工科化學（第2版）

理  論  篇 第1章　化學基礎知識 3 1.1　物質(zhì)變化及性質(zhì) 3 1.2　物質(zhì)的構成與組成 3 1.2.1　原子、離子、分子 3 1.2.2　元素 6 1.3　物質(zhì)的分類 6 1.3.1　混合物和純凈物 6 1.3.2　單質(zhì)和化合物 7 1.4　化學用語 8 1.4.1　元素符號和離子符號 8 1.4.2　化學式 9 1.4.3　化合價 10 1.4.4　電子式 11 1.5　化學反應類型 11 1.6　化學反應方程式 11 1.6.1　化學反應方程式的寫法 11 1.6.2　化學反應方程式的配平 12 1.7　化學計算 13 1.7.1　有關化學式的計算 13 1.7.2　有關化學反應方程式的計算 15 1.7.3　有關溶液的計算 16 習題 18 第2章　物質(zhì)的聚集狀態(tài) 25 2.1　氣體 25 2.1.1　理想氣體狀態(tài)方程 25 2.1.2　理想氣體混合物 26 2.1.3　實際氣體狀態(tài)方程 29 2.2　液體 30 2.2.1　液體的蒸氣壓 30 2.2.2　液體的沸騰 32 2.3　溶液 32 2.3.1　溶液濃度的表示方法 32 2.3.2　溶解度 33 2.3.3　非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性 36 2.4　膠體 39 2.4.1　膠體的制備與凈化 40 2.4.2　膠體的性質(zhì) 41 2.4.3　膠團的結構 42 2.4.4　膠體的穩(wěn)定性 43 2.5　固體 43 2.5.1　晶體的特征 44 2.5.2　晶體的微觀結構及分類 45 拓展視野　水的三相點 48 習題 49 第3章　化學熱力學 51 3.1　基本概念 51 3.1.1　系統(tǒng)與環(huán)境 51 3.1.2　狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù) 51 3.1.3　過程與途徑 52 3.2　熱力學定律 52 3.2.1　熱和功 52 3.2.2　熱力學能 53 3.2.3　熱力學定律的數(shù)學表達式 53 3.3　化學反應的熱效應 53 3.3.1　定容反應熱QV 54 3.3.2　焓與定壓反應熱Qp 55 3.3.3　QV 與Qp 的關系 55 3.4　反應熱的計算 56 3.4.1　化學反應進度與標準狀態(tài) 56 3.4.2　赫斯定律 57 3.4.3　化學反應的標準摩爾焓變 （T） 58 3.4.4　物質(zhì)的標準摩爾生成焓 （B, T） 58 3.4.5　物質(zhì)的標準摩爾燃燒焓 （B, T） 60 3.5　化學反應的方向 61 3.5.1　自發(fā)過程 61 3.5.2　熵函數(shù) 61 3.5.3　吉布斯函數(shù) 63 3.5.4　化學反應的標準摩爾吉布斯函數(shù)變 （T） 63 3.5.5　化學反應等溫方程 65 3.6　化學平衡 66 3.6.1　可逆反應與化學平衡 66 3.6.2　標準平衡常數(shù) 66 3.6.3　標準平衡常數(shù)的應用 68 3.6.4　化學平衡的移動 69 拓展視野　太陽能分解水制氫 72 習題 74 第4章　化學動力學基礎 77 4.1　化學反應速率的定義 77 4.2  化學反應速率的測定 78 4.3  濃度對化學反應速率的影響 79 4.3.1  一級反應 79 4.3.2  二級反應 81 4.3.3  零級反應 81 4.3.4  反應級數(shù)的測定 82 4.4  溫度對化學反應速率的影響 84 4.4.1  阿倫尼烏斯方程 84 4.4.2  阿倫尼烏斯方程的應用 85 4.4.3  其他形式的溫度與化學反應速率關系式 86 4.5  活化能 86 4.5.1  簡單碰撞理論 86 4.5.2  過渡狀態(tài)理論 87 4.5.3  活化能對化學反應速率的影響規(guī)律 88 4.6  催化劑 88 4.6.1  催化劑的作用機理和基本特征 