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第一章 化学反应基本规律 1

第一节 几个基本概念 1

一、系统和环境 1

二、相 2

第二节 化学反应中的质量守恒和能量守恒 2

一、化学反应质量守恒定律 2

二、热力学第一定律 3

三、化学反应的反应热 6

四、化学反应反应热的计算 7

第三节 化学反应进行的方向 12

一、化学反应的自发性 12

二、吉布斯函数变与化学反应进行的方向 14

第四节 化学反应进行的程度——化学平衡 19

一、化学平衡 19

二、化学平衡的移动 25

第五节 化学反应速率 28

一、化学反应速率的表示方法 28

二、反应速率理论和活化能 30

三、影响化学反应速率的因素 32

科苑导读：物质的第四态、第五态和第六态 18

科苑导读：飞秒化学——欣赏化学变化的“慢动作”镜头 38

网络导航：“网络导航”开航前的话——初识重要网站 39

网络导航：在网上查出所需的化学数据 40

思考题与习题 42

第二章 溶液与离子平衡 47

第一节 溶液浓度的表示方法 47

第二节 稀溶液的依数性 49

一、溶液的蒸气压下降 49

二、溶液的沸点升高和凝固点降低 51

三、溶液的渗透压 53

第三节 酸碱质子理论 56

一、酸、碱的定义 56

二、酸碱反应的实质 57

三、酸、碱的强度 58

第四节 酸和碱的质子转移平衡 60

一、水的质子自递平衡 60

二、一元弱酸的质子转移平衡 61

三、多元弱酸的质子转移平衡 61

四、同离子效应 62

五、缓冲溶液 63

第五节 难溶电解质的溶解平衡 69

一、溶度积 69

二、沉淀-溶解平衡的移动 71

第六节 配位平衡 76

一、配位化合物的概念、组成和命名 76

二、配位平衡 79

三、配离子的稳定常数 79

四、配位平衡的移动 80

五、配位化合物的应用 82

第七节 胶体 84

一、胶体的特性 84

二、胶体的稳定性和聚沉 85

三、胶体的保护 86

科苑导读：硫化氢：救命的毒气！？ 58

科苑导读：水能听？水能看？水知道生命的答案？！ 68

网络导航：专业化学网站 86

化学技术：现代化学分离分析技术——色谱法 92

思考题与习题 87

第三章 氧化还原反应 电化学 95

第一节 氧化还原反应 95

一、氧化与还原 95

二、氧化数 96

第二节 原电池和电极电势 97

一、原电池 97

二、电极电势 98

三、影响电极电势的因素 101

四、原电池电动势与吉布斯函数变的关系 103

五、电极电势的应用 103

第三节 电解 109

一、电解池 109

二、分解电压 110

三、电解的产物 111

第四节 金属的腐蚀与防护 112

一、化学腐蚀 112

二、电化学腐蚀 113

三、金属腐蚀的防止 115

科苑导读：花絮——锂电池 107

科苑导读：龋齿——发生在牙齿上的电化学腐蚀 114

网络导航：如何检索科技文章和论文 118

思考题与习题 120

第四章 物质结构基础 125

第一节 原子结构与周期系 125

一、核外电子运动的特殊性 125

二、原子轨道和电子云 127

三、核外电子分布与周期系 134

四、元素性质的周期性 139

第二节 化学键 143

一、离子键 143

二、共价键 146

三、分子的空间构型 151

第三节 分子间力与氢键 159

一、分子的极性和电偶极矩 160

二、分子间力 161

三、氢键 162

四、分子间力和氢键对物质性质的影响 163

第四节 晶体结构 164

一、晶体与非晶体 164

二、晶体的基本类型 165

三、液晶 168

四、晶体的缺陷 169

五、非化学计量化合物 169

六、单质的晶体类型 170

科苑导读：反物质——宇宙中还有一个“反地球”吗？ 142

科苑导读：给分子做个CT检查！ 158

网络导航：周期表探趣 171

化学技术：基于原子中电子跃迁的技术——发射和吸收光谱分析 175

思考题与习题 172

第五章 金属元素与金属材料 180

第一节 金属元素概述 180

一、金属的物理性质及分类 180

二、金属元素的化学性质 181

三、过渡金属元素 187

第二节 几种重要的金属元素及其重要化合物 190

一、钛及其重要化合物 190

二、铬及其重要化合物 191

三、锰及其重要化合物 192

四、稀土元素 193

五、合金材料 195

第三节 金属材料的化学与电化学加工 199

一、化学镀 199

二、化学蚀刻 199

三、电镀与电铸 200

四、化学抛光与电解抛光 201

五、电解加工 202

科苑导读：抗菌不锈钢 189

科苑导读：神奇的金属玻璃 198

网络导航：探访研究材料的科研机构 202

思考题与习题 203

第六章 非金属元素与无机非金属材料 206

第一节 非金属元素概述 206

一、周期系中的非金属元素 206

二、非金属元素单质的物理性质 206

三、非金属元素单质的化学性质 207

第二节 非金属元素的重要化合物 209

一、卤化物 209

二、氧化物 210

三、含氧酸及其盐 212

第三节 耐火、保温与陶瓷材料 219

一、耐火、保温材料 219

