《機(jī)化學(xué)》是針對(duì)于中本貫通教育本科教育階段編寫的一部教材。本教材的內(nèi)容將中本貫通人才培養(yǎng)目標(biāo)、現(xiàn)代教育理論的基本理念以及機(jī)化學(xué)課程特點(diǎn)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，根據(jù)本階段學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的特點(diǎn)、認(rèn)知規(guī)律和心理特征以及化學(xué)知識(shí)的銜接和邏輯關(guān)系而設(shè)計(jì)。
本書是根據(jù)我校機(jī)化學(xué)教研室教師在長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐中積累的豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)并參考全國(guó)多所兄弟院校所使用的教材，尤其是基于應(yīng)用技術(shù)類院校的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)編寫而成的教材,結(jié)合當(dāng)前中本貫通教育的實(shí)際情況和學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)編寫而成。在編寫過(guò)程中注重考慮以下幾點(diǎn)：
①在內(nèi)容的選材方面，首先力求符合工科機(jī)化學(xué)教學(xué)大綱的要求。其次教材內(nèi)容充分注意與中職教材的銜接及與本科后續(xù)課程的聯(lián)系，加強(qiáng)針對(duì)性，注重實(shí)用性，同時(shí)又保持了課程本身的系統(tǒng)性。
②考慮到學(xué)生的基礎(chǔ)，注意教材內(nèi)容起點(diǎn)適當(dāng)。在深度上降低起點(diǎn)和難度，減小坡度，重點(diǎn)突出基礎(chǔ)理論知識(shí)的應(yīng)用和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，以便在規(guī)定的教學(xué)學(xué)時(shí)內(nèi)完成。
③全書內(nèi)容共分10章，在內(nèi)容安排上貫穿三條主線：第一條是從宏觀的熱化學(xué)開(kāi)始，引入一些化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，并在酸堿平衡、沉淀-溶解平衡、氧化還原平衡及配位平衡予以應(yīng)用；第二條是從微觀物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)出發(fā)，聯(lián)系周期系，重點(diǎn)闡述一些典型物質(zhì)的性質(zhì)及應(yīng)用；第三條是理論與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，在闡述物質(zhì)性質(zhì)的同時(shí)，從其應(yīng)用出發(fā)，滲透工程意識(shí)，力求使學(xué)生在較好地掌握機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)理論和基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，樹立安全生產(chǎn)意識(shí)，合理、有效利用資源及環(huán)保意識(shí)。這三條主線相輔相成，有機(jī)結(jié)合。
④教材編寫過(guò)程中力求突出學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，簡(jiǎn)單明了，便于自學(xué)。每章的內(nèi)容一環(huán)扣一環(huán)，內(nèi)容敘述循序漸進(jìn)、深入淺出、通俗易懂；每章正文內(nèi)容后附有與本章內(nèi)容相關(guān)的“新視野”部分，以開(kāi)拓學(xué)生的視野，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的求知欲。
本課程的總學(xué)時(shí)數(shù)為48~80學(xué)時(shí)（不包括實(shí)驗(yàn)）。可根據(jù)教學(xué)要求做適當(dāng)刪減。書中打“*”號(hào)部分和“新視野”部分不屬教學(xué)基本要求，只是作為學(xué)生開(kāi)闊視野、拓展知識(shí)、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣用，可根據(jù)實(shí)際教學(xué)需要靈活選用。除作為中本貫通教材使用外，本教材也可作為高等學(xué)校化學(xué)、化工類及相關(guān)專業(yè)的機(jī)化學(xué)課程教材，亦可供相關(guān)科研、工程技術(shù)人員參考使用。
