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第一模块 化学反应速率与化学平衡 2

第1章 化学反应速率与化学平衡 2

1.1 气体 2

1.1.1 气体的压力单位和压力表 2

1.1.2 高压气体钢瓶及标识 3

1.1.3 理想气体状态方程 3

1.1.4 气体分压定律 4

1.2 化学反应速率 4

1.2.1 化学反应速率的表示与测定 5

1.2.2 化学反应速率理论 6

1.2.3 影响化学反应速率的因素 8

1.3 化学平衡 11

1.3.1 化学平衡与平衡常数 11

1.3.2 化学平衡的有关计算 14

1.3.3 化学平衡的移动及应用 14

习题 17

第2章 酸碱平衡 19

2.1 溶液浓度表示 19

2.1.1 浓度表示和计算 19

2.1.2 浓度换算 20

2.1.3 溶液配制 20

2.2 酸碱平衡 21

2.2.1 酸碱质子理论 21

2.2.2 强酸、强碱溶液酸碱度计算 21

2.2.3 弱电解质的解离平衡 21

2.2.4 缓冲溶液及配制 23

2.3 沉淀与溶解平衡 26

2.3.1 溶度积 26

2.3.2 溶度积规则及其应用 28

2.3.3 沉淀分离技术 29

习题 30

实训1 缓冲溶液配制和pH的测定 31

【阅读材料】pH值快速测定技术 32

第3章 氧化还原平衡 33

3.1 氧化还原反应 33

3.1.1 氧化还原反应概念 33

3.1.2 氧化还原反应方程式的配平 34

3.2 原电池的组成和设计 35

3.2.1 电对概念 35

3.2.2 原电池的组成与符号 36

3.3 电极电势 37

3.3.1 标准电极电势 37

3.3.2 非标准电极电势的计算 39

3.3.3 电极电势的应用 40

习题 43

第4章 配位平衡 44

4.1 配合物的基本概念 44

4.1.1 配合物的组成 44

4.1.2 配合物的命名 46

4.2 配合物在溶液中的状况 47

4.2.1 配位平衡 47

4.2.2 配合物稳定常数的应用 48

4.3 配合物的应用 49

习题 51

第二模块 化工分析技术 54

第5章 物性参数测定技术 54

5.1 熔点测定技术 54

5.1.1 熔点 54

5.1.2 熔点测定的意义 55

5.1.3 熔点测定方法 55

5.2 电动势测定技术 56

5.2.1 电池电动势测定原理 56

5.2.2 SDC数字电位差综合测试仪 56

5.3 电导率测定技术 56

5.3.1 电导与电导率 57

5.3.2 摩尔电导率 57

5.3.3 电导的应用 58

5.4 液体黏度测定技术 59

5.4.1 液体黏度 59

5.4.2 黏度的测定 59

习题 61

实训2天然水及实验用水的纯度测定 61

【阅读材料】机油黏度过大过小的危害 63

第6章 物质含量分析技术 64

6.1 分析技术基本概念 64

6.1.1 滴定分析法 64

6.1.2 标准溶液及配制方法 66

6.1.3 滴定分析的计算 67

6.1.4 误差与偏差 68

6.1.5 有效数字 70

6.2 酸碱滴定技术 71

6.2.1 酸碱指示剂 71

6.2.2 酸碱滴定原理 72

6.2.3 酸碱滴定的应用 76

实训3食醋中总酸含量的测定 76

6.3 配位滴定技术 78

6.3.1 方法原理 78

6.3.2 金属指示剂 81

6.3.3 应用示例（水的总硬度测定） 82

实训4 EDTA标准溶液的标定和水的总硬度测定 83

6.4 氧化还原滴定技术 85

6.4.1 高锰酸钾法 85

6.4.2 碘量法 86

实训5高锰酸钾标准溶液的标定和亚铁盐含量的测定 87

6.5 吸光度测定技术 89

6.5.1 物质对光的选择性吸收 89

6.5.2 朗伯-比尔定律 90

实训6工业产品中微量铁含量的测定 91

习题 94

【技能拓展】Excel在化学实验数据处理中的应用 95

第三模块 物质结构和化合物基础 100

第7章 物质结构 100

7.1 核外电子运动状态 100

7.1.1 电子云的概念 101

7.1.2 核外电子运动状态的描述 101

7.1.3 核外电子排布规律 103

7.2 元素周期表 106

7.2.1 电子结构与元素周期表 106

7.2.2 元素周期律 107

7.3 共价键和分子结构 110

7.3.1 共价键理论 110

7.3.2 杂化轨道理论 113

7.3.3 分子间作用力与氢键 116

7.4 晶体结构与性能 120

7.4.1 分子晶体 120

