275

9.4.2 分子几何构型的预测 277

9.4.3 判断分子（离子）几何构型的实例 279

§9.5 分子轨道理论 280

9.5.1 分子轨道理论的要点 280

9.5.2 分子轨道能级图及其应用 283

9.5.3 关于原子轨道和分子轨道的对称性 288

§9.6 键参数 291

9.6.1 键级 291

9.6.2 键能 291

9.6.3 键长 293

9.6.4 键角 294

9.6.5 键矩与部分电荷 294

化学视野 光电子能谱（PES） 295

思考题 296

习题 297

§10.1 晶体结构和类型 299

10.1.1 晶体结构的特征与晶格理论 299

第十章 固体结构 299

10.1.2 晶体缺陷 302

10.1.3 非晶体 准晶体 303

10.1.4 晶体类型 304

§10.2 金属晶体 306

10.2.1 金属晶体的结构 306

10.2.2 金属键理论 309

§10.3 离子晶体 313

10.3.1 离子晶体的结构 313

10.3.2 晶格能 317

10.3.3 离子极化 321

§10.4 分子晶体 323

10.4.1 分子的偶极矩和极化率 324

10.4.2 分子间的吸引作用 326

10.4.3 氢键 328

§10.5 层状晶体 331

化学视野 超导体 332

思考题 333

习题 334

第十一章 配合物结构 337

§11.1 配合物的空间构型、异构现象和磁性 337

11.1.1 配合物的空间构型 337

11.1.2 配合物的异构现象 339

11.1.3 配合物的磁性 341

§11.2 配合物的化学键理论 343

11.2.1 价键理论 344

11.2.2 晶体场理论 348

11.2.3 分子轨道理论 360

化学视野 生物体中的配合物 364

思考题 366

习题 367

第三篇 元素化学 371

第十二章 s区元素 371

§12.1 s区元素概述 372

§12.2 s区元素的单质 376

12.2.1 单质的物理性质和化学性质 376

12.2.2 s区元素的存在和单质的制备 380

§12.3 s区元素的化合物 381

12.3.1 氢化物 381

12.3.2 氧化物 382

12.3.3 氢氧化物 386

12.3.4 重要盐类及其性质 387

12.3.5 配合物 393

§12.4 锂、铍的特殊性 对角线规则 394

12.4.1 锂的特殊性 394

12.4.2 铍的特殊性 394

12.4.3 对角线规则 395

化学视野 Na+,K+,Mg2+,Ca2+的生理作用 396

思考题 397

习题 398

第十三章 p区元素（一） 400

§13.1 p区元素概述 400

§13.2 硼族元素 403

13.2.1 硼族元素概述 403

13.2.2 硼族元素的单质 404

13.2.3 硼的化合物 407

13.2.4 铝的化合物 416

§13.3 碳族元素 420

13.3.1 碳族元素概述 420

13.3.2 碳族元素的单质 421

13.3.3 碳的化合物 425

13.3.4 硅的化合物 432

13.3.5 锡、铅的化合物 439

化学视野 几种新型无机材料简介 444

思考题 446

习题 446

第十四章 p区元素（二） 449

§14.1 氮族元素 449

14.1.1 氮族元素概述 449

14.1.2 氮族元素的单质 451

14.1.3 氮的化合物 456

14.1.4 磷的化合物 468

14.1.5 砷、锑、铋的化合物 477

§14.2 氧族元素 482

14.2.1 氧族元素概述 482

14.2.2 氧及其化合物 485

14.2.3 硫及其化合物 489

化学视野 生物活性分子NO 503

思考题 504

习题 505

第十五章 p区元素（三） 508

§15.1 卤素 508

15.1.1 卤素概述 508

15.1.2 卤素单质 509

15.1.3 卤化氢和氢卤酸 515

15.1.4 卤化物 多卤化物 卤素互化物 518

15.1.5 卤素的含氧化合物 523

15.1.6 拟卤素及拟卤化物 531

§15.2 稀有气体 534

15.2.1 稀有气体的发现 534

15.2.2 稀有气体的性质和用途 534

15.2.3 稀有气体的存在和分离 536

15.2.4 稀有气体的化合物 537

§15.3 p区元素化合物性质的递变规律 540

15.3.1 p区元素的单质 541

15.3.2 p区元素的氢化物 541

15.3.3 p区元素的氧化物及其水合物 543

15.3.4 p区元素化合物的氧化还原性 545

15.3.5 p区元素含氧酸盐的溶解性和热稳定性 546

化学视野 焰火的化学 547

思考题 548

习题 548

第十六章 d区元素（一） 551

§16.1 d区元素概述 551

16.1.1 d区元素的原子半径和电离能 553

16.1.2 d区元素的物理性质 553

16.1.3 d区元素的化学性质 554

16.1.4 d区元素的氧化态 555

16.1.5 d区元素离子的颜色 556

§16.2 钛 钒 557

16.2.1 钛及其化合物 557

16.2.2 钒及其化合物 560

§16.3 铬 钼 钨 多酸型配合物 564

16.3.1 铬、钼、钨的单质 564

16.3.2 铬的化合物 564

16.3.3 钼、钨的化合物 570

16.3.4 多酸型配合物 同多酸和杂多酸及其盐 571

§16.4 锰 573

16.4.1 锰的单质 573

16.4.2 锰的化合物 573

16.4.3 锰的Gibbs函数变（△rG？）-氧化值图 578

§16.5 铁 钴 镍 580

16.5.1 铁、钴、镍的单质 580

16.5.2 铁、钴、镍的化合物 581

§16.6 铂系元素简介 592

16.6.1 铂系元素的单质 592

16.6.2 铂和钯的重要化合物 593

§16.7 金属有机化合物 594

16.7.1 羰基配合物 594

16.7.2 不饱和烃配合物 597

化学视野 金属簇状化合物 599

思考题 602

习题 603

第十七章 d区元素（二） 607

§17.1 铜族元素 607

17.1.1 铜族元素的单质 607

17.1.2 铜族元素的化合物 608

§17.2 锌族元素 618

17.2.1 锌族元素的单质 618

17.2.2 锌族元素的化合物 619

化学视野 含有害金属废水的处理 629

思考题 631

习题 632

18.1.1 稀土元素简介 635

§18.1 镧系元素 635

第十八章 f区元素 635

18.1.2 镧系元素概述 636

18.1.3 镧系元素的单质 640

18.1.4 镧系元素的重要化合物 644

化学视野 稀土功能材料简介 647

§18.2 锕系元素 651

18.2.1 锕系元素概述 651

18.2.2 钍和铀及其化合物 653

§18.3 核化学简介 655

18.3.1 核结构 655

18.3.2 核反应 658

18.3.3 核能的利用 661

思考题 663

习题 664

习题参考答案 666

附录 本书所用单位制的说明 672

附表一 一些物质的热力学性质 674

附表二 某些物质的标准摩尔燃烧焓（298.15 K） 689

附表三 酸、碱的解离常数 690

附表四 某些配离子的标准稳定常数（298.15 K） 691

附表五 溶度积常数 692

附表六 标准电极电势（298.15 K） 693

索引 698

主要参考书目 708