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第一篇 化学反应原理3

第一章 气体3

§1.1 理想气体状态方程3

1.1.1 理想气体状态方程3

1.1.2 理想气体状态方程的应用4

§1.2 气体混合物5

1.2.1 分压定律5

1.2.2 分体积定律7

§1.3 气体分子动理论9

1.3.1 气体分子动理论的基本要点9

1.3.2 理想气体状态方程与分子动理论的内在联系9

1.3.3 分子的速度分布11

§1.4 真实气体12

化学视野 大气化学14

思考题18

习题19

第二章 热化学21

§2.1 热力学的术语和基本概念21

2.1.1 系统和环境21

2.1.2 状态和状态函数22

2.1.3 过程和途径22

2.1.4 相23

2.1.5 化学反应计量式和反应进度24

2.2.1 热和功25

§2.2 热力学第一定律25

2.2.2 热力学能26

2.2.3 热力学第一定律27

§2.3 化学反应的热效应27

2.3.1 定容反应热28

2.3.2 定压反应热28

2.3.3 △rUm和△rHm29

2.3.4 热化学方程式30

2.3.5 标准摩尔生成焓32

2.3.6 标准摩尔燃烧焓33

§2.4 Hess定律33

2.5.1 由标准摩尔生成焓计算△rH？34

§2.5 反应热的求算34

2.5.2 由标准摩尔燃烧焓计算△rH？36

化学视野 氢能源36

思考题39

习题40

第三章 化学动力学基础43

§3.1 化学反应速率的概念43

3.1.1 平均速率和瞬时速率43

3.1.2 定容反应速率45

§3.2 浓度对反应速率的影响——速率方程46

3.2.1 化学反应速率方程46

3.2.2 由实验确定反应速率方程的简单方法——初始速率法48

3.2.3 浓度与时间的定量关系49

§3.3 温度对反应速率的影响——Arrhenius方程52

3.3.1 Arrhenius方程52

3.3.2 Arrhenius方程的应用53

§3.4 反应速率理论和反应机理简介55

3.4.1 碰撞理论55

3.4.2 活化络合物理论57

3.4.3 活化能与反应速率58

3.4.4 反应机理与元反应59

§3.5 催化剂与催化作用62

3.5.1 催化剂和催化作用的基本特征62

3.5.2 均相催化与多相催化63

3.5.3 酶催化65

化学视野 化学动力学在考古中的应用66

思考题67

习题68

第四章 化学平衡 熵和Gibbs函数72

§4.1 标准平衡常数72

4.1.1 化学平衡的基本特征72

4.1.2 标准平衡常数表达式73

4.1.3 标准平衡常数的实验测定76

§4.2 标准平衡常数的应用77

4.2.1 判断反应程度77

4.2.3 计算平衡组成78

4.2.2 预测反应方向78

§4.3 化学平衡的移动79

4.3.1 浓度对化学平衡的影响80

4.3.2 压力对化学平衡的影响81

4.3.3 温度对化学平衡的影响82

§4.4 自发变化和熵83

4.4.1 自发变化83

4.4.2 焓和自发变化84

4.4.3 混乱度、熵和微观状态数85

4.4.4 热力学第三定律和标准熵88

4.4.5 化学反应熵变和热力学第二定律89

4.5.1 Gibbs函数［变］判据92

§4.5 Gibbs函数92

4.5.2 标准摩尔生成Gibbs函数93

4.5.3 Gibbs函数与化学平衡95

4.5.4 van't Hoff方程97

化学视野 氧-血红蛋白的平衡97

思考题99

习题101

第五章 酸碱平衡105

§5.1 酸碱质子理论概述105

5.1.1 历史回顾105

5.1.2 酸碱质子理论的基本概念106

5.1.3 酸和碱的相对强弱110

§5.2 水的解离平衡和溶液的pH112

5.2.1 水的解离平衡112

5.2.2 溶液的pH113

§5.3 弱酸、弱碱的解离平衡115

5.3.1 一元弱酸、弱碱的解离平衡115

5.3.2 多元弱酸的解离平衡118

5.3.3 盐溶液的酸碱平衡120

§5.4 缓冲溶液126

5.4.1 同离子效应126

5.4.2 缓冲溶液127

5.4.3 缓冲溶液pH的计算129

5.4.4 缓冲范围和缓冲能力130

化学视野 人体血液的pH132

§5.5 酸碱指示剂134

§5.6 酸碱电子理论136

§5.7 配位化合物137

5.7.1 配合物的组成137

5.7.2 配合物的化学式和命名139

5.7.3 配合物的分类140

§5.8 配位反应与配位平衡140

5.8.1 配合物的解离常数和稳定常数141

5.8.2 配体取代反应和电子转移反应143

5.8.3 配合物的稳定性145

思考题149

习题150

第六章 沉淀溶解平衡154

§6.1 溶解度和溶度积154

6.1.1 溶解度154

6.1.2 溶度积155

6.1.3 溶度积和溶解度间的关系156

§6.2 沉淀的生成和溶解159

6.2.1 溶度积规则159

