普通化学

第1章绪论1

1.1化学的研究对象和重要作用1

1.2普通化学的内容及任务4

1.3如何学习普通化学5

第一篇基础篇

第2章气体8

2.1理想气体状态方程9

2.1.1气体定律9

2.1.2理想气体状态方程9

2.2理想气体状态方程的应用10

2.2.1计算p，V，T，n中的任意物理量10

2.2.2计算气体的密度10

2.2.3计算气体的摩尔质量11

2.3气体混合物、分压定律11

2.3.1理想气体混合物11

2.3.2道尔顿分压定律11

思考题13

习题13

第3章化学热力学基础15

3.1热力学基本概念与术语15

3.1.1系统和环境15

3.1.2状态和状态函数16

3.1.3过程和途径16

3.1.4化学反应计量式和反应进度17

3.2热力学第一定律18

3.2.1热18

3.2.2功19

3.2.3热力学能(内能)19

3.2.4热力学第一定律20

3.3热化学20

3.3.1化学反应热20

3.3.2定容反应热与定压反应热21

3.3.3ΔrUm和ΔrHm的关系22

3.3.4热化学方程式22

3.3.5标准摩尔生成焓23

3.4Hess定律和化学反应焓变的计算24

3.4.1Hess定律24

3.4.2化学反应焓变的计算25

3.5化学反应的方向26

3.5.1自发变化与反应的自发性26

3.5.2反应自发方向与焓26

3.5.3反应自发方向与系统的混乱度27

3.5.4熵和化学反应的熵变27

3.5.5Gibbs函数和化学反应Gibbs函数变29

思考题31

习题32

第4章化学动力学基础35

4.1化学反应速率及其表示方法35

4.2浓度对反应速率的影响——速率方程36

4.2.1化学反应速率方程36

4.2.2由实验确定速率方程的方法——初始速率法38

4.3温度对反应速率的影响——Arrhenius方程39

4.3.1Van’tHoff经验规则39

4.3.2Arrhenius方程39

4.4反应速率理论40

4.4.1碰撞理论41

4.4.2过渡态理论（活化配合物理论）41

4.5催化剂对反应速率的影响42

4.5.1催化剂42

4.5.2催化剂的主要特征42

思考题43

习题44

第5章化学反应与化学平衡45

5.1标准平衡常数及应用45

5.1.1化学平衡及特征45

5.1.2标准平衡常数46

5.1.3Gibbs函数与化学平衡48

5.1.4多重平衡原理49

5.1.5标准平衡常数的应用50

5.2影响化学平衡移动的因素——平衡移动原理54

5.2.1浓度(或分压)对化学平衡的影响54

5.2.2压力对化学平衡的影响55

5.2.3温度对化学平衡的影响57

5.3酸碱反应与酸碱平衡58

5.3.1酸碱质子理论59

5.3.2酸碱反应的实质59

5.3.3弱酸、弱碱的解离平衡60

5.3.4盐溶液的酸碱平衡66

5.3.5缓冲溶液67

5.3.6酸碱指示剂71

5.3.7酸碱电子理论73

5.4沉淀反应与沉淀溶解平衡74

5.4.1溶解度与溶度积74

5.4.2沉淀的生成与溶解77

5.4.3分步沉淀与沉淀的转化85

思考题87

习题88

第6章氧化还原反应电化学基础91

6.1氧化还原反应91

6.1.1氧化数（氧化值）91

6.1.2氧化还原反应基本概念92

6.1.3氧化还原反应方程式的配平93

6.2原电池94

6.2.1原电池的构造94

6.2.2原电池的电池符号94

6.2.3原电池的电动势95

6.2.4原电池的最大功与Gibbs函数96

6.3电极电势97

6.3.1参比电极97

6.3.2标准电极电势99

6.3.3Nernst方程100

6.3.4影响电极电势的因素101

6.4电极电势的应用104

6.4.1计算原电池的电动势104

6.4.2判断氧化剂、还原剂的相对强弱105

6.4.3判断氧化还原反应方向105

6.4.4计算氧化还原反应的平衡常数107

6.4.5计算某些非氧化还原反应的平衡常数107

6.5元素电势图及其应用108

