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第1章 化学热力学初步1

1.1基本概念1

1.1.1体系和环境1

1.1.2状态和状态函数2

1.1.3过程和途径2

1.1.4热力学平衡3

1.1.5热量与功3

1.2热力学第一定律4

1.2.1热力学第一定律的内容4

1.2.2热力学能4

1.2.3热力学第一定律的数学表达式5

1.2.4不同途径的功5

1.2.5可逆过程6

1.2.6恒容及恒压条件下的热8

1.2.7理想气体的内能和焓9

1.2.8热容10

1.2.9理想气体的绝热过程11

1.3热化学14

1.3.1化学反应的热效应14

1.3.2化学反应热效应的测定15

1.3.3化学反应进度15

1.3.4热化学方程式16

1.3.5盖斯定律17

1.3.6生成热18

1.3.7燃烧热19

1.3.8反应热与温度的关系——基尔霍夫公式20

思考题22

习题23

第2章 热力学第二定律25

2.1自发过程的共同特征25

2.2热力学第二定律26

2.3卡诺循环与卡诺定理27

2.3.1热机效率与卡诺循环27

2.3.2卡诺定理29

2.4状态函数熵30

2.4.1可逆过程的热温商及熵函数的导出30

2.4.2热力学第二定律的数学表达式——克劳修斯不等式31

2.5熵增原理32

2.6简单过程熵变的计算及其应用33

2.6.1简单物理过程的熵变33

2.6.2相变过程的熵变34

2.6.3环境熵变35

2.7热力学第三定律和规定熵36

2.8亥姆霍兹自由能与吉布斯自由能38

2.8.1等温等容体系——亥姆霍兹自由能A判据38

2.8.2等温等压体系——吉布斯自由能G判据39

2.9关于判据、功和热同状态函数变关系的总结40

2.9.1关于过程进行方向及限度的判据总结40

2.9.2关于功和热在特定条件下与状态函数变的关系40

2.10热力学函数之间的重要关系式41

2.10.1热力学函数之间的关系41

2.10.2热力学的基本公式41

2.10.3麦克斯韦关系式42

2.11简单变化过程△G和△A的计算43

2.11.1简单物理变化过程的△A和△G44

2.11.2相变过程的△A和△G44

思考题45

习题46

第3章 化学反应进行的程度和化学平衡48

3.1化学势48

3.1.1偏摩尔量与化学势48

3.1.2理想气体的化学势49

3.2化学反应的方向和平衡条件50

3.3化学反应平衡常数51

3.3.1经验平衡常数51

3.3.2标准平衡常数52

3.4化学反应等温式53

3.5化学反应的标准摩尔吉布斯自由能变化55

3.5.1化学反应的△rGm和△rG?m55

3.5.2物质的标准生成吉布斯自由能55

3.5.3反应的△rG?m及标准平衡常数的计算56

3.5.4反应的△rG?m与温度T的近似线性关系及其应用57

3.6化学平衡的影响因素59

3.6.1浓度对化学平衡的影响59

3.6.2压强对化学平衡的影响60

3.6.3温度对化学平衡的影响61

思考题62

习题62

第4章 化学反应速率65

4.1化学反应速率的定义及其表示方法65

4.2反应速率理论简介67

4.2.1碰撞理论67

4.2.2过渡状态理论69

4.3影响化学反应速率的因素70

4.3.1浓度对化学反应速率的影响71

4.3.2温度对化学反应速率的影响75

4.4化学反应机理77

4.4.1一级反应的特征78

4.4.2二级反应的特征80

4.4.3零级反应的特征81

4.5催化剂对化学反应速率的影响82

4.5.1均相催化82

4.5.2多相催化83

4.5.3催化剂的选择性84

4.6链反应85

思考题86

习题86

第5章 相平衡热力学89

5.1单组分体系的相平衡89

5.1.1液-汽平衡89

5.1.2固-气平衡90

5.1.3固-液平衡90

5.2混合物和溶液90

5.2.1混合物和溶液的分类90

5.2.2混合物常用组成标度90

5.3稀溶液的两个实验定律91

5.3.1拉乌尔定律91

5.3.2亨利定律93

5.4理想溶液中各组分的化学势93

5.4.1理想溶液93

5.4.2理想溶液中各组分的化学势93

5.4.3理想溶液的偏摩尔性质94

5.4.4理想溶液的通性94

5.5稀溶液中各组分的化学势95

5.6非电解质稀溶液的依数性96

5.6.1溶液的凝固点降低96

5.6.2溶液的沸点升高97

5.6.3渗透压98

5.7实际溶液中各组分的化学势99

5.7.1实际溶液中溶剂的化学势99

5.7.2实际溶液中溶质的化学势100

5.8电解质溶液的依数性100

5.9强电解质溶液的电导和离子的迁移数103

思考题106

习题106

第6章 相平衡状态图107

6.1相律107

6.1.1相数107

6.1.2独立组分数107

6.1.3自由度数107

6.1.4相律108

6.2单组分体系相图108

6.3二组分汽-液平衡相图109

6.3.1理想完全互溶的双液体系109

6.3.2非理想的完全互溶的双液体系111

6.3.3精馏原理112

6.4二组分固液平衡相图113

6.4.1热分析法113

6.4.2溶解度法114

思考题114

习题115

第7章 界面化学116

7.1表面吉布斯自由能116

7.1.1表面吉布斯自由能116

