《工科大學化學》吸取了多年來的化學教學實踐經驗，針對材料、環境、機械、電子、計算機、汽車、建筑、智能制造、生物、食品等理工科四年制本科生對化學知識的需求，整合了無機化學、分析化學、物理化學以及生產與生活化學的相關知識編寫而成。本書保證了化學基本概念、原理的完整性、連貫性及針對性等各方面的統一，同時，以解決生產生活中實踐問題為導向介紹原理和方法，以材料、機械、電子、環境、食品專業領域的工程案例為依托介紹化學理論在各領域的應用和作用，以化學知識點為載體融入人生小哲理等課程思政內容，深入淺出地介紹了近現代化學基本知識。同時本書在相關知識點旁配有二維碼，讀者可掃碼觀看視頻或閱讀相關資料。全書主要包括物質結構與性質、化學熱力學基礎、化學反應動力學、溶液中的平衡與滴定分析法、化學與生產生活等內容。
《工科大學化學》可作為應用型高等學校非化學化工類專業的通識教材，也可供化學相關專業的工作者參考使用。
第1章緒論1
1.1什么是化學1
1.2化學研究的對象1
1.3亞原子粒子2
1.4化學的分支3
1.5化學發展簡史4
1.5.1無機化學及其發展簡史4
1.5.2有機化學及其發展簡史5
1.5.3分析化學及其發展簡史7
1.5.4物理化學及其發展簡史8
習題9
第2章原子結構與元素周期表10
2.1原子結構10
2.1.1波粒二象性★10
2.1.2原子結構理論的發展★13
2.1.3描述電子運動狀態的四個量子數14
2.2核外電子的排布★16
2.2.1電子分布和近似能級圖16
2.2.2基態原子的核外電子排布19
2.3元素周期律與元素周期表★21
2.4原子參數22
2.4.1原子半徑22
2.4.2電離能24
2.4.3電子親和能25
2.4.4電負性26
習題27
第3章化學鍵與分子間作用力30
3.1離子鍵★30
3.2化學鍵參數與極性★31
3.2.1鍵能31
3.2.2鍵長31
3.2.3鍵角32
3.2.4鍵的極性33
3.2.5分子的極性33
3.2.6相似相溶原理35
3.3共價鍵35
3.3.1經典的Lewis價鍵學說35
3.3.2現代價鍵理論★36
3.3.3共價鍵的本質36
3.3.4現代價鍵理論的要點37
3.3.5共價鍵的特點38
3.3.6共價鍵的類型39
3.4雜化軌道理論★40
3.4.1理論要點41
3.4.2雜化類型41
3.4.3分子中σ鍵和π鍵44
3.5金屬鍵★45
3.5.1“自由電子”理論45
3.5.2金屬鍵的能帶理論46
3.6氫鍵★48
3.6.1氫鍵的定義48
3.6.2氫鍵的特點49
3.6.3氫鍵的大小49
3.6.4氫鍵對理化性質的影響49
3.7分子間作用力★50
3.7.1分子的極化50
3.7.2分子間力50
習題51
第4章化學熱力學基礎54
4.1熱力學的基本概念54
4.1.1系統與環境54
4.1.2狀態和狀態性質55
4.1.3過程與途徑56
4.1.4熱力學平衡狀態56
4.2熱力學第一定律56
4.2.1功和熱56
4.2.2體積功57
4.2.3熱力學第一定律的表述57
4.2.4可逆過程58
4.2.5焓58
4.2.6化學反應的熱效應59
4.3熱力學第二定律64
4.3.1自發過程的特征64
4.3.2熱力學第二定律的經典表述65
4.3.3熵65
4.4熱力學第三定律67
4.4.1熱力學第三定律67
4.4.2標準摩爾熵67
4.5化學反應方向的判斷68
4.5.1吉布斯自由能G68
4.5.2過程方向的判據68
習題70
第5章化學反應動力學與化學平衡72
5.1化學反應速率72
5.1.1化學反應速率的表示方法72
5.1.2反應速率理論簡介73
5.2影響反應速率的因素75
5.2.1濃度對反應速率的影響75
5.2.2溫度對反應速率的影響78
5.2.3催化劑對反應速率的影響80
5.3化學平衡81
5.3.1平衡常數82
5.3.2影響化學平衡的因素83
習題84
第6章化學分析中的誤差與數據處理87
6.1誤差87
6.1.1誤差的分類及產生原因★88
6.1.2誤差的表示方法★89
6.1.3提高分析結果準確度的方法90
6.2有效數字及其應用91
6.2.1有效數字91
6.2.2有效數字的修約規則92
6.2.3有效數字的運算規則93
習題93
第7章酸堿平衡與酸堿滴定法95
7.1酸堿理論基礎★95
