普通高等教育"十一五"国家级规划教材:大学化学.pdf

普通高等教育
 

书籍描述

内容简介
本书第一版为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。
本书在编写过程中注重与中学化学的衔接,力求理论联系实际、概念阐述准确,深入浅出、循序渐进,便于老师教学和学生自学。本书包括物质的聚集状态、热力学第一定律与热化学、热力学第二定律与化学反应的方向和限度、化学平衡、相平衡、水溶液中的离子平衡(含酸碱滴定、重量分析)、氧化还原平衡和电化学基础(含氧化还原滴定)、化学动力学、界面和胶体分散系统、原子结构和元素周期律、分子结构和分子间力、固体结构和固体性质、配位化合物(含配位滴定)、单质及无机化合物概论、化学与社会等内容。
本书可供高等学校对化学要求较多的地质、能源、材料、环境、冶金、海洋等非化工类专业基础化学教学使用。

编辑推荐
《普通高等教育"十一五"国家级规划教材:大学化学(第二版)》在编写过程中注重与中学化学的衔接,力求理论联系实际、概念阐述准确,深入浅出、循序渐进,便于老师教学和学生自学。《普通高等教育"十一五"国家级规划教材:大学化学(第二版)》可供高等学校对化学要求较多的地质、能源、材料、环境、冶金、海洋等非化工类专业基础化学教学使用。

目录
第1章物质的聚集状态1
1.1气体1
1.2液体7
1.3溶液9
1.4等离子态14
思考题15
习题16
第2章热力学第一定律与热化学18
2.1热力学概论18
2.2热力学第一定律21
2.3焓25
2.4热容27
2.5热力学第一定律的一些应用28
2.6热化学概论34
2.7热化学基本数据与反应焓变的计算39
思考题41
习题42
第3章热力学第二定律与化学反应的方向和限度45
3.1过程的方向性热力学第二定律45
3.2熵46
3.3熵变的计算52
3.4热力学第三定律和规定熵56
3.5亥姆霍兹函数和吉布斯函数57
3.6热力学基本方程62
3.7化学势64
思考题72
习题73
第4章化学平衡76
4.1可逆反应和化学平衡76
4.2标准平衡常数77
4.3ΔrGΘm与KΘ的计算80
4.4有关化学平衡的计算82
4.5化学平衡的移动85
思考题89
习题89
第5章相平衡93
5.1相律93
5.2单组分系统95
5.3二组分液—气和液—液系统99
5.4二组分液—固系统104
5.5三组分系统108
思考题112
习题113
第6章水溶液中的离子平衡116
6.1酸碱质子理论116
6.2弱酸和弱碱的解离平衡118
6.3缓冲溶液121
6.4酸碱滴定分析法124
6.5沉淀—溶解平衡130
6.6重量分析法135
思考题136
习题137
第7章氧化还原平衡和电化学基础139
7.1氧化还原反应139
7.2电解质溶液的导电机理与法拉第定律141
7.3电解质溶液的电导142
7.4强电解质溶液的活度、活度系数和离子强度146
7.5原电池和电极电势147
7.6可逆电池热力学151
7.7影响电极电势的因素153
7.8电极电势的应用155
7.9浓差电池159
7.10电池电动势测定的应用160
7.11氧化还原滴定法161
7.12实用电化学166
思考题170
习题171
第8章化学动力学174
8.1化学反应速率174
8.2反应历程和基元反应176
8.3浓度对反应速率的影响176
8.4速率方程的微积分形式及其特征177
8.5温度对反应速率的影响187
8.6化学反应速率理论189
8.7催化反应192
思考题194
习题194
第9章界面现象和胶体分散系统197
9.1表面张力和表面能197
9.2纯液体的表面现象199
9.3固体表面的吸附201
9.4溶液表面层吸附与表面活性剂204
9.5分散系统的分类208
9.6溶胶的特性209
9.7溶胶的聚沉和絮凝213
9.8溶胶的制备和净化216
9.9乳状液217
思考题218
习题219
第10章原子结构和元素周期律221
10.1原子结构的早期模型221
10.2微观粒子的波粒二象性224
10.3现代原子结构模型——氢原子核外电子的运动状态225
10.4多电子原子结构232
10.5原子的电子结构和元素周期系240
10.6元素的性质与原子结构的关系242
思考题248
习题248
第11章分子结构和分子间力251
11.1键参数251
11.2离子键254
11.3价键理论255
11.4价层电子对互斥理论258
11.5杂化轨道理论261
11.6分子轨道理论264
11.7分子间作用力和氢键270
思考题273
习题274
第12章固体结构和固体性质276
12.1晶体的特征和分类276
12.2离子晶体280
12.3离子的极化285
12.4原子晶体和分子晶体287
12.5金属键和金属晶体288
12.6其它类型的晶体291
12.7晶体缺陷和非化学计量化合物293
12.8非晶体的结构295
思考题297
习题297
第13章配位化合物299
13.1配位化合物的基本概念299
13.2配位化合物的价键理论304
13.3晶体场理论307
13.4配位化合物的解离平衡313
13.5配位滴定法315
13.6配位化合物的一些应用319
思考题320
习题321
第14章单质及无机化合物概论323
14.1元素的存在状态和分布323
14.2主族元素单质的性质325
14.3过渡元素概论330
14.4镧系元素与锕系元素340
14.5氧化物和氢氧化物344
14.6卤化物348
14.7硫化物354
14.8含氧酸及其盐356
思考题363
习题364
第15章化学与社会367
15.1化学与环境367
15.2化学与能源379
15.3化学与材料387
思考题403
部分习题参考答案404
附录409
主要参考书目417

