無機及分析化學

本教材是化工大類各專業學生學習的第一門基礎化學課程。本課程在物質結構(原子結構和分子結構)和四大化學平衡(酸鹼平衡、沉澱溶解平衡、氧化還原平衡和配位平衡)原理的基礎上，討論了重要元素及其化合物的結構、組成、性質、變化規律及其測定的一般方法。本教材內容儘可能和化工類各專業對化學基礎的要求相結合，為學習後續課程及從事專業實踐打下必要的基礎。

本教材是按照工科化學課程教學指導委員會修訂的《無機化學課程教學基本要求》和《分析化學課程教學基本要求》編寫，注重加強基礎、優化內容組合、突出重點，適用於高等院校化工、輕工、應用化學、生物工程、食品等各專業及農、醫等院校的相關專業一年級學生使用。

第1章氣體和溶液1

11氣體1

111理想氣體狀態方程1

112氣體的分壓定律和分體積定律2

12溶液4

121溶液的濃度4

122電解質溶液6

習題7

第2章定量分析中的誤差和分析結果的

數據處理9

21誤差的分類及表示方法9

211系統誤差和隨機誤差9

212準確度和誤差10

213精密度和偏差11

214準確度與精密度的關係12

22有限實驗數據的統計處理12

221隨機誤差的正態分佈12

222平均值的置信區間13

223測定結果離群值的捨棄14

224顯著性檢驗16

225分析結果的數據處理與報告17

23提高分析結果準確度的方法18

231選擇合適的分析方法18

232減小測量的相對誤差18

233消除測定過程的系統誤差19

234增加平行測定次數及減小隨機誤差19

24有效數字19

241有效數字的含義及位數19

242有效數字的計位規則20

243有效數字的修約規則20

244有效數字的運算規則21

習題21

第3章化學反應中的能量關係23

31化學熱力學的概念23

32化學反應的熱效應24

321熱力學第一定律24

322恆容反應熱、恆壓反應熱、焓和焓變的概念25

323熱化學方程式25

324蓋斯定律26

325生成焓26

33化學反應熱效應的理論計算27

331由標準摩爾生成焓計算反應熱27

332由鍵焓估算反應熱27

習題28

第4章化學反應速率和化學平衡30

41化學反應速率30

42反應的活化能31

421分子碰撞理論31

422過渡狀態理論33

43影響化學反應速率的因素33

431濃度對反應速率的影響33

432溫度對反應速率的影響35

433催化劑對反應速率的影響36

434影響多相反應速率的因素38

44化學平衡38

441可逆反應與化學平衡38

442化學平衡常數38

45化學平衡的移動40

451濃度對化學平衡的影響40

452壓力對化學平衡的影響42

453溫度對化學平衡的影響43

454催化劑與化學平衡的關係44

455平衡移動原理44

46化學反應的方向和限度44

461化學反應的自發性及其判斷44

462熵與化學反應的熵變45

463吉布斯自由能變46

464化學反應的方向和限度的判斷

依據47

習題49

第5章酸鹼平衡與酸鹼滴定52

51酸鹼理論52

511酸鹼質子理論52

512酸鹼電子理論53

513軟硬酸鹼理論54

52弱酸、弱鹼離解平衡55

521一元弱酸、弱鹼離解平衡55

522同離子效應和鹽效應57

523多元弱酸、弱鹼的離解平衡57

524共軛酸鹼對的Ka與Kb的關係58

53酸鹼緩衝溶液59

531酸鹼緩衝溶液的作用原理60

532酸鹼緩衝溶液的pH計算60

533緩衝容量和緩衝範圍61

534緩衝溶液的配製62

54酸鹼平衡體系中有關組分濃度的計算63

541分佈係數與分佈曲線63

542溶液酸度的計算65

55滴定分析概述68

551滴定分析對化學反應的要求69

552滴定方式69

553標準溶液和基準物質70

554滴定分析結果計算70

56酸鹼滴定法71

561酸鹼指示劑71

562酸鹼滴定法的基本原理74

57酸鹼滴定法的應用79

571酸鹼標準溶液的配製與標定79

572應用實例80

習題83

第6章沉澱溶解平衡和沉澱分析法86

61難溶電解質的溶度積和溶度積規則86

611難溶電解質的溶度積86

612溶解度和溶度積的相互換算86

613溶度積常數和吉布斯函數87

614溶度積規則87

62沉澱溶解平衡的移動88

621同離子效應和鹽效應對沉澱溶解平衡的影響88

622沉澱生成89

623沉澱的溶解90

624分步沉澱92

625沉澱轉化93

63重量分析法和沉澱滴定法94

631重量分析法94

632沉澱的形成94

633影響沉澱純度的因素95

634沉澱條件的選擇及減少沉澱沾污的方法96

635沉澱的過濾、洗滌、烘乾或灼燒97

636重量分析對沉澱的要求97

637重量分析的計算和應用實例98

64沉澱滴定法99

641莫爾法99

642佛爾哈德法100

643法揚斯法101

644銀量法的應用102

習題103

第7章氧化還原反應與氧化還原滴定104

71氧化還原反應方程式的配平104

711氧化數法104