7.1.1酸堿質子理論95
7.1.2水的電離和溶液的酸堿性★96
7.2酸堿溶液pH的計算98
7.2.1強酸(堿)溶液98
7.2.2一元弱酸、弱堿溶液pH的計算98
7.2.3多元弱酸的電離平衡99
7.3緩沖溶液★100
7.3.1緩沖溶液的組成100
7.3.2緩沖溶液pH的計算101
7.3.3緩沖溶液的緩沖范圍及選擇102
7.4酸堿滴定法103
7.4.1酸堿指示劑★103
7.4.2酸堿滴定曲線和指示劑的選擇★106
7.4.3酸堿標準溶液的配制和標定★113
習題115
第8章配合物與配位滴定法117
8.1配位化合物的基本概念117
8.1.1配合物的組成★118
8.1.2配合物的命名★119
8.2配合物的類型120
8.2.1簡單配合物120
8.2.2螯合物121
8.2.3EDTA及其螯合物121
8.2.4夾心配合物122
8.2.5配合物的應用123
8.3配位化合物的平衡常數★124
8.3.1穩定常數和解離常數124
8.3.2逐級穩定常數124
8.4副反應系數和條件穩定常數125
8.4.1副反應及副反應系數125
8.4.2條件穩定常數128
8.5配位滴定法★129
8.5.1配位滴定的滴定曲線129
8.5.2金屬指示劑130
8.6提高配合滴定選擇性的方法131
8.6.1控制溶液的酸度131
8.6.2使用掩蔽劑132
8.7配合滴定法的應用133
8.7.1直接滴定133
8.7.2返滴定133
8.7.3置換滴定133
習題134
第9章電化學與氧化還原滴定法136
9.1氧化還原反應概述136
9.1.1氧化數136
9.1.2氧化和還原的定義★137
9.1.3氧化還原反應的本質137
9.1.4氧化還原電對138
9.1.5氧化還原方程式的配平138
9.2原電池和電極電勢139
9.2.1原電池★139
9.2.2電極電勢142
9.2.3電動勢與ΔrGm和K的關系146
9.2.4影響電極電勢的因素146
9.3電極電勢的應用148
9.3.1計算原電池的電動勢148
9.3.2判斷氧化劑和還原劑的強弱148
9.3.3判斷氧化還原反應進行的方向149
9.3.4判斷氧化還原反應進行的程度150
9.4電解池150
9.4.1電解池的概念150
9.4.2電極極化和超電勢151
9.5實用電化學152
9.5.1化學電源152
9.5.2電解池的應用156
9.6金屬的腐蝕與防護157
9.6.1化學腐蝕158
9.6.2電化學腐蝕158
9.6.3金屬腐蝕的防護159
9.7氧化還原滴定法160
9.7.1氧化還原滴定曲線160
9.7.2氧化還原指示劑161
9.7.3高錳酸鉀法162
9.7.4重鉻酸鉀法164
習題166
第10章沉淀溶解平衡與沉淀滴定法170
10.1沉淀溶解平衡170
10.1.1溶解度170
10.1.2沉淀溶解平衡171
10.1.3溶度積與溶解度的關系171
10.1.4影響溶解平衡的因素172
10.2溶度積規則及其應用173
10.2.1溶度積規則173
10.2.2沉淀的生成173
10.2.3沉淀的溶解174
10.2.4沉淀的轉化174
10.3沉淀滴定法概述175
10.3.1沉淀滴定法概述175
10.3.2確定沉淀滴定終點的方法175
習題177
第11章化學與環境180
11.1環境與環境問題180
11.1.1環境與環境系統180
11.1.2環境問題181
11.2大氣污染及其防治181
11.2.1大氣污染及大氣污染物181
11.2.2典型的大氣污染及防治182
11.2.3室內空氣污染186
11.3水體污染及其防治187
11.3.1水體污染的概念和分類187
11.3.2典型的水體污染現象188
11.4土壤污染及其防治189
11.4.1土壤污染定義及其來源189
11.4.2土壤污染來源190
11.4.3土壤污染的特點190
習題191
第12章化學與材料192
12.1材料科學發展192
12.1.1材料的發展過程192
12.1.2材料的分類193
12.2金屬材料196
12.2.1傳統金屬材料196
12.2.2首飾金屬材料197
12.2.3稀土金屬材料199
12.3合金材料199
12.3.1鐵合金200
12.3.2銅合金200
12.3.3鋁合金201
