無機化學

《無機化學》是中職-本科貫通教育實踐系列的一個分冊，是為中本貫通教育編寫的一部教材。內容充分注意與中職教材的銜接及與本科後續課程的聯繫，具有選材適當、系統性好、深淺適中、邏輯性強等優點。同時本書還著意拓寬視野、突出應用、滲透工程意識和培養學生的自學能力。全書內容共分10章，包括化學熱力學初步，化學反應進行的方向、速率以及化學平衡，溶液中的化學，電化學基礎與應用，原子結構和元素周期系，分子結構與性質，晶體結構與性質，配合物的結構與性質，主族元素，過渡金屬等無機化學知識。每章后還附有知識性、前沿性、趣味性的“新視野”閱讀材料。

《無機化學》除作為中本貫通教育使用外，也可作為高等學校化學、化工類及相關專業（環境、材料、輕工、生態、冶金、地質、紡織等）的無機化學課程教材，亦可供相關科研、工程技術人員參考使用。

第1章 化學熱力學初步1

1.1化學中的計量1

1.1.1原子量和分子量1

1.1.2物質的量及其單位1

1.1.3物質的量相關計算2

1.1.4氣體的計量3

1.2熱力學基本概念及術語5

1.2.1系統與環境6

1.2.2狀態與狀態函數6

1.2.3熱力學能7

1.2.4熱與功7

1.2.5熱力學第一定律8

1.3熱力學8

1.3.1化學反應熱與焓變8

1.3.2化學反應熱的計算10

1.3.3標準摩爾生成焓和標準摩爾焓變11

新視野第一類永動機13

習題14

第2章 化學反應進行的方向、速率以及化學平衡16

2.1化學反應進行的方向16

2.1.1化學反應自發性的判斷16

2.1.2吉布斯自由能變與化學反應的方向18

2.2化學反應速率20

2.2.1反應速率的表示方法21

2.2.2反應速率理論22

2.3影響反應速率的因素24

2.3.1反應物濃度與反應速率的關係24

2.3.2反應速率與溫度的關係25

2.3.3催化劑與反應速率的關係26

2.4化學平衡28

2.4.1可逆反應和化學平衡28

2.4.2化學平衡常數29

2.4.3多重平衡規則31

2.4.4標準平衡常數與標準摩爾自由能變的關係31

2.4.5有關化學平衡的計算33

2.5化學平衡的移動34

2.5.1濃度對化學平衡的影響35

2.5.2壓力對化學平衡的影響36

2.5.3溫度對化學平衡的影響38

2.5.4催化劑和化學平衡39

2.5.5平衡移動原理——勒夏特列原理39

2.5.6如何選擇合理生產條件的一般原則39

新視野照相術中的化學反應40

習題40

第3章 溶液中的化學42

3.1電解質的分類和酸鹼的定義43

3.1.1電解質的分類43

3.1.2酸鹼的定義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46

3.2.2溶液的酸鹼性和pH值47

3.2.3酸鹼指示劑47

3.2.4關於pH值的計算48

3.3一元弱酸、弱鹼的解離平衡49

3.3.1一元弱酸、弱鹼解離平衡的建立49

3.3.2解離常數和弱酸、弱鹼的相對強弱50

3.3.3一元弱酸、弱鹼溶液中有關離子濃度的計算50

3.3.4解離度51

3.3.5解離度與解離常數以及弱電解質濃度的關係51

3.3.6多元弱酸的解離52

3.4同離子效應53

3.5緩衝溶液54

3.5.1緩衝溶液的概念54

3.5.2緩衝作用的原理56

3.5.3緩衝溶液pH值的計算56

3.5.4緩衝溶液的選擇和配製57

3.5.5緩衝溶液的應用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沉澱溶解平衡與溶度積62

3.7.1溶度積62

3.7.2溶度積和溶解度62

3.8溶度積規律及其應用64

3.8.1溶度積規則64

3.8.2分步沉澱65

3.9沉澱的溶解和轉化68

3.9.1沉澱的溶解68

3.9.2沉澱的轉化70

新視野生成硫化物沉澱使金屬離子分離的方法簡介70

習題72

第4章 電化學基礎與應用74

4.1原電池與電極電勢74

4.1.1原電池74

4.1.2電極電勢76

4.2電極電勢的應用78

4.2.1能斯特方程式78

4.2.2濃度對電極電勢的影響79

4.2.3電極電勢的應用81

4.3*化學電源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86

4.4.1電解原理86

4.4.2電解電壓87

4.4.3電解產物88

4.4.4電解食鹽水89

4.4.5電化學技術89

4.5金屬的腐蝕與防護91

4.5.1電化學腐蝕91

4.5.2金屬防腐技術92

新視野染料敏化太陽能電池95

習題96

第5章 原子結構和元素周期系98

5.1原子結構理論發展簡介98

5.1.1早期的原子結構模型98

5.1.2玻爾理論及其原子結構模型98

5.1.3原子結構的量子力學模型99

5.2核外電子的運動狀態描述102

5.2.1波函數102

5.2.2電子云102

