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第1章 气体和等离子体 1

1.1 气体 1

1.1.1 理想气体状态方程和分压定律 1

1.1.2 实际气体 3

1.2 等离子体 6

1.2.1 等离子体的典型性质和特征 6

1.2.2 产生等离子体的方法 7

1.2.3 等离子体化学 7

本章要点 8

思考题与习题 9

第2章 化学反应的热效应、方向及限度 10

2.1 热力学基本概念 10

2.1.1 系统与环境 10

2.1.2 聚集状态与相 11

2.1.3 状态与状态函数 11

2.1.4 过程与途径 12

2.1.5 热和功 13

2.1.6 热力学能 14

2.2 反应热 15

2.2.1 等容反应热 15

2.2.2 等压反应热 16

2.2.3 热力学标准态 18

2.2.4 热化学方程式 18

2.2.5 反应进度 19

2.2.6 盖斯定律 21

2.2.7 化学反应热的计算 22

2.3 化学反应的方向 26

2.3.1 化学反应的自发过程 26

2.3.2 影响化学反应方向的因素 27

2.3.3 化学反应的标准摩尔吉布斯自由能变的计算和反应方向的判断 30

2.3.4 利用反应的△rHΘ m和△rSΘm估算反应自发进行的温度 31

2.4 化学反应的限度——化学平衡 32

2.4.1 平衡常数 33

2.4.2 平衡常数与吉布斯自由能变 36

2.4.3 化学平衡的移动 38

本章要点 41

思考题与习题 43

第3章 化学反应速率 47

3.1 化学反应速率及其表示方法 48

3.1.1 传统定义的化学反应速率 48

3.1.2 用反应进度定义的反应速率 49

3.2 影响化学反应速率的因素 50

3.2.1 浓度与反应速率 50

3.2.2 温度对反应速率的影响 53

3.2.3 反应的活化能 55

3.2.4 催化剂与反应速率 57

3.3 几种特殊类型的反应 58

3.3.1 光化学反应 58

3.3.2 机械化学反应 60

3.3.3 超声化学反应 60

本章要点 61

思考题与习题 62

第4章 溶液与离子平衡 64

4.1 分散系统和溶液 64

4.1.1 分散系统的基本概念 64

4.1.2 溶液浓度的表示方法 65

4.2 稀溶液的依数性 66

4.2.1 稀溶液的蒸气压下降 66

4.2.2 稀溶液的沸点升高和凝固点降低 68

4.2.3 渗透压 71

4.3 单相离子平衡 74

4.3.1 弱电解质的解离平衡 74

4.3.2 共同离子效应和缓冲溶液 78

4.4 酸碱的质子理论 82

4.4.1 共轭酸碱对 83

4.4.2 酸碱反应 84

4.5 多相离子平衡 85

4.5.1 溶度积 85

4.5.2 溶度积和溶解度 86

4.5.3 溶度积规则 87

4.5.4 多相离子平衡移动 88

4.6 胶体 92

4.6.1 胶体的特性 92

4.6.2 胶团的结构 94

4.6.3 溶胶的稳定性和聚沉 95

4.6.4 胶体的保护 96

4.7 表面活性剂 96

4.7.1 表面张力和表面活性剂 96

4.7.2 表面活性剂的分类 98

4.7.3 胶束和临界胶束浓度 100

4.7.4 表面活性剂的作用和应用 101

4.7.5 表面活性剂引起的公害及其降解方法 103

本章要点 105

思考题与习题 106

第5章 氧化还原反应与电化学 110

5.1 氧化还原反应 110

5.1.1 氧化数 110

5.1.2 氧化还原反应方程式的配平 112

5.1.3 常见的氧化剂和还原剂 114

5.2 原电池和电极电势 116

5.2.1 原电池 116

5.2.2 电极电势 118

5.2.3 标准电极电势 120

5.2.4 影响电极电势的因素 122

5.3 电极电势的应用 125

5.3.1 判断原电池的正、负极 125

5.3.2 比较氧化剂和还原剂的相对强弱 126

5.3.3 判断氧化还原反应进行的方向 127

5.3.4 判断氧化还原反应进行的程度 129

5.3.5 元素电势图 130

5.4 电解 133

5.4.1 电解原理 133

5.4.2 分解电压和超电势 134

5.4.3 电极上放电反应的一般规律 137

5.4.4 电解的应用 138

5.5 金属的腐蚀及防护 141

