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第1章 化学热力学初步 1

1.1 基本概念 1

1.1.1 体系和环境 1

1.1.2 状态和状态函数 2

1.1.3 过程和途径 2

1.1.4 热力学平衡 3

1.1.5 热量与功 3

1.2 热力学第一定律 4

1.2.1 热力学第一定律的内容 4

1.2.2 热力学能 4

1.2.3 热力学第一定律的数学表达式 5

1.2.4 不同途径的功 5

1.2.5 可逆过程 6

1.2.6 恒容及恒压条件下的热 8

1.2.7 理想气体的内能和焓 9

1.2.8 热容 10

1.2.9 理想气体的绝热过程 12

1.3 热化学 15

1.3.1 化学反应的热效应 15

1.3.2 化学反应热效应的测定 16

1.3.3 化学反应进度 16

1.3.4 热化学方程式 17

1.3.5 盖斯定律 18

1.3.6 生成热 18

1.3.7 燃烧热 19

1.3.8 反应热与温度的关系——基尔霍夫公式 21

习题 23

第2章 热力学第二定律 25

2.1 自发过程的共同特征 25

2.2 热力学第二定律 26

2.3 卡诺循环与卡诺定理 27

2.3.1 热机效率与卡诺循环 27

2.3.2 卡诺定理 29

2.4 状态函数熵 30

2.4.1 可逆过程的热温商及熵函数的导出 30

2.4.2 热力学第二定律的数学表达式——克劳修斯（Clausius）不等式 31

2.5 熵增原理 32

2.6 熵变的计算及其应用 33

2.6.1 简单物理过程的熵变 33

2.6.2 相变过程的熵变 34

2.6.3 环境熵变 35

2.7 热力学第三定律和规定熵 36

2.8 亥姆霍兹（Helmholrz）自由能与吉布斯（Gibbs）自由能 38

2.8.1 等温等容体系——亥姆霍兹（Helmholrz）自由能A判据 38

2.8.2 等温等压体系——吉布斯（Gibbs）自由能G判据 39

2.9 关于判据、功和热同状态函数变关系的总结 40

2.9.1 关于过程进行方向及限度的判据总结 40

2.9.2 关于功和热在特定条件下与状态函数变的关系 40

2.10 热力学函数之间的重要关系式 41

2.10.1 热力学函数之间的关系 41

2.10.2 热力学的基本公式 41

2.10.3 马克斯韦（Maxwell）关系式 42

2.11 △G和△A的计算 44

2.11.1 简单物理变化过程的△A和△G 44

2.11.2 相变过程的△A和△G 44

习题 46

第3章 化学反应进行的程度和化学平衡 47

3.1 化学势 47

3.1.1 偏摩尔量与化学势 47

3.1.2 气体的化学势 48

3.2 化学反应的方向和平衡条件 49

3.3 化学反应平衡常数 50

3.3.1 经验平衡常数 50

3.3.2 标准平衡常数 52

3.4 化学反应等温式 52

3.5 化学反应的标准摩尔吉布斯自由能变化 54

3.5.1 化学反应的△rGm和△rG？ 54

3.5.2 物质的标准生成吉布斯自由能 54

3.5.3 反应的△rG？及标准平衡常数的计算 54

3.5.4 反应的△rG？与温度T的近似线性关系及其应用 56

3.6 平衡计算示例 58

3.6.1 标准平衡常数的计算 58

3.6.2 平衡混合物组成的计算 59

3.7 化学平衡的影响因素 60

3.7.1 浓度对平衡的影响 60

3.7.2 压强对平衡的影响 61

3.7.3 温度对平衡的影响 62

习题 63

第4章 化学反应速率 65

4.1 化学反应速率的定义及其表示方法 65

4.2 反应速率理论简介 67

4.2.1 碰撞理论 67

4.2.2 过渡状态理论 69

4.3 影响化学反应速率的因素 70

4.3.1 浓度对化学反应速率的影响 71

4.3.2 温度对化学反应速率的影响 75

4.4 化学反应机理 77

4.4.1 一级反应的特征 77

4.4.2 二级反应的特征 79

4.4.3 零级反应的特征 80

4.5 催化剂对化学反应速率的影响 81

4.5.1 均相催化 81

4.5.2 多相催化 82

4.5.3 催化剂的选择性 83

4.6 链反应 83

习题 85

第5章 相平衡热力学 87

5.1 单组分体系的相平衡 87

5.1.1 液-气平衡 87

5.1.2 固-气平衡 87

5.1.3 固-液平衡 88

5.2 混合物和溶液 88

