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主篇3

第1章原子结构和元素周期表3

1.1亚原子粒子3

1.2波粒二象性——赖以建立现代原子模型的量子力学概念4

1.2.1经典物理学概念面临的窘境5

1.2.2波的微粒性6

1.2.3微粒的波动性8

1.3氢原子结构的量子力学模型：玻尔模型8

1.4原子结构的波动力学模型11

1.4.1不确定原理和波动力学的轨道概念11

1.4.2描述电子运动状态的四个量子数12

1.4.3薛定谔方程和波函数14

1.4.4波函数的图形描述15

1.5多电子原子轨道的能级16

1.5.1鲍林近似能级图17

1.5.2科顿能级图18

1.5.3屏蔽和钻穿19

1.6基态原子的核外电子排布20

1.7元素周期表22

1.8原子参数24

1.8.1原子半径24

1.8.2电离能27

1.8.3电子亲和能28

1.8.4电负性29

第2章化学键与分子结构31

2.1化学键的定义31

2.2离子键理论33

2.2.1离子键及其特点33

2.2.2离子的特征35

2.3共价键的概念与路易斯结构式37

2.3.1共价键的相关概念37

2.3.2路易斯结构式38

2.4价层电子对互斥理论39

2.5价键理论：原子轨道的重叠42

2.5.1共价作用力的本质和共价键的特点42

2.5.2杂化轨道45

2.6分子轨道理论47

2.6.1H2和“He2”中的分子轨道48

2.6.2第2周期元素双原子分子的分子轨道49

2.6.3第2周期元素同核双原子分子的电子组态50

2.6.4用分子轨道理论解释双原子物种的性质51

2.6.5分子轨道理论与价键理论的比较52

2.7金属键理论53

2.8分子间作用力和氢键55

2.8.1分子间作用力55

2.8.2氢键57

第3章化学热力学的初步概念与化学平衡60

3.1热化学60

3.1.1几个基础性概念61

3.1.2热量计64

3.1.3焓和焓变66

3.1.4盖斯定律：利用标准摩尔反应焓进行的计算70

3.2化学反应的自发性73

3.2.1自发过程和非自发过程73

3.2.2熵和熵变74

3.2.3吉布斯自由能：反应自发性的最终判据77

3.3平衡状态和标准平衡常数80

3.3.1平衡状态80

3.3.2标准平衡常数82

3.3.3平衡移动84

第4章化学反应速率与化学动力学的初步概念87

4.1化学反应的平均速率和瞬时速率87

4.1.1反应的平均速率87

4.1.2反应的瞬时速率88

4.2反应速率理论简介89

4.2.1碰撞理论89

4.2.2过渡态理论90

4.2.3活化能91

4.3影响化学反应速率的因素92

4.3.1浓度对化学反应速率的影响：元反应的速率方程92

4.3.2温度对化学反应速率的影响94

4.3.3反应物之间的接触状况对反应速率的影响95

4.3.4催化剂对反应速率的影响96

4.4化学反应机理及其研究方法99

4.4.1反应物（或产物）的浓度-时间图99

4.4.2尝试法确定速率方程99

4.4.3反应机理的设计101

第5章酸、碱和酸碱反应104

5.1布朗斯特酸碱105

5.1.1定义105

5.1.2共轭酸碱对105

5.1.3布朗斯特平衡106

5.1.4酸碱性强弱与分子结构的关系109

5.2路易斯酸碱113

5.2.1定义及相关概念113

5.2.2软硬酸碱114

5.2.3有代表性的路易斯酸116

第6章氧化还原反应与电化学119

6.1基本概念119

6.1.1氧化与还原119

6.1.2确定氧化数的规则120

6.2氧化还原反应方程式的配平121

6.2.1氧化数法121

6.2.2半反应法123

6.3电极电势124

6.3.1电化学电池与氧化还原反应124

6.3.2标准电极电势126

6.3.3浓度对电势的影响129

6.3.4拉蒂麦尔图133

6.4影响氧化还原反应的动力学因素135

6.4.1超电势135

6.4.2水的稳定区136

6.5应用电化学简介138

6.5.1实用电池138

6.5.2电解140

第7章金属配位化合物142

7.1相关的定义和命名142

7.1.1相关的定义142

7.1.2化学式书写和配合物命名原则145

7.2配合物的化学键理论145

7.2.1价键理论：外轨络合物和内轨络合物146

7.2.2晶体场理论：高自旋络合物和低自旋络合物147

7.3配位化合物的异构现象152

7.3.1结构异构现象153

7.3.2立体异构现象154

第8章溶液的物理性质156

8.1溶液的类型156

8.2溶液的浓度157

8.3溶液的依数性159

8.3.1溶液的蒸气压下降159

