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绪论 1

0.1 化学是一门中心的、实用的和创造性的科学 1

0.2 化学变化的特点 2

0.3 化学的分支学科 3

0.4 工科基础化学的教学目的 5

第1章 物质结构基础 6

1.1 原子结构与元素的周期系 6

1.1.1 氢原子光谱和玻尔理论 7

1.1.2 微观粒子的波粒二象性 9

1.1.3 氢原子的量子力学模型 11

1.1.4 多电子原子的量子力学模型 15

1.1.5 原子的电子结构和元素周期系 19

1.1.6 元素性质与原子结构的关系 21

1.2 共价键与分子结构 26

1.2.1 价键理论 27

1.2.2 键参数 29

1.2.3 杂化轨道理论 32

1.2.4 分子轨道理论 36

1.2.5 分子间力与氢键 40

1.3 固体与晶体结构 43

1.3.1 晶体的内部结构与分类 43

1.3.2 离子键与离子晶体 45

1.3.3 原子晶体与分子晶体 51

1.3.4 金属键与金属晶体 52

1.3.5 过渡型晶体 55

1.4 配位化合物结构 56

1.4.1 配位化合物的基本概念 56

1.4.2 配位化合物的价键理论 59

1.4.3 配位化合物的晶体场理论 62

本章小结 67

思考题 68

习题 70

第2章 化学反应进行的方向及限度 74

2.1 基本概念 74

2.1.1 系统与环境 74

2.1.2 状态与状态函数 75

2.1.3 过程与途径 75

2.1.4 理想气体 76

2.2 热力学第一定律 77

2.2.1 热和功 77

2.2.2 热力学能 78

2.2.3 热力学第一定律 79

2.3 焓 80

2.3.1 等容过程热效应 80

2.3.2 等压过程热效应与焓 80

2.3.3 等容过程热效应与等压过程热效应的关系 80

2.4 热化学——化学反应的热效应 81

2.4.1 反应进度 81

2.4.2 标准状态 82

2.4.3 热化学方程式 83

2.4.4 盖斯定律 83

2.4.5 热化学基本数据与反应焓变的计算 84

2.5 熵变与过程（反应）的方向 86

2.5.1 自发过程的方向性 86

2.5.2 反应的熵变 87

2.6 吉布斯函数变与反应的方向 89

2.6.1 吉布斯函数变与反应方向的判据 89

2.6.2 标准摩尔生成吉布斯函数 91

2.6.3 化学反应等温方程式 91

2.7 化学平衡 92

2.7.1 可逆反应和化学平衡 92

2.7.2 标准平衡常数 92

2.7.3 书写标准平衡常数表达式的注意事项 93

2.7.4 平衡常数的计算与应用 94

2.8 化学平衡的移动 96

2.8.1 浓度对化学平衡移动的影响 96

2.8.2 压力对化学平衡移动的影响 97

2.8.3 惰性气体对化学平衡移动的影响 98

2.8.4 温度对化学平衡移动的影响 99

2.8.5 平衡移动原理 100

本章小结 100

思考题 102

习题 102

第3章 溶液及水溶液中的离子平衡 107

3.1 溶液 107

3.1.1 溶液浓度表示法 107

3.1.2 拉乌尔定律与亨利定律 109

3.1.3 非电解质稀溶液的依数性 111

3.2 酸碱质子理论 113

3.2.1 质子酸、质子碱的定义 113

3.2.2 酸碱反应的实质 114

3.2.3 水的质子自递反应与水的离子积 115

3.2.4 质子酸碱的相对强弱 115

3.3 弱酸和弱碱的解离平衡 117

3.3.1 一元弱酸、弱碱的解离平衡 117

3.3.2 多元弱酸、弱碱的解离平衡 118

3.4 缓冲溶液 120

3.4.1 同离子效应 120

3.4.2 缓冲溶液 121

3.4.3 缓冲溶液的pH值计算 121

3.4.4 缓冲溶液的配制 122

3.5 沉淀-溶解平衡 123

3.5.1 标准溶度积 124

3.5.2 溶度积和溶解度之间的换算 124

3.5.3 溶度积规则 125

3.5.4 沉淀-溶解平衡中的同离子效应 126

3.5.5 溶液的pH值对沉淀-溶解平衡的影响 126

3.5.6 分步沉淀 127

3.5.7 难溶电解质的转化 128

3.6 配位化合物的解离平衡 129

3.6.1 配位化合物的标准稳定常数和标准不稳定常数 129

3.6.2 配位化合物的解离平衡移动 131

本章小结 132

思考题 133

习题 134

第4章 氧化还原反应与电化学基础 138

4.1 氧化还原反应的基本概念 138

4.1.1 氧化数 138

4.1.2 氧化还原反应 139

4.1.3 氧化还原反应方程式的配平 139

4.2 原电池 141

4.2.1 原电池 141

4.2.2 原电池的电动势与吉布斯函数变 143

4.3 电极电势 144

4.3.1 标准电极电势 144

4.3.2 电极电势的能斯特方程式 148

4.4 电极电势的应用 152

4.4.1 判断氧化剂和还原剂的强弱 152

4.4.2 判断氧化还原反应进行的方向 152

4.4.3 判断氧化还原反应进行的程度 153

4.4.4 元素的标准电极电势图及其应用 154

4.5 电化学应用简介 156

4.5.1 电解池、电解原理及应用 156

4.5.2 金属的电化学腐蚀与防护 158

4.5.3 化学电源 159

本章小结 161

