第一篇 基础理论 1
第1章 化学热力学基础 1
1.1 基本概念 1
1.1.1 基本概念 1
1.1.2 热力学第一定律 2
1.1.3 化学反应的热效应 3
1.1.4 反应进度 4
1.1.5 热化学方程式 5
1.2 化学反应热效应的求算 5
1.2.1 利用盖斯定律求算反应热效应 5
1.2.2 用标准摩尔生成热求算反应热效应 6
1.2.3 用燃烧热求反应热效应 7
1.2.4 从键能估算反应热效应 7
阅读材料 光子筛与空间望远镜 7
1.3 化学反应进行的方向 8
1.3.1 自发过程与方向性 8
1.3.2 混乱度与熵 9
1.3.3 吉布斯自由能与化学反应自发性的判据 10
阅读材料 物质的六种状态 12
1.4 化学平衡 13
1.4.1 平衡常数 13
1.4.2 标准平衡常数KΘ与自由能△rG？的关系 15
1.4.3 化学平衡移动 16
阅读材料 化学家盖斯 18
热寂论与经典热力学的局限性 18
思考题 19
习题 19
第2章 化学反应速率 22
2.1 化学反应速率表达式及基本理论 22
2.1.1 化学反应速率的定义及其表示方法 22
2.1.2 化学反应速率基本理论 23
阅读材料 微蒸发器研究晶体结晶 24
2.2 影响化学反应速率的因素 25
2.2.1 浓度的影响 25
阅读材料 一级反应的特征 28
二级反应的特征 28
宇宙大爆炸理论 29
2.2.2 温度对化学反应的影响 30
2.2.3 催化剂对化学反应的影响 30
网络查阅资料（1）通过网络查找标准数据 31
2.3 链反应 32
2.3.1 链反应 32
2.3.2 爆炸反应 33
阅读材料 化学动力学和催化理论奠基人之一：奥斯特瓦尔德 33
快速反应动力学和分子反应动力学 34
思考题 35
习题 36
第3章 溶液与水溶液中的离子平衡 38
3.1 溶液及其浓度的表示方法 38
3.1.1 溶液 38
3.1.2 溶液浓度的表示方法 38
3.2 分配定律与萃取分离 39
3.2.1 分配定律 39
3.2.2 萃取率 39
3.3 非电解质稀溶液的依数性 40
3.3.1 蒸气压下降——拉乌尔定律 41
3.3.2 溶液的沸点升高 42
3.3.3 溶液凝固点下降 42
3.3.4 渗透压 43
3.3.5 依数性的应用 43
3.4 水溶液中离子平衡 45
3.4.1 水的离子积和水溶液的pH 45
3.4.2 弱酸弱碱的电离平衡 45
阅读材料 超硬干冰 47
3.4.3 缓冲溶液 49
3.4.4 盐的水解 51
阅读材料 分子电子学的重大进展 54
酸碱理论简介 55
3.4.5 难溶电解质的沉淀溶解平衡 57
阅读材料 电离学说创始人——阿伦尼乌斯 60
迟到的诺贝尔奖 61
思考题 61
习题 62
第4章 原子结构和化学键基础 64
4.1 核外电子运动状态的描述 64
4.1.1 玻尔氢原子模型 64
4.1.2 微观粒子的运动特点 65
阅读材料 奇特的镜子使光波中的磁场分量反向 67
4.1.3 核外电子运动状态的描述 68
4.2 原子轨道与电子云的图像 70
4.2.1 原子轨道角度分布图 71
4.2.2 电子云的角度分布图 71
4.2.3 电子云的径向分布图 72
4.3 核外电子排布和元素周期系 72
4.3.1 鲍林原子轨道近似能级图 72
阅读材料 屏蔽常数和轨道能量的计算 73
4.3.2 核外电子排布 75
4.3.3 元素周期表和原子的电子层结构 76
4.3.4 元素性质的周期性 77
4.4 化学键与分子结构 80
4.4.1 离子键理论 80
4.4.2 共价键理论Ⅰ——价键理论 83
4.4.3 共价键理论Ⅱ——杂化轨道理论与分子的空间构型 85
阅读材料 价层电子对互斥理论 87
4.4.4 共价键理论Ⅲ——分子轨道理论 89
4.4.5 金属键理论 91
阅读材料 让光线穿透金属 93
4.4.6 分子间力和氢键 94
阅读材料 化学家——莱纳斯·卡尔·鲍林 96
小镇医生与诺贝尔生理学或医学奖 97
思考题 98
习题 99
第5章 配位化学基础 100
5.1 配位化合物的定义、组成和命名 100
5.1.1 配位化合物的定义 100
5.1.2 配位化合物的组成 100
5.1.3 配合物化学式的书写及命名 102
阅读材料 金属纳米体系的自组装 103
5.2 配合物的化学键理论 104
5.2.1 价键理论 104
5.2.2 晶体场理论 108
阅读材料 BCS超导理论 112
5.3 配位平衡 113
5.3.1 配合物在水溶液中的稳定性 113
5.3.2 配位平衡移动 113
5.4 配合物的应用 115
5.4.1 在分析化学中的应用 115
5.4.2 在电镀中的应用 116
5.4.3 在冶金中的应用 116
5.4.4 在生物医学中的应用 117