89 4.6.2  均相催化劑和多相催化劑 90 4.6.3  酶 92 拓展視野　合成氨工業(yè)史話 92 習題 94 第5章  水溶液反應原理 97 5.1  酸堿平衡 98 5.1.1  酸堿質(zhì)子理論 98 5.1.2  水的解離平衡和溶液的pH 100 5.1.3  弱電解質(zhì)的解離平衡 101 5.1.4  同離子效應與緩沖溶液 104 5.2  沉淀溶解平衡 108 5.2.1  溶度積 108 5.2.2  溶度積規(guī)則 109 5.2.3  影響沉淀溶解平衡的因素 110 5.2.4  兩種沉淀之間的平衡 113 5.3  配位平衡 115 5.3.1  配合物 115 5.3.2  配位平衡 118 5.3.3  配位平衡的移動 120 5.3.4  配合物的應用 121 拓展視野　金屬 - 有機框架材料 125 習題 127 第6章  氧化還原反應與電化學 130 6.1  氧化還原反應 130 6.1.1  氧化數(shù) 130 6.1.2  氧化與還原 131 6.1.3  氧化還原反應方程式的配平 131 6.2  原電池 133 6.2.1  原電池的概念 133 6.2.2  原電池的組成及電極反應 134 6.2.3  電極類型 135 6.2.4  原電池符號 135 6.3  電極電勢 136 6.3.1  電極電勢的產(chǎn)生 136 6.3.2  參比電極 137 6.3.3  標準電極電勢的測定 139 6.4  電極電勢的影響因素 140 6.4.1  能斯特方程 140 6.4.2  濃度對電極電勢的影響 141 6.4.3  酸堿性對電極電勢的影響 142 6.5  電極電勢的應用 143 6.5.1  比較氧化劑和還原劑的氧化還原能力相對強弱 143 6.5.2  判斷氧化還原反應進行的方向 144 6.5.3  衡量氧化還原反應進行的限度 146 6.5.4  元素電勢圖及其應用 147 6.6  電化學應用 149 6.6.1  化學電源 149 6.6.2  金屬腐蝕與防護 154 拓展視野　改變世界的鋰離子電池 157 習題 159 第7章　物質(zhì)結構基礎 162 7.1  原子結構 162 7.1.1  原子核外電子的運動狀態(tài) 162 7.1.2  四個量子數(shù) 163 7.1.3  原子核外電子的排布 164 7.2  元素的性質(zhì)與原子結構的關系 165 7.2.1  元素周期律 165 7.2.2  原子半徑 165 7.2.3  電離能 166 7.2.4  電子親和能 167 7.2.5  電負性 168 7.3  化學鍵 169 7.3.1  離子鍵 169 7.3.2  共價鍵 170 7.3.3  金屬鍵 173 7.4  分子間作用力和氫鍵 176 7.4.1  分子間作用力 176 7.4.2  氫鍵 177 習題 178 第8章　危險貨物基礎知識 179 8.1  危險貨物的定義、分類及編號 179 8.1.1  危險貨物的定義 179 8.1.2  危險貨物的分類 179 8.1.3  危險貨物的編號 180 8.2  危險貨物的分類標準 181 8.2.1  第1類：爆炸品 181 8.2.2  第2類：氣體 182 8.2.3  第3類：易燃液體 182 8.2.4  第4類：易燃固體、易于自燃的物質(zhì)、遇水放出易燃氣體的物質(zhì) 182 8.2.5  第5類：氧化性物質(zhì)和有機過氧化物 183 8.2.6  第6類：毒性物質(zhì)和感染性物質(zhì) 184 8.2.7  第7類：放射性物質(zhì) 185 8.2.8  第8類：腐蝕性物質(zhì) 185 8.2.9  第9類：雜項危險物質(zhì)和物品，包括危害環(huán)境物質(zhì) 185 8.3  化學品的危險性分類 186 8.4  危險貨物運輸包裝和危險性標簽 186 8.4.1  危險貨物運輸包裝 186 8.4.2  危險性標簽 188 習題 195 第9章　