參加本書編寫工作的有黃莎華（第1章），李憶平、肖秀珍（第2章），沈紹典、李亮（第3章），周義鋒（第4章），郭曉明（第5、6、7章），程利平（第8章、前言及附錄部分），周祖新（第9章），李向清、康詩(shī)釗（第10章）。全書由程利平統(tǒng)稿并復(fù)核。在本書編寫過(guò)程中，得到我校機(jī)化學(xué)教研室許多教師的大力協(xié)助和支持，在此表示衷心的感謝！
由于編者水平有限，書中紕漏之處亦在所難免，敬請(qǐng)讀者不吝賜教。
編者
2016年秋于上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)
第1章 化學(xué)熱力學(xué)初步1
1．1化學(xué)中的計(jì)量1
1．1．1原子量和分子量1
1．1．2物質(zhì)的量及其單位1
1．1．3物質(zhì)的量相關(guān)計(jì)算2
1．1．4氣體的計(jì)量3
1．2熱力學(xué)基本概念及術(shù)語(yǔ)5
1．2．1系統(tǒng)與環(huán)境6
1．2．2狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)6
1．2．3熱力學(xué)能7
1．2．4熱與功7
1．2．5熱力學(xué)第一定律8
1．3熱力學(xué)8
1．3．1化學(xué)反應(yīng)熱與焓變8
1．3．2化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算10
1．3．3標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓和標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變11
新視野第一類永動(dòng)機(jī)13
習(xí)題14
第2章 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向、速率以及化學(xué)平衡16
2．1化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向16
2．1．1化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的判斷16
2．1．2吉布斯自由能變與化學(xué)反應(yīng)的方向18
2．2化學(xué)反應(yīng)速率20
2．2．1反應(yīng)速率的表示方法21
2．2．2反應(yīng)速率理論22
2．3影響反應(yīng)速率的因素24
2．3．1反應(yīng)物濃度與反應(yīng)速率的關(guān)系24
2．3．2反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系25
2．3．3催化劑與反應(yīng)速率的關(guān)系26
2．4化學(xué)平衡28
2．4．1可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡28
2．4．2化學(xué)平衡常數(shù)29
2．4．3多重平衡規(guī)則31
2．4．4標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)摩爾自由能變的關(guān)系31
2．4．5有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算33
2．5化學(xué)平衡的移動(dòng)34
2．5．1濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響35
2．5．2壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響36
2．5．3溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響38
2．5．4催化劑和化學(xué)平衡39
2．5．5平衡移動(dòng)原理——勒夏特列原理39
2．5．6如何選擇合理生產(chǎn)條件的一般原則39
新視野照相術(shù)中的化學(xué)反應(yīng)40
習(xí)題40
第3章 溶液中的化學(xué)42
3．1電解質(zhì)的分類和酸堿的定義43
3．1．1電解質(zhì)的分類43
3．1．2酸堿的定義44
3．2水的解離和溶液的pH值46
3．2．1水的解離與離子積常數(shù)46
3．2．2溶液的酸堿性和pH值47
3．2．3酸堿指示劑47
3．2．4關(guān)于pH值的計(jì)算48
3．3一元弱酸、弱堿的解離平衡49
3．3．1一元弱酸、弱堿解離平衡的建立49
3．3．2解離常數(shù)和弱酸、弱堿的相對(duì)強(qiáng)弱50
3．3．3一元弱酸、弱堿溶液中有關(guān)離子濃度的計(jì)算50
3．3．4解離度51
3．3．5解離度與解離常數(shù)以及弱電解質(zhì)濃度的關(guān)系51
3．3．6多元弱酸的解離52
3．4同離子效應(yīng)53
3．5緩沖溶液54
3．5．1緩沖溶液的概念54
3．5．2緩沖作用的原理56
3．5．3緩沖溶液pH值的計(jì)算56
3．5．4緩沖溶液的選擇和配制57
3．5．5緩沖溶液的應(yīng)用58