5.2.3四個量子數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原子的電子層結構和元素周期系110

5.4元素基本性質的周期性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電負性113

5.4.5金屬性和非金屬性114

新視野微觀物質的深層次剖視115

習題116

第6章 分子結構與性質118

6.1路易斯(Lewis)共價鍵理論118

6.2價鍵理論119

6.2.1現代共價鍵理論119

6.2.2共價鍵的形成119

6.2.3價鍵理論要點119

6.2.4共價鍵的特徵120

6.2.5共價鍵的類型120

6.2.6幾個重要的鍵參數122

6.3雜化軌道理論與分子的幾何構型123

6.3.1價鍵理論的局限性123

6.3.2雜化軌道理論的要點124

6.3.3雜化類型與分子幾何構型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分子軌道理論的應用實例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的關係133

6.5.4氫鍵134

新視野超分子化學135

習題136

第7章 晶體結構與性質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鍵型過渡143

7.4.3金屬晶體143

7.5混合型晶體144

新視野軟物質144

習題146

第8章 配合物的結構和性質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配合物的化學式及命名151

8.2配合物的化學鍵理論152

8.2.1價鍵理論152

8.2.2判斷配合物的空間構型152

8.2.3配合物中配位鍵的類型155

8.2.4配合物的穩定性、磁性與鍵型關係156

8.3配合物在水溶液中的穩定性157

8.3.1配位-解離平衡及其平衡常數158

8.3.2配離子穩定常數的應用159

8.4配合物的類型162

8.4.1簡單配合物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配合物的應用164

8.5.1分析化學方面164

8.5.2工業生產方面165

8.5.3生物醫藥方面165

新視野21世紀配位化學在現代化學中的地位166

習題167

第9章 主族元素169

9.1元素概述169

9.1.1地殼中元素的分佈和存在類型169

9.1.2元素資源的存在形式及利用169

9.2主族金屬(一)——鹼金屬和鹼土金屬170

9.2.1鹼金屬和鹼土金屬的通性170

9.2.2鹼金屬和鹼土金屬的化學性質171

9.2.3單質製備的一般方法172

9.2.4鹼金屬和鹼土金屬的氧化物172

9.2.5氫氧化物174

9.2.6鹼金屬和鹼土金屬的鹽類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

習題232

第10章 過渡金屬235

10.1過渡金屬元素概述235

10.1.1過渡金屬元素的定義及在周期表中的位置235

10.1.2過渡金屬元素在自然界中的分佈235

10.1.3過渡金屬元素的電子層結構及其原子半徑236

10.1.4過渡金屬元素的氧化態及電離能的變化236

10.1.5過渡金屬元素單質及其化合物的物理性質238

10.1.6過渡金屬及其化合物的化學性質240

10.1.7過渡金屬元素的生物效應242

10.2鈦(Ti)242

10.2.1金屬鈦的性質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金屬鉻的製取245

10.3.2金屬鉻的性質及用途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金屬錳的製備250

10.4.2金屬錳的物理、化學性質及其應用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、鎳的性質與用途255

10.5.2鐵、鈷、鎳化合物的氧化還原性質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、金的性質及其應用264

10.6.2金屬銅、銀、金的冶鍊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、汞的性質及其應用272

10.7.2鋅、鎘、汞的重要化合物274

新視野鉑和鈀277

習題278

附錄281

附錄1標準熱力學數據(298.15K, 100kPa)281

附錄2弱酸、弱鹼的解離常數（298.15K）285

附錄3難溶化合物的溶度積常數287

附錄4標準電極電勢(298.15K)288

參考文獻292

元素周期表293