5.5.1 腐蚀的分类 142

5.5.2 金属的电化学腐蚀 143

5.5.3 复杂系统的腐蚀 144

5.5.4 金属腐蚀的防护 145

本章要点 148

思考题与习题 149

第6章 结构化学基础 153

6.1 物质结构理论的发展 153

6.1.1 早期的原子结构模型 153

6.1.2 玻尔的原子理论 155

6.2 原子的量子力学模型 156

6.2.1 微观粒子的运动特征 156

6.2.2 波函数和量子数 158

6.2.3 电子云 163

6.3 多电子原子结构与元素周期表 166

6.3.1 多电子原子轨道的能级 167

6.3.2 核外电子排布原则 169

6.3.3 各元素原子的电子层结构 170

6.3.4 原子的电子层结构与元素周期表 175

6.3.5 元素周期表的指导作用 178

6.3.6 元素周期表中的相对论效应 179

6.3.7 元素一些性质的周期性 180

6.3.8 元素的电负性及其周期性 183

6.3.9 原子中电子的跃迁和原子发射-吸收光谱 185

6.4 化学键和分子间作用力 186

6.4.1 化学键的电子理论 187

6.4.2 价键理论 188

6.4.3 杂化轨道理论与分子的空间构型 192

6.4.4 分子轨道理论 196

6.4.5 分子间作用力和氢键 200

6.4.6 超分子化学 207

6.5 晶体结构 210

6.5.1 晶体的基本特征 210

6.5.2 晶体的微观结构 211

6.5.3 晶体的基本类型 212

6.5.4 混合型晶体 216

6.5.5 晶体中的缺陷 218

6.5.6 晶体结构和表征晶体结构的X射线衍射技术 219

本章要点 220

思考题与习题 222

第7章 过渡金属元素 226

7.1 过渡元素的通性 226

7.1.1 物理性质 226

7.1.2 化学性质 228

7.2 ⅣB～ⅥB族金属元素及其化合物 230

7.2.1 钛（Ti） 230

7.2.2 钒（V） 231

7.2.3 铬（Cr）、钼（Mo）、钨（W） 231

7.3 ⅦB，ⅧB族金属元素及其化合物 233

7.3.1 锰（Mn） 233

7.3.2 铁、钴、镍 235

7.4 镧系元素和锕系元素 237

7.4.1 镧系元素和锕系元素概述 237

7.4.2 镧系元素和锕系元素的重要化合物 239

7.5 稀土资源及其应用 240

7.5.1 性质和分布 240

7.5.2 稀土金属的分离技术 241

7.5.3 稀土元素的应用 242

本章要点 244

思考题与习题 246

第8章 配合物 248

8.1 配合物的基本概念 248

8.1.1 配合物的组成 248

8.1.2 配合物的命名 250

8.2 配合物的价键理论 251

8.2.1 价键理论 251

8.2.2 配合物的空间构型、键型和磁性 251

8.3 配位化合物在水溶液中的行为 255

8.3.1 配位平衡及其平衡常数 255

8.3.2 配位平衡的移动 257

8.4 螯合物 259

8.4.1 螯合物的形成 259

8.4.2 螯合物的特性 260

8.5 配位化合物的应用 262

8.5.1 在医疗方面的应用 262

8.5.2 在工业方面的应用 263

本章要点 265

思考题与习题 266

第9章 化学与新能源 269

9.1 能源的分类 269

9.2 煤、石油、天然气 270

9.2.1 煤 270

9.2.2 石油 274

9.2.3 天然气 276

9.3 核能 276

9.3.1 核裂变 276

9.3.2 核聚变 279

9.4 清洁能源 280

9.4.1 太阳能 280

9.4.2 氢能 282

9.4.3 生物质能 285

9.4.4 可燃冰——天然气水合物 286

9.4.5 燃料电池 288

9.4.6 电化学电容器 291

9.5 过程节能 292

本章要点 293

思考题与习题 294

第10章 材料化学基础 295

10.1 引言 295

10.1.1 材料的发展过程 296

10.1.2 材料的分类 299

10.2 常用工程材料在元素周期表中的分布与应用 300

10.2.1 s区元素组成的工程材料 300

10.2.2 s区中有名无位的氢元素及储氢材料 301

10.2.3 p区与ⅡB族元素组成的工程材料 304