712離子電子法106

72電極電勢107

721原電池107

722電極電勢108

73電極電勢的應用113

731判斷原電池的正、負極及計算原電池的電動勢113

732判斷氧化還原反應自發進行的方向113

733判斷氧化還原反應進行的次序113

734判斷氧化還原反應進行的完全程度114

74元素標準電極電勢圖及其應用115

741元素標準電極電勢圖115

742元素標準電極電勢圖的應用115

75氧化還原反應的速率及其影響因素117

76氧化還原滴定法118

761方法概述118

762條件電極電勢118

763氧化還原滴定曲線119

764氧化還原指示劑121

765氧化還原預處理122

77常用氧化還原滴定法122

771高錳酸鉀法122

772重鉻酸鉀法124

773碘量法125

習題128

第8章原子結構130

81玻爾原子模型130

811原子光譜130

812玻爾的氫原子模型131

82量子力學原子模型132

821亞原子粒子具有波粒二象性132

822測不準原理133

823微觀粒子運動的統計性133

83原子軌道134

831波函數134

832原子軌道的角度分布圖135

833概率密度和電子云圖135

834四個量子數137

84多電子原子核外電子排布139

841多電子原子的能級139

842核外電子排布141

843簡單基態陽離子的電子分佈145

85原子結構和元素周期表146

851原子結構和元素周期表146

852元素基本性質的周期性變化規律147

習題152

第9章分子結構和晶體結構154

91離子鍵和離子晶體154

911離子鍵的形成154

912離子的特徵155

913離子晶體156

92共價鍵160

921價鍵理論161

922共價鍵的類型162

93雜化軌道理論165

931雜化軌道理論的提出165

932雜化軌道理論的要點166

933雜化類型與分子幾何構型166

94價層電子對互斥理論169

941價層電子對互斥理論169

942影響AXnEm分子結構的因素170

943推測AXnEm分子幾何構型的步驟171

95分子軌道理論173

951分子軌道的基本要點173

952分子軌道的形成173

953分子軌道的能級175

954分子軌道理論的應用176

96分子間力和氫鍵178

961分子的極性和變形性178

962分子間力180

963分子間力對物質物理性質的影響181

964氫鍵182

97晶體184

971原子晶體184

972分子晶體185

973金屬晶體185

974混合晶體186

98離子極化186

981離子極化的概念187

982離子極化對物質結構和性質的影響189

99實際晶體191

991實際晶體的缺陷及其影響191

992實際晶體的鍵型變異191

習題191

第10章s區元素及其重要化合物193

101s區元素通性193

102s區元素的重要化合物194

1021氧化物194

1022氫氧化物196

1023重要鹽類的性質197

103Li、Be的特殊性及對角線規則197

104鹼金屬的應用198

1041硬水及其軟水198

1042鋰電池199

1043鋰離子電池200

習題200

第11章p區元素及其重要化合物201

111鹵素201

1111鹵素的通性201

1112鹵素的單質201

1113鹵化氫及氫鹵酸202

1114鹵素的含氧酸及其鹽204

1115含氧酸的酸性強弱的判斷206

1116溴和碘的含氧酸及其鹽207

112氧族元素207

1121氧族元素的通性207

1122氧和硫的單質208

1123氧和硫的氫化物、硫化物209

1124硫的重要含氧化合物210

1125微量元素——硒213

113氮族元素213

1131氮族元素的通性213

1132氮及其重要化合物214

1133磷及其重要化合物217

1134砷、銻、鉍的重要化合物219

114碳族元素220

1141碳族元素的通性220

1142碳及其重要化合物221

1143硅的含氧化合物222

1144錫、鉛的重要化合物224

115硼族元素225

1151硼族元素的通性225

1152硼的重要氧化物225

1153鋁及其重要化合物226

習題227

第12章配位平衡與配位滴定229

121配合物的基本概念229

1211配合物的基本概念及組成229

1212配合物的命名230

1213配合物的類型231

122配位化合物價鍵理論232

1221配合物中的化學鍵232

1222配合物的空間構型233

1223外軌型配合物與內軌型配合物234

123配位平衡236

1231配合物的離解平衡236

1232配離子的穩定常數236

1233配位平衡的移動238

124配位化合物的應用241

1241在分析化學中的用途241

1242在冶金工業中的應用242

1243在醫學方面的應用243

125配位滴定法243