6.5.1元素电势图108

6.5.2元素电势图的应用109

思考题111

习题111

第7章物质结构基础113

7.1核外电子的运动状态113

7.1.1氢原子光谱和Bohr理论113

7.1.2微观粒子的波粒二象性116

7.1.3波函数和原子轨道118

7.1.4波函数和电子云的空间图形119

7.1.5量子数与核外电子的运动状态121

7.2多电子原子结构123

7.2.1Pauling近似能级图124

7.2.2核外电子排布规则124

7.2.3核外电子排布式与元素周期表126

7.2.4元素性质的周期性129

7.3共价键与分子结构134

7.3.1价键理论134

7.3.2杂化轨道理论与分子空间构型140

7.4晶体结构144

7.4.1晶体的分类144

7.4.2离子晶体146

7.4.3分子晶体151

思考题157

习题158

第8章分析化学基础160

8.1分析化学概述160

8.1.1分析化学的任务和作用160

8.1.2分析方法的分类161

8.1.3分析化学的发展趋势162

8.2定量分析基础163

8.2.1定量分析的过程163

8.2.2定量分析中的误差164

8.2.3误差的减免165

8.2.4误差和偏差的表示方法165

8.2.5分析结果的数据处理168

8.3滴定分析法172

8.3.1滴定分析法的基本概念172

8.3.2滴定分析对化学反应的要求172

8.3.3滴定分析法的分类173

8.3.4滴定分析中的滴定方式174

8.3.5基准物质和标准溶液176

8.3.6滴定分析结果的计算178

思考题180

习题181

第9章有机化学基础182

9.1有机化合物的特征和分类182

9.1.1有机化学的产生和发展182

9.1.2有机化合物的特征182

9.1.3有机化合物的分类184

9.2有机化合物的命名185

9.2.1烷烃、烯烃和炔烃的命名186

9.2.2单环芳烃的命名188

9.2.3卤代烃的命名189

9.2.4醇、酚和醚的命名189

9.2.5醛、酮的命名191

9.2.6羧酸及其衍生物的命名191

9.3有机化合物的重要反应192

9.4有机化合物的性质194

9.4.1烷烃194

9.4.2烯烃196

9.4.3炔烃198

9.4.4芳烃200

9.4.5卤代烃202

9.4.6醇、酚、醚203

9.4.7醛、酮、羧酸和酯205

思考题208

习题209

第二篇应用篇

第10章化学与能源工程212

10.1能源概况及其分类212

10.1.1能源212

10.1.2能源的分类212

10.1.3能源危机与环境污染213

10.1.4世界能源及我国能源概况214

10.2能量产生和转化的化学原理217

10.2.1能量的产生—化学热效应217

10.2.2能量的转化和利用效率—热力学第一、第二定律217

10.3常规能源的综合利用218

10.3.1煤炭218

10.3.2石油221

10.3.3天然气222

10.4新能源的开发和利用222

10.4.1太阳能222

10.4.2生物质能224

10.4.3氢能227

10.4.4核能228

10.4.5绿色电池231

10.4.6其他可再生能源232

思考题236

习题237

第11章化学与材料工程238

11.1材料的分类及特性238

11.1.1金属材料及其特性238

11.1.2无机非金属材料及其特性239

11.1.3高分子材料及其特性240

11.1.4复合材料及其特性242

11.2金属材料244

11.2.1钢铁244

11.2.2铜及其合金245

11.2.3钛及其合金246

11.2.4铝及其合金246

11.2.5特种功能合金材料247

11.3无机非金属材料248

11.3.1新型无机非金属材料248

11.3.2传统无机非金属材料252

11.4金属腐蚀与防护255

11.4.1金属的腐蚀255

11.4.2金属腐蚀的防护257

思考题263