3．6鹽類的水解58
3．6．1各類鹽的水解58
3．6．2影響水解平衡的因素61
3．7沉淀溶解平衡與溶度積62
3．7．1溶度積62
3．7．2溶度積和溶解度62
3．8溶度積規(guī)律及其應(yīng)用64
3．8．1溶度積規(guī)則64
3．8．2分步沉淀65
3．9沉淀的溶解和轉(zhuǎn)化68
3．9．1沉淀的溶解68
3．9．2沉淀的轉(zhuǎn)化70
新視野生成硫化物沉淀使金屬離子分離的方法簡(jiǎn)介70
習(xí)題72
第4章 電化學(xué)基礎(chǔ)與應(yīng)用74
4．1原電池與電極電勢(shì)74
4．1．1原電池74
4．1．2電極電勢(shì)76
4．2電極電勢(shì)的應(yīng)用78
4．2．1能斯特方程式78
4．2．2濃度對(duì)電極電勢(shì)的影響79
4．2．3電極電勢(shì)的應(yīng)用81
4．3*化學(xué)電源83
4．3．1一次電池83
4．3．2二次電池84
4．3．3燃料電池85
4．3．4綠色電池85
4．4*電解技術(shù)86
4．4．1電解原理86
4．4．2電解電壓87
4．4．3電解產(chǎn)物88
4．4．4電解食鹽水89
4．4．5電化學(xué)技術(shù)89
4．5金屬的腐蝕與防護(hù)91
4．5．1電化學(xué)腐蝕91
4．5．2金屬防腐技術(shù)92
新視野染料敏化太陽(yáng)能電池95
習(xí)題96
第5章 原子結(jié)構(gòu)和元素周期系98
5．1原子結(jié)構(gòu)理論發(fā)展簡(jiǎn)介98
5．1．1早期的原子結(jié)構(gòu)模型98
5．1．2玻爾理論及其原子結(jié)構(gòu)模型98
5．1．3原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)模型99
5．2核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)描述102
5．2．1波函數(shù)102
5．2．2電子云102
5．2．3四個(gè)量子數(shù)104
5．3核外電子的排布及元素周期系106
5．3．1多電子原子的能級(jí)106
5．3．2核外電子排布原則107
5．3．3核外電子的排布108
5．3．4原子的電子層結(jié)構(gòu)和元素周期系110
5．4元素基本性質(zhì)的周期性111
5．4．1原子半徑111
5．4．2電離能112
5．4．3電子親和能113
5．4．4電負(fù)性113
5．4．5金屬性和非金屬性114
新視野微觀物質(zhì)的深層次剖視115
習(xí)題116
第6章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)118
6．1路易斯(Lewis)共價(jià)鍵理論118
6．2價(jià)鍵理論119
6．2．1現(xiàn)代共價(jià)鍵理論119
6．2．2共價(jià)鍵的形成119
6．2．3價(jià)鍵理論要點(diǎn)119
6．2．4共價(jià)鍵的特征120
6．2．5共價(jià)鍵的類型120
6．2．6幾個(gè)重要的鍵參數(shù)122
6．3雜化軌道理論與分子的幾何構(gòu)型123
6．3．1價(jià)鍵理論的局限性123
6．3．2雜化軌道理論的要點(diǎn)124
6．3．3雜化類型與分子幾何構(gòu)型124
6．4分子軌道理論126
6．4．1分子軌道理論的基本觀點(diǎn)126
6．4．2形成分子軌道的線性組合三原則127
6．4．3分子軌道的能級(jí)128
6．4．4分子軌道中電子填充的原理129
6．4．5分子軌道理論的應(yīng)用實(shí)例129
6．5分子間作用力和氫鍵130
6．5．1分子的極性和變形性130
6．5．2分子間作用力131
6．5．3分子間作用力與物理性質(zhì)的關(guān)系133
6．5．4氫鍵134
新視野超分子化學(xué)135
習(xí)題136
第7章 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)137
7．1晶體的概念137
7．1．1晶體的特性137
7．1．2晶格和晶胞137
7．1．3晶體的基本類型138
7．2離子鍵、離子晶體138
7．2．1離子鍵138
7．2．2離子晶體140
7．3原子晶體和分子晶體141
7．3．1原子晶體141
7．3．2分子晶體141
7．4金屬鍵、金屬晶體142
7．4．1金屬鍵理論142
7．4．2鍵型過(guò)渡143
7．4．3金屬晶體143
7．5混合型晶體144
新視野軟物質(zhì)144
習(xí)題146
第8章 配合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)148
8．1配合物的基本概念148
8．1．1配合物的組成148
8．1．2配合物的化學(xué)式及命名151
8．2配合物的化學(xué)鍵理論152
8．2．1價(jià)鍵理論152
8．2．2判斷配合物的空間構(gòu)型152
8．2．3配合物中配位鍵的類型155