8.3.2溶液的沸点升高和凝固点降低161

8.3.3溶液的渗透压163

8.4电解质溶液及其活度164

8.4.1阿伦尼乌斯电离理论164

8.4.2德拜-休克尔强电解质溶液理论164

8.4.3溶液的活度166

8.5胶态分散体系166

第9章酸碱平衡和酸碱滴定169

9.1弱酸、弱碱水溶液中的质子转移平衡169

9.1.1一元弱酸和弱碱的质子转移平衡169

9.1.2二元弱酸的质子转移平衡171

9.2计算溶液H3O＋浓度的精确式、近似式和最简式172

9.3水解174

9.3.1离子与水的作用：水解和水合174

9.3.2盐的水解175

9.3.3水解常数和盐溶液的pH176

9.4缓冲溶液179

9.5酸碱滴定原理181

9.5.1酸碱指示剂181

9.5.2滴定曲线183

9.5.3酸性增强技术188

9.6滴定方式和应用实例188

9.6.1直接滴定法189

9.6.2间接滴定法189

9.7误差初步知识190

9.7.1误差和偏差190

9.7.2误差的分类192

9.8有效数字192

9.8.1相关概念193

9.8.2相关规则194

第10章沉淀-溶解平衡和沉淀滴定196

10.1沉淀-溶解平衡196

10.1.1溶度积常数和溶解度196

10.1.2离子积：形成沉淀和沉淀溶解的判据198

10.1.3沉淀-溶解平衡的移动199

10.1.4影响难溶电解质溶解度的盐效应202

10.2沉淀滴定法203

10.2.1莫尔法203

10.2.2佛尔哈德法204

10.2.3法扬司法205

10.2.4银量法的标准溶液207

10.3重量分析中的沉淀207

10.3.1影响沉淀溶解度的因素207

10.3.2影响沉淀粒度的因素208

10.3.3影响沉淀纯度的因素209

10.3.4提高重量分析准确度的途径210

第11章络合平衡和络合滴定212

11.1水溶液中配位实体的稳定性212

11.1.1形成常数、逐级形成常数和累积形成常数212

11.1.2螯合效应和大环效应214

11.1.3活泼络合物和不活泼络合物214

11.1.4反位效应215

11.2络合滴定216

11.2.1EDTA：最重要的滴定剂216

11.2.2条件稳定常数217

11.2.3络合滴定原理220

11.2.4滴定干扰的消除222

11.2.5络合滴定方式223

第12章条件电势和氧化还原滴定226

12.1氧化还原反应的条件电势226

12.1.1副反应对半反应电势的影响226

12.1.2条件电势227

12.2滴定曲线和指示剂229

12.2.1氧化还原滴定曲线229

12.2.2氧化还原滴定指示剂230

12.3重要的氧化还原滴定法231

12.3.1高锰酸钾法231

12.3.2重铬酸钾法232

12.3.3碘量法233

12.4测定结果计算和滴定前的预处理234

12.4.1测定结果的计算方法234

12.4.2滴定前的预处理235

第13章s区元素236

13.1单质236

13.1.1物理和化学性质236

13.1.2矿物资源和金属单质制备239

13.1.3用途概述240

13.2化合物241

13.2.1与氧形成的二元化合物241

13.2.2氢氧化物242

13.2.3盐类化合物243

13.2.4大环配位化合物245

第14章P区元素（一）247

14.1第13族、第14族和第15族元素概述247

14.2硼249

14.2.1硼酸盐和硼酸249

14.2.2硼的三卤化物250

14.2.3硼氢化合物250

14.3铝251

14.3.1单质的提取、性质和用途251

14.3.2化合物253

14.4碳254

14.4.1三种同素异形体254

14.4.2电负性高于碳的元素与碳形成的某些无机化合物255

14.4.3电负性低于碳的元素与碳形成的化合物：碳化物258

14.5硅260

14.5.1二氧化硅、硅酸盐和硅酸260

14.5.2卤化物和氢化物261

14.6氮262

14.6.1存在、分离和用途263

14.6.2负氧化态化合物264

14.6.3正氧化态化合物266

14.7磷269

14.7.1单质269

14.7.2氧化物、含氧酸和含氧酸盐270

14.7.3卤化物271

14.8长周期元素的重要化学现象和重要反应272

14.8.1两个重要化学现象272

14.8.2其他重要化合物和重要反应274

第15章P区元素（二）277

15.1第16族、第17族和第18族元素概述277

15.2氧278

15.2.1过氧化氢278

15.2.2臭氧279

15.3硫280

15.3.1负氧化态二元化合物280

15.3.2正氧化态二元化合物281