1251配位滴定法概述243

1252EDTA與金屬離子配合物的穩定性244

1253金屬指示劑250

1254配位滴定原理252

1255提高配位滴定選擇性的方法257

1256配位滴定的方式及其應用259

習題262

第13章d區元素264

131通性264

132鉻的重要化合物265

1321鉻(Ⅲ)的化合物265

1322鉻(Ⅲ)鹽的製備與鹼性條件下的還原性266

1323鉻(Ⅵ)的化合物266

1324同多酸和雜多酸及其鹽268

1325含鉻廢水的處理268

133錳的重要化合物270

1331通性270

1332錳的化合物271

134鐵、鈷、鎳的重要化合物274

1341鐵、鈷、鎳的氧化物和氫氧化物274

1342鐵、鈷、鎳的鹽275

1343鐵、鈷、鎳的配合物278

習題281

第14章ds區元素283

141通性283

142銅族元素283

1421單質及其化學活潑性283

1422銅族元素的化合物283

1423銅族元素的配合物285

143鋅族元素287

1431單質287

1432鋅族元素的化合物288

1433Hg(Ⅰ)和Hg(Ⅱ)的相互轉化289

1434鋅族元素的配合物290

144含汞廢水處理291

145含鎘廢水處理292

146化學元素與人體健康293

1461生命元素的分類293

1462生物利用無機元素的規則294

1463生命元素的功能294

1464生命元素在生物體中的作用295

1465有毒有害元素296

習題297

第15章常見離子的定性分析299

151無機定性分析概述299

1511定性分析的任務和方法299

1512鑒定反應進行的條件299

1513鑒定反應的靈敏度和選擇性300

1514分別分析和系統分析301

1515空白試驗和對照試驗301

152常見陽離子的分析302

1521常見陽離子與常用試劑的反應302

1522常見陽離子分組方案304

1523硫化氫系統分析法的詳細討論304

1524硫化氫氣體的代用品——硫代乙醯胺簡介314

153常見陰離子的基本性質和鑒定314

1531陰離子的分析特性315

1532分析試液的製備316

1533陰離子的初步檢驗316

1534常見陰離子的鑒定316

習題318

第16章吸光光度法320

161吸光光度法概述320

1611吸光光度法的特點320

1612物質的顏色和光的選擇性吸收320

162光吸收的基本定律322

1621朗伯比爾定律322

1622吸光係數、摩爾吸光係數323

1623吸光度的加和性及吸光度的測量324

163吸光光度分析法及儀器324

1631目視比色法324

1632光電比色法325

1633吸光光度法325

1634儀器326

164顯色反應及其條件的選擇327

1641顯色反應和顯色劑327

1642顯色反應條件的選擇328

165吸光光度分析法的誤差331

1651對朗伯比爾定律的偏離331

1652儀器測量誤差332

166測量條件的選擇333

1661入射光波長的選擇333

1662控制適當的吸光度範圍333

1663選擇適當的參比溶液333

167吸光光度法的應用334

1671定量分析334

1672配合物組成的測定335

1673酸鹼離解常數的測定336

習題337

第17章化學中常用的分離方法339

171沉澱分離法339

1711無機沉澱劑沉澱分離法339

1712有機沉澱劑沉澱分離法341

1713痕量組分的共沉澱分離和富集342

172溶劑萃取分離法342

1721萃取分離的基本原理343

1722萃取效率與分離因數343

1723萃取分離操作步驟及應用344

173色譜分離法345

1731柱色譜345

1732紙色譜345

1733薄層色譜346

174離子交換法347

1741離子交換樹脂的結構和種類347

1742離子交換樹脂的性質347

1743離子交換分離操作348

1744離子交換法的應用350

175揮發和蒸餾分離法350

176分離新技術351

1761固相微萃取分離法351

1762超臨界流體萃取分離法351

1763液膜萃取分離法352

1764毛細管電泳分離法352

習題352

附錄354

附錄1基本物理常數354

附錄2單位換算354

附錄3一些物質的標準生成焓、標準生成

吉布斯函數和標準熵（298K）354

附錄4一些水合離子的標準生成焓、

標準生成吉布斯函數和標準熵357

附錄5常見弱酸弱鹼的離解常數358

附錄6難溶化合物的溶度積常數（291～298K）359

附錄7標準電極電勢（2982K）360

附錄8一些氧化還原電對的條件電勢（2982K）361

附錄9金屬配合物的穩定常數(2982K)362

附錄10一些金屬離子的lgαM(OH)值362

附錄11配合物的累積穩定常數362

附錄12金屬離子與氨羧螯合劑形成的配合物的穩定常數（lgKMY）364

附錄13一些物質的相對分子質量365

參考文獻368