二、陶瓷材料 221

第四节 新型无机非金属材料 224

一、半导体材料 224

二、超导材料 227

三、激光材料 229

四、光导材料 231

科苑导读：“化害为利”还是“昭雪沉冤”？——硝酸盐与NO研究的新发现 215

科苑导读：盐可能是天然的抗抑郁剂？ 223

网络导航：通向专利的便车道 233

化学技术：基于分子振动-转动的技术——红外吸收光谱法 236

思考题与习题 234

第七章 有机高分子化合物及高分子材料 238

第一节 高分子化合物的基本概念 238

一、高分子化合物 238

二、高分子化合物的制备 241

三、高聚物的性能 244

第二节 有机高分子材料 248

一、塑料 248

二、合成橡胶 251

三、合成纤维 252

四、功能高分子 255

五、复合材料 257

六、高分子材料的老化与防老化 258

科苑导读：纳米立体微电池 247

科苑导读：第三代橡胶 254

网络导航：进入材料科学大世界 259

思考题与习题 260

第八章 化学与能源 263

第一节 能源概述 263

一、能量的形态与能量的转换 263

二、能源的概念与分类 264

第二节 燃料能源 264

一、燃料概述 264

二、几种常见的传统燃料 266

第三节 化学电源 269

一、原电池 269

二、蓄电池 270

三、燃料电池 272

第四节 新能源 274

一、氢能 274

二、核能 277

三、太阳能 280

四、生物质能 283

科苑导读：糖取代石油？ 267

科苑导读：可以发电的公路 282

网络导航：能源发展的目标 283

化学技术：基于元素质荷比的分析技术——质谱法 285

思考题与习题 284

第九章 化学与环境保护 289

第一节 人类与环境 289

一、环境 289

二、人类与环境的关系 289

第二节 环境污染 290

一、大气污染 292

二、水污染 298

三、土壤污染 302

第三节 环境污染的防治 305

一、大气污染的防治 305

二、水污染的防治 307

三、土壤污染的防治 311

第四节 废弃物的综合利用 313

一、烟尘的综合利用 313

二、废气的综合利用 313

三、废水的综合利用 314

四、垃圾的综合利用 314

五、废渣的综合利用 315

科苑导读：气候变暖与低碳生活 303

科苑导读：臭氧是有益气体还是健康杀手？ 312

网络导航：关心我们的环境 315

思考题与习题 316

第十章 化学与生命 319

第一节 核酸、DNA与遗传 319

一、核酸 319

二、DNA的结构 321

三、DNA的复制 322

第二节 蛋白质的结构与合成 324

一、蛋白质的构成 324

二、蛋白质的结构 327

三、蛋白质的合成 329

四、酶 329

第三节 人类基因组计划 330

一、人类基因组计划简介 330

二、人类基因组计划的进程 331

三、人类基因组计划的主要发现 332

四、人类基因组计划对人类的重要意义 332

第四节 基因工程 333

一、基因工程的应用范围 333

二、DNA的重组技术——克隆 334

三、转基因作物与食品 335

四、基因诊断与基因疗法 337

科苑导读：DNA测序技术 323

科苑导读：合成生命——“合成生物学” 336

科苑导读：了解生命科学的最新进展 338

化学技术：基于质子自旋磁矩的技术——核磁共振波谱法 341

思考题与习题 340

第十一章 化学与生活 344

第一节 膳食营养 344

一、六大营养素 344

二、膳食营养平衡 353

三、食品添加剂 355

第二节 安全用药 358

一、药物的一般概念 358

二、常用药物举例 358

三、处方药和非处方药 363

第三节 常用化学品 364

一、表面活性剂 364

二、洗涤剂 369

三、牙膏 371

第四节 常用油品 372

一、车用汽油的使用性能 372

二、车用柴油的使用性能 373

三、润滑油（脂） 374

科苑导读：小心身边的“反营养物质” 357

科苑导读：开启血脑屏障的药物载体 363

网络导航：五彩缤纷的化学网站 377

思考题与习题 379

第十二章 化学与国防 382

第一节 火药和“军事四弹” 382

一、火药与炸药 382

二、“军事四弹” 383

第二节 化学武器 385

一、化学武器及其危害 386

二、化学武器的特点 387

三、化学武器的防护 388

四、禁止化学武器公约 390

第三节 核武器 392

一、核武器的主要杀伤因素 392

二、原子弹 393

三、氢弹 394

四、中子弹 395

第四节 现代武器装备与化学 396

一、高能炸药 396

二、反装备武器 396

三、军用新材料 398

科苑导读：未来的军服 391

网络导航：国防高科技与化学 399

思考题与习题 400

部分习题参考答案 401

参考文献 403

附录 404

附录一 100.000kPa时一些物质的热力学性质 404

附录二 一些弱电解质的解离常数 416

附录三 配离子的稳定常数 416

附录四 标准电极电势 417

附录五 一些物质的溶度积 421

附录六 常用符号表 422