15.3.3其他正氧化态化合物283

15.4卤素286

15.4.1存在、提取和用途286

15.4.2单质的性质288

15.4.3负氧化态化合物290

15.4.4正氧化态化合物291

15.4.5卤素间化合物293

15.4.6拟卤素294

15.5稀有气体295

15.5.1存在、提取和用途296

15.5.2稀有气体化合物297

第16章d区元素298

16.1通性298

16.1.1单质的物理性质299

16.1.2无机颜料和化合物的颜色300

16.1.3氧化态300

16.1.4形成配位化合物302

16.1.5过渡金属与工业催化302

16.2钛303

16.2.1存在、提取和用途303

16.2.2重要化合物304

16.3铬305

16.3.1存在、提取和用途305

16.3.2重要化合物305

16.4钼和钨307

16.5锰309

16.6铁、钴、镍311

16.6.1氧化物和氢氧化物312

16.6.2铁的氧化还原化学与高低氧化态转化的介质条件313

16.6.3有代表性的盐313

16.6.4有代表性的配位化合物314

16.7铜316

16.7.1金属的冶炼、性质和用途316

16.7.2氧化态和某些氧化还原反应316

16.7.3几种常见化合物317

16.8贵金属元素的不活泼性和催化性能318

16.9锌、镉、汞320

16.9.1单质的工业提取方法320

16.9.2重要化合物320

16.10过渡元素与CO形成的化合物322

16.10.1制备方法和性质简介322

16.10.2金属羰基化合物的几何结构323

16.10.3金属羰基化合物的成键作用323

16.10.4 18电子规则324

第17章f区元素326

17.1镧系元素326

17.1.1基本性质概述326

17.1.2重要化合物328

17.1.3稀土矿物、混合稀土生产工艺和稀土的应用331

17.1.4稀土元素的相互分离332

17.2锕系元素简介334

第18章氢337

18.1三种同位素337

18.2天然资源和工业制备方法339

18.3性质339

18.4用途340

18.5二元氢化合物341

18.5.1分子型氢化合物342

18.5.2似盐型氢化物342

18.5.3金属型氢化物343

第19章核化学简介345

19.1放射性核素和放射性衰变345

19.1.1放射性衰变和放射系345

19.1.2核化学方程、半衰期和放射性活度347

19.1.3放射性碳-14纪年348

19.2核能和核能利用349

19.2.1核素的平均结合能349

19.2.2核裂变350

19.2.3核聚变352

19.3人工核反应和超铀元素的合成353

19.3.1人工核反应353

19.3.2超铀元素的合成354

副篇357

A化学原理357

A01 2008年最难以置信的科学发现：首次拍摄到电子运动过程357

A02化学元素符号是英文名称的缩写吗358

A03单个原子的质量是怎样得到的，原子质量单位u是个什么样的概念358

A04周期表中元素符号下方的原子质量是怎样得到的，为什么没有单位358

A05为什么氟的相对原子质量[Ar（F）=18.9984032］有9位有效数字，而不少其他原子的有效数字位数少得多359

A06化学元素的摩尔质量与元素的相对原子质量之间有何关系359

A07您怀疑“不确定原理”的正确性吗359

A08既然P轨道的两个波瓣间有个电子概率为零的节面，那么电子如何从一个波瓣到达另一个波瓣360

A09对基态氢原子ls轨道而言，其电子概率从核到远离核的方向连续减小（图19）,怎样将这种图像与氢原子半径概念联系起来361

A10离子半径是怎样确定的362

A11引用离子半径解释化合物的性质时应该注意哪些问题362

A12如果能够写出能量不同的两种或多种路易斯结构式，您将如何从中做选择362

A13帮您走近共振杂化理论363

A14书写路易斯结构式的重要例外364

A15SF6分子中S原子3d轨道参与成键的观点受质疑365

A16什么叫超价化合物365

A17两特定原子间键级对键强度和键长的影响365

A18两特定原子间三键和双键的强度分别是单键强度的3倍和2倍吗366

A19为什么单质氮最稳定的形式是以三键结合的N2分子，而同族的磷则以单键结合的P4分子存在366

A20功和热为什么不是状态函数367

A21从汉字“焓”的构字看焓（H）的物理意义367

A22为什么引入状态函数△rH表达恒压反应热Qp，却不用一个状态函数表达恒容反应热Qv368

A23人类本身和人类的活动是否违反了热力学第二定律368

A24术语“自由能”中“自由”一词的含义369