6.2.2 同离子效应与盐效应160

6.2.3 pH对沉淀溶解平衡的影响163

6.2.4 配合物的生成对溶解度的影响——沉淀的配位溶解167

6.3.1 分步沉淀169

§6.3 两种沉淀之间的平衡169

6.3.2 沉淀的转化171

化学视野 沉淀反应在冶金与医学中的应用实例173

思考题175

习题176

第七章 氧化还原反应 电化学基础179

§7.1 氧化还原反应的基本概念179

7.1.1 氧化值180

7.1.2 氧化还原反应方程式的配平181

§7.2 电化学电池183

7.2.1 原电池的构造184

7.2.2 电解池与Faraday定律187

7.2.3 原电池电动势的测定189

7.2.4 原电池的最大功与Gibbs函数189

§7.3 电极电势191

7.3.1 标准氢电极和甘汞电极191

7.3.2 标准电极电势192

7.3.3 Nernst方程193

7.3.4 E-pH图198

§7.4 电极电势的应用201

7.4.1 判断氧化剂、还原剂的相对强弱201

7.4.2 判断氧化还原反应进行的方向202

7.4.3 确定氧化还原反应进行的限度204

7.4.4 元素电势图206

化学视野 化学电源实例209

思考题213

习题214

第二篇 物质结构基础221

第八章 原子结构221

§8.1 原子结构的Bohr理论221

8.1.1 历史的回顾221

8.1.2 氢原子光谱222

8.1.3 Bohr原子结构理论223

§8.2 微观粒子运动的基本特征226

8.2.1 微观粒子的波粒二象性226

8.2.2 不确定原理与微观粒子运动的统计规律227

8.3.1 Schr？dinger方程与波函数229

§8.3 氢原子结构的量子力学描述229

8.3.2 量子数232

8.3.3 概率密度与电子云235

8.3.4 原子轨道与电子云的空间图像236

§8.4 多电子原子结构239

8.4.1 多电子原子轨道能级239

8.4.2 核外电子的排布244

§8.5 元素周期表247

8.5.1 元素的周期247

8.5.2 元素的族248

§8.6 元素性质的周期性249

8.5.3 元素的分区249

8.6.1 原子半径250

8.6.2 电离能251

8.6.3 电子亲和能254

8.6.4 电负性255

化学视野 扫描隧道显微镜257

思考题258

习题259

第九章 分子结构262

§9.1 Lewis理论262

§9.2 价键理论263

9.2.1 共价键的形成和本质263

9.2.2 价键理论的基本要点与共价键的特点264

9.2.3 共价键的键型265

§9.3 杂化轨道理论267

9.3.1 杂化轨道的概念267

9.3.2 杂化轨道的类型268

§9.4 价层电子对互斥理论274

9.4.1 价层电子对互斥理论的基本要点275

9.4.2 分子几何构型的预测277

9.4.3 判断分子（离子）几何构型的实例279

§9.5 分子轨道理论280

9.5.1 分子轨道理论的要点280

9.5.2 分子轨道能级图及其应用283

9.5.3 关于原子轨道和分子轨道的对称性288

§9.6 键参数291

9.6.1 键级291

9.6.2 键能291

9.6.3 键长293

9.6.4 键角294

9.6.5 键矩与部分电荷294

化学视野 光电子能谱（PES）295

思考题296

习题297

§10.1 晶体结构和类型299

10.1.1 晶体结构的特征与晶格理论299

第十章 固体结构299

10.1.2 晶体缺陷302

10.1.3 非晶体 准晶体303

10.1.4 晶体类型304

§10.2 金属晶体306

10.2.1 金属晶体的结构306

10.2.2 金属键理论309

§10.3 离子晶体313

10.3.1 离子晶体的结构313

10.3.2 晶格能317

10.3.3 离子极化321

§10.4 分子晶体323

10.4.1 分子的偶极矩和极化率324

10.4.2 分子间的吸引作用326

10.4.3 氢键328

§10.5 层状晶体331

化学视野 超导体332

思考题333

习题334

第十一章 配合物结构337

§11.1 配合物的空间构型、异构现象和磁性337

11.1.1 配合物的空间构型337

11.1.2 配合物的异构现象339

11.1.3 配合物的磁性341

§11.2 配合物的化学键理论343

11.2.1 价键理论344

11.2.2 晶体场理论348

11.2.3 分子轨道理论360

化学视野 生物体中的配合物364

思考题366

习题367

第三篇 元素化学371

第十二章 s区元素371

§12.1 s区元素概述372

§12.2 s区元素的单质376

12.2.1 单质的物理性质和化学性质376

12.2.2 s区元素的存在和单质的制备380

§12.3 s区元素的化合物381

12.3.1 氢化物381

12.3.2 氧化物382

12.3.3 氢氧化物386