8．2．4配合物的穩(wěn)定性、磁性與鍵型關(guān)系156
8．3配合物在水溶液中的穩(wěn)定性157
8．3．1配位-解離平衡及其平衡常數(shù)158
8．3．2配離子穩(wěn)定常數(shù)的應(yīng)用159
8．4配合物的類型162
8．4．1簡(jiǎn)單配合物162
8．4．2螯合物162
8．4．3單核配合物和多核配合物164
8．5配合物的應(yīng)用164
8．5．1分析化學(xué)方面164
8．5．2工業(yè)生產(chǎn)方面165
8．5．3生物醫(yī)藥方面165
新視野21世紀(jì)配位化學(xué)在現(xiàn)代化學(xué)中的地位166
習(xí)題167
第9章 主族元素169
9．1元素概述169
9．1．1地殼中元素的分布和存在類型169
9．1．2元素資源的存在形式及利用169
9．2主族金屬(一)——堿金屬和堿土金屬170
9．2．1堿金屬和堿土金屬的通性170
9．2．2堿金屬和堿土金屬的化學(xué)性質(zhì)171
9．2．3單質(zhì)制備的一般方法172
9．2．4堿金屬和堿土金屬的氧化物172
9．2．5氫氧化物174
9．2．6堿金屬和堿土金屬的鹽類175
9．3主族金屬元素(二)——鋁、錫、鉛、砷、銻、鉍177
9．3．1鋁及其重要化合物177
9．3．2錫、鉛及其重要化合物179
9．3．3砷、銻、鉍及其化合物182
9．4主族非金屬元素(一)——鹵素184
9．4．1鹵素的通性184
9．4．2鹵素單質(zhì)185
9．4．3鹵素的氫化物189
9．5主族非金屬元素（二）——氧、硫198
9．5．1氧族元素的基本性質(zhì)198
9．5．2氧及其化合物199
9．5．3硫及其化合物201
9．6主族非金屬元素（三）——氮、磷210
9．6．1氮的化合物211
9．6．2磷及其化合物218
9．7主族非金屬元素（四）——碳、硅、硼及其化合物223
9．7．1碳及其化合物223
9．7．2硅的化合物227
9．7．3硼的化合物229
新視野石墨烯231
習(xí)題232
第10章 過(guò)渡金屬235
10．1過(guò)渡金屬元素概述235
10．1．1過(guò)渡金屬元素的定義及在周期表中的位置235
10．1．2過(guò)渡金屬元素在自然界中的分布235
10．1．3過(guò)渡金屬元素的電子層結(jié)構(gòu)及其原子半徑236
10．1．4過(guò)渡金屬元素的氧化態(tài)及電離能的變化236
10．1．5過(guò)渡金屬元素單質(zhì)及其化合物的物理性質(zhì)238
10．1．6過(guò)渡金屬及其化合物的化學(xué)性質(zhì)240
10．1．7過(guò)渡金屬元素的生物效應(yīng)242
10．2鈦(Ti)242
10．2．1金屬鈦的性質(zhì)242
10．2．2鈦(Ⅳ)的化合物243
10．2．3鈦(Ⅲ)的化合物244
10．3鉻(Cr)245
10．3．1金屬鉻的制取245
10．3．2金屬鉻的性質(zhì)及用途245
10．3．3鉻(Ⅲ)的化合物246
10．3．4鉻(Ⅵ)的化合物247
10．3．5鉻(Ⅲ)與鉻(Ⅵ)之間的相互轉(zhuǎn)化249
10．3．6含鉻廢水的處理249
10．4錳(Mn)250
10．4．1金屬錳的制備250
10．4．2金屬錳的物理、化學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用250
10．4．3Mn(Ⅱ)的化合物251
10．4．4Mn(Ⅳ)的化合物252
10．4．5Mn(Ⅵ)的化合物和Mn(Ⅶ)的化合物253
10．5鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)254
10．5．1鐵、鈷、鎳的性質(zhì)與用途255
10．5．2鐵、鈷、鎳化合物的氧化還原性質(zhì)255
10．5．3鐵、鈷、鎳鹽的水解性256
10．5．4鐵、鈷、鎳的重要化合物257
10．5．5重要的鐵、鈷、鎳配合物261
10．6銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)264
10．6．1金屬銅、銀、金的性質(zhì)及其應(yīng)用264
10．6．2金屬銅、銀、金的冶煉265
10．6．3銅、銀、金的重要化合物266
10．7鋅(Zn)、鎘(Cd)、汞(Hg)272
10．7．1金屬鋅、鎘、汞的性質(zhì)及其應(yīng)用272
10．7．2鋅、鎘、汞的重要化合物274
新視野鉑和鈀277
習(xí)題278
附錄281
附錄1標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)數(shù)據(jù)(298．15K， 100kPa)281
附錄2弱酸、弱堿的解離常數(shù)（298．15K）285
附錄3難溶化合物的溶度積常數(shù)287
附錄4標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)(298．15K)288
參考文獻(xiàn)292
元素周期表293
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