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1 化学反应的基本规律 1

1.1 化学反应中的能量关系 1

1.1.1 基本概念 1

1.1.2 热力学第一定律 2

1.2 化学反应的热效应 2

1.2.1 热化学方程式 3

1.2.2 盖斯定律 3

1.2.3 标准摩尔生成焓与标准焓变 4

1.3 化学反应的方向 5

1.3.1 自发反应 5

1.3.2 熵和熵变 5

1.3.3 化学反应自发过程的判断和吉布斯函数变 7

1.4 化学平衡 9

1.4.1 可逆反应与化学平衡 9

1.4.2 标准平衡常数 10

1.4.3 气体分压定律 10

1.4.4 标准吉布斯函数和标准平衡常数之间的关系 11

1.4.5 有关平衡常数的计算 11

1.4.6 化学平衡的移动 12

1.5 化学反应速率 14

1.5.1 反应速率的表示方法 14

1.5.2 影响反应速率的因素 15

1.5.3 反应速率理论简介 17

问题与习题 19

2 溶液中的化学平衡 25

2.1 稀溶液的通性 25

2.1.1 蒸气压下降 25

2.1.2 沸点上升和凝固点下降 26

2.1.3 渗透压 27

2.2 酸碱理论 29

2.2.1 酸碱质子理论 29

2.2.2 酸碱电子理论 31

2.2.3 软硬酸碱理论 31

2.3 弱电解质的解离平衡 32

2.3.1 解离平衡及解离常数 32

2.3.2 多元弱酸的解离平衡 34

2.3.3 缓冲溶液 35

2.4 强电解质的电离 36

2.4.1 强电解质的电离 36

2.4.2 活度 37

2.5 沉淀与溶解平衡 37

2.5.1 溶度积和溶解度 38

2.5.2 溶度积规则及其应用 39

2.6 氧化还原反应 41

2.6.1 氧化数 41

2.6.2 氧化还原反应方程式的配平 42

2.6.3 氧化还原反应的应用 44

2.7 配合物和配离子的解离平衡 45

2.7.1 配合物的组成 45

2.7.2 配离子的解离平衡 46

问题与习题 47

3 电化学 51

3.1 原电池 51

3.1.1 原电池 51

3.1.2 电极 52

3.2 电极电势 53

3.2.1 电极电势的产生 53

3.2.2 电极电势的确定 54

3.3 Nernst方程 55

3.3.1 原电池电动势的计算 55

3.3.2 电极电势的计算 56

3.4 电极电势的应用 57

3.4.1 判断氧化剂、还原剂的相对强弱 57

3.4.2 判断氧化还原反应进行的方向 57

3.4.3 计算氧化还原反应进行的程度 58

3.4.4 元素电势图及其应用 59

3.5 化学电源 61

3.5.1 干电池 61

3.5.2 蓄电池 61

3.5.3 燃料电池 62

3.6 电解及其应用 62

3.6.1 电解 62

3.6.2 电镀 63

3.6.3 电抛光 63

3.6.4 阳极氧化 63

3.7 腐蚀与防护 64

3.7.1 金属的腐蚀 64

3.7.2 金属的防护 65

问题与习题 66

4 物质结构 70

4.1 原子结构 70

4.1.1 玻尔理论 70

4.1.2 波粒二象性 70

4.1.3 薛定谔方程 71

4.1.4 4个量子数 71

4.1.5 原子轨道 73

4.1.6 电子云 73

4.1.7 多电子原子核外电子排布 74

4.1.8 元素周期表 76

4.1.9 元素周期律 76

4.2 分子结构 79

4.2.1 化学键参数 79

4.2.2 共价键 81

4.2.3 离子键 85

4.2.4 金属键 86

4.3 分子间作用力 87

4.3.1 分子的极性和变形性 88

4.3.2 分子间力 90

4.3.3 氢键 91

4.4 晶体结构 92

4.4.1 晶体基本类型 92

4.4.2 离子晶体 92

4.4.3 混合型晶体 95

4.4.4 实际晶体 96

问题与习题 97

5 单质与无机化合物 101

5.1 单质的存在和制取 101

5.1.1 单质的存在 101

5.1.2 单质的制取 102

5.2 单质的性质 102

5.2.1 s区元素的单质 103

5.2.2 p区元素的单质 104

5.2.3 d区和ds区元素的单质 107

5.2.4 镧系和锕系金属 110

5.3 二元无机化合物 111

5.3.1 氢化物 112

5.3.2 卤化物 113

5.3.3 氧化物 116

5.3.4 硫化物 118

5.3.5 碳、氮、硼化合物 119

5.4 含氧酸及其盐 121

5.4.1 含氧酸 121

5.4.2 含氧酸盐的热稳定性 122

5.4.3 含氧酸盐的氧化还原性 123

5.4.4 硅酸及其盐 125

问题与习题 126

6 材料与化学 130

6.1 金属材料 130

6.1.1 金属单质 130

6.1.2 合金 131

6.2 无机非金属材料 133

6.2.1 传统的无机材料 133

6.2.2 先进的无机材料 136

6.3 有机高分子材料及复合材料 138

6.3.1 高分子化合物的结构和特性 138

6.3.2 合成高分子材料 141

6.3.3 功能高分子 142

6.3.4 复合材料 143

6.4 纳米材料 145

6.4.1 纳米材料的定义及发展概况 145

6.4.2 纳米材料的特性 146

6.4.3 纳米材料的化学制备方法 147

6.4.4 纳米材料的应用 148

问题与习题 150

7 工业化学 152

7.1 能源 152

7.1.1 能源分类 152

7.1.2 化石能源 152

7.1.3 氢能源 154

7.1.4 新型能源 154

7.2 摩擦与润滑 155

7.2.1 摩擦的分类 156

7.2.2 摩擦产生的机理 156

7.2.3 磨损 157

7.2.4 润滑 157

7.2.5 润滑剂 158

7.3 胶粘剂与涂料 159

7.3.1 胶粘剂 159

7.3.2 涂料 160

7.4 日用品 163

7.4.1 衣物 163

7.4.2 洗涤剂 166

7.4.3 化妆品 167

问题与习题 169

8 环境与生命科学 171

8.1 环境污染及防治 171

8.1.1 大气污染及其防治 171

8.1.2 水体污染及其防治 174

8.1.3 土壤污染及其防治 175

8.2 食物与健康 176

8.2.1 食物营养 176

8.2.2 营养成分 176

8.2.3 食品中的化学制品 178

8.3 生命科学 179

8.3.1 生物体中的化学元素 179

8.3.2 氨基酸、蛋白质和酶 179

8.3.3 核酸、DNA与RNA 181

8.3.4 基因工程与遗传信息 182

8.3.5 药物 183

8.3.6 毒品 184

问题与习题 186

附录 187

附表1 常用物理常数 187

附表2 标准生成焓、标准生成吉布斯函数和标准熵 187

附表3 弱酸弱碱在水溶液中的解离常数 189

附表4 溶度积常数 190

附表5 标准电极电势 190

附表6 配合物的稳定常数 192

参考文献 193