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绪论1

1．化学概述1

2．反应进度4

3．理想气体分压定律5

【阅读材料】21世纪化学的四大难题和美好前景6

【科学家简介】道尔顿（J. Dalton,1766—1844）7

思考与练习8

第一篇 化学反应基本规律11

第1章 化学热力学初步11

1.1 基本概念12

1.1.1 系统与环境12

1.1.2 状态与状态函数12

1.1.3 过程和途径13

1.1.4 热和功13

1.1.5 热力学能14

1.1.6 热力学标准状态14

1.2 热化学15

1.2.1 热力学第一定律15

1.2.2 化学反应热效应16

1.2.3 焓和焓变17

1.2.4 化学反应热效应的计算18

1.3 化学反应的自发性22

1.3.1 自发过程22

1.3.2 焓变与自发过程22

1.3.3 熵变与自发过程23

1.4 吉布斯自由能和吉布斯自由能判据25

1.4.1 吉布斯自由能25

1.4.2 吉布斯自由能变和反应的自发性25

1.4.3 吉布斯-亥姆霍兹公式的应用28

【阅读材料】现代新能源29

【科学家简介】吉布斯（J.W. Gibbs,1839—1903）30

思考与练习31

第2章 化学平衡34

2.1 化学平衡状态34

2.1.1 可逆反应与化学平衡34

2.1.2 化学平衡常数35

2.2 吉布斯自由能变与化学平衡37

2.2.1 吉布斯自由能变与化学平衡常数的关系37

2.2.2 化学平衡常数的应用39

2.3 化学平衡的移动41

2.3.1 浓度对化学平衡的影响41

2.3.2 压力对化学平衡的影响41

2.3.3 温度对化学平衡的影响43

2.3.4 勒·夏特里原理44

【阅读材料】骨骼的老化44

【科学家简介】勒·夏特里（Le Chatelier,1850—1936）45

思考与练习46

第3章 化学动力学初步48

3.1 概述48

3.1.1 化学反应速率的表示48

3.1.2 平均速率与瞬时速率的测定49

3.1.3 反应机理50

3.2 反应速率理论简介51

3.2.1 有效碰撞理论51

3.2.2 过渡态理论53

3.3 反应速率与浓度的关系54

3.3.1 质量作用定律54

3.3.2 反应级数的实验确定54

3.4 反应速率与温度的关系55

3.4.1 范特霍夫近似规则56

3.4.2 阿仑尼乌斯方程56

3.5 反应速率与催化剂的关系57

3.5.1 催化剂与催化反应57

3.5.2 催化作用机理58

3.5.3 均相催化和非均相催化58

【阅读材料】59

1．飞秒化学简介59

2．化学动力学在考古中的应用60

【科学家简介】范特霍夫（J.H. van't Hoff,1852—1911）61

思考与练习62

第二篇 物质结构理论67

第4章 原子结构与元素周期律67

4.1 近代原子结构理论的产生67

4.1.1 原子的核型结构与氢原子光谱67

4.1.2 量子化和玻尔理论68

4.2 微观粒子运动的特殊性70

4.2.1 微观粒子的波粒二象性70

4.2.2 微观粒子运动的统计规律和不确定原理71

4.3 量子力学对核外电子运动状态的描述72

4.3.1 波函数和原子轨道72

4.3.2 概率密度与电子云74

4.3.3 原子轨道和电子云图像75

4.3.4 四个量子数78

4.4 原子核外电子排布和元素周期系80

4.4.1 多电子原子轨道能级80

4.4.2 基态原子的核外电子排布规律82

4.4.3 原子的电子层结构与元素周期系85

4.5 元素基本性质的周期性86

4.5.1 影响元素性质的结构因素86

4.5.2 元素的金属性和非金属性89

4.5.3 元素的电离能89

4.5.4 元素的电子亲和能91

4.5.5 元素的电负性92

【阅读材料】93

1．元素周期表的展望93

2．足球烯——C6093

【科学家简介】玻尔（N.H. David Bohr,1885—1962）94

思考与练习95

第5章 化学键和分子结构97

5.1 离子键97

5.1.1 离子键的形成97

5.1.2 晶格能98

