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第1章 绪论 1

1.1 化学——我们的生活与未来 1

1.1.1 化学的科学性——科学发展的助力器 1

1.1.2 化学的应用性——美好生活的缔造者 2

1.1.3 化学的社会性——社会形成和进步的基础 5

1.1.4 构筑辉煌未来——化学面临的挑战 6

1.1.5 化学的信任危机——春天也会寂静 7

1.2 工程化学的内涵及其内容 8

1.2.1 工程化学的内涵 8

1.2.2 工程化学的内容 8

1.2.3 学习工程化学的重要性 9

第2章 化学反应的能量关系 11

2.1 基本概念 11

2.1.1 系统与环境 11

2.1.2 状态与状态函数 12

2.1.3 过程与途径 12

2.1.4 热与功 12

2.1.5 热力学能 13

2.1.6 热力学第一定律 13

2.2 热效应 14

2.2.1 恒容热效应和恒压热效应 14

2.2.2 热效应的测定 15

2.3 热化学 16

2.3.1 质量守恒定律 16

2.3.2 反应进度 17

2.3.3 标准态 17

2.3.4 热化学反应方程式 18

2.4 化学反应热的计算 18

2.4.1 由热化学反应方程式的组合计算化学反应的热效应 18

2.4.2 由标准摩尔生成焓计算化学反应的标准摩尔焓变 19

2.4.3 由标准摩尔燃烧焓计算化学反应的标准摩尔焓变 21

2.4.4 由键焓计算化学反应的标准摩尔焓变 21

第3章 化学反应的自发性 22

3.1 自发过程 22

3.2 焓与自发过程 22

3.3 熵与自发过程 23

3.3.1 熵变与反应的自发性 23

3.3.2 绝对熵和标准熵 24

3.3.3 化学反应的熵变 24

3.4 Gibbs函数与自发过程 25

3.4.1 Gibbs函数（变）判据 25

3.4.2 标准摩尔Gibbs函数（变）的计算 26

3.4.3 非标准态摩尔Gibbs函数（变）的计算 28

3.4.4 几种热力学函数间的关系 31

第4章 化学反应的现实性 32

4.1 化学反应的程度及其转化率的提高 32

4.1.1 平衡状态 32

4.1.2 标准平衡常数 32

4.1.3 常见的标准平衡常数 33

4.1.4 标准平衡常数的应用 35

4.1.5 化学平衡的移动及其应用 36

4.2 化学反应的速率及其控制 38

4.2.1 化学反应速率的表示方法 38

4.2.2 影响化学反应速率的因素 38

4.2.3 催化剂对反应速率的影响 40

第5章 溶液与胶体 42

5.1 液体 42

5.1.1 液体的蒸汽压与大气湿度 42

5.1.2 液体的沸点 43

5.1.3 液体的溶解性 43

5.1.4 液体的表面张力 44

5.1.5 润湿现象 45

5.1.6 弯曲液面的附加压力和毛细管现象 46

5.2 溶液 47

5.2.1 溶液的浓度 47

5.2.2 液体的通性 48

5.3 胶体 50

5.3.1 分散系统 51

5.3.2 胶体的特性 51

5.3.3 胶团的结构 54

5.3.4 溶胶的稳定性与聚沉 54

第6章 溶液中的平衡及其利用 57

6.1 酸碱平衡及其利用 57

6.1.1 酸碱质子理论 57

6.1.2 常见的酸碱反应及其pH的计算 59

6.1.3 缓冲溶液 60

6.2 沉淀溶解平衡及其利用 64

6.2.1 溶度积规则 64

6.2.2 沉淀的生成与溶解 64

6.3 配位平衡及其利用 67

6.3.1 配位化合物 67

6.3.2 配位平衡 68

6.3.3 配位化合物的应用 69

第7章 氧化还原反应与电化学基础 70

7.1 氧化还原反应 70

7.1.1 氧化数 70

7.1.2 氧化还原反应及其配平 70

7.2 原电池与电极电势 72

7.2.1 原电池 72

7.2.2 电极电势 73

7.3 电极电势的应用 77

7.3.1 判断氧化剂和还原剂的相对强弱 77

7.3.2 判断氧化还原反应进行的方向 78

7.3.3 判断反应进行的程度 79

第8章 物质的微观结构与键合 80

8.1 微观粒子的运动特性 80

8.1.1 波粒二象性 80

8.1.2 不确定原理 80

8.1.3 微观粒子运动的统计规律 81

8.2 核外电子运动状态的描述 81

8.2.1 薛定谔方程 81

8.2.2 波函数的图像 82

8.2.3 概率密度与电子云 83

8.2.4 四个量子数 84

8.3 多电子原子结构和元素周期律 86

8.3.1 轨道的能级 86

8.3.2 基态原子的核外电子排布 88

