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第一篇化学反应原理 3

第一章 气体和溶液 3

1.1 气体 3

1.1.1 理想气体状态方程 3

1.1.2 气体混合物 5

1.1.3 气体分子动理论 9

1.1.4 真实气体 12

1.2 液体 14

1.2.1 液体的蒸发及饱和蒸气压 14

1.2.2 相变和水的相图 16

1.3 溶液 16

1.3.1 溶液中溶质的浓度 17

1.3.2 稀溶液的依数性 18

思考题 23

习题 24

第二章 热化学 26

2.1 热力学的术语和基本概念 26

2.1.1 系统和环境 26

2.1.2 状态和状态函数 27

2.1.3 过程和途径 27

2.1.4 相 28

2.1.5 化学反应计量式和反应进度 28

2.2 热力学第一定律 29

2.2.1 热和功 29

2.2.2 热力学能 30

2.2.3 热力学第一定律 31

2.3 化学反应热 31

2.3.1 定容反应热 32

2.3.2 定压反应热 32

2.3.3 △rUm和△rHm的关系 33

2.3.4 热化学方程式 34

2.3.5 标准摩尔生成焓 35

2.3.6 标准摩尔燃烧焓 36

2.4 Hess定律 37

2.5 反应热的计算 38

2.5.1 由标准摩尔生成焓计算△rH？ 38

2.5.2 由标准摩尔燃烧焓计算△rH？ 39

思考题 39

习题 40

第三章 化学反应速率 43

3.1 化学反应速率的概念 43

3.1.1 平均速率 43

3.1.2 瞬时速率 44

3.2 浓度对反应速率的影响——速率方程 45

3.2.1 化学反应速率方程 45

3.2.2 初始速率法确定反应速率方程 47

3.2.3 浓度与时间的定量关系 48

3.3 温度对反应速率的影响——Arrhenius方程 50

3.3.1 Arrhenius方程 50

3.3.2 Arrhenius方程的应用 51

3.4 反应速率理论和反应机理 53

3.4.1 碰撞理论 53

3.4.2 活化络合物理论 54

3.4.3 活化能与反应速率 56

3.4.4 反应机理与元反应 56

3.5 催化剂与催化作用 58

3.5.1 催化剂和催化作用的基本特征 59

3.5.2 均相催化与多相催化 59

3.5.3 酶催化 61

思考题 62

习题 62

第四章 化学平衡 熵和Gibbs函数 65

4.1 标准平衡常数 65

4.1.1 化学平衡的基本特征 65

4.1.2 标准平衡常数表达式 66

4.1.3 标准平衡常数的实验测定 69

4.2 标准平衡常数的应用 69

4.2.1 判断反应程度 69

4.2.2 预测反应方向 70

4.2.3 计算平衡组成 70

4.3 化学平衡的移动 71

4.3.1 浓度对化学平衡的影响 72

4.3.2 压力对化学平衡的影响 73

4.3.3 温度对化学平衡的影响 74

4.4 自发变化和熵 75

4.4.1 自发变化 75

4.4.2 焓和自发变化 76

4.4.3 混乱度、熵和微观状态数 77

4.4.4 热力学第三定律和标准熵 79

4.4.5 化学反应熵变和热力学第二定律 80

4.5 Gibbs函数 82

4.5.1 Gibbs函数［变］判据 82

4.5.2 标准摩尔生成Gibbs函数 84

4.5.3 Gibbs函数与化学平衡 85

4.5.4 van't Hoff方程 87

思考题 87

习题 89

第五章 酸碱反应和配位反应 93

5.1 酸碱质子理论 93

5.1.1 历史回顾 93

5.1.2 酸碱质子理论 94

5.1.3 酸和碱的相对强弱 98

5.2 水的解离平衡和溶液的pH 99

5.2.1 水的解离平衡 99

5.2.2 溶液的pH 100

5.3 弱酸、弱碱的解离平衡 101

5.3.1 一元弱酸、弱碱的解离平衡 102

5.3.2 多元弱酸的解离平衡 104

5.3.3 盐类的水解反应 106

5.4 缓冲溶液 112

5.4.1 同离子效应 112

5.4.2 缓冲溶液 113

5.4.3 缓冲溶液pH的计算 114

5.4.4 缓冲范围和缓冲能力 116

5.5 酸碱指示剂 117

5.6 酸碱电子理论 119

5.7 配位化合物 120

5.7.1 配合物的组成 120

5.7.2 配合物的化学式和命名 122

5.7.3 配合物的分类 123

5.8 配位反应与配位平衡 123

5.8.1 配合物的解离常数和稳定常数 123

5.8.2 配体取代反应和电子转移反应 125

5.8.3 配合物的稳定性 128

思考题 130

习题 131

第六章 沉淀反应 134

6.1 溶解度和溶度积 134

6.1.1 溶解度 134

6.1.2 溶度积 134

6.1.3 溶度积和溶解度间的关系 135

6.2 沉淀的生成和溶解 138

6.2.1 溶度积规则 138

6.2.2 同离子效应和盐效应 139