5.1.3 离子键的特征99

5.1.4 离子的特征99

5.2 共价键101

5.2.1 价键理论101

5.2.2 共价键的特点102

5.2.3 共价键的类型103

5.2.4 键参数104

5.3 杂化轨道理论105

5.3.1 杂化轨道理论的基本要点106

5.3.2 s-p杂化的类型106

5.4 价层电子对互斥理论109

5.4.1 价层电子对互斥理论基本要点110

5.4.2 判断分子构型的一般原则111

5.5 分子的极性和离子极化112

5.5.1 分子的极性112

5.5.2 分子的极化113

5.5.3 离子极化114

5.6 分子间力和氢键116

5.6.1 分子间力116

5.6.2 氢键118

5.7 晶体结构119

5.7.1 晶体与非晶体119

5.7.2 晶体的基本类型120

【阅读材料】液晶121

【科学家简介】鲍林（L. Pauling,1901—1994）121

思考与练习122

第三篇 分散系及水溶液中的化学平衡理论127

第6章 溶液和胶体127

6.1 分散系127

6.2 溶液128

6.2.1 溶液的组成标度128

6.2.2 稀溶液的依数性130

6.3 表面现象136

6.3.1 表面能136

6.3.2 吸附现象137

6.4 溶胶139

6.4.1 溶胶的制备140

6.4.2 溶胶的一般性质140

6.4.3 胶团结构142

6.4.4 溶胶的稳定性和聚沉143

6.5 高分子化合物溶液和凝胶145

6.5.1 高分子溶液145

6.5.2 凝胶146

6.6 表面活性剂 乳状液147

6.6.1 表面活性剂的结构及作用机理147

6.6.2 表面活性剂的分类与应用148

【阅读材料】151

1．等离子体、中子态、夸克-胶子等离子体151

2．胶体化学在生物学上的应用152

【科学家简介】拉乌尔（F.M. Raoult,1830—1901）153

思考与练习154

第7章 酸碱平衡156

7.1 酸碱理论156

7.1.1 酸碱质子理论157

7.1.2 酸碱电子理论160

7.2 弱酸弱碱的解离平衡161

7.2.1 一元弱酸弱碱的解离平衡161

7.2.2 多元弱酸（碱）的解离平衡164

7.2.3 酸碱平衡的移动166

7.3 酸碱缓冲溶液168

7.3.1 缓冲溶液和缓冲作用168

7.3.2 缓冲溶液pH的计算169

7.3.3 缓冲容量和缓冲范围170

7.3.4 缓冲溶液的配制171

7.4 强电解质溶液简介172

【阅读材料】食物的酸碱性与人体健康173

【科学家简介】阿仑尼乌斯（S. Arrhenius,1859—1927）174

思考与练习174

第8章 沉淀溶解平衡177

8.1 溶度积原理177

8.1.1 难溶电解质沉淀溶解平衡和溶度积常数177

8.1.2 溶度积常数和溶解度的关系178

8.1.3 溶度积规则179

8.2 沉淀的生成与溶解179

8.2.1 沉淀的生成179

8.2.2 沉淀的溶解181

8.3 分步沉淀与沉淀的转化184

8.3.1 分步沉淀184

8.3.2 沉淀的转化185

8.4 沉淀反应在分析化学中的应用185

8.4.1 利用沉淀反应进行离子鉴定185

8.4.2 利用沉淀反应进行离子分离185

8.4.3 利用沉淀反应进行定量分析186

【阅读材料】身体里的石头——结石186

【科学家简介】路易斯（Gilbert Newton Lewis,1875—1946）187

思考与练习188

第9章 氧化还原平衡和电化学基础190

9.1 氧化还原反应的基本概念190

9.1.1 氧化数190

9.1.2 氧化还原电对191

9.1.3 氧化还原反应方程式的配平192

9.2 原电池和电极电势194

9.2.1 原电池的组成和工作原理194

9.2.2 电极的种类和原电池的表示方法195

9.2.3 电极电势的产生与标准电极电势196

9.3 电池反应的热力学198

9.3.1 电池电动势与吉布斯自由能变的关系198

9.3.2 电池电动势与标准平衡常数的关系199

9.4 影响电极电势的因素200

9.4.1 能斯特方程200