8.3.3 原子的电子层结构与元素周期系 91

8.3.4 元素性质的周期性 92

8.4 原子键合与分子结构 95

8.4.1 离子键 95

8.4.2 共价键 95

8.4.3 金属键 102

8.4.4 分子间作用力和氢键 104

8.5 晶体结构与晶体缺陷 106

8.5.1 晶体的结构特征 106

8.5.2 晶体结构的类型 107

8.5.3 晶体缺陷 109

8.6 结构－性能关系 110

8.6.1 结合方式与性质的关系 110

8.6.2 材料的成分－结构－组织－性能关系 112

第9章 化学与能源工程——化学能的转化与利用 114

9.1 能源与能量转换 114

9.2 化学反应热的利用 115

9.2.1 煤及其燃烧热的利用 115

9.2.2 天然气及其燃烧热的利用 117

9.2.3 高能燃料化学反应热的利用 118

9.3 电化学反应的利用 119

9.3.1 一次电池 119

9.3.2 二次电池 120

9.3.3 燃料电池 121

9.3.4 新型绿色电池 122

9.4 化学反应在热能存储中的应用 123

9.5 太阳能的热利用 124

9.5.1 太阳能热水器 125

9.5.2 太阳能采暖 126

9.5.3 聚焦式太阳能热发电 128

9.5.4 太阳能热分解制氢 129

9.5.5 太阳能空调制冷 130

第10章 化学与合成氨工业——化学反应原理的综合应用 132

10.1 合成氨工业 132

10.2 合成氨的理论分析 132

10.2.1 氨合成反应的热力学基础 132

10.2.2 氨合成的反应动力学 134

10.2.3 催化剂 136

10.2.4 氨合成的工艺条件 137

10.3 氨合成的工艺流程 140

10.3.1 氨合成原料气的制备 140

10.3.2 氨合成原料气的净化 141

10.3.3 氨合成工艺 143

第11章 化学与土木工程材料——典型的胶凝材料 147

11.1 典型的水硬性胶凝材料——水泥 147

11.1.1 水泥的分类 147

11.1.2 水泥的组成 148

11.1.3 水泥的水化反应 148

11.2 典型的气硬性胶凝材料——石膏和石灰 149

11.2.1 石膏 149

11.2.2 石灰 151

11.3 钢筋混凝土的腐蚀与防腐 152

11.3.1 混凝土的腐蚀 153

11.3.2 混凝土中钢筋的腐蚀 154

11.3.3 钢筋混凝土的防腐 155

第12章 化学与工业水处理——给水与用水处理技术 156

12.1 天然水的化学特征 156

12.1.1 天然水中的碳酸化合物 156

12.1.2 天然水的酸度和碱度 158

12.1.3 天然水的硬度 158

12.2 天然水中的杂质 159

12.3 工业用水的预处理 160

12.3.1 混凝 160

12.3.2 沉淀与澄清 163

12.3.3 水的软化 164

12.3.4 水的除盐处理 168

12.3.5 水的脱氧处理 168

12.4 重点行业（锅炉）水处理技术 169

12.4.1 锅炉水系统的问题 169

12.4.2 锅炉水系统运行的控制 169

12.4.3 锅炉水处理工程实例 172

第13章 化学与工程材料——金属的加工、腐蚀与防护 174

13.1 金属材料 174

13.1.1 有色金属 174

13.1.2 黑色金属 175

13.2 电解技术 176

13.2.1 电解原理 176

13.2.2 分解电压与超电势 177

13.2.3 电解产物的判断规律 177

13.3 金属材料的化学与电化学加工 178

13.3.1 化学镀 178

13.3.2 电镀 179

13.3.3 电铸 180

13.3.4 电解加工 180

13.3.5 电解抛光 181

13.3.6 化学刻蚀和电刻蚀 182

13.2.7 电解精炼 182

13.4 金属的腐蚀与防护 183

13.4.1 化学腐蚀 184

13.4.2 电化学腐蚀 185

13.4.3 微生物腐蚀 187

13.4.4 腐蚀速率 189

13.4.5 金属腐蚀的防护 190

参考文献 191

附录 192

附表1 一些化学键的键能（298.15 K） 192

附表2 一些弱酸、弱碱的标准解离常数（298.15 K） 192

附表3 一些物质的标准热力学函数值（298.15 K） 193

附表4 一些难溶电解质的溶度积常数（298.15 K） 196

附表5 一些电对在水溶液中的标准电极电势（298.15 K） 197

附表6 一些常见配离子的稳定常数和不稳定常数 198