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上篇：化学基础知识 3

第1章 化学反应基本理论 3

1.1 基本概念 3

1.1.1 体系与环境 3

1.1.2 相 4

1.1.3 状态和状态函数 4

1.1.4 过程与途径 5

1.1.5 热和功 5

1.2 化学反应中的能量守恒和质量守恒 6

1.2.1 热力学能和热力学第一定律 6

1.2.2 化学反应质量守恒定律 7

1.2.3 化学反应的反应热 8

1.2.4 化学反应热的计算 10

1.3 化学反应方向和吉布斯自由能 12

1.3.1 影响化学反应方向的因素 12

1.3.2 标准摩尔熵及标准摩尔反应熵计算 13

1.3.3 吉布斯自由能——化学反应方向的最终判据 14

1.3.4 标准摩尔生成吉布斯函数与标准摩尔反应吉布斯函数变 15

1.4 化学平衡及其移动 16

1.4.1 化学平衡及其特征 16

1.4.2 标准平衡常数 17

1.4.3 化学反应等温方程式 18

1.4.4 平衡移动 20

1.5 化学反应速率 22

1.5.1 反应速率理论 22

1.5.2 化学反应速率的定义 24

1.5.3 基元反应和质量作用定律 26

1.5.4 影响化学反应速率的因素 29

第2章 溶液与离子平衡 36

2.1 溶液 36

2.1.1 分散系 36

2.1.2 溶液浓度的表示方法 37

2.2 稀溶液的依数性 39

2.2.1 溶液的蒸气压下降 40

2.2.2 溶液的沸点升高和凝固点下降 41

2.2.3 溶液的渗透压 42

2.3 酸碱质子理论 44

2.3.1 酸碱的定义 45

2.3.2 酸碱反应的实质和酸碱平衡 46

2.3.3 同离子效应和盐效应 48

2.3.4 缓冲溶液 49

2.4 难溶电解质的沉淀-溶解平衡 52

2.4.1 溶度积原理 52

2.4.2 沉淀-溶解平衡移动 53

2.5 配位平衡 55

2.5.1 配位化合物的基本概念 56

2.5.2 配位平衡 57

2.5.3 配位平衡的移动 58

2.6 胶体 62

2.6.1 胶体的特性 62

2.6.2 胶体的稳定性和聚沉 64

第3章 氧化还原反应与电化学 68

3.1 氧化还原反应 68

3.1.1 氧化与还原的定义 68

3.1.2 元素的氧化数 69

3.1.3 氧化还原方程式的配平 70

3.2 原电池和电极电势 71

3.2.1 原电池 71

3.2.2 电极电势 73

3.2.3 原电池电动势与吉布斯函数变的关系 75

3.2.4 影响电极电势的因素及电极电势的应用 76

3.3 电解 79

3.3.1 电解的基本原理 79

3.3.2 分解电压 80

3.3.3 电解产物的判断 81

3.4 金属的腐蚀与防护 81

3.4.1 化学腐蚀 82

3.4.2 电化学腐蚀 82

3.4.3 金属腐蚀的防止 84

第4章 物质结构基础 89

4.1 原子的结构 89

4.2 核外电子的运动状态 90

4.2.1 微观粒子能量的量子化规律 90

4.2.2 微观粒子（电子）的运动特征 93

4.2.3 核外电子运动状态描述 96

4.2.4 原子轨道和电子云的图像 99

4.3 多电子原子结构 104

4.3.1 核外电子排布规则 104

4.3.2 电子排布式与电子构型 108

4.4 元素周期律与元素周期表 109

4.4.1 电子层结构与元素周期律 109

4.4.2 原子结构与元素性质的周期性 112

4.5 离子键理论 119

4.5.1 离子键的形成 119

4.5.2 离子键的性质 120

4.5.3 晶格能 120

4.6 共价键理论 122

4.6.1 路易斯理论 122

4.6.2 共价键理论 122

4.6.3 共价键参数 126

4.7 价层电子互斥理论 129

4.7.1 VSEPR理论基本要点 129

4.7.2 分子构型与电子对空间构型的关系 130

4.7.3 VSPER理论预测分子构型步骤 131

4.8 杂化轨道理论 132

4.8.1 杂化轨道理论的基本要点 132

4.8.2 杂化轨道的类型 133

4.8.3 等性杂化和不等性杂化 135

4.9 分子轨道理论 136

4.9.1 分子轨道理论要点 137

4.9.2 分子轨道能级图 138

4.10 晶体结构 141

4.10.1 晶体的特征 141

4.10.2 晶体的内部特征 142

4.10.3 晶体的分类 142

4.10.4 离子晶体 144

4.10.5 分子晶体 148

4.10.6 金属晶体 153

4.10.7 原子晶体 156

4.10.8 多键型晶体 156

下篇：化学应用知识 163

第5章 化学与材料科学 163

5.1 概述 163