7.1.2表面张力117

7.2弯曲液面的特性117

7.2.1弯曲液面的附加压力117

7.2.2润湿作用119

7.2.3毛细现象119

7.2.4弯曲液面的饱和蒸气压120

7.3溶液的表面吸附122

7.3.1溶液的表面吸附现象122

7.3.2吉布斯吸附公式122

7.4气固表面吸附123

7.4.1物理吸附和化学吸附123

7.4.2吸附等温线124

7.4.3常用吸附等温式125

思考题127

习题127

第8章 胶体化学129

8.1胶体分散体系概述129

8.1.1分散体系129

8.1.2溶胶的制备130

8.1.3溶胶的净化131

8.2溶胶的基本性质131

8.2.1光学性质131

8.2.2动力性质132

8.2.3电学性质132

8.3溶胶的稳定性和聚沉作用133

8.3.1溶胶的稳定性——DIVO理论简介133

8.3.2溶胶的聚沉133

思考题134

第9章 原子结构和元素周期律135

9.1微观世界的波粒二象性及微观世界处理问题的方法135

9.1.1微观粒子的波粒二象性135

9.1.2测不准原理136

9.1.3微观世界处理问题的方法137

9.2原子的核外电子运动状态137

9.2.1原子结构模型的发展137

9.2.2波函数和原子轨道138

9.2.3概率密度和电子云139

9.2.4波函数的空间图像140

9.2.5四个量子数及其表征的意义141

9.3核外电子排布和元素周期系144

9.3.1多电子原子的能级144

9.3.2核外电子排布的规则145

9.3.3原子的电子层结构与元素周期系146

9.3.4元素性质的周期性变化147

思考题150

习题151

第10章化学键与分子结构153

10.1离子键及其离子化合物153

10.1.1离子键的形成和特征153

10.1.2离子的特征154

10.2共价键及其共价化合物155

10.2.1价键理论156

10.2.2杂化轨道理论和分子的空间构型157

10.2.3价层电子对互斥理论简介160

10.2.4分子轨道理论简介162

10.3金属键理论163

10.4配位化合物的结构理论164

10.4.1配合物的价键理论164

10.4.2配合物的晶体场理论165

10.5分子间力和氢键168

10.5.1极性分子与非极性分子168

10.5.2分子间作用力168

10.5.3分子间作用力的性质与化学键的关系168

10.5.4氢键的性质及对化合物性质的影响169

10.6晶体结构及其性质170

10.6.1晶体的内部结构171

10.6.2晶体的类型172

10.7结构与物质的性质176

思考题178

习题178

第11章 溶液中的酸碱平衡181

11.1酸碱理论简介181

11.1.1酸碱电离理论181

11.1.2酸碱质子理论181

11.1.3酸碱电子理论184

11.2酸碱在水溶液中的解离平衡185

11.2.1水的离子积和溶液的pH值185

11.2.2弱酸弱碱在水溶液中的解离平衡186

11.2.3各种体系溶液的pH值计算190

11.3同离子效应和缓冲溶液199

11.3.1同离子效应199

11.3.2缓冲溶液199

思考题202

习题202

第12章 溶液中的沉淀溶解平衡205

12.1溶度积和溶度积规则205

12.1.1溶度积205

12.1.2溶度积与溶解度的关系205

12.1.3溶度积规则206

12.2沉淀的生成207

12.3沉淀的溶解209

12.4分步沉淀210

12.5沉淀的转化212

12.6沉淀溶解平衡的应用213

思考题214

习题215

第13章 配位化合物与配位平衡217

13.1配位化合物的基本概念217

13.1.1配位化合物的定义217

13.1.2配位化合物的组成218

13.1.3配位化合物的命名220

13.1.4配位化合物的类型221

13.1.5配位化合物的异构223

13.2配位化合物的稳定性225

13.2.1配离子的不稳定常数和稳定常数225

13.2.2配合物的条件稳定常数228

13.2.3配位平衡的移动231

13.3配位化合物的应用235

13.3.1在分析化学中的应用235

13.3.2生命现象中的配合物236

13.3.3配合物在工业中的应用236

思考题237

习题237

第14章 氧化还原反应与电化学239

14.1氧化还原反应239

14.1.1氧化还原反应的基本概念239

14.1.2氧化还原反应中的计量关系241

14.1.3氧化还原反应方程式的配平241

14.2原电池与电极电势244

14.2.1原电池及其表示方法244

14.2.2标准电极电势246

14.3原电池电动势与氧化还原平衡247

14.3.1原电池电动势E与吉布斯自由能变△G的关系247

14.3.2标准电动势与氧化还原反应的平衡常数248

14.4影响电极电势的因素249

14.5电动势与电极电势的应用253

14.6元素电势图及其应用256

14.7电解及其应用258

14.7.1电解池和电解原理258

14.7.2分解电压259

14.7.3电解产物的一般规律259

思考题260

习题261

第15章 元素化学264

15.1金属通论264

15.1.1金属的通论和分类264

15.1.2金属的结构和性质264

15.1.3金属的冶炼265