5.2.1 混合物和溶液的分类 88

5.2.2 混合物常用组成标度 88

5.3 稀溶液的两个实验定律 89

5.3.1 拉乌尔（Raoult）定律 89

5.3.2 亨利（Henry）定律 90

5.4 理想溶液中各组分的化学势 91

5.4.1 理想溶液 91

5.4.2 理想溶液中各组分的化学势 91

5.4.3 理想溶液的偏摩尔性质 92

5.4.4 理想溶液通性 92

5.5 稀溶液中各组分的化学势 93

5.6 非电解质稀溶液的依数性 94

5.6.1 溶液的凝固点降低 94

5.6.2 溶液的沸点升高 95

5.6.3 渗透压 96

5.7 实际溶液中各组分的化学势 97

5.7.1 实际溶液中溶剂的化学势 97

5.7.2 实际溶液中溶质的化学势 98

5.8 电解质溶液的依数性 98

习题 101

第6章 相平衡状态图 102

6.1 相律 102

6.1.1 相数 102

6.1.2 独立组分数 102

6.1.3 自由度数 102

6.1.4 相律 103

6.2 单组分体系相图 103

6.3 二组分气液平衡相图 104

6.3.1 理想完全互溶的双液体系 104

6.3.2 非理想的完全互溶的双液体系 106

6.3.3 精馏原理 108

6.4 二组分固液平衡相图 108

6.4.1 热分析法 108

6.4.2 溶解度法 108

习题 109

第7章 界面化学 111

7.1 表面吉布斯自由能 111

7.1.1 表面吉布斯自由能 111

7.1.2 表面张力 112

7.2 弯曲液面的特性 112

7.2.1 弯曲液面的附加压力 112

7.2.2 润湿作用 114

7.2.3 毛细现象 114

7.2.4 弯曲液面的饱和蒸气压 115

7.3 溶液的表面吸附 117

7.3.1 溶液的表面吸附现象 117

7.3.2 吉布斯吸附公式 117

7.4 气固表面吸附 118

7.4.1 物理吸附和化学吸附 118

7.4.2 吸附等温线 119

7.4.3 常用吸附等温式 120

习题 122

第8章 胶体化学 123

8.1 胶体分散体系概述 123

8.1.1 分散体系 123

8.1.2 溶胶的制备 124

8.1.3 溶胶的净化 125

8.2 溶胶的基本性质 125

8.2.1 溶胶的光学性质 125

8.2.2 溶胶的动力性质 126

8.2.3 溶胶的电学性质 126

8.3 溶胶的稳定性和聚沉作用 127

8.3.1 溶胶的稳定性——DLVO理论简介 127

8.3.2 溶胶的聚沉 127

习题 128

第9章 原子结构和元素周期律 129

9.1 微观世界的波粒二象性及微观世界处理问题的方法 129

9.1.1 微观粒子的波粒二象性 129

9.1.2 测不准原理 130

9.1.3 微观世界处理问题的方法 131

9.2 原子的核外电子运动状态 131

9.2.1 原子结构模型的发展 131

9.2.2 波函数和原子轨道 132

9.2.3 概率密度和电子云 133

9.2.4 波函数的空间图像 134

9.2.5 四个量子数及其表征的意义 135

9.3 核外电子排布和元素周期系 138

9.3.1 多电子原子的能级 138

9.3.2 核外电子排布的规则 139

9.3.3 原子的电子层结构与元素周期系 140

9.3.4 元素性质的周期性变化 141

习题 144

第10章 化学键与分子结构 146

10.1 离子键及其离子化合物 146

10.1.1 离子键的形成和特征 146

10.1.2 离子的特征 147

10.2 共价键及其共价化合物 148

10.2.1 价键理论 149

10.2.2 杂化轨道理论和分子的空间构型 150

10.2.3 价层电子对互斥（VSEPR）理论简介 153

10.2.4 分子轨道理论简介 155

10.3 金属键理论 156

10.4 配位化合物的结构理论 157

10.4.1 配合物的价键理论 157

10.4.2 配合物的晶体场理论 159

10.5 分子间力和氢键 161

10.5.1 极性分子与非极性分子 161

10.5.2 分子间作用力 162

10.5.3 分子间作用力的性质与化学键的关系 162

10.5.4 氢键的性质及对化合物性质的影响 163

10.6 晶体结构及其性质 164

10.6.1 晶体的内部结构 164

10.6.2 晶体的类型 165

10.7 结构与物质的性质 168