5.1.1 材料科学发展史 163

5.1.2 材料的定义、分类与要素 164

5.2 金属元素与金属材料 168

5.2.1 金属元素 168

5.2.2 合金材料 168

5.2.3 金属材料的化学与电化学加工 180

5.3 非金属元素与无机非金属材料 182

5.3.1 非金属元素概述 182

5.3.2 非金属元素的重要化合物 183

5.3.3 耐火、保温与搪瓷材料 184

5.3.4 新型无机非金属材料 187

5.4 有机高分子化合物及高分子材料 193

5.4.1 高分子化合物的基本概念 193

5.4.2 有机高分子材料 194

5.5 新材料及材料科学的发展趋势 208

5.5.1 新材料 208

5.5.2 材料科学的发展趋势 210

第6章 化学与能源科学 214

6.1 能源概述 214

6.1.1 太阳能 215

6.1.2 核能 216

6.1.3 生物质能 219

6.1.4 风能 220

6.2 燃料能源 221

6.2.1 燃料的分类与组成 221

6.2.2 石油及炼油产物的综合利用 224

6.2.3 煤及煤的加工产物的综合利用 228

6.2.4 天然气的分类及利用 230

6.3 化学电源 232

6.3.1 原电池 232

6.3.2 蓄电池 235

6.3.3 燃料电池 237

6.4 新能源和低碳能源 239

6.4.1 太阳能 239

6.4.2 生物质能 240

6.4.3 氢能 240

6.4.4 可燃冰 241

第7章 化学与环境保护 243

7.1 人类与环境 243

7.1.1 人类与环境的关系 243

7.1.2 环境与可持续发展 245

7.2 大气环境化学与污染治理技术 247

7.2.1 大气环境与化学 247

7.2.2 大气环境评价指标及其标准 251

7.2.3 化学与汽车尾气治理技术 253

7.2.4 化学与工业废气治理技术 255

7.2.5 化学与室内有机废气治理 258

7.2.6 废气治理新技术介绍 259

7.3 水环境化学与污染治理技术 261

7.3.1 水环境与化学 261

7.3.2 水环境评价指标及其标准 262

7.3.3 废水常规处理技术中的物理化学问题 264

7.3.4 生活废水治理技术简介 269

7.3.5 工业废水治理技术简介 269

7.3.6 废水治理新技术介绍 271

7.4 固体废弃物化学与污染治理技术 273

7.4.1 固体废弃物种类及危害 273

7.4.2 固体废弃物的处理以及资源化 274

7.4.3 城市垃圾的处理和管理 275

7.4.4 危险固体废弃物的处理和管理 277

第8章 绿色化学与可持续发展 282

8.1 绿色化学产生的时代背景 282

8.1.1 绿色化学的兴起与发展 282

8.1.2 绿色化学的概念界定 283

8.2 绿色化学的基本原理和特点 284

8.2.1 绿色化学的基本原则 284

8.2.2 绿色化学的产品设计的类型 285

8.2.3 生态环保型化学品研制 287

8.2.4 绿色化学溶剂和助剂 288

8.2.5 研发高效无害的绿色催化剂 289

8.3 原子经济性 291

8.3.1 原子经济性的理论内涵 291

8.3.2 化学反应类型与原子经济性 293

8.4 绿色化学的研究方向和发展趋势 295

8.4.1 美国的“总统绿色化学挑战奖”引领绿色科技方向 295

8.4.2 现代化学化工技术的生态化转向 296

8.4.3 绿色化学化工技术未来发展 298

第9章 化学与现代生活 302

9.1 膳食营养 302

9.1.1 人体的化学组成与化学变化 302

9.1.2 食品中的主要营养素 307

9.1.3 合理膳食 314

9.2 食品安全 316

9.2.1 食品安全和食品法典 317

9.2.2 食品中的外源性危害 317

9.2.3 食品中的天然毒素 321

9.2.4 保障食品安全的方法 323

9.3 安全用药 325

9.3.1 药物概述 325

9.3.2 保健治病的常用药物 328

9.3.3 化学成瘾性物质 336

9.4 清洁美化 342

9.4.1 洗涤与去污 342

9.4.2 化妆品 346

9.4.3 家庭装饰 350

附录 355

附录Ⅰ本书采用的法定计量单位 355

附录Ⅱ本书使用的基本物理常数和一些常用量的符号与名称 356

附录Ⅲ一些常见单质、离子及化合物的热力学函数（298.15K，100kPa） 357

附录Ⅳ一些弱电解质在水中的解离常数（25℃） 368

附录Ⅴ溶度积常数（18～25℃） 370

附录Ⅵ标准电极电势（298.15 K） 373

附录Ⅶ 条件电极电势 383

附录Ⅷ 一些配位化合物的稳定常数与金属离子的羟合效应系数 386

附录Ⅸ常用化合物的摩尔质量 391