15.2非金属元素的通论266

15.2.1非金属元素单质的性质266

15.2.2非金属元素的氢化物267

15.2.3非金属含氧酸及其盐268

15.3主族金属元素选述269

15.3.1 s区金属元素269

15.3.2 p区金属元素272

15.4 d区金属元素选述276

15.4.1 d区元素的通性276

15.4.2钛278

15.4.3铬278

15.4.4锰279

15.4.5铁系元素281

15.4.6铜族元素和锌族元素283

15.5非金属元素选述288

15.5.1硼及其化合物288

15.5.2碳和硅291

15.5.3氮和磷295

15.5.4氧族元素300

15.5.5卤族元素307

思考题312

习题313

第16章 定量分析概论316

16.1分析化学概述316

16.1.1分析化学的建立和发展316

16.1.2分析化学的分类317

16.1.3定量分析的一般步骤及结果的表示方法318

16.2定量分析中的误差318

16.2.1误差的表征318

16.2.2定量分析误差产生的原因319

16.2.3误差的减免320

16.3分析结果的数据处理321

16.3.1平均偏差321

16.3.2标准偏差322

16.3.3平均值的置信区间322

16.3.4可疑数据的取舍324

16.4有效数字及其应用324

16.4.1有效数字的位数325

16.4.2有效数字运算规则325

16.5容量分析的常见基本概念326

16.5.1分析浓度和平衡浓度326

16.5.2酸的浓度与溶液的酸度326

16.5.3活度和活度系数326

16.5.4标准溶液327

16.5.5标准溶液浓度表示法330

思考题331

习题331

第17章 滴定分析法简述333

17.1滴定分析法对滴定分析反应的要求和滴定分析分类333

17.1.1滴定分析法对滴定分析反应的要求333

17.1.2滴定分析分类333

17.2指示剂334

17.2.1酸碱指示剂334

17.2.2金属指示剂337

17.2.3沉淀指示剂338

17.2.4氧化还原指示剂339

17.3滴定曲线340

17.3.1酸碱滴定曲线340

17.3.2配位滴定曲线342

17.3.3沉淀滴定曲线344

17.3.4氧化还原滴定曲线344

17.4终点误差和直接滴定的条件347

17.4.1终点误差347

17.4.2直接滴定的条件349

17.5多元体系和混合离子的滴定349

17.5.1多元酸（碱）的滴定349

17.5.2混合金属离子的测定351

17.6滴定方式354

17.7各种滴定方法的应用355

17.7.1酸碱滴定355

17.7.2配位滴定357

17.7.3氧化还原滴定358

17.7.4沉淀滴定360

思考题363

习题364

第18章 有机化学与有机化合物367

18.1有机化合物概述367

18.1.1有机化学的产生和发展367

18.1.2有机化合物的结构特点368

18.1.3有机化合物的性质特点369

18.1.4共价键的断裂方式和有机化合物的反应类型369

18.1.5试剂的分类370

18.1.6有机化合物的分类372

18.1.7有机化合物的命名373

习题381

18.2烃类381

18.2.1烷烃382

18.2.2烯烃388

18.2.3二烯烃392

18.2.4炔烃395

18.2.5脂环烃397

18.2.6芳香烃399

18.2.7稠环芳烃405

思考题406

习题406

18.3卤代烃408

18.3.1分类与结构408

18.3.2卤代烃的性质409

18.3.3亲核取代反应历程411

18.3.4消除反应历程414

18.3.5重要的卤代烃415

思考题415

习题416

18.4醇、酚、醚416

18.4.1醇416

18.4.2酚423

18.4.3醚426

18.4.4含硫化合物429

思考题431

习题431

18.5醛、酮432

18.5.1醛、酮的结构432

18.5.2醛、酮的性质432

18.5.3重要的醛、酮436

思考题436

习题437

18.6羧酸及其衍生物437

18.6.1羧酸的分类437

18.6.2羧酸的结构438

18.6.3羧酸的性质438

18.6.4羧酸的衍生物441

18.6.5重要的羧酸和羧酸衍生物442

思考题443

习题443

18.7含氮有机化合物444

18.7.1胺类444

18.7.2氨基酸450

思考题453

习题454

18.8杂环化合物和生物碱454

18.8.1杂环化合物454

18.8.2生物碱457

思考题459

习题459

18.9有机化学与波谱459

18.9.1紫外光谱460

18.9.2红外光谱461

18.9.3核磁共振463

思考题465

习题465

部分习题答案467

附录478

附录一 常用重要的物理常数478

附录二 原子半径478

附录三 元素第一电离能479

附录四 元素电子亲和能479

附录五 元素电负性480

附录六 一些常见物质的热力学函数480

附录七 弱酸、弱碱的解离常数488

附录八 溶度积常数489

附录九 标准电极电势491

附录十 条件电极电势494

附录十一 配离子的稳定常数496

附录十二 配离子的累积稳定常数496

参考文献498