习题 170

第11章 溶液中的酸碱平衡 172

11.1 酸碱理论简介 172

11.1.1 酸碱电离理论 172

11.1.2 酸碱质子理论 172

11.1.3 酸碱电子理论 174

11.2 酸碱在水溶液中的解离平衡 175

11.2.1 水的离子积和溶液的pH值 175

11.2.2 弱酸弱碱在水溶液中的解离平衡 177

11.3 同离子效应和缓冲溶液 181

11.3.1 同离子效应 181

11.3.2 缓冲溶液 181

习题 184

第12章 溶液中的沉淀溶解平衡 186

12.1 溶度积和溶度积规则 186

12.1.1 溶度积 186

12.1.2 溶度积与溶解度的关系 186

12.1.3 溶度积规则 187

12.2 沉淀的生成 188

12.3 沉淀的溶解 189

12.4 分步沉淀 191

12.5 沉淀的转化 193

12.6 沉淀溶解平衡的应用 194

习题 195

第13章 配位化合物与配位平衡 197

13.1 配位化合物的基本概念 197

13.1.1 配位化合物的定义 197

13.1.2 配位化合物的组成 198

13.1.3 配位化合物的命名 200

13.1.4 配位化合物的类型 201

13.1.5 配位化合物的异构 203

13.2 配位化合物的稳定性 205

13.2.1 配离子的不稳定常数和稳定常数 205

13.2.2 配位平衡的移动 207

13.3 配位化合物的应用 211

13.3.1 在分析化学中的应用 211

13.3.2 生命现象中的配合物 211

13.3.3 配合物在工业中的应用 212

习题 212

第14章 氧化还原反应与电化学 215

14.1 氧化还原反应 215

14.1.1 氧化还原反应的基本概念 215

14.1.2 氧化还原反应中的计量关系 216

14.1.3 氧化还原反应方程式的配平 217

14.2 原电池与电极电势 219

14.2.1 原电池及其表示方法 219

14.2.2 标准电极电势 221

14.3 原电池电动势与氧化还原平衡 223

14.3.1 原电池电动势E与吉布斯自由能变△G的关系 223

14.3.2 标准电动势与氧化还原反应的平衡常数 224

14.4 影响电极电势的因素 224

14.5 电动势与电极电势的应用 228

14.6 元素电势图及其应用 230

习题 232

第15章 元素化学 235

15.1 金属通论 235

15.1.1 金属的通论和分类 235

15.1.2 金属的结构和性质 235

15.1.3 金属的冶炼 236

15.2 非金属元素的通论 237

15.2.1 非金属元素单质的性质 237

15.2.2 非金属元素的氢化物 238

15.2.3 非金属含氧酸及其盐 239

15.3 主族金属元素选述 240

15.3.1 s区金属元素 240

15.3.2 p区金属元素 243

15.4 d区金属元素选述 246

15.4.1 d区元素的通性 246

15.4.2 钛 248

15.4.3 铬 249

15.4.4 锰 250

15.4.5 铁系元素 251

15.4.6 铜族元素和锌族元素 253

15.5 非金属元素选述 258

15.5.1 硼及其化合物 258

15.5.2 碳和硅 261

15.5.3 氮和磷 264

15.5.4 氧族元素 270

15.5.5 卤族元素 277

习题 283

第16章 分析化学概论 286

16.1 分析化学的概述 286

16.1.1 分析化学的建立和发展 286

16.1.2 分析化学分类 287

16.1.3 定量分析的一般步骤及结果的表示方法 288

16.2 定量分析中的误差与有效数字 288

16.2.1 误差的表征 288

16.2.2 定量分析误差产生的原因 289

16.2.3 误差的减免 290

16.3 分析结果的数据处理 291

16.3.1 平均偏差 291

16.3.2 标准偏差 292

16.3.3 平均值的置信区间 292

16.3.4 可疑数据的取舍 293

16.4 有效数字及其应用 294

16.4.1 有效数字的位数 294

16.4.2 有效数字运算规则 295

16.5 滴定分析法概述 296

16.5.1 滴定分析法的分类 296

16.5.2 滴定分析方法对滴定分析反应的要求 296

16.5.3 滴定方式 297

16.5.4 标准溶液 297

