基礎化學

本教材將傳統的四大化學課程進行模塊化整合，形成了一本涵蓋化學基礎知識、物質及其性質、化學實驗技術三大模塊，共計十二章、十四個實驗的綜合性教材。全書各章均插入啟髮式、探究式的小問題，以促進學生思考；每章后都提供了相關閱讀資料，以開闊學生視野；重點章後設置了調研性作業，幫助學生認識化學與人類生活的密切關係，關注人類面臨的與化學相關的社會問題，培養學生的社會責任感、參與意識和決策能力；教材積極倡導學生自我評價、活動表現評價等多種評價方式，關注學生個性的發展，激勵每一個學生走向成功。因此，本教材在傳授化學基礎專業知識的同時，充分體現化學課程的人文內涵，發揮其對培養學生人文精神的積極作用。

本教材適用於高職高專化工、醫藥、材料等工科類專業的學生和教師使用。

第一章物質結構基礎1

第一節原子結構和元素周期律1

一、量子數1

二、核外電子排布規律3

三、元素周期律6

第二節分子結構9

一、離子鍵和離子化合物9

二、共價鍵和共價化合物9

三、雜化軌道理論12

四、分子的極性15

五、分子間力和氫鍵16

本章小結19

習題19

【閱讀材料】碳六十(C60)——微觀世界探密21

第二章化學反應速率23

第一節化學反應速率23

一、化學反應速率的表示與測定23

二、化學反應速率理論25

第二節影響化學反應速率的因素26

一、濃度(壓力)對反應速率的影響26

二、溫度對反應速率的影響27

三、催化劑對反應速率的影響27

四、影響反應速率的其他因素28

第三節簡單級數反應的特徵28

一、一級反應28

二、二級反應29

三、零級反應30

本章小結30

習題30

【閱讀材料】神奇的汽車“濾嘴”——催化劑應用31

第三章溶液及相平衡32

第一節拉烏爾定律和亨利定律及稀溶液的依數性32

一、拉烏爾定律和亨利定律32

二、稀溶液的依數性34

第二節相平衡基本概念36

一、相和相數36

二、物種數和組分數36

三、自由度和自由度數37

四、相律37

第三節單組分系統的相圖38

一、單組分系統相圖相律分析38

二、水的相圖分析38

第四節二組分完全互溶系統的氣液平衡相圖39

一、理想溶液39

二、二組分理想溶液的蒸氣壓組成圖40

三、二組分理想溶液的沸點組成圖41

四、槓桿規則41

五、二組分非理想溶液的氣液平衡相圖42

本章小結44

習題44

【閱讀材料】物質的第四種狀態——等離子體45

第四章化學熱力學基礎47

第一節熱力學第一定律47

一、基本概念和術語47

二、熱力學第一定律49

三、恆壓熱、恆容熱及焓50

四、熱化學52

五、化學反應熱效應的計算54

第二節化學反應的方向和限度56

一、熵和熵變56

二、吉布斯函數60

三、化學反應方向的判斷61

本章小結62

習題63

【閱讀材料】“烙餅”、“蒸饅頭”、“烤紅薯”主要利用了哪一種傳熱方式？64

第五章化學平衡65

第一節化學平衡的基本概念65

一、化學平衡與平衡常數65

二、化學平衡的移動及應用67

第二節酸鹼平衡70

一、酸鹼質子理論70

二、弱電解質的離解平衡70

三、緩衝溶液73

第三節沉澱溶解平衡75

一、溶度積75

二、溶度積規則及其應用77

第四節氧化還原平衡80

一、氧化還原反應80

二、原電池和電極電位82

三、電極電位的應用86

第五節配位平衡88

一、配合物的基本概念88

二、配位平衡90

本章小結93

習題94

【閱讀材料】新型電池95

第六章重要的金屬元素及其化合物97

第一節鉻及其重要化合物97

一、單質及其性質97

二、鉻(Ⅲ)的化合物98

三、鉻(Ⅵ)的化合物98

四、含鉻廢水的處理99

第二節錳及其重要化合物100

一、錳單質100

二、錳(Ⅱ)的化合物101

三、錳(Ⅳ)的化合物101

四、錳(Ⅶ)的化合物102

第三節鐵、鈷、鎳及其重要化合物102

一、鐵系元素的單質103

二、鐵系元素的氧化物和氫氧化物104

三、鐵系元素的+2價鹽105

四、鐵系元素的+3價鹽106

五、鐵系元素的配位化合物107

第四節鋅、鎘、汞及其化合物108

一、鋅族元素的單質108

二、鋅族元素的氧化物和氫氧化物109

三、鋅族元素的鹽類109

四、鋅族元素的配合物111

本章小結111

習題112

【閱讀材料】合金材料113

第七章烴和鹵代烴115

第一節烷烴115

一、烷烴的通式、同系列和同分異構115

二、烷烴的命名116

三、烷烴的結構118

四、烷烴的物理性質118

五、烷烴的化學性質120

六、烷烴的來源122

七、烷烴的製備123

第二節烯烴123

一、乙烯分子的結構123

二、烯烴的同分異構現象124

三、烯烴的命名125

四、烯烴的物理性質126

五、烯烴的化學性質127

六、烯烴的親電加成反應歷程及馬氏規則的理論解釋131

七、烯烴的製備133

第三節炔烴134

一、乙炔的結構134

二、炔烴的構造異構和命名134

三、炔烴的物理性質135

四、炔烴的化學性質135

第四節二烯烴139

一、二烯烴的分類和命名139