序言
《大学化学》第一版作为普通高等教育“十一五”国家级规划教材,由化学工业出版社2007年出版已七年有余。
本次修订再版,保持了第一版的特点,在编写过程中注重与中学化学的衔接,力求理论联系实际、概念阐述准确,深入浅出、循序渐进,便于老师教学和学生自学。内容编排上,着重于知识点相互之间的内在联系,以化学热力学、化学动力学和物质结构理论为基础,先从宏观的角度讨论化学反应的一些基本规律,再从微观的角度讨论物质结构及其元素和化合物的性质。按照循序渐进的认知规律,使用类比、联想和推理等方法,简明扼要地阐述了化学科学的内涵,使读者对现代化学的基本原理及化学应用有较全面的了解。
本次修订再版,对一些章节作了修订或重新编写。比如,增加了CO2超临界萃取、表面活性剂、晶体的空间点阵等内容。将原环境化学、材料化学两章合并改写为化学与社会一章,对化学科学中重要的、具有典型代表的一些应用领域的现况与发展,如环境、能源、材料等公众关心的热点问题与化学结合起来研讨审视,使学生了解化学与其他学科的关系,了解化学与社会的关系。另外,每章都增加了选择题,以利于教师教学和学生更好地掌握基本概念。
本书包括物质的聚集状态、热力学第一定律与热化学、热力学第二定律与化学反应的方向和限度、化学平衡、相平衡、水溶液中的离子平衡(含酸碱滴定、重量分析)、氧化还原平衡和电化学基础(含氧化-还原滴定)、化学动力学、界面和胶体分散系统、原子结构和元素周期律、分子结构和分子间力、固体结构和固体性质、配位化合物(含配位滴定)、单质及无机化合物概论、化学与社会等内容。
参加本次修编工作的有金继红、王群英、廖桂英、夏华、华萍、安黛宗等老师。
编写中参考了国内外出版的一些教材和著作,从中得到许多启发和教益,在此也向这些作者表示衷心的感谢。
本书适用于高等学校对化学要求较多的地质、能源、材料、环境、冶金、海洋等非化工类专业基础化学教学使用。
我们深知,编写一本便于教师教学和学生学习的优秀教材是一项艰巨的任务,我们将为此而努力,但由于水平有限,教材中可能存在不足甚至错误,恳请读者不吝指出,深表感谢。

