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第1篇　化学反应的基本规律 1

1　化学热力学基础 1

1.1 基本概念 2

1.1.1　体系与环境 2

1.1.2　体系的性质 3

1.1.3　体系的状态与状态函数 3

1.2　热化学和焓 4

1.2.1　热力学第一定律 4

1.2.2　焓与化学反应的热效应 6

1.3　化学反应的方向 15

1.3.1 自发过程 16

1.3.2　吉布斯自由能 17

1.3.3　熵的初步概念 19

1.3.4　吉布斯—赫姆霍兹公式及其应用 22

习题 27

2　化学反应速率 30

2.1　化学反应速率及其表示方法 30

2.2　影响化学反应速率的因素 32

2.2.1　浓度与化学反应速率的关系 32

2.2.2　温度与化学反应速率的关系 34

2.2.3　催化作用 37

2.3　几种类型的反应 39

2.3.1 多相反应 39

2.3.2　链反应 40

2.3.3　光化反应 42

习题 44

3　化学平衡 46

3.1　平衡常数 46

3.1.1　分压定律 46

3.1.2　平衡常数 48

3.1.3　标准平衡常数K？与△rG？m的关系 52

3.1.4　标准平衡常数K？与温度的关系 54

3.2　弱电解质的电离平衡 56

3.2.1　一元弱酸、弱碱的电离平衡 56

3.2.2　多元弱酸的电离平衡 57

3.2.3　缓冲溶液 59

3.2.4　酸碱质子理论 62

3.3　沉淀——溶解平衡 63

3.3.1　溶度积 63

3.3.2　溶度积规则 65

3.4　配离子的离解平衡 67

3.4.1　配合物的基本概念 67

3.4.2　配离子的离解平衡 69

3.4.3　配合物的应用 71

习题 72

4　电化学原理及其应用 75

4.1 原电池 75

4.1.1　原电池 75

4.1.2　电极类型 76

4.2　电极电势 77

4.2.1 电极电势的产生 77

4.2.2　电极电势的测量 78

4.2.3　影响电极电势的因素 79

4.2.4　电动势与吉布斯自由能变的关系 81

4.2.5　电极电势的应用 82

4.3　化学电源 84

4.3.1 干电池 85

4.3.2　蓄电池 85

4.3.3　新型燃料电池和高能电池 86

4.4　电解 88

4.4.1 电解现象 88

4.4.2　电镀 90

4.4.3　电抛光及电解加工 91

4.4.4　阳极氧化 92

4.5　金属的腐蚀与防护 92

4.5.1　化学腐蚀与电化学腐蚀 92

4.5.2　金属腐蚀的防护 95

习题 97

第2篇　物质结构 100

5　原子结构与周期系 100

5.1　氢原子结构的近代概念 100

5.1.1　核外电子运动的特征 100

5.1.2　波函数 103

5.1.3　电子云 106

5.1.4　电子运动状态的完全描述与四个量子数 110

5.2　多电子原子中的电子分布和周期系 112

5.2.1　核外电子的分布 112

5.2.2　原子结构和元素周期表 118

5.3　元素基本性质的周期性 120

5.3.1　有效核电荷数 120

5.3.2　原子半径 122

5.3.3　电离能、电子亲合能和电负性 124

习题 128

6　化学键与分子结构 131

6.1　离子键与离子的结构 131

6.1.1　离子键的形成与特性 131

6.1.2　离子的电子层结构 132

6.2　共价键与分子结构 132

6.2.1　价键理论 133

6.2.2　杂化轨道与分子的空间构型 138

6.2.3　分子轨道理论 142

6.3　配位键与配位化合物 147

6.3.1　配合物的主要类型 147

6.3.2　配合物的价键理论 149

6.4　分子间力和氢键 154

6.4.1　分子的极性 154

6.4.2　分子间力 155

6.4.3　氢键 157

习题 159

7　晶体结构 161

7.1　晶体的特征 161

7.1.1　晶体的基本特征 161

7.1.2　点阵（晶格） 162

7.2　晶体的基本类型 163

7.2.1　离子晶体 163

7.2.2　原子晶体 165

7.2.3　分子晶体 166

7.2.4　金属晶体 167

7.2.5　混合键型晶体 170

7.3　单质的晶体结构及其物理性质的周期性 172

7.3.1　单质的晶体结构 172

7.3.2　单质的物理性质 173

7.4　合金 178

7.4.1　机械混合物合金 178

7.4.2　固熔体合金 178

7.4.3　金属化合物合金 179

7.5　晶体的缺陷 180

7.5.1　晶体缺陷的种类 180

