目錄
前言
第1篇 化學(xué)基礎(chǔ)知識與基本原理
第1章 氣體與溶液 3
1.1 氣體狀態(tài)方程 3
1.1.1 理想氣體狀態(tài)方程及其應(yīng)用 3
1.1.2 道爾頓分壓定律 4
1.1.3 格雷姆氣體擴(kuò)散定律 6
*1.1.4 實(shí)際氣體狀態(tài)方程 6
1.2 相變與相平衡 7
1.2.1 相的有關(guān)概念 7
1.2.2 相平衡 8
1.3 溶液 10
1.3.1 溶液濃度的表示方法 10
1.3.2 非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性 11
第2章 化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ) 18
2.1 化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法 18
2.1.1 化學(xué)反應(yīng)速率 18
2.1.2 平均速率 18
2.1.3 瞬時速率 19
2.2 化學(xué)反應(yīng)速率理論簡介 20
2.2.1 有效碰撞理論 20
2.2.2 過渡狀態(tài)理論 21
2.3 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 22
2.3.1 濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響 22
2.3.2 溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響 24
2.3.3 催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響 25
第3章 化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ) 29
3.1 基本概念 29
3.1.1 體系與環(huán)境 29
3.1.2 狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù) 29
3.1.3 過程與途徑 30
3.1.4 熱、功、熱力學(xué)能 31
3.1.5 熱容 32
3.2 熱力學(xué)第一定律 32
3.3 熱化學(xué) 33
3.3.1 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng) 33
3.3.2 Qp與QV的關(guān)系 34
3.3.3 焓變與熱力學(xué)能變的表示方法與單位 34
3.3.4 反應(yīng)熱的計算 35
3.4 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向 38
3.4.1 自發(fā)過程和可逆過程 38
3.4.2 化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù) 39
第4章 化學(xué)平衡常數(shù) 46
4.1 可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡 46
4.1.1 可逆反應(yīng) 46
4.1.2 化學(xué)平衡 46
4.1.3 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 46
4.1.4 多重平衡原理 49
4.2 化學(xué)平衡常數(shù)的計算 49
4.2.1 解題步驟 49
4.2.2 平衡轉(zhuǎn)化率與平衡常數(shù)的相互換算 49
4.2.3 計算平衡組成 50
4.3 化學(xué)反應(yīng)方向的判斷 50
4.3.1 通過比較反應(yīng)商與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的關(guān)系來判斷反應(yīng)方向 50
4.3.2 通過標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與自由能變的關(guān)系來判斷反應(yīng)方向 51
4.4 化學(xué)平衡的移動 51
4.4.1 濃度對化學(xué)平衡移動的影響 51
4.4.2 壓力對化學(xué)平衡移動的影響 52
4.4.3 溫度對化學(xué)平衡移動的影響 53
4.4.4 催化劑對化學(xué)平衡的影響 54
第5章 酸堿解離平衡 58
5.1 電解質(zhì)溶液理論 58
5.2 弱酸弱堿的解離平衡 60
5.2.1 水的解離平衡和溶液的pH 60
5.2.2 一元弱酸弱堿的解離平衡 63
5.2.3 多元弱酸弱堿的解離平衡 66
5.3 緩沖溶液 66
5.3.1 定義與組成 66
5.3.2 緩沖溶液的緩沖原理 67
5.3.3 緩沖溶液pH的計算 67
5.3.4 緩沖溶液的緩沖能力和有效緩沖范圍 68
5.4 鹽的水解 69
5.4.1 弱酸強(qiáng)堿鹽的水解—溶液顯堿性 69
5.4.2 弱堿強(qiáng)酸鹽的水解—溶液顯酸性 71
5.4.3 一元弱酸弱堿鹽的水解(雙水解) 72
5.4.4 多元弱酸酸式鹽的水解 72
5.4.5 影響鹽類水解的因素 74
5.5 溶液酸堿理論的發(fā)展 75
5.5.1 酸堿質(zhì)子理論 75
5.5.2 酸堿電子理論 77
5.5.3 酸堿溶劑體系理論 78
第6章 沉淀溶解平衡 82
6.1 溶度積 82
6.1.1 溶度積常數(shù) 82
6.1.2 溶度積規(guī)則 83
6.1.3 溶度積與溶解度之間的換算 83
6.2 影響沉淀溶解平衡的因素 84
6.2.1 同離子效應(yīng) 84
6.2.2 鹽效應(yīng) 85
6.2.3 酸度的影響 86
6.3 沉淀的生成和溶解 86