9.4.2 浓度对电极电势的影响201

9.4.3 酸度对电极电势的影响203

9.4.4 难溶化合物的生成对电极电势的影响203

9.4.5 配位化合物的生成对电极电势的影响205

9.5 电极电势的应用205

9.5.1 判断氧化还原反应的方向205

9.5.2 判断氧化还原反应的程度205

9.5.3 选择合适的氧化剂和还原剂206

9.5.4 元素电势图及其应用206

【阅读材料】化学电源207

【科学家简介】能斯特（Walther hermann Nernst,1864—1941）208

思考与练习209

第10章 配位化合物211

10.1 配位化合物概述211

10.1.1 配位化合物的含义211

10.1.2 配位化合物的组成212

10.1.3 配位化合物的命名213

10.1.4 螯合物214

10.2 配合物的价键理论215

10.2.1 价键理论的要点215

10.2.2 配离子的形成216

10.2.3 配合物的磁性217

10.3 配位平衡218

10.3.1 配位化合物的稳定常数218

10.3.2 配位平衡的计算219

10.4 配位化合物应用224

10.4.1 配位化合物在分析化学中的应用225

10.4.2 配位化合物在生命科学中的意义225

10.4.3 配位化合物在其他方面的应用226

【阅读材料】226

1．人体中的配合物226

2．稀土元素227

【科学家简介】维尔纳（A. Werner,1866—1919）228

思考与练习229

第四篇 实用化学233

第11章 元素化学概述233

11.1 元素概念233

11.1.1 元素233

11.1.2 核素234

11.1.3 同位素234

11.2 单质的性质235

11.2.1 单质的物理性质235

11.2.2 单质的化学性质240

11.3 无机化合物的化学性质242

11.3.1 化合物的溶解性242

11.3.2 含氧酸及其盐的氧化还原性243

11.3.3 含氧酸及其盐的热稳定性244

11.3.4 化合物的酸碱性245

11.4 重要无机化合物选述246

11.4.1 钾和钠的化合物246

11.4.2 硼、碳、硅的化合物246

11.4.3 氮、磷、砷的化合物248

11.4.4 氧和硫的化合物249

11.4.5 卤素化合物251

11.5 常见离子的鉴定252

【阅读材料】稀有气体（noble gas）255

【科学家简介】侯德榜（De. Bang. Hou,1890—1974）256

思考与练习257

第12章 化学与人类生活258

12.1 化学与生命258

12.1.1 生物体内的微量元素259

12.1.2 生物体内的微量元素的生理功能和作用原理259

12.1.3 生物技术简介267

12.2 化学与食品和药品269

12.2.1 化学与食品269

12.2.2 化学与药品276

12.2.3 化学与镇静剂和毒品278

12.3 化学与化妆用品279

12.3.1 化妆品的化学组成279

12.3.2 常用化妆品介绍279

12.3.3 化妆品中的不安全因素282

12.4 化学与信息283

12.4.1 化学与信息技术283

12.4.2 信息材料283

12.5 化学与环境286

12.5.1 环境的化学污染286

12.5.2 环境污染的防治292

【阅读材料】药物的发现和设计294

【科学家简介】霍奇金（D.C. Hodgkin,1910—1994）295

思考与练习296

练习题参考答案297

附录302

附录1 国际单位制（SI制）（摘录）302

附录2 国际单位制（SI制）的词头302

附录3 一些基本物理量常数303

附录4 希腊字母表303

附录5 某些物质的标准生成焓、标准生成吉布斯自由能、标准熵（100 kPa,298 K）304

附录6 一些物质的标准摩尔燃烧焓（298 K）308

附录7 一些常见弱酸、弱碱在水溶液中的解离常数KΘ308

附录8 常见难溶电解质的溶度积K？（298 K）309

附录9 标准电极电势表（298 K）311

附录10 常见配离子的稳定常数312

参考文献314

索引316