12.3.4 重要盐类及其性质387

12.3.5 配合物393

§12.4 锂、铍的特殊性 对角线规则394

12.4.1 锂的特殊性394

12.4.2 铍的特殊性394

12.4.3 对角线规则395

化学视野 Na+,K+,Mg2+,Ca2+的生理作用396

思考题397

习题398

第十三章 p区元素（一）400

§13.1 p区元素概述400

§13.2 硼族元素403

13.2.1 硼族元素概述403

13.2.2 硼族元素的单质404

13.2.3 硼的化合物407

13.2.4 铝的化合物416

§13.3 碳族元素420

13.3.1 碳族元素概述420

13.3.2 碳族元素的单质421

13.3.3 碳的化合物425

13.3.4 硅的化合物432

13.3.5 锡、铅的化合物439

化学视野 几种新型无机材料简介444

思考题446

习题446

第十四章 p区元素（二）449

§14.1 氮族元素449

14.1.1 氮族元素概述449

14.1.2 氮族元素的单质451

14.1.3 氮的化合物456

14.1.4 磷的化合物468

14.1.5 砷、锑、铋的化合物477

§14.2 氧族元素482

14.2.1 氧族元素概述482

14.2.2 氧及其化合物485

14.2.3 硫及其化合物489

化学视野 生物活性分子NO503

思考题504

习题505

第十五章 p区元素（三）508

§15.1 卤素508

15.1.1 卤素概述508

15.1.2 卤素单质509

15.1.3 卤化氢和氢卤酸515

15.1.4 卤化物 多卤化物 卤素互化物518

15.1.5 卤素的含氧化合物523

15.1.6 拟卤素及拟卤化物531

§15.2 稀有气体534

15.2.1 稀有气体的发现534

15.2.2 稀有气体的性质和用途534

15.2.3 稀有气体的存在和分离536

15.2.4 稀有气体的化合物537

§15.3 p区元素化合物性质的递变规律540

15.3.1 p区元素的单质541

15.3.2 p区元素的氢化物541

15.3.3 p区元素的氧化物及其水合物543

15.3.4 p区元素化合物的氧化还原性545

15.3.5 p区元素含氧酸盐的溶解性和热稳定性546

化学视野 焰火的化学547

思考题548

习题548

第十六章 d区元素（一）551

§16.1 d区元素概述551

16.1.1 d区元素的原子半径和电离能553

16.1.2 d区元素的物理性质553

16.1.3 d区元素的化学性质554

16.1.4 d区元素的氧化态555

16.1.5 d区元素离子的颜色556

§16.2 钛 钒557

16.2.1 钛及其化合物557

16.2.2 钒及其化合物560

§16.3 铬 钼 钨 多酸型配合物564

16.3.1 铬、钼、钨的单质564

16.3.2 铬的化合物564

16.3.3 钼、钨的化合物570

16.3.4 多酸型配合物 同多酸和杂多酸及其盐571

§16.4 锰573

16.4.1 锰的单质573

16.4.2 锰的化合物573

16.4.3 锰的Gibbs函数变（△rG？）-氧化值图578

§16.5 铁 钴 镍580

16.5.1 铁、钴、镍的单质580

16.5.2 铁、钴、镍的化合物581

§16.6 铂系元素简介592

16.6.1 铂系元素的单质592

16.6.2 铂和钯的重要化合物593

§16.7 金属有机化合物594

16.7.1 羰基配合物594

16.7.2 不饱和烃配合物597

化学视野 金属簇状化合物599

思考题602

习题603

第十七章 d区元素（二）607

§17.1 铜族元素607

17.1.1 铜族元素的单质607

17.1.2 铜族元素的化合物608

§17.2 锌族元素618

17.2.1 锌族元素的单质618

17.2.2 锌族元素的化合物619

化学视野 含有害金属废水的处理629

思考题631

习题632

18.1.1 稀土元素简介635

§18.1 镧系元素635

第十八章 f区元素635

18.1.2 镧系元素概述636

18.1.3 镧系元素的单质640

18.1.4 镧系元素的重要化合物644

化学视野 稀土功能材料简介647

§18.2 锕系元素651

18.2.1 锕系元素概述651

18.2.2 钍和铀及其化合物653

§18.3 核化学简介655

18.3.1 核结构655

18.3.2 核反应658

18.3.3 核能的利用661

思考题663

习题664

习题参考答案666

附录 本书所用单位制的说明672

附表一 一些物质的热力学性质674

附表二 某些物质的标准摩尔燃烧焓（298.15 K）689

附表三 酸、碱的解离常数690

附表四 某些配离子的标准稳定常数（298.15 K）691

附表五 溶度积常数692

附表六 标准电极电势（298.15 K）693

索引698

主要参考书目708