6.3.1 沉淀的生成 86
6.3.2 分步沉淀 87
6.3.3 沉淀的轉(zhuǎn)化 88
6.3.4 沉淀的溶解 88
第7章 氧化還原反應(yīng) 93
7.1 基本概念 93
7.1.1 化合價與氧化數(shù) 93
7.1.2 氧化還原反應(yīng)相關(guān)概念 93
7.2 氧化還原方程式的配平 95
7.2.1 氧化數(shù)法 95
7.2.2 離子-電子法 96
7.3 原電池 97
7.3.1 原電池的工作原理 97
7.3.2 電極的類型 97
7.3.3 原電池符號 98
7.4 電極電勢 99
7.4.1 電極電勢產(chǎn)生的原因 99
7.4.2 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的測量 99
7.4.3 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表 100
7.5 電池反應(yīng)的熱力學(xué) 101
7.5.1 電動勢與自由能變的關(guān)系 101
7.5.2 電動勢與平衡常數(shù)的關(guān)系 101
7.6 影響電極電勢大小的因素 102
7.6.1 能斯特方程 102
7.6.2 氧化型、還原型離子濃度對E的影響 103
7.6.3 酸度對E的影響103
7.6.4 沉淀生成對E的影響 104
7.7 電極電勢的應(yīng)用 105
7.7.1 元素電勢圖及其應(yīng)用 105
7.7.2 電勢-pH圖及其應(yīng)用 105
7.7.3 判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向 107
7.7.4 求反應(yīng)的平衡常數(shù) 108
第2篇 物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)
第8章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期律 115
8.1 經(jīng)典的原子結(jié)構(gòu)模型 115
8.1.1 古希臘的原子概念 115
8.1.2 道爾頓的原子論 115
8.1.3 原子模型的早期探索與發(fā)現(xiàn) 116
8.1.4 盧瑟福的原子核式模型 117
8.2 玻爾氫原子結(jié)構(gòu)理論和微觀粒子運(yùn)動規(guī)律 118
8.2.1 氫原子光譜與玻爾的原子模型 118
8.2.2 電子的波粒二象性 120
8.2.3 微觀粒子的測不準(zhǔn)原理 121
8.3 核外電子運(yùn)動狀態(tài)的描述 122
8.3.1 主量子數(shù)n 123
8.3.2 角量子數(shù)l 123
8.3.3 磁量子數(shù)m 124
8.3.4 自旋量子數(shù)ms124
8.4 原子核外電子的排布與元素周期律 125
8.4.1 原子核外電子的排布 125
8.4.2 元素周期律 129
第9章 共價分子結(jié)構(gòu)與共價鍵理論 136
9.1 路易斯電子配對理論 136
9.2 現(xiàn)代價鍵理論 137
9.2.1 現(xiàn)代價鍵理論的提出 137
9.2.2 現(xiàn)代價鍵理論的基本要點(diǎn) 138
9.2.3 雜化軌道理論 141
9.2.4 價層電子對互斥理論 146
9.3 分子軌道理論 148
9.3.1 分子軌道理論的基本要點(diǎn) 148
9.3.2 原子軌道線性組合成分子軌道的原則 149
9.3.3 同核雙原子分子的分子軌道能級圖 150
9.3.4 異核雙原子分子的分子軌道能級圖 151
9.4 鍵參數(shù) 152
9.4.1 鍵級 152
9.4.2 鍵能 152
9.4.3 鍵長 153
9.4.4 鍵角 153
第10章 晶體結(jié)構(gòu) 157
10.1 晶體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識 157
10.1.1 晶體與非晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 157
10.1.2 晶系與晶格 157
10.1.3 晶體的類型 158
10.2 離子鍵與離子晶體 159
10.2.1 離子鍵 159
10.2.2 離子晶體 163
10.2.3 離子的極化與變形 165
10.3 分子間力與分子晶體 168
10.3.1 分子的極性與磁性 168
10.3.2 分子間作用力 170
10.3.3 氫鍵 171
10.4 金屬鍵與金屬晶體 173
10.4.1 金屬鍵與金屬原子的堆積方式 173
10.4.2 金屬鍵理論 173
10.5 原子晶體與混合型晶體 175
第11章 配位化學(xué)基礎(chǔ) 179
11.1 配合物的基本概念 179
11.1.1 配合物的定義 179
11.1.2 配合物的組成 180
11.1.3 配合物的命名 182
11.1.4 配合物的類型 184
11.2 配合物的異構(gòu)現(xiàn)象 185
11.2.1 立體異構(gòu) 185
11.2.2 結(jié)構(gòu)異構(gòu) 187
11.3 配合物的價鍵理論 188
11.3.1 配合物價鍵理論的基本要點(diǎn) 188
11.3.2 內(nèi)軌型配合物與外軌型配合物 190
11.3.3 配合物中的反饋π鍵 193
11.4 配合物的晶體場理論 194
11.4.1 晶體場理論的基本要點(diǎn) 194
11.4.2 中心原子或離子的d軌道能級分裂 194
11.4.3 影響中心原子或離子d軌道分裂能的因素 197
11.4.4 電子成對能 199
11.4.5 晶體場穩(wěn)定化能 200
11.4.6 晶體場理論的應(yīng)用 200