7.4.2 离子晶体 121

7.4.3 原子晶体 123

7.4.4 金属晶体 124

7.4.5 晶体比较 124

习题 125

【阅读材料】揭秘晶体的常见用途 125

第8章 常见金属元素及其化合物 128

8.1 铬及其重要化合物 128

8.1.1 铬的元素电势图 128

8.1.2 单质及其性质 129

8.1.3 铬（Ⅲ）的化合物 129

8.1.4 铬（Ⅵ）的化合物 130

8.1.5 含铬废水的处理 131

8.2 锰及其重要化合物 131

8.2.1 锰的元素电势图 132

8.2.2 单质及其性质 132

8.2.3 锰（Ⅱ）的化合物 132

8.2.4 锰（Ⅳ）的化合物 133

8.2.5 锰（Ⅶ）的化合物 133

8.2.6 高锰酸钾的应用 134

8.3 铁及其重要化合物 134

8.3.1 铁的元素电势图 135

8.3.2 单质及其性质 135

8.3.3 铁的氧化物和氢氧化物 135

8.3.4 铁（Ⅱ）盐 136

8.3.5 铁（Ⅲ）盐 136

8.3.6 铁的配位化合物 137

8.3.7 重铬酸钾容量法测定铁矿石中的全铁 138

8.4 锌族元素及其化合物 138

8.4.1 锌族的元素电势图 138

8.4.2 锌族元素单质 138

8.4.3 氧化物和氢氧化物 139

8.4.4 盐类 139

8.4.5 配合物 141

8.4.6 化学沉淀法处理废水中的汞 141

8.5 铜族元素及其化合物 142

8.5.1 铜族的元素电势图 142

8.5.2 铜族元素单质 142

8.5.3 氧化物 143

8.5.4 氢氧化物 144

8.5.5 盐类 144

8.5.6 配合物 147

8.5.7 从废液中回收银 148

实训7硫酸亚铁铵的制备和产品质量检测 148

习题 150

【阅读材料】合金材料 151

第四模块 有机化合物 154

第9章 认识有机化合物 154

9.1 烃的结构与命名 154

9.1.1 烷烃结构与命名 154

9.1.2 烯烃结构与命名 158

9.1.3 炔烃的结构与命名 163

9.1.4 芳烃的结构与命名 164

9.1.5 卤代烃的结构与命名 167

9.2 含氧有机化合物的结构与命名 169

9.2.1 醇的结构与命名 169

9.2.2 酚的结构与命名 171

9.2.3 醚的结构与命名 172

9.2.4 醛和酮的结构与命名 173

9.2.5 羧酸及其衍生物的结构与命名 174

9.3 含氮及杂环有机化合物的结构与命名 177

9.3.1 胺的结构与命名 177

9.3.2 偶氮及重氮化合物的结构与命名 178

9.3.3 杂环有机化合物的结构与命名 178

习题 180

【技能拓展】 化学软件ChemOffice的应用（物质结构、反应方程式、反应装置的绘制） 183

第10章 烃 186

10.1 烷烃 186

10.1.1 物性概述 186

10.1.2 烷烃的取代反应和应用 188

10.1.3 烷烃的来源和制备 190

10.1.4 环烷烃的结构与性质 191

10.2 烯烃 193

10.2.1 物性概述 193

10.2.2 烯烃的加成反应和应用 193

10.2.3 烯烃的取代反应和应用 197

10.2.4 烯烃的氧化反应与应用 197

10.2.5 双烯合成反应 199

10.2.6 烯烃的制备 199

10.2.7 烯烃的聚合物 200

10.3 炔烃 201

10.3.1 物性概述 201

10.3.2 炔烃的加成反应和应用 201

10.3.3 炔烃的氧化反应和应用 203

10.3.4 端基炔烃的反应与应用 204

10.3.5 炔烃的制备 204

习题 205

【阅读材料】塑料制品及性能 207

第11章 芳烃 210

11.1 物性概述 211

11.2 芳烃的取代反应和应用 211

11.2.1 苯环上的取代反应 211

11.2.2 苯环侧链上的反应 214

11.2.3 苯环上亲电取代反应的历程 215

11.3 芳烃的定位规律和应用 215

11.3.1 两类定位基 215

11.3.2 二取代苯的定位规律 216

11.3.3 定位规律的应用 217

11.4 对二甲苯的制备与应用 217

习题 218

【阅读材料】可燃气体爆炸极限及防爆措施 219

第12章 卤代烃 221

12.1 卤代烃的分类和物性概述 221

12.1.1 卤代烃的分类 221

12.1.2 卤代烃的物理性质 222

12.2 卤代烷的化学反应及应用 223

12.2.1 取代反应 223