7.5.2　杂质缺陷和信息材料 180

7.6　液晶 182

习题 183

第3篇　化学与工程技术·人类·社会 185

8　环境与化学 185

8.1　环境污染与绿色化学 185

8.1.1　环境与环境污染 185

8.1.2　环境保护与可持续发展 186

8.1.3　绿色化学与清洁生产 187

8.2　大气污染及其防治 188

8.2.1　我国大气污染概况 188

8.2.2　大气圈的组成与结构 190

8.2.3　大气的主要污染物 191

8.2.4　综合性大气污染现象 194

8.2.5　大气污染的防治对策与治理技术 199

8.3　水污染及其治理 202

8.3.1　评价水质的指标 203

8.3.2　水的净化 207

8.3.3　水的污染 212

8.3.4　工业废水的处理 215

8.4　固体废物的利用与处置 218

8.4.1 固体废物的综合利用 218

8.4.2　固体废物的最终处置 221

习题 222

9　化学与能源 224

9.1　能源概述 224

9.1.1　能源的分类 224

9.1.2　能源利用概况 224

9.2　常规能源——煤、石油和天然气 228

9.2.1　煤 228

9.2.2　石油和天然气 232

9.3　核能 234

9.3.1　原子核的组成和结合能 234

9.3.2　核裂变 236

9.3.3　核聚变 237

9.4　新型清洁能源 238

9.4.1　太阳能和地热能 238

9.4.2　氢能 239

9.4.3　生物质能 242

习题 243

10　工程材料化学 244

10.1　重要金属及合金材料 244

10.1.1　铝及铝合金 244

10.1.2　钛及钛合金 245

10.1.3　钒及钒的应用 246

10.1.4　铜及铜合金 248

10.1.5　稀土金属及应用 249

10.2　新型无机工程材料 251

10.2.1　耐磨耐高温材料 251

10.2.2　新型陶瓷材料 253

10.2.3　磁性材料 254

10.2.4　超导材料 256

10.2.5　光导纤维与激光材料 257

10.2.6　纳米材料 259

10.3　有机高分子材料 261

10.3.1　高分子化合物概述 261

10.3.2　高分子化合物的结构 264

10.3.3　高分子化合物的性能 269

10.3.4　几种重要的高分子材料 272

10.4　复合材料 280

10.4.1　增强材料和基体材料 280

10.4.2　重要复合材料及应用 283

10.5　润滑油及表面活性剂 284

10.5.1　润滑油的组成 284

10.5.2　润滑油的主要性能和工业质量要求 288

10.5.3　表面活性剂及其结构特点 290

10.5.4　表面活性剂的分类 292

10.5.5　表面活性剂的基本性质 292

10.5.6　表面活性剂的应用 294

10.6　建筑用胶凝材料 299

10.6.1　石膏 299

10.6.2　水玻璃 300

10.6.3　水泥 301

习题 303

11　化学与分子生物学 305

11.1　组成生命的基本物质 305

11.1.1　蛋白质 305

11.1.2　核酸 312

11.2　生命活动的基本规律 316

11.2.1　分子生物学的中心法则 316

11.2.2　DNA的复制 317

11.2.3　蛋白质的生物合成 318

11.2.4　探索生命起源之谜 319

11.3　DNA重组和基因工程 320

11.3.1　基因工程的原理和意义 320

11.3.2　基因工程的步骤 320

11.3.3　人类基因工程组与基因治疗 321

11.4　微量元素与人体健康 322

11.4.1　人体的元素组成 322

11.4.2　微量元素的生理功能 323

11.4.3　微量元素的相互关系 324

习题 325

12　现代分析测试技术 326

12.1　色谱分析 326

12.1.1　气相色谱分析 326

12.1.2　高效液相色谱分析 329

12.2　原子吸收及原子发射光谱分析 330

12.2.1　原子吸收光谱 331

12.2.2　原子发射光谱 332

12.3　紫外—可见吸收光谱和红外光谱分析 333

12.3.1　紫外—可见吸收光谱 334

12.3.2　红外吸收光谱 336

12.4　核磁共振波谱分析 338

12.4.1　核磁共振波谱分析原理 339

12.4.2　核磁共振波谱分析应用 341

12.5　质谱分析 341

12.5.1　质谱分析的原理 341

12.5.2　质谱分析的应用 342

习题 343

附录 344

习题答案 357

参考资料 363