A25如何从一个非自发反应获得你所需要的产物369

A26从热力学角度解释“相似溶解”规则370

A27使用标准平衡常数表达式时需要注意的问题371

A28物理量取对数前为什么先要除以该物理量的单位373

A29反应机理研究：动力学方法之外的其他方法373

A30MOF捕获迄今最大的水合质子簇［H（H2O）28]+373

A31为什么无法由实验测得水溶液中强酸的Ka？值，表5.1中强酸的Ka？值是怎样得来的375

A32鲍林规则及其对化学研究的指导价值375

A33氧化还原体系与布朗斯特酸碱体系之间的关联376

A34为什么电解池的阳极用（+）标记，而伏打电池的阳极却用（一）标记377

A35电子是怎样由还原剂向氧化剂转移的378

A36一种纽扣电池：银-锌电池379

A37活性电极：电解法生产高纯金属380

A38金属的电化学腐蚀和防腐381

A39笔记本电脑中的锂离子电池是怎样工作的382

A40维尔纳巧妙的化学思维：确定六配位络合物的几何构型383

A41维尔纳与约尔更生：一场学术争论中的故事383

A42红宝石和蓝宝石：光彩夺目的背后385

A43六齿配体的故事：EDTA与金属离子的配位387

A44利用络离子的形成掩蔽溶液中的金属离子387

A45络合物稳定水中不稳定的氧化态388

A46利用形成络合物原理完成定影程序388

A47本教材为什么用术语“络合滴定”代替了“配位滴定”389

A48测量溶液酸度的pH计是怎样工作的389

A49盐效应为何导致难溶电解质溶解度增大391

A50您听过“钠化钠”和“电子化钠”这样的化合物名称吗391

A51碳的三种同素异形体的化学活泼性顺序392

A52C60的笼结构是怎样确定的393

A53奇妙的“穴柱”景观：徐霞客曾经走近393

A54等电子系列394

A55Pb3O4中Pb原子的氧化态：＋4和＋2还是＋8/3395

A56卤化物形成哪些类型的化学键396

A57H2O2为什么容易分解：金属离子的穿梭催化396

A58经过了整整100年，化学法制备元素氟的努力终获成功397

A59第一个稀有气体化合物的制备398

A60化学家实现了氙与水的反应398

A61铂系金属为什么是非均相催化过程的优良催化剂399

A62水合物中的H2O分子是以什么样的方式存在的400

A63无机颜料的颜色：过渡金属配合物的荷移跃迁和价层间跃迁400

A64水溶液中Cu，Ag和Au氧化态的变化趋势为什么没有规律性401

A65Mo和w的一类重要化合物：同多酸和杂多酸401

A66如何界定镧系元素和锕系元素403

A67氢的性质在哪些方面显得独一无二403

A68氢键的方向性与VSEPR理论404

A69分子内氢键405

A70对称氢键可看做3c-2e键405

A71氢键导致水的最大密度不出现在0℃406

A72氢键与包合水合物406

A73氢键成全了红杉树全球第一的个头407

A74氢键与DNA双螺旋结构407

A75区分：（a）同位素与核素；（b）放射性同位素与放射性元素；（c）天然放射性元素和人工放射性元素408

A76我国科学家在20世纪最后10年合成的新核素408

A77放射性示踪剂用于研究化学反应机理和化合物的结构409

A78什么叫反应的半衰期，一级反应的半衰期有什么特点409

A79放射性碳-14测定古墓年代409

B化学应用411

B01低碳经济：能源评价的双指标体系即将到来吗411

B02当今使用的化石燃料是怎样形成的411

B03人类使用化石燃料面临哪些重大问题412

B04可再生能源：新能源开发的方向413

B05替代燃料：生物质乙醇414

B06替代燃料：甲醇417

B07替代燃料：生物柴油418

B08煤制油机理419

B09青海钻获天然气水合物（可燃冰）实物样品，有望成为未来能源的另一根重要支柱419

B10天然气包合水合物420

B11氢经济学421

B12氢燃料电池423

B13氙可能成为21世纪的太空燃料424

B14长征-2F火箭使用何种推进剂424

B15气候变暖问题：“末日之钟”和“350”集会425

B16气候变暖问题：两种对立的观点426

B17气候变暖问题：大气中CO2浓度的变化趋势426

B18气候变暖问题：大量燃烧化石燃料导致大气中CO2浓度上升427

B19气候变暖问题：大气“天窗”只能放行地表散发的部分热红外428

B20气候变暖问题：水蒸气未列入温室气体黑名单429

B21气候变暖问题：碳捕集与封存技术中的化学和物理分离方法429

B22臭氧层问题：臭氧层对地球生命的保护作用430

B23臭氧层问题：臭氧洞是怎样产生的431

B24臭氧层问题：平流层臭氧浓度的完全恢复可能还需数十年时间432

B25臭氧层问题：氯氟烃的替代品433

B26SO2和SO3造成的环境问题434