10.2.4 p区中有魅力的碳元素及新型碳材料石墨烯 304

10.2.5 p区中“狂暴”的氟元素及氟材料 307

10.2.6 d区与工B族元素组成的工程材料 309

10.3 新型金属材料 310

10.3.1 锆合金 310

10.3.2 形状记忆合金 310

10.4 无机非金属材料 312

10.4.1 光导纤维 312

10.4.2 超导材料 313

10.4.3 纳米陶瓷 315

10.5 有机高分子材料 316

10.5.1 高分子化合物的基本概念 317

10.5.2 高分子化合物的命名与分类 318

10.5.3 高分子化合物的合成 320

10.5.4 高分子化合物的结构与性能 322

10.6 复合材料 330

10.6.1 纤维增强树脂基复合材料 330

10.6.2 纤维增强金属基复合材料 331

10.6.3 纤维增强陶瓷基复合材料 331

10.6.4 纳米复合材料 331

10.7 液晶材料 332

10.7.1 液晶的定义 332

10.7.2 液晶的种类 333

10.7.3 液晶的各种基本效应及其应用 334

10.8 光子晶体 335

10.8.1 光子晶体的定义及分类 335

10.8.2 光子晶体的制备方法 336

10.8.3 光子晶体的特点及应用 337

本章要点 337

思考题与习题 339

第11章 化学与环境保护 340

11.1 环境与污染 340

11.2 大气污染及其防治 341

11.2.1 大气污染 342

11.2.2 全球性污染 345

11.2.3 大气污染的防治 347

11.3 水体污染及其防治 349

11.3.1 水体的主要污染物 349

11.3.2 水的净化 351

11.4 土壤及其污染 354

11.4.1 土壤的主要污染物 354

11.4.2 土壤污染的防治 355

11.5 绿色化学 355

11.5.1 绿色化学背景 355

11.5.2 绿色化学的基本概念 356

11.5.3 绿色化学实例 358

11.6 新型反应介质 360

11.6.1 超临界流体 361

11.6.2 水作为反应介质 361

11.6.3 室温离子液体 362

11.6.4 含氟反应介质 363

11.7 室内化学物质污染 364

11.7.1 室内化学污染物的种类 364

11.7.2 主要室内化学污染源及其预防 364

11.8 化学与人类安全 365

本章要点 366

思考题与习题 366

第12章 生命化学基础 368

12.1 氨基酸与蛋白质 368

12.1.1 氨基酸 369

12.1.2 蛋白质的结构 371

12.2 酶与生物催化 374

12.2.1 酶的组成分类 374

12.2.2 酶的特性 374

12.2.3 酶的催化机理 375

12.3 核酸 376

12.3.1 DNA的结构 378

12.3.2 核酸与遗传信息的传递 379

12.3.3 基因工程 380

12.3.4 活性氧和DNA氧化性损伤 381

12.4 糖类 383

12.4.1 糖类的分类 383

12.4.2 光合作用和糖类 384

12.5 脂类 387

12.5.1 油脂 387

12.5.2 磷脂和糖脂 388

12.6 微量元素与人体健康 389

12.6.1 人体的组成元素 389

12.6.2 必需微量元素的生理机能 390

12.7 食品安全 395

本章要点 396

思考题与习题 397

附录 398

附录1 基本常数 398

附录2 某些物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯自由能和标准摩尔熵（标准压强pΘ＝100kPa,298.15K） 399

附录3 水溶液中某些离子的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯自由能和标准摩尔熵（标准压强pΘ＝100kPa,298.15K） 402

附录4 某些有机化合物的标准摩尔燃烧焓（标准压强pΘ＝100kPa,298.15K） 405

附录5 某些弱电解质在水中的解离常数（298.15K，离子强度I=0） 406

附录6 难溶化合物的溶度积（291.15～298.15K,I=0） 409

附录7 标准电极电势（298.15K，标准压强pΘ＝100kPa） 411

附录8 相对原子质量 415