6.2.3 pH对沉淀溶解平衡的影响 142

6.2.4 配合物的生成对溶解度的影响——沉淀的配位溶解 145

6.3 两种沉淀之间的平衡 147

6.3.1 分步沉淀 147

6.3.2 沉淀的转化 149

思考题 150

习题 150

第七章 氧化还原反应 153

7.1 氧化还原反应的基本概念 153

7.1.1 氧化值 153

7.1.2 氧化还原反应方程式的配平 155

7.2 电化学电池 157

7.2.1 原电池的构造 157

7.2.2 电解池与Faraday定律 160

7.2.3 原电池电动势的测定 161

7.2.4 原电池的最大功与Gibbs函数 162

7.3 电极电势 163

7.3.1 标准氢电极和甘汞电极 163

7.3.2 标准电极电势 164

7.3.3 Nernst方程 165

7.3.4 E-pH图 169

7.4 电极电势的应用 172

7.4.1 判断氧化剂、还原剂的相对强弱 172

7.4.2 判断氧化还原反应进行的方向 173

7.4.3 确定氧化还原反应进行的限度 175

7.4.4 元素电势图 177

思考题 179

习题 180

第二篇物质结构基础 187

第八章 原子结构 187

8.1 氢原子光谱和Bohr理论 187

8.1.1 原子结构理论发展历史的简单回顾 187

8.1.2 氢原子光谱 188

8.1.3 Bohr理论 189

8.2 微观粒子运动的基本特征 191

8.2.1 微观粒子的波粒二象性 191

8.2.2 不确定原理与微观粒子运动的统计规律 193

8.3 氢原子结构的量子力学描述 194

8.3.1 Schr？dinger方程与三个量子数 194

8.3.2 波函数与原子轨道 196

8.3.3 量子数与核外电子的运动状态 199

8.3.4 概率密度与电子云 201

8.3.5 氢原子的径向分布函数图 203

8.4 多电子原子结构 203

8.4.1 多电子原子轨道能级 204

8.4.2 核外电子的排布 208

8.5 元素周期表 211

8.5.1 元素的周期 211

8.5.2 元素的族 211

8.5.3 元素的分区 212

8.6 元素性质的周期性 213

8.6.1 原子半径 213

8.6.2 电离能 214

8.6.3 电子亲和能 216

8.6.4 电负性 218

思考题 219

习题 220

第九章 分子结构 222

9.1 价键理论 222

9.1.1 Lewis理论 222

9.1.2 共价键的形成和本质 223

9.1.3 价键理论的基本要点与共价键的特点 224

9.1.4 共价键的键型 224

9.2 键参数 226

9.2.1 键能 226

9.2.2 键长 228

9.2.3 键角 228

9.2.4 键矩与部分电荷 229

9.3 杂化轨道理论 229

9.3.1 杂化轨道的概念 230

9.3.2 杂化轨道的类型 231

9.4 价层电子对互斥理论 236

9.4.1 价层电子对互斥理论的基本要点 236

9.4.2 分子几何构型的推测 239

9.4.3 推断分子（离子）几何构型的实例 240

9.5 分子轨道理论 241

9.5.1 分子轨道理论的要点 242

9.5.2 分子轨道能级图及其应用 244

9.6 原子轨道和分子轨道的对称性 248

思考题 250

习题 251

第十章 固体结构 253

10.1 晶体结构和类型 253

10.1.1 晶体结构的特征与晶格理论 253

10.1.2 晶体缺陷 255

10.1.3 非晶体和准晶体 257

10.1.4 晶体类型 258

10.2 金属晶体 259

10.2.1 金属晶体的结构 259

10.2.2 金属键理论 262

10.3 离子晶体 265

10.3.1 离子晶体的结构 265

10.3.2 晶格能 269

10.3.3 离子极化 273

10.4 分子晶体 274

10.4.1 分子的偶极矩和极化率 275

10.4.2 分子间的吸引作用 277

10.4.3 氢键 279

10.5 层状晶体 282

思考题 282

习题 283

第十一章 配合物结构 285

11.1 配合物的空间构型、异构现象和磁性 285

11.1.1 配合物的空间构型 285

11.1.2 配合物的异构现象 287

11.1.3 配合物的磁性 289

11.2 配合物的化学键理论 291

11.2.1 价键理论 291

11.2.2 晶体场理论 295

思考题 305

习题 306

第三篇元素化学 309

第十二章 s区元素 309

12.1 s区元素概述 310

12.2 s区元素的单质 314

12.2.1 单质的物理性质和化学性质 314

12.2.2 s区元素的存在和单质的制备 317

12.3 s区元素的化合物 318

12.3.1 氢化物 318

12.3.2 氧化物 319

12.3.3 氢氧化物 322

12.3.4 重要盐类及其性质 324