阅读材料 化学晶体管 118
配位化学理论奠基人——维尔纳 118
思考题 119
习题 120
第6章 电化学原理及其应用 121
6.1 氧化还原反应 121
6.1.1 氧化还原反应基本概念 121
6.1.2 氧化还原反应的配平 122
阅读材料 科学启蒙源于从小爱科学 123
6.2 原电池 124
6.2.1 原电池基本概念 124
6.2.2 原电池图示表示 125
6.3 电动势与电极电势 126
6.3.1 电极电势的产生 126
6.3.2 电动势与电功 126
6.3.3 标准电动势和标准电极电势 126
6.4 标准电极电势的应用 127
6.4.1 判断氧化剂和还原剂的强度 127
6.4.2 判断氧化还原反应的方向 128
6.4.3 计算氧化还原反应（即电池反应）的平衡常数 128
阅读材料 新型太阳能电池 129
6.5 影响电极电势的因素 129
6.5.1 Nernst方程 129
6.5.2 影响电极电势的因素 130
阅读材料 燃料电池 132
6.6 电解及应用 133
6.6.1 电解的基本原理 133
6.6.2 电解的应用 135
阅读材料 电化学理论创始人——能斯特 137
硬盘的“三明治”革命 137
思考题 138
习题 139
第7章 高分子化学基础 142
7.1 基本概念 142
7.1.1 高分子化合物 142
7.1.2 高分子化合物的结构 143
7.1.3 高分子化合物的特性 143
7.2 高分子化合物的分类和命名 145
7.2.1 高分子化合物的分类 145
7.2.2 高分子化合物的命名 146
阅读材料 硅蜘蛛丝纳米合成材料 147
7.3 高分子化合物的合成方法 148
7.3.1 加聚反应 148
7.3.2 缩聚反应 148
7.3.3 自由基聚合 150
7.3.4 离子聚合 150
7.3.5 配位聚合 152
7.3.6 聚合方式 152
7.4 高分子化合物降解反应 153
7.4.1 水解和化学降解 153
7.4.2 力化学降解 153
7.4.3 热降解 154
阅读材料 吸波涂料与隐形战机 154
7.5 重要的合成高分子化合物 155
7.5.1 塑料 155
7.5.2 合成纤维 158
7.5.3 合成橡胶 159
7.5.4 功能材料 161
阅读材料 高分子领域的开拓人——施陶丁格与弗洛里 163
富勒烯 163
思考题 164
第二篇 应用与拓展 166
第8章 化学与材料 166
8.1 金属及其材料 166
8.1.1 金属元素概论 166
8.1.2 合金的结构类型 168
8.1.3 几种重要的合金材料 169
阅读材料 金属疲劳 171
8.2 非金属及其材料 172
8.2.1 非金属元素概论 172
8.2.2 重要的非金属化合物 173
8.2.3 重要无机非金属材料 175
阅读材料 天然宝石 177
8.3 陶瓷材料 179
8.3.1 陶瓷材料的结构 179
8.3.2 传统陶瓷 180
8.3.3 特种陶瓷 180
阅读材料 新型超导材料 182
8.4 建筑材料 182
8.4.1 水泥 183
8.4.2 玻璃 183
8.4.3 石膏 184
8.4.4 石灰 185
8.4.5 水玻璃 186
8.5 纳米材料 187
8.5.1 纳米材料的特性 187
8.5.2 纳米微粒的制备方法 187
8.5.3 纳米材料的应用 188
阅读材料 DNA纳米分子计算机 189
8.6 液晶材料 190
8.6.1 液晶材料的概念与分类 190
8.6.2 液晶材料的应用 191
8.7 新材料的发展趋势 192
8.7.1 材料的复合化 192
8.7.2 材料的智能化 192
8.7.3 材料的低维化 193
8.7.4 信息材料的多功能集成化 193
阅读材料 纳米武器 193
思考题 194
第9章 化学与日常生活用品 196
9.1 合成洗涤剂 196
9.1.1 表面活性剂 196
9.1.2 助洗剂 197
9.1.3 漂白剂 197
9.1.4 荧光增白剂 198
9.1.5 泡沫稳定剂 198
9.1.6 污垢悬浮剂 198
9.1.7 酶 198
9.1.8 填充剂 198
阅读材料 吸烟为什么会危害健康 198
9.2 化妆品 199
9.2.1 概述 199
9.2.2 膏霜类化妆品 202
9.2.3 香水类化妆品 204
阅读材料 防腐剂与健康 205
9.2.4 香粉类化妆品 207
9.2.5 面膜 207
9.2.6 毛发用化妆品 208
9.3 口腔卫生用品 211
9.3.1 牙膏类 211
9.3.2 牙粉类 212
9.3.3 含漱水类 212
阅读材料 胃的化学作用 212
情急之下发明了肥皂 213
思考题 214
第10章 化学与能源 215
