1 化学反应的基本规律 1
1.1 气体 1
1.1.1 理想气体状态方程 1
1.1.2 气体分压定律 2
1.2 化学反应中的能量关系 3
1.2.1 基本概念 3
1.2.2 热力学第一定律 4
1.3 化学反应的热效应 5
1.3.1 热效应与焓 5
1.3.2 热化学方程式 7
1.3.3 盖斯定律 7
1.3.4 标准摩尔生成焓与标准焓变 8
1.4 化学反应的方向 10
1.4.1 自发反应 10
1.4.2 影响化学反应自发性的因素 11
1.4.3 化学反应自发过程的判断和吉布斯函数变 13
1.5 化学平衡 16
1.5.1 可逆反应与化学平衡 16
1.5.2 标准平衡常数 17
1.5.3 标准吉布斯函数和标准平衡常数之间的关系 18
1.5.4 有关平衡常数的计算 19
1.5.5 化学平衡的移动 20
1.6 化学反应速率 22
1.6.1 反应速率的表示方法 22
1.6.2 影响反应速率的因素 23
1.6.3 反应速率理论简介 25
本章小结 27
问题与习题 28
2 溶液中的化学平衡 35
2.1 稀溶液的通性 35
2.1.1 蒸气压下降 35
2.1.2 沸点上升和凝固点下降 36
2.1.3 渗透压 38
2.2 酸碱理论 40
2.2.1 酸碱质子理论 41
2.2.2 酸碱电子理论 43
2.2.3 软硬酸碱理论 43
2.3 弱电解质的解离平衡 45
2.3.1 解离平衡及解离常数 45
2.3.2 多元弱酸的解离平衡 47
2.3.3 缓冲溶液 48
2.4 强电解质的电离 50
2.4.1 强电解质的电离 50
2.4.2 活度 51
2.5 沉淀与溶解平衡 51
2.5.1 溶度积和溶解度 51
2.5.2 溶度积规则及其应用 52
2.6 配合物和配离子的解离平衡 57
2.6.1 配合物的组成 57
2.6.2 配位化合物的命名 58
2.6.3 配离子的解离平衡 59
本章小结 61
问题与习题 63
3 电化学 68
3.1 氧化还原反应 68
3.1.1 氧化数 68
3.1.2 氧化还原反应 69
3.1.3 氧化还原反应方程式的配平 69
3.1.4 氧化还原反应的应用 71
3.2 原电池及其组成 72
3.2.1 原电池 72
3.2.2 电极 73
3.3 电极电势 74
3.3.1 电极电势的产生 74
3.3.2 电极电势的确定 75
3.4 Nernst方程 77
3.4.1 原电池电动势的计算 77
3.4.2 电极电势的计算 78
3.4.3 影响电极电势的因素 78
3.5 电极电势的应用 81
3.5.1 判断氧化剂、还原剂的相对强弱 81
3.5.2 判断氧化还原反应进行的方向 81
3.5.3 计算氧化还原反应进行的程度 83
3.5.4 元素电势图及其应用 84
3.6 电解及其应用 85
3.6.1 电解 85
3.6.2 电镀 85
3.6.3 电抛光 86
3.6.4 阳极氧化 86
3.7 腐蚀与防护 87
3.7.1 金属的腐蚀 87
3.7.2 金属的防护 88
本章小结 89
问题与习题 90
4 物质结构 94
4.1 原子结构 94
4.1.1 玻尔理论 94
4.1.2 波粒二象性 95
4.1.3 薛定谔方程 96
4.1.4 四个量子数 96
4.1.5 原子轨道 97
4.1.6 电子云 98
4.1.7 多电子原子核外电子排布 99
4.1.8 元素周期表 102
4.1.9 元素周期律 103
4.2 分子结构 108
4.2.1 化学键参数 108
4.2.2 共价键 110
4.2.3 离子键 122
4.2.4 金属键 122
4.3 分子间作用力 123
4.3.1 分子的极性和变形性 124
4.3.2 分子间力 126
4.3.3 氢键 127
4.4 晶体结构 128
4.4.1 晶体基本类型 128
4.4.2 离子晶体 129
4.4.3 混合型晶体 132
4.4.4 实际晶体 132
本章小结 133
问题与习题 134
5 单质与无机化合物 139
5.1 单质的存在和制取 139
5.1.1 单质的存在 139
5.1.2 单质的制取 140
5.2 单质的性质 141
5.2.1 s区元素的单质 142
5.2.2 p区元素的单质 145
5.2.3 d区和ds区元素的单质 148
5.2.4 镧系和锕系金属 151
5.3 二元无机化合物 155
5.3.1 氢化物 155
5.3.2 卤化物 157
5.3.3 氧化物 160
5.3.4 硫化物 164
5.3.5 碳、氮、硼化合物 166
5.4 含氧酸及其盐 167
5.4.1 含氧酸 167
5.4.2 含氧酸盐的热稳定性 169
5.4.3 含氧酸盐的氧化还原性 171
5.4.4 硅酸及其盐 173
本章小结 175
问题与习题 177
6 材料、能源与化学 180
6.1 材料与化学 180
6.1.1 金属材料 180
6.1.2 无机非金属材料 183
6.1.3 有机高分子材料及复合材料 188
6.1.4 纳米材料 194
6.2 能源 199
6.2.1 能源的分类 199
6.2.2 化石能源 200
6.2.3 化学电源 205
6.2.4 氢能源 209
6.2.5 新型能源 213
本章小结 215
问题与习题 216
7 环境与生命科学 218
7.1 环境污染及防治 218
7.1.1 大气污染及防治 218
7.1.2 水体污染及其防治 221
7.1.3 土壤污染及其防治 222
7.1.4 电磁波污染 224
7.2 食物与健康 224
7.2.1 食物营养 224
7.2.2 营养成分 224
7.2.3 食品中的化学制品 226
7.3 生命科学 227
7.3.1 生物体中的化学元素 227
7.3.2 氨基酸、蛋白质和酶 227
7.3.3 核酸、DNA与RNA 229
7.3.4 基因工程与遗传信息 230
7.3.5 药物 230
7.3.6 毒品 232
本章小结 233
问题与习题 233
附录 235
附表1 常用物理常数 235
附表2 标准生成焓、标准生成吉布斯函数和标准熵 235
附表3 弱电解质在水溶液中的解离常数 247
附表4 难溶电解质溶度积常数 248
附表5 标准电极电势 250
附表6 配合物的稳定常数 254
问题与习题答案 256
参考文献 264