第1章 化学热力学初步 1
1.1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热力学平衡 3
1.1.5热量与功 3
1.2热力学第一定律 4
1.2.1热力学第一定律的内容 4
1.2.2热力学能 4
1.2.3热力学第一定律的数学表达式 5
1.2.4不同途径的功 5
1.2.5可逆过程 6
1.2.6恒容及恒压条件下的热 8
1.2.7理想气体的内能和焓 9
1.2.8热容 10
1.2.9理想气体的绝热过程 11
1.3热化学 14
1.3.1化学反应的热效应 14
1.3.2化学反应热效应的测定 15
1.3.3化学反应进度 15
1.3.4热化学方程式 16
1.3.5盖斯定律 17
1.3.6生成热 18
1.3.7燃烧热 19
1.3.8反应热与温度的关系——基尔霍夫公式 20
思考题 22
习题 23
第2章 热力学第二定律 25
2.1自发过程的共同特征 25
2.2热力学第二定律 26
2.3卡诺循环与卡诺定理 27
2.3.1热机效率与卡诺循环 27
2.3.2卡诺定理 29
2.4状态函数熵 30
2.4.1可逆过程的热温商及熵函数的导出 30
2.4.2热力学第二定律的数学表达式——克劳修斯不等式 31
2.5熵增原理 32
2.6简单过程熵变的计算及其应用 33
2.6.1简单物理过程的熵变 33
2.6.2相变过程的熵变 34
2.6.3环境熵变 35
2.7热力学第三定律和规定熵 36
2.8亥姆霍兹自由能与吉布斯自由能 38
2.8.1等温等容体系——亥姆霍兹自由能A判据 38
2.8.2等温等压体系——吉布斯自由能G判据 39
2.9关于判据、功和热同状态函数变关系的总结 40
2.9.1关于过程进行方向及限度的判据总结 40
2.9.2关于功和热在特定条件下与状态函数变的关系 40
2.10热力学函数之间的重要关系式 41
2.10.1热力学函数之间的关系 41
2.10.2热力学的基本公式 41
2.10.3麦克斯韦关系式 42
2.11简单变化过程△G和△A的计算 43
2.11.1简单物理变化过程的△A和△G 44
2.11.2相变过程的△A和△G 44
思考题 45
习题 46
第3章 化学反应进行的程度和化学平衡 48
3.1化学势 48
3.1.1偏摩尔量与化学势 48
3.1.2理想气体的化学势 49
3.2化学反应的方向和平衡条件 50
3.3化学反应平衡常数 51
3.3.1经验平衡常数 51
3.3.2标准平衡常数 52
3.4化学反应等温式 53
3.5化学反应的标准摩尔吉布斯自由能变化 55
3.5.1化学反应的△rGm和△rG?m 55
3.5.2物质的标准生成吉布斯自由能 55
3.5.3反应的△rG?m及标准平衡常数的计算 56
3.5.4反应的△rG?m与温度T的近似线性关系及其应用 57
3.6化学平衡的影响因素 59
3.6.1浓度对化学平衡的影响 59
3.6.2压强对化学平衡的影响 60
3.6.3温度对化学平衡的影响 61
思考题 62
习题 62
第4章 化学反应速率 65
4.1化学反应速率的定义及其表示方法 65
4.2反应速率理论简介 67
4.2.1碰撞理论 67
4.2.2过渡状态理论 69
4.3影响化学反应速率的因素 70
4.3.1浓度对化学反应速率的影响 71
4.3.2温度对化学反应速率的影响 75
4.4化学反应机理 77
4.4.1一级反应的特征 78
4.4.2二级反应的特征 80
4.4.3零级反应的特征 81
4.5催化剂对化学反应速率的影响 82
4.5.1均相催化 82
4.5.2多相催化 83
4.5.3催化剂的选择性 84
4.6链反应 85
思考题 86
习题 86
第5章 相平衡热力学 89
5.1单组分体系的相平衡 89
5.1.1液-汽平衡 89
5.1.2固-气平衡 90
5.1.3固-液平衡 90
5.2混合物和溶液 90
5.2.1混合物和溶液的分类 90
5.2.2混合物常用组成标度 90
5.3稀溶液的两个实验定律 91
5.3.1拉乌尔定律 91
5.3.2亨利定律 93
