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第一篇 化学基本原理 1

第1章 化学热力学与动力学基础 1

1.1 热力学基本概念 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 热力学能 3

1.1.5 热和功 3

1.2 化学反应的能量守恒与反应热效应 4

1.2.1 热力学第一定律 4

1.2.2 化学反应的热效应 4

1.2.3 热化学方程式与盖斯定律 6

1.3 化学反应热效应的理论计算 10

1.3.1 物质的标准摩尔生成焓 10

1.3.2 化学反应的标准摩尔焓变的计算 11

1.4 化学反应的方向和吉布斯自由能变 12

1.4.1 影响化学反应方向的因素 12

1.4.2 状态函数——熵 13

1.4.3 吉布斯自由能 15

1.4.4 化学反应方向的判断 16

1.5 化学平衡与平衡移动 17

1.5.1 可逆反应与平衡常数 17

1.5.2 标准平衡常数与标准摩尔Gibbs（吉布斯）自由能变 19

1.5.3 化学平衡的移动 21

1.6 化学反应速率 24

1.6.1 反应速率的定义 24

1.6.2 基元反应和非基元反应 25

1.6.3 质量作用定律 26

1.6.4 反应级数 27

1.6.5 影响化学反应速率的因素 27

1.7 飞秒化学 31

参考文献 32

习题 32

第2章 水溶液中的化学平衡 37

2.1 酸碱平衡 37

2.1.1 酸碱理论 37

2.1.2 水的解离平衡 39

2.1.3 弱酸与弱碱溶液的解离平衡 40

2.1.4 同离子效应 42

2.1.5 缓冲溶液 43

2.2 沉淀-溶解平衡 45

2.2.1 难溶强电解质的溶度积常数 46

2.2.2 溶解度与溶度积的关系 46

2.2.3 溶度积规则 47

2.2.4 影响沉淀反应的因素 47

2.2.5 分步沉淀 49

2.2.6 沉淀的溶解与转化 50

2.3 配合物及水溶液中的配位平衡 51

2.3.1 配合物的基本概念 51

2.3.2 配合物的化学式及命名 52

2.3.3 配位平衡 53

参考文献 55

习题 56

第3章 电化学基础 58

3.1 原电池 58

3.1.1 原电池的组成 58

3.1.2 电极类型 59

3.1.3 电池符号 60

3.2 电极电势和电动势 60

3.2.1 电极电势 60

3.2.2 原电池的电动势 61

3.2.3 电极电势的测定 61

3.3 能斯特方程 62

3.3.1 原电池电动势的能斯特方程 62

3.3.2 电极电势的能斯特方程 63

3.4 影响电极电势的因素 64

3.4.1 浓度对电极电势的影响 64

3.4.2 酸度对电极电势的影响 65

3.5 电极电势的应用 65

3.5.1 判断原电池的正负极，计算原电池的电动势 65

3.5.2 判断氧化剂、还原剂的相对强弱 66

3.5.3 判断氧化还原反应的方向 67

3.5.4 判断氧化还原反应的限度 67

3.6 电解 69

3.6.1 电解池 69

3.6.2 分解电压 69

3.6.3 电解产物的判断 70

3.6.4 电解的应用——电镀 71

3.7 金属的腐蚀与防护 72

3.7.1 金属腐蚀的分类 72

3.7.2 金属腐蚀的防护方法 73

3.8 化学电源 74

3.8.1 化学电源的分类 74

3.8.2 化学电源的组成 74

3.8.3 几种常见的化学电源 74

参考文献 77

习题 77

第二篇 物质结构基础 79

第4章 原子结构 79

4.1 玻尔理论 79

4.2 微观粒子的波粒二象性 81

4.2.1 光的波粒二象性 81

4.2.2 微观粒子的波粒二象性 81

4.3 波函数和原子轨道 82

4.3.1 薛定谔（Schr?dinger）方程 82

4.3.2 波函数和原子轨道 83

4.4 四个量子数 83

4.5 波函数的角度分布 85

4.6 概率密度和电子云 85

4.7 多电子原子的能级 87

4.8 核外电子排布三原则 88

4.8.1 最低能量原理 88

4.8.2 泡利原理 89