习题263

第12章化学与土木工程265

12.1水硬性胶凝材料——水泥265

12.1.1水泥的分类265

12.1.2水泥的组成266

12.1.3硅酸盐水泥原料及生产过程267

12.1.4硅酸盐水泥的凝结与硬化267

12.2气硬性胶凝材料之一——石膏269

12.2.1石膏的生产和品种269

12.2.2建筑石膏270

12.3气硬性胶凝材料之二——石灰271

12.3.1石灰的原料及烧制271

12.3.2石灰的熟化与硬化272

12.3.3石灰的特性272

12.3.4石灰在建筑工程中的应用273

12.4混凝土外加剂273

12.4.1混凝土外加剂的发展273

12.4.2混凝土外加剂的分类274

12.4.3混凝土外加剂的功能275

12.4.4减水剂275

12.4.5早强剂276

12.4.6其他混凝土外加剂279

12.5钢筋混凝土的腐蚀与防腐280

12.5.1混凝土的组成280

12.5.2混凝土的腐蚀281

12.5.3混凝土中钢筋的腐蚀284

12.5.4钢筋混凝土的防腐措施285

12.6化学在土木工程检测中的应用286

12.6.1工程砂组成成分检测286

12.6.2水泥组成成分检测287

思考题287

习题288

第13章化学与生命科学289

13.1化学与饮食289

13.1.1糖类289

13.1.2蛋白质293

13.1.3油脂297

13.1.4维生素298

13.1.5矿物质300

13.2化学与药物301

13.2.1常用的化学药物301

13.2.2癌症与基因治疗302

13.3生命体中的无机元素303

13.3.1必需常量元素在人体中的作用304

13.3.2必需微量元素在人体中的作用305

13.4生命系统中的仿生材料307

13.4.1生物医用金属材料307

13.4.2生物医用高分子材料308

13.4.3生物陶瓷310

13.4.4生物医用复合材料311

思考题311

习题312

第14章化学与环境保护313

14.1环境与污染313

14.1.1环境313

14.1.2人类与环境314

14.1.3化学与环境314

14.1.4环境问题与环境污染315

14.2大气污染与防治316

14.2.1悬浮颗粒物317

14.2.2含硫化合物、硫酸雾318

14.2.3一氧化碳和二氧化碳318

14.2.4碳氢化合物（烃类化合物）319

14.2.5氮氧化合物319

14.2.6大气中的综合性污染物320

14.2.7大气污染的危害322

14.2.8大气污染的防治323

14.3水污染防治326

14.3.1水和水体326

14.3.2水污染326

14.3.3水污染产生的原因326

14.3.4常见的水污染327

14.3.5水污染的化学治理329

14.3.6城市生活污水脱氮除磷的方法330

14.4固体废物污染与治理331

14.4.1固体废物331

14.4.2固体废物的危害331

14.4.3固体废物的治理332

14.5废弃物的综合利用333

14.5.1烟尘的综合利用333

14.5.2废气的综合利用333

14.5.3废水的综合利用333

14.5.4垃圾的综合利用334

14.5.5废渣的综合利用335

14.6环境保护与可持续发展335

14.6.1化学对环境保护的其他作用335

14.6.2清洁生产336

14.6.3绿色化学337

14.6.4环境保护与可持续发展338

思考题340

习题341

附录342

附录1国际原子量表342

附录2化合物的分子量343

附录3一些物质的标准热力学数据（p=100kPa，25℃）347

附录4常用酸溶液和碱溶液的相对密度和浓度356

附录5弱酸、弱碱在水中的解离常数（298K，I=0）357

附录6常用的缓冲溶液的配制359

附录7难溶化合物的溶度积常数（18℃）360

附录8常见电极的标准电极电势（298.15K）362

附录9某些配离子的标准稳定常数（25℃）365

参考文献367