5.4理想溶液中各组分的化学势 93
5.4.1理想溶液 93
5.4.2理想溶液中各组分的化学势 93
5.4.3理想溶液的偏摩尔性质 94
5.4.4理想溶液的通性 94
5.5稀溶液中各组分的化学势 95
5.6非电解质稀溶液的依数性 96
5.6.1溶液的凝固点降低 96
5.6.2溶液的沸点升高 97
5.6.3渗透压 98
5.7实际溶液中各组分的化学势 99
5.7.1实际溶液中溶剂的化学势 99
5.7.2实际溶液中溶质的化学势 100
5.8电解质溶液的依数性 100
5.9强电解质溶液的电导和离子的迁移数 103
思考题 106
习题 106
第6章 相平衡状态图 107
6.1相律 107
6.1.1相数 107
6.1.2独立组分数 107
6.1.3自由度数 107
6.1.4相律 108
6.2单组分体系相图 108
6.3二组分汽-液平衡相图 109
6.3.1理想完全互溶的双液体系 109
6.3.2非理想的完全互溶的双液体系 111
6.3.3精馏原理 112
6.4二组分固液平衡相图 113
6.4.1热分析法 113
6.4.2溶解度法 114
思考题 114
习题 115
第7章 界面化学 116
7.1表面吉布斯自由能 116
7.1.1表面吉布斯自由能 116
7.1.2表面张力 117
7.2弯曲液面的特性 117
7.2.1弯曲液面的附加压力 117
7.2.2润湿作用 119
7.2.3毛细现象 119
7.2.4弯曲液面的饱和蒸气压 120
7.3溶液的表面吸附 122
7.3.1溶液的表面吸附现象 122
7.3.2吉布斯吸附公式 122
7.4气固表面吸附 123
7.4.1物理吸附和化学吸附 123
7.4.2吸附等温线 124
7.4.3常用吸附等温式 125
思考题 127
习题 127
第8章 胶体化学 129
8.1胶体分散体系概述 129
8.1.1分散体系 129
8.1.2溶胶的制备 130
8.1.3溶胶的净化 131
8.2溶胶的基本性质 131
8.2.1光学性质 131
8.2.2动力性质 132
8.2.3电学性质 132
8.3溶胶的稳定性和聚沉作用 133
8.3.1溶胶的稳定性——DIVO理论简介 133
8.3.2溶胶的聚沉 133
思考题 134
第9章 原子结构和元素周期律 135
9.1微观世界的波粒二象性及微观世界处理问题的方法 135
9.1.1微观粒子的波粒二象性 135
9.1.2测不准原理 136
9.1.3微观世界处理问题的方法 137
9.2原子的核外电子运动状态 137
9.2.1原子结构模型的发展 137
9.2.2波函数和原子轨道 138
9.2.3概率密度和电子云 139
9.2.4波函数的空间图像 140
9.2.5四个量子数及其表征的意义 141
9.3核外电子排布和元素周期系 144
9.3.1多电子原子的能级 144
9.3.2核外电子排布的规则 145
9.3.3原子的电子层结构与元素周期系 146
9.3.4元素性质的周期性变化 147
思考题 150
习题 151
第10章化学键与分子结构 153
10.1离子键及其离子化合物 153
10.1.1离子键的形成和特征 153
10.1.2离子的特征 154
10.2共价键及其共价化合物 155
10.2.1价键理论 156
10.2.2杂化轨道理论和分子的空间构型 157
10.2.3价层电子对互斥理论简介 160
10.2.4分子轨道理论简介 162
10.3金属键理论 163
10.4配位化合物的结构理论 164
10.4.1配合物的价键理论 164
10.4.2配合物的晶体场理论 165
10.5分子间力和氢键 168
10.5.1极性分子与非极性分子 168
10.5.2分子间作用力 168
10.5.3分子间作用力的性质与化学键的关系 168
10.5.4氢键的性质及对化合物性质的影响 169
10.6晶体结构及其性质 170
10.6.1晶体的内部结构 171
10.6.2晶体的类型 172
10.7结构与物质的性质 176
思考题 178
习题 178
第11章 溶液中的酸碱平衡 181