4.8.3 洪特规则 89

4.9 原子的电子层结构和元素周期表 90

4.9.1 原子的电子层结构 90

4.9.2 原子的电子层结构与元素的分区 92

4.9.3 原子的电子层结构与周期的关系 93

4.9.4 原子的电子层结构与族的关系 93

4.10 元素基本性质的周期性 93

参考文献 95

习题 96

第5章 分子结构 97

5.1 离子键理论 97

5.1.1 离子键的形成过程 97

5.1.2 离子键的形成条件 97

5.1.3 离子键的特点 98

5.2 共价键理论 98

5.2.1 价键理论 98

5.2.2 键参数 100

5.3 分子空间构型（杂化轨道理论） 101

5.3.1 价键理论的局限性 101

5.3.2 杂化轨道理论的要点 102

5.3.3 杂化类型与分子几何构型 103

5.4 分子轨道理论 104

5.4.1 分子轨道理论的要点 105

5.4.2 分子轨道的形成条件 106

5.4.3 同核双原子分子的分子轨道能级 107

5.4.4 分子轨道理论的应用举例 107

5.5 分子间相互作用力 108

5.5.1 键的极性和分子的极性 108

5.5.2 分子间力 109

5.5.3 氢键 110

参考文献 111

习题 111

第三篇 化学的应用 113

第6章 环境保护与化学 113

6.1 化学与环境概述 113

6.1.1 环境 113

6.1.2 环境问题 114

6.1.3 环境问题的种类 114

6.2 大气污染的防治与处理 115

6.2.1 地球大气层概述 115

6.2.2 大气污染物 116

6.2.3 大气污染的危害 121

6.2.4 几种常见大气污染现象 122

6.2.5 大气污染的治理技术 125

6.3 水污染的防治与处理 128

6.3.1 水分子结构、天然水基本特征 128

6.3.2 水中污染物的分布和存在形态 134

6.3.3 水中污染物的处理方法 142

参考文献 145

习题 146

第7章 材料与化学 147

7.1 镁锂合金 147

7.1.1 镁锂合金的发展历程 148

7.1.2 镁锂合金的特点 149

7.1.3 镁锂合金的应用 150

7.2 铝锂合金 154

7.2.1 铝锂合金的发展 154

7.2.2 铝锂合金的特点 155

7.2.3 铝锂合金的合金化 155

7.2.4 铝锂合金的制备方法 156

7.2.5 铝锂合金的应用 156

7.3 钛铝系金属间化合物基层状复合材料 157

7.3.1 金属间化合物基层状复合材料的发展 158

7.3.2 Ti/A13 Ti系金属间化合物基层状复合材料制备技术 159

7.3.3 金属间化合物基层状复合材料的力学性能 161

7.4 富铜纳米团簇强化高强低合金钢 163

7.4.1 元素铜在钢中的作用及含铜钢的发展 163

7.4.2 铜在钢中的沉淀析出与强化 163

7.5 稀土发光材料的发展及其在生物医学领域的应用 165

7.5.1 稀土发光材料概述 166

7.5.2 稀土发光微/纳米材料的合成方法 169

7.5.3 稀土发光材料的应用 172

参考文献 173

第8章 能源与化学 175

8.1 能源及能量转换 175

8.1.1 太阳能 175

8.1.2 核能 176

8.1.3 发电厂能量转化 178

8.2 燃料电池——清洁能源的希望 179

8.3 生物质能 179

8.4 可燃冰 180

参考文献 180

第9章 生活与化学 181

9.1 酒与化学 181

9.2 食品与化学 181

9.3 茶与化学 183

9.4 化妆品与化学 183

9.5 装修与化学 184

参考文献 185

附录 186

附录1 国际单位制（简称SI）和我国法定计量单位及国家标准 186

附录2 一些基本物理常数 187

附录3 常用的换算因数 187

附录4 一些单质和化合物的热力学函数（298.15K，100kPa） 188

附录5 一些弱电解质在水溶液中的标准解离常数（298.15K） 192

附录6 一些难溶电解质的溶度积（298.15K） 193

附录7 一些配位化合物的稳定常数 193

附录8 标准电极电势 194