11.5 配位平衡 203
11.5.1 配合物的形成常數(shù) 203
11.5.2 配位平衡的移動 205
第3篇 元素化合物
第12章 s區(qū)元素 215
12.1 s區(qū)元素概述 215
12.1.1 元素的存在形式 215
12.1.2 堿金屬和堿土金屬的通性 215
12.2 堿金屬和堿土金屬的單質(zhì) 217
12.2.1 單質(zhì)的冶煉 217
12.2.2 單質(zhì)的物理性質(zhì) 218
12.2.3 單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì) 219
12.3 堿金屬和堿土金屬的化合物 220
12.3.1 氧化物和氫氧化物 220
12.3.2 氫化物 224
12.3.3 鹽類 224
第13章 p區(qū)元素(一) 232
13.1 硼、鋁 232
13.1.1 硼單質(zhì)的結(jié)構(gòu) 232
13.1.2 硼、鋁單質(zhì)的制備 233
13.1.3 硼、鋁單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)與用途 235
13.1.4 硼的化合物 236
13.1.5 鋁的化合物 240
13.2 鎵、銦、鉈 242
13.2.1 鎵、銦、鉈的單質(zhì) 242
13.2.2 鎵、銦、鉈的主要化合物 242
13.3 碳、硅、鍺、錫、鉛 244
13.3.1 碳、硅的單質(zhì) 244
13.3.2 碳、硅的化合物 246
13.3.3 鍺、錫、鉛的單質(zhì)及其化合物 253
第14章 p區(qū)元素(二) 262
14.1 氮族元素 262
14.1.1 氮及其化合物 263
14.1.2 磷及其化合物 270
14.1.3 砷、銻、鉍及其化合物 276
14.2 氧族元素 281
14.2.1 氧族元素概述 281
14.2.2 自然界中的氧元素 281
14.2.3 硫的單質(zhì)與化合物 286
14.3 鹵族元素 296
14.3.1 鹵族元素的通性 296
14.3.2 鹵族元素的單質(zhì) 297
14.3.3 鹵族元素的化合物 302
14.4 無機(jī)酸強(qiáng)度的變化規(guī)律 311
14.4.1 影響無機(jī)酸強(qiáng)度的直接因素 311
14.4.2 氫化物酸性強(qiáng)弱的變化規(guī)律 311
14.4.3 含氧酸酸性強(qiáng)弱的變化規(guī)律 312
第15章 ds區(qū)元素 318
15.1 銅副族 318
15.1.1 銅族元素的原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 318
15.1.2 銅族元素的單質(zhì) 318
15.1.3 銅族元素的化合物 320
15.2 鋅副族 327
15.2.1 鋅族元素的原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 327
15.2.2 鋅族元素的單質(zhì) 328
15.2.3 鋅族元素的化合物 329
第16章 d區(qū)元素 336
16.1 d區(qū)元素概述 336
16.1.1 d區(qū)元素原子的電子構(gòu)型 336
16.1.2 d區(qū)元素的通性 336
16.1.3 d區(qū)元素在自然界的存在形式 336
16.2 鈦副族 338
16.2.1 單質(zhì)鈦 338
16.2.2 鈦的化合物 339
16.3 釩副族 341
16.3.1 釩副族的單質(zhì) 341
16.3.2 釩的氧化物和釩酸鹽 341
16.4 鉻副族 343
16.4.1 鉻、鉬、鎢單質(zhì)的制備與性質(zhì) 343
16.4.2 鉻的化合物 345
16.4.3 鉬和鎢的化合物 348
16.5 錳副族 349
16.5.1 錳副族單質(zhì)的冶煉 349
16.5.2 錳的單質(zhì)和化合物 350
16.6 鐵系元素 354
16.6.1 鐵系元素的單質(zhì) 354
16.6.2 鐵系元素的化合物 356
16.7 鉑系元素 366
16.7.1 鉑系元素的單質(zhì) 366
16.7.2 鉑系元素的化合物 368
第17章 鑭系和錒系元素 373
17.1 鑭系元素 373
17.1.1 鑭系元素的分布 373
17.1.2 鑭系元素的制備和用途 373
17.1.3 鑭系元素的性質(zhì) 374
17.1.4 鑭系元素的化合物 376
17.2 錒系元素 377
17.2.1 錒系元素與鑭系元素的相似之處 378
17.2.2 錒系元素的氧化態(tài)和離子的顏色 378
17.2.3 錒系元素的離子半徑和配位數(shù) 379
17.2.4 錒系元素的氧化還原反應(yīng) 379
附錄 382
附錄1 常用物理化學(xué)常數(shù) 382
附錄2 無機(jī)化合物的標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)數(shù)據(jù)(298K) 382
附錄3 常見無機(jī)酸、有機(jī)酸在水溶液中的解離常數(shù)(298K) 394
附錄4 常見無機(jī)堿、有機(jī)堿在水溶液中的解離常數(shù)(298K) 395
附錄5 難溶化合物的溶度積常數(shù) 396
附錄6 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(298K) 398
附錄7 元素的第一電離能(kJmol–1) 406
附錄8 元素的電子親和能(kJmol–1) 406
附錄9 元素的原子半徑(pm) 407
附錄10 元素的電負(fù)性 408
附錄11 金屬-無機(jī)配位體配合物的穩(wěn)定常數(shù) 408
附錄12 常見離子和化合物的顏色 411