11.1酸碱理论简介 181
11.1.1酸碱电离理论 181
11.1.2酸碱质子理论 181
11.1.3酸碱电子理论 184
11.2酸碱在水溶液中的解离平衡 185
11.2.1水的离子积和溶液的pH值 185
11.2.2弱酸弱碱在水溶液中的解离平衡 186
11.2.3各种体系溶液的pH值计算 190
11.3同离子效应和缓冲溶液 199
11.3.1同离子效应 199
11.3.2缓冲溶液 199
思考题 202
习题 202
第12章 溶液中的沉淀溶解平衡 205
12.1溶度积和溶度积规则 205
12.1.1溶度积 205
12.1.2溶度积与溶解度的关系 205
12.1.3溶度积规则 206
12.2沉淀的生成 207
12.3沉淀的溶解 209
12.4分步沉淀 210
12.5沉淀的转化 212
12.6沉淀溶解平衡的应用 213
思考题 214
习题 215
第13章 配位化合物与配位平衡 217
13.1配位化合物的基本概念 217
13.1.1配位化合物的定义 217
13.1.2配位化合物的组成 218
13.1.3配位化合物的命名 220
13.1.4配位化合物的类型 221
13.1.5配位化合物的异构 223
13.2配位化合物的稳定性 225
13.2.1配离子的不稳定常数和稳定常数 225
13.2.2配合物的条件稳定常数 228
13.2.3配位平衡的移动 231
13.3配位化合物的应用 235
13.3.1在分析化学中的应用 235
13.3.2生命现象中的配合物 236
13.3.3配合物在工业中的应用 236
思考题 237
习题 237
第14章 氧化还原反应与电化学 239
14.1氧化还原反应 239
14.1.1氧化还原反应的基本概念 239
14.1.2氧化还原反应中的计量关系 241
14.1.3氧化还原反应方程式的配平 241
14.2原电池与电极电势 244
14.2.1原电池及其表示方法 244
14.2.2标准电极电势 246
14.3原电池电动势与氧化还原平衡 247
14.3.1原电池电动势E与吉布斯自由能变△G的关系 247
14.3.2标准电动势与氧化还原反应的平衡常数 248
14.4影响电极电势的因素 249
14.5电动势与电极电势的应用 253
14.6元素电势图及其应用 256
14.7电解及其应用 258
14.7.1电解池和电解原理 258
14.7.2分解电压 259
14.7.3电解产物的一般规律 259
思考题 260
习题 261
第15章 元素化学 264
15.1金属通论 264
15.1.1金属的通论和分类 264
15.1.2金属的结构和性质 264
15.1.3金属的冶炼 265
15.2非金属元素的通论 266
15.2.1非金属元素单质的性质 266
15.2.2非金属元素的氢化物 267
15.2.3非金属含氧酸及其盐 268
15.3主族金属元素选述 269
15.3.1 s区金属元素 269
15.3.2 p区金属元素 272
15.4 d区金属元素选述 276
15.4.1 d区元素的通性 276
15.4.2钛 278
15.4.3铬 278
15.4.4锰 279
15.4.5铁系元素 281
15.4.6铜族元素和锌族元素 283
15.5非金属元素选述 288
15.5.1硼及其化合物 288
15.5.2碳和硅 291
15.5.3氮和磷 295
15.5.4氧族元素 300
15.5.5卤族元素 307
思考题 312
习题 313
第16章 定量分析概论 316
16.1分析化学概述 316
16.1.1分析化学的建立和发展 316
16.1.2分析化学的分类 317
16.1.3定量分析的一般步骤及结果的表示方法 318
16.2定量分析中的误差 318
16.2.1误差的表征 318
16.2.2定量分析误差产生的原因 319
16.2.3误差的减免 320
16.3分析结果的数据处理 321
16.3.1平均偏差 321
16.3.2标准偏差 322
16.3.3平均值的置信区间 322
16.3.4可疑数据的取舍 324
16.4有效数字及其应用 324