16.5.5 标准溶液浓度表示法 298

习题 299

第17章 化学分析中的化学平衡处理方法 301

17.1 一些常用的基本概念 301

17.2 分析化学溶液中的酸碱平衡 301

17.2.1 溶液中酸碱组分的分布系数 302

17.2.2 质子等衡式 304

17.2.3 各种溶液酸度的计算 305

17.3 分析化学中的配位平衡的处理方法 311

17.3.1 配位化合物的形成常数和分布系数 311

17.3.2 EDTA及其分析特征 312

17.3.3 配位反应的副反应系数 314

17.4 分析化学中的氧化还原平衡处理 318

习题 320

第18章 滴定分析的基本原理 321

18.1 酸碱滴定法简介 321

18.1.1 酸碱指示剂 321

18.1.2 酸碱滴定曲线和指示剂的选择 324

18.1.3 终点误差 328

18.1.4 标准溶液的配制和标定 329

18.1.5 酸碱滴定法应用示例 330

18.2 配位滴定法简介 332

18.2.1 滴定曲线 332

18.2.2 酸效应曲线 334

18.2.3 金属指示剂 336

18.2.4 提高配位滴定选择性的方法 337

18.2.5 配位滴定的方式和应用 340

18.3 氧化还原滴定法 341

18.3.1 氧化还原滴定曲线 342

18.3.2 检测终点的方法 344

18.3.3 氧化还原滴定法中的预处理 345

18.3.4 重要的氧化还原滴定法及其应用 346

18.4 沉淀滴定法简介 349

18.4.1 摩尔（Mohr）法 350

18.4.2 佛尔哈德（Volhard）法 351

18.4.3 标准溶液的配制和应用示例 352

习题 352

第19章 有机化学与有机化合物 356

19.1 有机化合物概述 356

19.1.1 有机化学的产生和发展 356

19.1.2 有机化合物的结构特点 357

19.1.3 有机化合物的性质特点 358

19.1.4 共价键的断裂方式和有机化合物的反应类型 358

19.1.5 试剂的分类 359

19.1.6 有机化合物的分类 361

19.1.7 有机化合物的命名 362

习题 370

19.2 烃类 370

19.2.1 烷烃 371

19.2.2 烯烃 377

19.2.3 二烯烃 381

19.2.4 炔烃 383

19.2.5 脂环烃 386

19.2.6 芳香烃 387

19.2.7 稠环芳烃 393

习题 394

19.3 卤代烃 396

19.3.1 分类与结构 396

19.3.2 卤代烃的性质 396

19.3.3 亲核取代反应历程 399

19.3.4 消除反应历程 401

19.3.5 重要的卤代烃 402

习题 403

19.4 醇、酚、醚 403

19.4.1 醇 403

19.4.2 酚 410

19.4.3 醚 413

19.4.4 含硫化合物 416

习题 418

19.5 醛、酮 418

19.5.1 醛、酮结构 418

19.5.2 醛、酮的性质 419

19.5.3 重要的醛、酮 422

习题 423

19.6 羧酸及其衍生物 423

19.6.1 羧酸的分类 424

19.6.2 羧酸的结构 424

19.6.3 羧酸的性质 424

19.6.4 羧酸的衍生物 427

19.6.5 重要的羧酸和羧酸衍生物 428

习题 429

19.7 含氮有机化合物 429

19.7.1 胺类 430

19.7.2 氨基酸 435

习题 439

19.8 杂环化合物和生物碱 439

19.8.1 杂环化合物 439

19.8.2 生物碱 442

习题 444

19.9 有机化学与波谱 444

19.9.1 紫外光谱 445

19.9.2 红外光谱 446

19.9.3 核磁共振 448

习题 450

附录 451

附录一 常用重要的物理常数 451

附录二 原子半径 451

附录三 元素第一电离能 452

附录四 元素电子亲合能 452

附录五 元素电负性 453

附录六 一些常见物质的热力学函数（298.15K.100kPa） 453

附录七 弱酸、弱碱的解离常数（298.15K） 461

附录八 溶度积常数 462

附录九 标准电极电势（298.15K） 464

附录十 条件电极电势（298.15K） 467

附录十一 配离子的稳定常数（291.15～298.15K） 469

附录十二 配离子的累积稳定常数 469

参考文献 471