12.3.4鈦合金201
12.3.5鎂合金201
12.3.6新型合金材料201
12.4無機非金屬材料202
12.4.1新型陶瓷202
12.4.2半導體材料203
12.4.3傳感材料204
12.5高分子材料204
12.5.1高分子概述205
12.5.2塑料206
12.5.3橡膠206
12.5.4纖維207
12.5.5高分子涂料207
12.5.6高分子黏合劑207
12.5.7新型高分子材料208
習題209
第13章化學與能源211
13.1能源概述211
13.1.1能源的分類211
13.1.2能源的利用與發展212
13.1.3我國能源消費現狀及特點212
13.1.4能量產生與轉化的化學原理214
13.2核能216
13.2.1核反應與核能216
13.2.2核能開發利用的前景218
13.3新型清潔能源218
13.3.1太陽能219
13.3.2氫能220
13.3.3生物質能221
13.3.4廢棄物的資源化利用222
習題224
第14章化學與食品225
14.1食物的顏色225
14.1.1天然色素226
14.1.2合成色素227
14.1.3食物顏色變化228
14.2食品的香氣229
14.2.1蔬菜的香氣229
14.2.2水果的香氣230
14.2.3肉的香氣231
14.2.4乳品的香氣231
14.2.5發酵食品的香氣231
14.2.6烘烤的香氣232
14.3食物的味233
14.3.1味感的生理基礎233
14.3.2甜味234
14.3.3苦味235
14.3.4酸味236
14.3.5咸味236
14.3.6鮮味237
14.3.7辣味237
14.4食品添加劑的作用與危害238
習題239
第15章日用化學品241
15.1洗滌用品241
15.1.1表面張力241
15.1.2表面活性與表面活性劑242
15.1.3表面活性劑結構特點242
15.1.4表面活性劑結構與分類243
15.1.5肥皂243
15.1.6合成洗滌劑244
15.1.7洗滌去污原理244
15.2化妝用品245
15.2.1化妝品的作用246
15.2.2化妝品的成分246
15.2.3護膚化妝品247
15.2.4護發化妝品248
15.2.5美容化妝品248
15.2.6特種化妝品249
15.3日化產品的危害250
15.3.1表面活性劑的健康危害250
15.3.2化妝品的健康危害251
習題251
第16章危險化學品253
16.1危險化學品概述253
16.1.1物理危險254
16.1.2健康危害255
16.1.3環境危害255
16.1.4常見的危險化學品255
16.1.5易制毒化學品255
16.1.6易制爆危險化學品255
16.2劇毒化學品的定義和判定界限256
16.3危險化學品防災應急方法256
16.4預防危險化學品發生事故的方法257
16.5危險化學品引發的火災、爆炸事故的預防措施258
16.6滅火措施258
習題259
第17章人體元素化學263
17.1人體元素概述264
17.1.1人體元素的含量264
17.1.2人體元素的分布264
17.1.3人體元素的年齡變化265
17.2常量元素265
17.2.1構成碳水化合物的元素——碳、氫、氧265
17.2.2脂肪267
17.2.3構成蛋白質的元素——氮、磷、硫267
17.2.4構成人體電解質的元素——鈉、鉀、氯268
17.2.5金屬常量元素——鈣、鎂268
17.3人體微量元素269
17.3.1鋅元素269
17.3.2鐵元素269
17.3.3銅元素269
17.3.4錳元素270
17.3.5碘元素270
17.3.6鍶元素270
17.3.7鉻元素271
17.3.8硒元素271
17.4合理膳食與健康272
習題272
附錄274
附表1常見單質和無機物的熱力學函數值274
附表2常見有機物的熱力學函數值276
附表3常見弱電解質的解離常數277
附表4金屬無機/有機配位體配合物的穩定常數278
附表5不同pH值下EDTA的lgαY（H）值282
附表6標準電極電勢表283
附表7難溶電解質的標準溶度積常數290
附表8劇毒化學品一覽表292
參考文獻295
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