B27酸雨来袭：不分正义与邪恶，不分富有与贫穷435

B28光化学烟雾：中国城市大气环境面临的新问题436

B29铈氧化物用于汽车尾气的催化转化437

B30磷酸盐造成的环境问题：富营养化437

B31化学需氧量（COD）及其测定438

B32辐射造成的生物效应439

B33室内空气放射性氡超标是仅次于吸烟的肺癌致病因素439

B34切尔诺贝利灾难440

B35检测放射性的方法440

B36 241Am电离室用作烟监测器441

B37射线疗法442

B38放射性示踪剂在医学中的应用442

B39化学法杀灭饮用水中的毒菌：两害相权取其轻443

B40随着四乙基铅的退出，“一统天下”的抗震爆添加剂不复存在444

B41晶体材料：维数怎样确定445

B42碳素材料：炭黑和活性炭446

B43碳素材料：碳纤维446

B44碳素材料：石墨烯447

B45碳素材料：人工合成金刚石448

B46陶瓷材料：简介448

B47陶瓷材料：青花瓷与钴基陶瓷颜料449

B48陶瓷材料：几种重要玻璃450

B49陶瓷材料：玻璃制造工艺的化学原理451

B50陶瓷材料：沸石452

B51陶瓷材料：分子筛的功能和用途453

B52陶瓷材料：高温超导陶瓷453

B53陶瓷材料：溶胶-凝胶法减少结构缺陷454

B54金属-有机骨架：配位化学和材料科学交叉的新方向455

B55您每天活动所需的热能哪里来456

B56牛奶消化与酶457

B57血液的缓冲作用458

B58血红素：血液输氧功能的核心基团459

B59驱动心脏搏动的生物化学过程460

B60牙齿珐琅质：口腔中的磷酸盐矿物461

B61生物体内的磷酸盐462

B62小肠怎样吸收脂肪性营养462

B63腌、熏、晒、烤肉类食品的致癌风险来自亚硝胺类化合物463

B64氯化钠注射液：细胞内液的等渗溶液464

B65重金属急性中毒和螯合剂解毒464

B66汞蒸气的毒性465

B67是非NO：污染物、明星分子、伟哥、保命药物465

B68叠氮化钠与安全气袋系统465

B69硬水软化466

B70常温常压固氮467

B71氯碱工业468

B72SO2催化转化为SO3的工业过程469

B73尿素生产工艺流程469

B74实验室怎样选择干燥剂470

B75利用两相平衡原理创造恒定的低温实验环境471

B76氮气干燥和氮气除氧的实验室方法471

B77稀土资源：一夜间成为全球媒体关注的焦点472

习题、词汇和附录477

习题477

Chapter1AtomicStructureandthePeriodicTable477

Chapter2ChemicalBondingandMolecularStructure478

Chapter3BasicConceptsofChemicalThermodynamicsandChemicalEquilibrium480

Chapter4ReactionRatesandtheBasicConceptsofChemicalKinetics482

Chapter5Acids，Bases，andAcid-BaseReaction483

Chapter6RedoxReactionandElectrochemistry484

Chapter7ChemistryofCoordinationCompounds486

Chapter8PhysicalPropertiesofSolutions487

Chapter9Acid-BaseEquilibriaandAcid-BaseTitration488

Chapter10SolubilityEquilibriaandPrecipitationTitration489

Chapter11ConditionalStabilityConstantandComplexometricTitration490

Chapter12ConditionalPotentialandRedoxTitration491

Chapter13s-BlockElements492

Chapter14p-BlockElements（Ⅰ）493

Chapter15p-BlockElements（Ⅱ）495

Chapter16d-BlockElements496

Chapter17f-BlockElements497

Chapter18Hydrogen498

Chapter19ABriefIntroductiontoNuclearChemistry499

英文词汇500

附录1索引521

附录2数据表530

表F-Ⅰ化学元素的名称和摩尔质量530

表F-Ⅱ基态原子的电子组态532

表F-ⅢSI基本量及其单位534

表F-Ⅳ用于构成十进倍数和分数单位的词头534

表F-Ⅴ常用换算表534

化学元素周期表535