思考题 162

习题 163

第5章 化学动力学 166

5.1 化学反应速率及其机理 166

5.1.1 化学反应速率的定义及其表示方法 166

5.1.2 反应速率的实验测定 168

5.2 反应历程和基元反应 168

5.2.1 反应历程和基元反应 168

5.2.2 简单反应与复合反应 169

5.2.3 反应分子数 169

5.3 化学反应速率与浓度的关系 169

5.3.1 质量作用定律和反应速率常数 169

5.3.2 反应级数 170

5.4 速率方程的微积分形式及其特征 170

5.4.1 简单级数反应的速率方程 171

5.4.2 简单级数反应速率方程的确定 175

5.5 温度对反应速率的影响 176

5.5.1 温度与反应速率之间的经验关系式 176

5.5.2 活化能的物理意义 178

5.5.3 活化能对反应速率的影响 178

5.6 化学反应速率理论 179

5.6.1 简单碰撞理论 179

5.6.2 过渡状态理论 180

5.7 催化反应 181

5.7.1 催化剂和催化反应 181

5.7.2 催化反应的一般机理 181

5.7.3 催化剂的特性 183

本章小结 183

思考题 184

习题 185

第6章 胶体 187

6.1 分散系统的分类 187

6.2 溶胶的特性与结构 188

6.2.1 溶胶的光学性质——丁达尔效应 188

6.2.2 溶胶的动力性质 189

6.2.3 溶胶的电学性质 191

6.2.4 溶胶粒子的结构 192

6.3 溶胶的聚沉与保护 193

6.3.1 电解质对溶胶的聚沉作用 193

6.3.2 溶胶的相互聚沉 193

6.3.3 加热聚沉 194

6.3.4 胶体的保护 194

6.4 溶胶的制备和净化 194

6.4.1 分散法 194

6.4.2 凝聚法 195

6.4.3 溶胶的净化 195

6.5 乳状液 196

6.5.1 乳状液的稳定条件 196

6.5.2 乳状液的转化与破坏 197

6.6 表面活性剂及其应用 197

6.6.1 表面张力 197

6.6.2 表面活性剂 198

6.6.3 表面活性剂的作用 200

本章小结 201

习题 202

第7章 单质及无机化合物 204

7.1 元素的存在状态和分布 204

7.2 主族元素单质的性质 205

7.2.1 单质的晶体结构与物理性质 206

7.2.2 单质的化学性质 208

7.2.3 稀有气体 209

7.3 过渡元素概论 211

7.3.1 过渡元素的通性 211

7.3.2 重要的过渡元素 213

7.4 镧系元素与锕系元素的简述 221

7.4.1 镧系元素 221

7.4.2 锕系元素 221

7.5 氧化物和氢氧化物 222

7.5.1 氧化物的物理性质 222

7.5.2 氧化物的酸碱性及其变化规律 223

7.5.3 氢氧化物的酸碱性 224

7.6 卤化物 226

7.6.1 卤化物的物理性质 226

7.6.2 卤化物的化学性质 227

7.7 硫化物 228

7.7.1 硫化物的溶解性 228

7.7.2 硫化物的还原性 230

7.7.3 硫化物的酸碱性 230

7.8 含氧酸及其盐 231

7.8.1 含氧酸的酸性 231

7.8.2 含氧酸及其盐的热稳定性 232

7.8.3 含氧酸及其盐的氧化还原性 233

7.8.4 含氧酸盐的溶解性 235

7.8.5 硅酸盐 235

本章小结 236

思考题 237

习题 238

第8章 能源、环境、无机材料 241

8.1 化学与能源 241

8.1.1 煤 242

8.1.2 石油 245

8.1.3 天然气 247

8.1.4 核能 247

8.1.5 太阳能和氢能 248

8.1.6 生物质能 249

8.2 化学与环境 249

8.2.1 大气的污染与防治 250

8.2.2 水体的污染与防治 255

8.2.3 土壤的污染与防治 257

8 2.4 环境保护与可持续发展 258

8.3 化学与无机材料 259

8.3.1 金属及合金材料 259

8.3.2 无机建筑材料 261

8.3.3 陶瓷材料 266

8.3.4 新型无机非金属材料 269

本章小结 276

思考题 277

第9章 化学实验 278

实验一 标准物质的称量、配制与酸碱滴定 279

实验二 醋酸解离度和解离常数的测定 281

实验三 氧化还原反应与电化学 284

实验四 反应级数及活化能测定 286

实验五 磺基水杨酸铁（Ⅲ）配离子的组成和稳定常数的测定 289

实验六 水的净化与软化处理 292

实验七 锡、铅、锑、铋 296

实验八 铬和锰 300

实验九 常见阳离子的分离和检出 305

实验十 铁矿石中铁含量的测定 308

附录 311

附录A 一些基本物理常数 311

附录B 某些物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯函数和标准摩尔熵（298.15K） 312

附录C 某些物质的标准摩尔燃烧焓（298.15K） 317

附录D 一些弱电解质在水溶液中的解离常数（298.15K） 318

附录E 一些配离子的稳定常数（298.15K） 319

附录F 一些物质的溶度积（298.15K） 320

附录G 一些电极反应的标准电极电势（298.15K） 321

参考答案 323

主要参考文献 332