12.3.5 配合物 329

12.4 锂、铍的特殊性 对角线规则 330

12.4.1 锂的特殊性 330

12.4.2 铍的特殊性 330

12.4.3 对角线规则 331

思考题 331

习题 332

第十三章 p区元素（一） 334

13.1 p区元素概述 334

13.2 硼族元素 336

13.2.1 硼族元素概述 336

13.2.2 硼族元素的单质 337

13.2.3 硼的化合物 340

13.2.4 铝的化合物 346

13.3 碳族元素 350

13.3.1 碳族元素概述 350

13.3.2 碳族元素的单质 351

13.3.3 碳的化合物 353

13.3.4 硅的化合物 358

13.3.5 锡、铅的化合物 364

思考题 369

习题 369

第十四章 p区元素（二） 371

14.1 氮族元素 371

14.1.1 氮族元素概述 371

14.1.2 氮族元素的单质 373

14.1.3 氮的化合物 377

14.1.4 磷的化合物 388

14.1.5 砷、锑、铋的化合物 396

14.2 氧族元素 401

14.2.1 氧族元素概述 401

14.2.2 氧及其化合物 403

14.2.3 硫及其化合物 406

思考题 418

习题 418

第十五章 p区元素（三） 421

15.1 卤素 421

15.1.1 卤素概述 421

15.1.2 卤素单质 422

15.1.3 卤化氢 427

15.1.4 卤化物 多卤化物 卤素互化物 430

15.1.5 卤素的含氧化合物 434

15.1.6 拟卤素及拟卤化物 440

15.2 稀有气体 442

15.2.1 稀有气体的发现 443

15.2.2 稀有气体的性质和用途 443

15.2.3 稀有气体的存在和分离 445

15.2.4 稀有气体的化合物 445

15.3 p区元素化合物性质的递变规律 448

15.3.1 p区元素的单质 448

15.3.2 p区元素的氢化物 449

15.3.3 p区元素的氧化物及其水合物 451

15.3.4 p区元素化合物的氧化还原性 453

15.3.5 p区元素含氧酸盐的溶解性和热稳定性 454

思考题 454

习题 455

第十六章 d区元素（一） 457

16.1 d区元素概述 457

16.1.1 d区元素的原子半径和电离能 459

16.1.2 d区元素的物理性质 459

16.1.3 d区元素的化学性质 460

16.1.4 d区元素的氧化态 461

16.1.5 d区元素离子的颜色 461

16.2 钛 钒 463

16.2.1 钛及其化合物 463

16.2.2 钒及其化合物 465

16.3 铬 钼 钨 多酸型配合物 469

16.3.1 铬、钼、钨的单质 470

16.3.2 铬的化合物 470

16.3.3 钼、钨的化合物 475

16.3.4 多酸型配合物 476

16.4 锰 477

16.4.1 锰的单质 478

16.4.2 锰的化合物 478

16.4.3 锰的Gibbs函数变（△rG？）-氧化值图 482

16.5 铁 钴 镍 484

16.5.1 铁、钴、镍的单质 484

16.5.2 铁、钴、镍的化合物 485

16.6 铂系元素 495

16.6.1 铂系元素的单质 495

16.6.2 铂和钯的重要化合物 495

16.7 金属有机化合物 496

16.7.1 羰基配合物 497

16.7.2 不饱和烃配合物 499

思考题 501

习题 502

第十七章 d区元素（二） 505

17.1 铜族元素 505

17.1.1 铜族元素的单质 505

17.1.2 铜族元素的化合物 506

17.2 锌族元素 515

17.2.1 锌族元素的单质 516

17.2.2 锌族元素的化合物 517

思考题 525

习题 526

第十八章 f区元素 528

18.1 镧系元素 528

18.1.1 稀土元素简介 528

18.1.2 镧系元素概述 529

18.1.3 镧系元素的单质 532

18.1.4 镧系元素的重要化合物 536

18.2 锕系元素 538

18.2.1 锕系元素概述 538

18.2.2 钍和铀及其化合物 540

18.3 核化学简介 542

18.3.1 核结构 542

18.3.2 核反应 544

18.3.3 核能的利用 547

思考题 549

习题 549

部分习题参考答案 551

附录 556

本书所用单位制的说明 556

附表一 一些物质的热力学性质 558

附表二 某些物质的标准摩尔燃烧焓（298.15 K） 577

附表三 酸、碱的解离常数 577

附表四 某些配离子的标准稳定常数（298.15 K） 579

附表五 溶度积常数（简称溶度积） 580

附表六 标准电极电势（298.15 K） 582

索引 586

主要参考书目 594

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