化學與材料 196 9.1  材料的定義及分類 196 9.2  化學與材料的關系 196 9.3  材料的化學制備方法 196 9.3.1  固相法 197 9.3.2  液相法 198 9.3.3  氣相法 203 9.3.4  等離子體法 205 9.4  材料表面化學分析 205 9.4.1  表面元素組成及價態(tài)分析 206 9.4.2  表面鍵合情況分析 208 9.4.3  表面形貌分析 209 9.4.4  表面能的測定 211 9.4.5  表面電荷的測定 211 9.5  材料表面化學改性 212 9.5.1  化學鍍與電鍍 212 9.5.2  化學氣相沉積 214 9.5.3  等離子體表面改性 215 9.5.4  表面改性劑改性 216 9.5.5  接枝聚合表面改性 217 習題 218 實  驗  篇 第10章  化學實驗 221 10.1  蒸餾和沸點測定 221 10.1.1  實驗目的 221 10.1.2  實驗原理 221 10.1.3  實驗儀器和藥品 221 10.1.4  實驗步驟 222 10.1.5  數(shù)據(jù)記錄與處理 222 10.1.6  思考題 223 10.2  電解法測定阿伏伽德羅常數(shù)及摩爾氣體常數(shù) 223 10.2.1  實驗目的 223 10.2.2  實驗原理 223 10.2.3  實驗儀器和藥品 223 10.2.4  實驗步驟 224 10.2.5  數(shù)據(jù)記錄與處理 225 10.2.6  思考題 226 10.3  酸度計的使用——測量溶液的pH及測定原電池電動勢 226 10.3.1  實驗目的 226 10.3.2  實驗原理 226 10.3.3  實驗儀器和藥品 227 10.3.4  實驗步驟 227 10.3.5  數(shù)據(jù)記錄與處理 227 10.3.6  思考題 227 10.4  水硬度的測定 228 10.4.1  實驗目的 228 10.4.2  實驗原理 228 10.4.3  實驗儀器和藥品 228 10.4.4  實驗步驟 229 10.4.5  數(shù)據(jù)記錄與處理 229 10.4.6  思考題 230 10.5  銀氨配離子配位數(shù)的測定 230 10.5.1  實驗目的 230 10.5.2  實驗原理 230 10.5.3  實驗儀器和藥品 231 10.5.4  實驗步驟 231 10.5.5  數(shù)據(jù)記錄與處理 231 10.5.6  思考題 232 10.6  反應級數(shù)及活化能測定 232 10.6.1  實驗目的 232 10.6.2  實驗原理 232 10.6.3  實驗儀器和藥品 233 10.6.4  實驗步驟 233 10.6.5  數(shù)據(jù)記錄與處理 234 10.6.6  思考題 235 10.7  常見陽離子的分離和鑒定 235 10.7.1  實驗目的 235 10.7.2  實驗原理 235 10.7.3  實驗儀器和藥品 236 10.7.4  實驗步驟 236 10.7.5  數(shù)據(jù)記錄與處理 237 10.7.6  思考題 237 10.8  納米銀膠體溶液的制備 238 10.8.1  實驗目的 238 10.8.2  實驗原理 238 10.8.3  實驗儀器和藥品 238 10.8.4  實驗步驟 238 10.8.5  數(shù)據(jù)記錄與處理 239 10.8.6  思考題 239 附錄A  一些物質(zhì)的熱力學性質(zhì) 240 附錄B  某些物質(zhì)的標準摩爾燃燒焓（298.15 K） 258 附錄C  弱酸、弱堿的解離常數(shù) 259 附錄D  溶度積常數(shù)（298.15 K） 261 附錄E  某些配離子的穩(wěn)定常數(shù)（298.15 K） 263 附錄F  標準電極電勢表（298.15 K） 265 附錄G  不同溫度下水的飽和蒸氣壓和密度（1 atm） 270 參考文獻 272