10.1 能源的概念和分类 215
10.2 化石燃料能源 216
10.2.1 石油和天然气 216
10.2.2 煤 217
阅读材料 可燃冰 218
10.3 化学电源 219
10.3.1 一次电池 219
10.3.2 蓄电池 219
10.3.3 燃料电池 220
10.4 氢能源 221
10.4.1 氢能源的特点 221
10.4.2 解决氢能源的关键问题 222
10.5 核能源 223
10.5.1 核能的释放 223
10.5.2 核能源的应用 224
阅读材料 热中子反应堆与快中子反应堆 224
10.6 太阳能 225
10.6.1 太阳能 225
10.6.2 太阳能的利用 226
10.7 生物能 227
10.7.1 生物能的概念 227
10.7.2 生物能的利用 227
阅读材料 太阳能电池原理 228
思考题 231
第11章 化学与环境 232
11.1 环境污染概论 232
11.1.1 全球环境面临的问题 232
11.1.2 产生环境污染的主要原因 233
11.1.3 人类对待污染的对策 235
11.2 大气的污染与防治 235
11.2.1 大气中主要污染物及其危害 235
11.2.2 大气污染的控制与防治 237
11.3 水体污染与防治 237
11.3.1 水中的主要污染物及危害 238
阅读材料 臭氧洞的形成原因 239
11.3.2 废水防治 240
11.4 固体废物的处理与利用 242
11.4.1 固体废物 242
11.4.2 固体废物的处理 242
11.5 绿色化学化工及其发展的趋势 242
11.5.1 从化学原理和工艺消除化学品对环境的污染 243
11.5.2 化工污染治理 243
11.5.3 绿色化学化工技术及发展的趋势 243
思考题 245
第12章 化学与生命 247
12.1 氨基酸 247
阅读材料 人造血液 249
12.2 蛋白质 250
12.2.1 蛋白质的元素组成 250
12.2.2 蛋白质的分子组成 250
12.2.3 蛋白质的结构 250
12.2.4 与蛋白质空间结构有关的化学键 251
12.2.5 蛋白质的变性作用 252
12.3 糖 253
阅读材料 玉米的退化与“卡介苗” 254
动物世界里的“化学战” 254
12.4 酶 255
12.4.1 酶的化学本质 255
12.4.2 酶的命名与分类 256
12.4.3 酶的活性中心与特性 257
12.4.4 影响酶促反应的因素 257
12.4.5 金属离子与酶 258
阅读材料 人兽混合胚胎 258
12.5 核酸 258
12.5.1 核酸的结构与组成 258
12.5.2 核酸与基因的遗传信息传递 260
12.6 化学元素与生命 260
12.6.1 生物体中的化学元素 260
12.6.2 几种必需元素的主要功能 261
12.6.3 微量元素与人体健康 262
12.7 基因工程简介 263
12.7.1 DNA的重组技术——克隆 263
12.7.2 转基因食品 263
12.7.3 基因疗法 264
阅读材料 2007年诺贝尔生理学或医学奖——利用干细胞改造基因 264
CT扫描仪 264
思考题 265
第三篇 基础化学实验一、怎样做好化学实验 266
二、常用的化学实验仪器 271
三、实验内容 271
（一）化学物质制备 271
实验一 由废铁屑制备硫酸亚铁铵 271
实验二 由废铜屑制备硫酸铜 273
实验三 由废铝箔制备聚碱式氯化铝 274
（二）化学物质的提纯与分离 275
实验四 氯化钠的提纯 275
实验五 离子交换法制纯水 277
阅读材料 量子效应测量重力 279
（三）化学物质分析测定 280
实验六 溶液的配制和酸碱滴定 280
实验七 水总硬度的测定 282
实验八 分光光度法测定Fe（Ⅱ）含量 283
（四）科研创新训练实验 284
实验九 抗紫外纳米涂料的制备 284
网络查阅资料（2）利用网络检索与查阅资料 290
实验十 废锌锰干电池的回收利用 290
实验十一 由硫铁矿废渣制备聚合硫酸铁 294
实验十二 由石灰石制备过氧化钙 295
网络查阅资料（3）利用网络查阅专利数据 296
实验十三 太阳能集热涂料的制备 296
附录 299
附录1 普通物理常数 299
附录2 一些常用非推荐单位、导出单位与国际单位制（SI）的换算 299
附录3 某些难溶电解质溶度积常数（298.15K） 300
附录4 常见物质在298.15K的热力学数据 301
附录5 弱酸、弱碱的解离常数（298.15K） 304
附录6 某些配离子的标准稳定常数（298.15K） 306
附录7 一些常见物质的标准电极电势（298.15K） 306
附录8 一些化学资料查阅的常见网站 309
参考文献 310
元素周期表 312