16.4.1有效数字的位数 325
16.4.2有效数字运算规则 325
16.5容量分析的常见基本概念 326
16.5.1分析浓度和平衡浓度 326
16.5.2酸的浓度与溶液的酸度 326
16.5.3活度和活度系数 326
16.5.4标准溶液 327
16.5.5标准溶液浓度表示法 330
思考题 331
习题 331
第17章 滴定分析法简述 333
17.1滴定分析法对滴定分析反应的要求和滴定分析分类 333
17.1.1滴定分析法对滴定分析反应的要求 333
17.1.2滴定分析分类 333
17.2指示剂 334
17.2.1酸碱指示剂 334
17.2.2金属指示剂 337
17.2.3沉淀指示剂 338
17.2.4氧化还原指示剂 339
17.3滴定曲线 340
17.3.1酸碱滴定曲线 340
17.3.2配位滴定曲线 342
17.3.3沉淀滴定曲线 344
17.3.4氧化还原滴定曲线 344
17.4终点误差和直接滴定的条件 347
17.4.1终点误差 347
17.4.2直接滴定的条件 349
17.5多元体系和混合离子的滴定 349
17.5.1多元酸（碱）的滴定 349
17.5.2混合金属离子的测定 351
17.6滴定方式 354
17.7各种滴定方法的应用 355
17.7.1酸碱滴定 355
17.7.2配位滴定 357
17.7.3氧化还原滴定 358
17.7.4沉淀滴定 360
思考题 363
习题 364
第18章 有机化学与有机化合物 367
18.1有机化合物概述 367
18.1.1有机化学的产生和发展 367
18.1.2有机化合物的结构特点 368
18.1.3有机化合物的性质特点 369
18.1.4共价键的断裂方式和有机化合物的反应类型 369
18.1.5试剂的分类 370
18.1.6有机化合物的分类 372
18.1.7有机化合物的命名 373
习题 381
18.2烃类 381
18.2.1烷烃 382
18.2.2烯烃 388
18.2.3二烯烃 392
18.2.4炔烃 395
18.2.5脂环烃 397
18.2.6芳香烃 399
18.2.7稠环芳烃 405
思考题 406
习题 406
18.3卤代烃 408
18.3.1分类与结构 408
18.3.2卤代烃的性质 409
18.3.3亲核取代反应历程 411
18.3.4消除反应历程 414
18.3.5重要的卤代烃 415
思考题 415
习题 416
18.4醇、酚、醚 416
18.4.1醇 416
18.4.2酚 423
18.4.3醚 426
18.4.4含硫化合物 429
思考题 431
习题 431
18.5醛、酮 432
18.5.1醛、酮的结构 432
18.5.2醛、酮的性质 432
18.5.3重要的醛、酮 436
思考题 436
习题 437
18.6羧酸及其衍生物 437
18.6.1羧酸的分类 437
18.6.2羧酸的结构 438
18.6.3羧酸的性质 438
18.6.4羧酸的衍生物 441
18.6.5重要的羧酸和羧酸衍生物 442
思考题 443
习题 443
18.7含氮有机化合物 444
18.7.1胺类 444
18.7.2氨基酸 450
思考题 453
习题 454
18.8杂环化合物和生物碱 454
18.8.1杂环化合物 454
18.8.2生物碱 457
思考题 459
习题 459
18.9有机化学与波谱 459
18.9.1紫外光谱 460
18.9.2红外光谱 461
18.9.3核磁共振 463
思考题 465
习题 465
部分习题答案 467
附录 478
附录一 常用重要的物理常数 478
附录二 原子半径 478
附录三 元素第一电离能 479
附录四 元素电子亲和能 479
附录五 元素电负性 480
附录六 一些常见物质的热力学函数 480
附录七 弱酸、弱碱的解离常数 488
附录八 溶度积常数 489
附录九 标准电极电势 491
附录十 条件电极电势 494
附录十一 配离子的稳定常数 496
附录十二 配离子的累积稳定常数 496
参考文献 498