12.2.2 消除反应 225

12.2.3 与金属镁反应——格氏试剂的生成 226

12.3 卤代烯烃和卤代芳烃 227

12.3.1 卤代烯烃与卤代芳烃的分类 227

12.3.2 不同结构的卤代烯烃和卤代芳烃反应活性的差异 228

12.3.3 双键位置对卤原子活泼性影响的理论解释 228

12.4 卤代烃的制备 230

12.4.1 烃类的卤代 230

12.4.2 不饱和烃与卤素或卤化氢的加成 230

12.4.3 由醇制备 231

12.4.4 芳环上的氯甲基化 231

习题 231

第13章 醇、酚、醚 233

13.1 醇酚醚的分类和物性概述 233

13.1.1 醇的分类 233

13.1.2 醇的物性概述 234

13.1.3 酚的分类 235

13.1.4 酚的物性概述 236

13.1.5 醚的分类 237

13.1.6 醚的物性概述 237

13.2 醇的化学反应及应用 238

13.2.1 醇与活泼金属的反应——醇的酸性 239

13.2.2 羟基被卤原子取代的反应 239

13.2.3 酯化反应 240

13.2.4 脱氢和氧化 241

13.2.5 脱水反应 243

13.3 酚的化学反应及应用 244

13.3.1 酚羟基的反应 244

13.3.2 芳环上的取代反应 246

13.3.3 氧化和加氢反应 248

13.4 醚的化学反应及应用 249

习题 250

【阅读材料】一种相转移剂——冠醚 251

第14章 醛和酮 253

14.1 物性概述 253

14.2 羰基的加成反应和应用 254

14.2.1 与氢氰酸（HCN）的加成 254

14.2.2 与NaHSO3的加成 255

14.2.3 与格利雅试剂的加成 256

14.2.4 与醇的加成 256

14.2.5 与氨的衍生物加成 257

14.3 醛、酮的α-H原子反应和应用 259

14.3.1 卤代与卤仿反应 259

14.3.2 羟醛缩合反应 259

14.4 醛、酮的氧化还原反应和应用 261

14.4.1 氧化反应 261

14.4.2 还原反应 261

14.4.3 歧化反应［康尼查罗（Cannizzaro）反应］ 263

习题 263

【阅读材料】家装中甲醛的污染与预防 265

第15章 羧酸及其衍生物 266

15.1 物性概述 266

15.2 羧酸的酸性及变化 267

15.2.1 羧酸的酸性 268

15.2.2 羧酸的α-H卤代反应 270

15.2.3 脱羧反应 271

15.2.4 还原反应 271

15.3 羧酸衍生物的制备 271

15.3.1 酰卤的生成 271

15.3.2 酸酐的生成 272

15.3.3 酯的生成 273

15.3.4 酰胺的生成 273

15.4 羧酸衍生物的性质和应用 274

15.4.1 水解 274

15.4.2 醇解 274

15.4.3 氨解 275

15.4.4 还原反应 275

1 5.4.5 酰胺的特殊反应 275

15.5 乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯合成法和应用 276

15.5.1 乙酰乙酸乙酯合成法和应用 276

1 5.5.2 丙二酸二乙酯合成法和应用 278

习题 279

【阅读材料】百特事件——塑料增塑剂的利与弊 280

第16章 含氮及杂环有机化合物 282

16.1 胺类化合物 283

16.1.1 胺的性质及应用 283

16.1.2 季铵盐和季铵碱及应用 287

16.1.3 重要的胺 287

16.2 重氮和偶氮化合物 288

16.2.1 重氮化合物的制备 289

16.2.2 重氮盐的性质及其在有机合成上的应用 289

16.3 五元杂环化合物 291

16.3.1 含一个杂原子的五元杂环 291

16.3.2 含两个杂原子的五元杂环化合物 293

16.4 六元杂环化合物 295

16.4.1 含一个杂原子的六元杂环 295

16.4.2 含两个杂原子的六元杂环 297

16.5 氨基酸与味精 298

16.5.1 氨基酸 298

16.5.2 味精 299

习题 299

实训8 1-溴丁烷的制备 301

实训9 乙酸乙酯的制备 303

实训10 环己酮的制备 305

实训11 乙酰苯胺的制备 306

实训12 肥皂的制备 308

第五模块 物质的聚集态和化学热力学基础 312

第17章 化学热力学基础 312

17.1 热力学基本概念 312

17.1.1 系统和环境 312

17.1.2 系统的性质 313