二、共軛二烯烴的結構和共軛效應139

三、1,3丁二烯的性質140

四、合成橡膠工業142

第五節脂環烴143

一、脂環烴的分類和命名143

二、環烷烴的同分異構現象144

三、環烷烴的物理性質144

四、環烷烴的化學性質144

五、環烷烴的結構與穩定性145

六、環己烷的構象146

第六節芳烴147

一、苯的結構147

二、單環芳烴的同分異構和命名149

三、單環芳烴的物理性質151

四、單環芳烴的化學性質151

五、苯環上親電取代反應歷程155

六、苯環上取代反應的定位規律156

七、稠環芳烴158

八、芳烴的製法161

第七節鹵代烴162

一、鹵代烴的分類與命名162

二、鹵代烷163

三、鹵代烯烴167

四、鹵代芳烴169

五、鹵代烴的製備169

第八節重要的化合物170

一、甲烷170

二、乙烯171

三、乙炔171

四、環己烷171

五、重要的單環芳烴172

六、重要的鹵代烴172

本章小結174

習題175

【閱讀材料】齊格勒納塔催化劑180

第八章含氧有機化合物182

第一節醇182

一、醇的分類、結構和命名182

二、醇的物理性質183

三、醇的化學性質184

第二節酚188

一、苯酚的結構188

二、酚的分類和命名189

三、酚的物理性質189

四、酚的化學性質190

第三節醚194

一、醚的分類和命名194

二、醚的物理性質195

三、醚的化學性質195

第四節醛和酮196

一、醛、酮的結構、分類和命名196

二、醛、酮的物理性質198

三、醛、酮的化學性質198

第五節羧酸及其衍生物206

一、羧酸206

二、羧酸衍生物213

第六節重要的含氧化合物216

一、環氧乙烷216

二、甲醛217

三、丙酮218

四、甲酸219

五、乙二酸219

六、丙二酸二乙酯220

七、乙醯乙酸乙酯221

本章小結223

習題224

【閱讀材料】甘油與潤膚226

第九章含氮有機化合物228

第一節胺228

一、胺的結構、分類及命名228

二、胺的性質及應用230

三、季銨鹽和季銨鹼及其應用234

四、重要的胺234

第二節重氮和偶氮化合物235

一、重氮和偶氮化合物的命名235

二、重氮化合物236

第三節腈238

一、腈的物理性質239

二、腈的化學性質239

本章小結239

習題239

【閱讀材料】偶氮化合物及其用途241

第十章物性參數的測定技術243

第一節旋光度的測定243

一、物質的旋光性244

二、旋光儀及其使用246

第二節吸光度的測定248

一、物質對光的選擇性吸收248

二、朗伯比耳定律及其應用249

三、分光光度計及其使用251

第三節溶液電導率的測定252

一、電導與電導率252

二、摩爾電導率的測定252

三、電導的應用253

四、DDS6110型電導率儀255

第四節電池電動勢和溶液pH的測定255

一、電池電動勢255

二、溶液pH的測定257

三、常用酸度計介紹257

本章小結258

習題258

【閱讀材料】水硬度常識259

第十一章滴定分析技術260

第一節滴定分析法260

一、滴定分析法概述260

二、標準溶液262

三、滴定分析的計算264

四、誤差與有效數字265

五、容量分析儀器及其使用技術267

第二節酸鹼滴定法271

一、方法原理271

二、滴定過程及指示劑的選擇274

三、應用示例277

第三節配位滴定法278

一、方法原理278

二、金屬指示劑281

三、應用示例283

第四節氧化還原滴定法283

一、高錳酸鉀法283

二、碘量法284

本章小結285

習題286

【閱讀材料】電子天平287

第十二章物質的製備技術289

第一節製備物質的步驟和方法289

一、製備物質的步驟289

二、物質的製備方法290

第二節製備物質的產率及計算290

一、影響產率的因素及提高產率的措施290

二、產率的計算291

本章小結291

習題291

實驗292

實驗一化學反應速率及化學平衡292

實驗二旋光法測定蔗糖水解的速率常數294

實驗三鄰二氮菲分光光度法測定微量鐵296

實驗四水的純度測定300

實驗五緩衝溶液的配製及溶液pH的測定300

實驗六容量分析儀器及其使用302

實驗七氫氧化鈉標準溶液的標定及醋酸含量的測定304

實驗八EDTA標準溶液的標定及水的總硬度測定308

實驗九高錳酸鉀標準溶液的標定及亞鐵鹽含量的測定311

實驗十硫酸亞鐵銨的製備和產品質量檢測315

實驗十一肥皂的製備317

實驗十二硫代硫酸鈉的製備和應用318

實驗十三從茶葉中提取咖啡因321

實驗十四用碳酸化法從硼鎂泥中製取氧化鎂的工藝條件選擇322

附錄326

表1常見物質的熱力學數據(29815K)326

表2弱酸、弱鹼的離解常數(29815K)328

表3難溶電解質的溶度積常數(29815K)329

表4標準電極電位(29815K)330

表5常見配離子的穩定常數(29815K)332

表6常見化合物的相對分子質量表333

參考文獻336

元素周期表