编者
2014年3月于武汉

第一版前言
化学是一门在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性能、应用及物质相互之间转化规律的学科,是自然科学的基础学科之一。
美国化学会会长、哥伦比亚大学教授布里斯罗(R.Breslow)指出:“化学是一门中心的、实用的和创造性的学科”。
21世纪是科学技术全面发展的世纪,也是各门学科相互渗透的时代。化学与信息、生命、材料、环境、能源、地球、空间和核科学等八大朝阳学科有着紧密联系,它们相互协作、交叉、融合产生了许多生气勃勃的新学科和交叉学科,如环境化学、材料化学、地球化学、生物化学、核化学、天体化学等,化学已经成为这些学科的重要组成部分了。
化学是一门社会迫切需要的中心学科,人们的各种科学研究、生产活动乃至于日常生活,都要时时刻刻地和化学打交道。化学为其它学科的发展和人们的生活提供了必需的物质基础。我国著名化学家徐光宪院士曾著文指出:“如没有发明合成氨、合成尿素和第一、第二、第三代新农药的技术,世界粮食产量至少要减半,60亿人口中的30亿就会饿死。没有发明合成各种抗生素和大量新药物的技术,人类平均寿命要缩短25年,没有发明合成纤维、合成橡胶、合成塑料的技术,人类生活要受到很大影响。没有合成大量新分子和新材料的化学工业技术,20世纪的六大技术(信息、生物、核科学、航天、激光、纳米)根本无法实现”。只要我们生活在物质世界,就不能不与化学发生联系,化学是一门中心学科的地位是十分清楚的。
化学科学也是一门极具创造性的学科,在《美国化学文摘》上登录的天然和人工合成的分子和化合物的数目已从1900年的55万种,增加到1999年12月的2340万种,在20世纪的100年中,平均每天增加600多种。没有一门其它学科能像化学那样制造出如此众多的新分子、新物质。人类对物质的需求,不论在质量和数量上总是要不断发展的,围绕这个需求的核心基础学科是化学,学习化学有助于培养学生的创造精神。
化学不但是地球、空间、能源、材料、环境、生命等学科的重要基础,而且化学科学的发展,从元素论、原子-分子论到元素周期律和物质结构理论,都已成为自然科学在科学发展中运用科学抽象、科学假设的范例。因此,工科大学生学习化学不仅仅是其所学专业的需要,而且对培养科学思维、科学方法也是极为重要的。
从20世纪90年代起,我国高等教育的改革和发展进入了一个新的历史阶段,教育体制、教学内容、教学方法的改革都在一个更广的范围、更深的层次展开。我们以现代教育思想为指导,在积极慎重的原则下,从培养21世纪高素质工科非化工类人才的总体需要出发,对原有的工科非化工类专业的基础化学课程体系进行改革,将原来分别开设的“普通化学”、“物理化学”及“分析化学”中的部分内容合并为一门新的课程“大学化学”,以化学热力学、化学动力学和物质结构理论为基础构建了新的工科非化工类专业基础化学教学体系。
本书在编写过程中注意与中学化学的衔接,力求理论联系实际,概念阐述准确,深入浅出,循序渐进,便于教师教学和学生自学。本书先从宏观的角度讨论化学反应的一些基本规律,再从微观的角度讨论物质结构及其元素和化合物的性质。本书包括物质的聚集状态、热力学第一定律、热力学第二定律、相平衡、化学平衡、水溶液中的离子平衡(含酸碱滴定、重量分析)、氧化还原和电化学基础(含氧化-还原滴定)、表面与胶体、原子结构、分子结构、晶体结构、配位化合物(含配位滴定)、单质和无机化合物、环境化学及材料化学等内容。适用于高等学校对化学要求较多的地质、能源、材料、环境、冶金、海洋等非化工类专业基础化学教学使用。
参加本书编写工作的有:金继红(第1、10、11、12章)、安黛宗(第6、13章)、夏华(第14、16章)、何明中(第3、4、8章)、华萍(第2、5、9章)、王群英(第7章)、王运宏(第15章)。廖桂英、洪建和也参加了部分编写工作。最后由金继红定稿。
本书编写中参考了国内外出版的一些教材和著作,从中得到许多启发和教益,在此也向这些作者表示感谢。
本书的编写得到了中国地质大学教务处和中国地质大学材料科学与化学工程学院的大力支持,在此一并表示感谢。
由于水平有限,教材中可能存在不足和疏漏之处,恳请读者不吝批评指正,深表感谢。

编者
2006年10月

文摘
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