17.1.3 状态和状态函数 313

17.1.4 热力学平衡态 314

17.1.5 变化过程 314

17.1.6 状态函数法 315

17.2 热力学第一定律 315

17.2.1 热与功 315

17.2.2 热力学能 316

17.2.3 热力学第一定律 316

17.2.4 焦耳实验 317

17.3 体积功的计算 317

17.3.1 体积功计算通式 317

17.3.2 不同过程的功 318

17.4 恒容热、恒压热及焓 319

17.4.1 恒容热（QV） 319

17.4.2 恒压热（Qp）及焓 319

17.4.3 热容 320

17.4.4 显热计算 321

17.5 热力学第一定律对理想气体的应用 321

17.5.1 理想气体内能和焓 322

17.5.2 热力学第一定律对理想气体pVT变化过程的应用 322

17.5.3 热力学第一定律对相变过程的应用 324

17.6 化学反应热 325

17.6.1 反应进度 325

17.6.2 化学反应热 326

17.6.3 热化学方程式 327

17.7 标准摩尔反应焓变的计算 328

17.7.1 盖斯定律 328

17.7.2 由标准摩尔生成焓计算标准摩尔反应焓变 328

17.7.3 由标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓变 329

17.8 熵和熵变 330

17.8.1 熵函数与熵增原理 331

17.8.2 熵变的计算 331

17.9 吉布斯函数 335

17.10 化学反应方向的判断 336

17.10.1 化学反应方向判据式 336

17.10.2 标准摩尔反应吉布斯函数 336

17.10.3 标准摩尔生成吉布斯函数 337

实训13燃烧热的测定 337

习题 339

第18章 溶液及相平衡 342

18.1 拉乌尔定律和亨利定律 342

18.1.1 拉乌尔定律 343

18.1.2 亨利定律 343

18.1.3 理想稀溶液 344

18.2 稀溶液的依数性 345

18.2.1 蒸气压下降 345

18.2.2 沸点升高 345

18.2.3 凝固点降低 346

18.2.4 渗透压 347

18.3 理想液态混合物 348

18.3.1 理想液态混合物 348

18.3.2 理想双液系气-液平衡时蒸气总压及气-液组成 349

18.4 相平衡基本概念 350

18.4.1 相和相数 350

18.4.2 物种数和组分数 350

18.4.3 自由度和自由度数 351

18.4.4 相律 351

18.5 单组分系统的相图 352

18.5.1 单组分系统相律分析 352

18.5.2 水的相图分析 353

18.5.3 纯物质两相平衡时压力与温度的关系 353

18.6 二组分理想溶液的气-液平衡相图 355

18.6.1 二组分理想溶液的蒸气压-组成图 355

18.6.2 二组分理想溶液的沸点-组成图 357

18.6.3 杠杆规则 357

18.7 二组分实际溶液的气-液平衡相图 358

18.7.1 具有一般正（负）偏差的系统 358

18.7.2 具有最大正偏差的系统 358

18.7.3 具有最大负偏差的系统 359

18.7.4 精馏原理 359

18.8 液态完全不互溶双液系的蒸气压 360

18.8.1 液态完全不互溶双液系的蒸气压 360

18.8.2 水蒸气蒸馏 361

【知识拓展】分配定律 362

实训14双液系的气液平衡相图的绘制 362

习题 364

第19章 胶体及应用 367

19.1 胶体及其主要特性 367

19.1.1 胶体的分类 367

19.1.2 胶团的结构 368

19.1.3 溶胶的光学性质 368

19.1.4 溶胶的动力学性质 369

19.1.5 溶胶的电学性质 370

19.1.6 溶胶的聚沉作用 371

19.1.7 胶体的性质与意义 372

19.2 乳状液 372

19.2.1 乳状液的定义及分类 372

19.2.2 乳状液的不稳定性 373

19.2.3 乳状液的应用 374

习题 375

【阅读材料】胶体化学的发展前景 375

附 录 377

附录1 常见物质的热力学数据 377

附录2 弱酸、弱碱的离解常数（298.15K） 379

附录3 难溶化合物的溶度积常数（298.15K） 379

附录4 标准电极电势（298.15K） 380

附录5 常见配离子的稳定常数（298.15K） 382

附录6 常见化合物的相对分子质量表 382

参考文献 384