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第一章 化学反应基本规律1

第一节 几个基本概念1

一、系统和环境1

二、相2

第二节 化学反应中的质量守恒和能量守恒2

一、化学反应质量守恒定律2

二、热力学第一定律3

三、化学反应的反应热6

四、化学反应反应热的计算7

第三节 化学反应进行的方向12

一、化学反应的自发性12

二、吉布斯函数变与化学反应进行的方向14

第四节 化学反应进行的程度——化学平衡19

一、化学平衡19

二、化学平衡的移动25

第五节 化学反应速率28

一、化学反应速率的表示方法28

二、反应速率理论和活化能30

三、影响化学反应速率的因素32

科苑导读：物质的第四态、第五态和第六态18

科苑导读：飞秒化学——欣赏化学变化的“慢动作”镜头38

网络导航：“网络导航”开航前的话——初识重要网站39

网络导航：在网上查出所需的化学数据40

思考题与习题42

第二章 溶液与离子平衡47

第一节 溶液浓度的表示方法47

第二节 稀溶液的依数性49

一、溶液的蒸气压下降49

二、溶液的沸点升高和凝固点降低51

三、溶液的渗透压53

第三节 酸碱质子理论56

一、酸、碱的定义56

二、酸碱反应的实质57

三、酸、碱的强度58

第四节 酸和碱的质子转移平衡60

一、水的质子自递平衡60

二、一元弱酸的质子转移平衡61

三、多元弱酸的质子转移平衡61

四、同离子效应62

五、缓冲溶液63

第五节 难溶电解质的溶解平衡69

一、溶度积69

二、沉淀-溶解平衡的移动71

第六节 配位平衡76

一、配位化合物的概念、组成和命名76

二、配位平衡79

三、配离子的稳定常数79

四、配位平衡的移动80

五、配位化合物的应用82

第七节 胶体84

一、胶体的特性84

二、胶体的稳定性和聚沉85

三、胶体的保护86

科苑导读：硫化氢：救命的毒气！？58

科苑导读：水能听？水能看？水知道生命的答案？！68

网络导航：专业化学网站86

化学技术：现代化学分离分析技术——色谱法92

思考题与习题87

第三章 氧化还原反应 电化学95

第一节 氧化还原反应95

一、氧化与还原95

二、氧化数96

第二节 原电池和电极电势97

一、原电池97

二、电极电势98

三、影响电极电势的因素101

四、原电池电动势与吉布斯函数变的关系103

五、电极电势的应用103

第三节 电解109

一、电解池109

二、分解电压110

三、电解的产物111

第四节 金属的腐蚀与防护112

一、化学腐蚀112

二、电化学腐蚀113

三、金属腐蚀的防止115

科苑导读：花絮——锂电池107

科苑导读：龋齿——发生在牙齿上的电化学腐蚀114

网络导航：如何检索科技文章和论文118

思考题与习题120

第四章 物质结构基础125

第一节 原子结构与周期系125

一、核外电子运动的特殊性125

二、原子轨道和电子云127

三、核外电子分布与周期系134

四、元素性质的周期性139

第二节 化学键143

一、离子键143

二、共价键146

三、分子的空间构型151

第三节 分子间力与氢键159

一、分子的极性和电偶极矩160

二、分子间力161

三、氢键162

四、分子间力和氢键对物质性质的影响163

第四节 晶体结构164

一、晶体与非晶体164

二、晶体的基本类型165

三、液晶168

四、晶体的缺陷169

五、非化学计量化合物169

六、单质的晶体类型170

科苑导读：反物质——宇宙中还有一个“反地球”吗？142

科苑导读：给分子做个CT检查！158

网络导航：周期表探趣171

化学技术：基于原子中电子跃迁的技术——发射和吸收光谱分析175

思考题与习题172

第五章 金属元素与金属材料180

第一节 金属元素概述180

一、金属的物理性质及分类180

二、金属元素的化学性质181

三、过渡金属元素187

第二节 几种重要的金属元素及其重要化合物190

一、钛及其重要化合物190

二、铬及其重要化合物191

三、锰及其重要化合物192

四、稀土元素193

五、合金材料195

第三节 金属材料的化学与电化学加工199

一、化学镀199

二、化学蚀刻199

三、电镀与电铸200

四、化学抛光与电解抛光201

五、电解加工202

科苑导读：抗菌不锈钢189

科苑导读：神奇的金属玻璃198

网络导航：探访研究材料的科研机构202

思考题与习题203

第六章 非金属元素与无机非金属材料206

第一节 非金属元素概述206

一、周期系中的非金属元素206

二、非金属元素单质的物理性质206

三、非金属元素单质的化学性质207

第二节 非金属元素的重要化合物209

一、卤化物209

二、氧化物210

三、含氧酸及其盐212

第三节 耐火、保温与陶瓷材料219

一、耐火、保温材料219

二、陶瓷材料221

第四节 新型无机非金属材料224

一、半导体材料224

二、超导材料227

三、激光材料229

四、光导材料231

科苑导读：“化害为利”还是“昭雪沉冤”？——硝酸盐与NO研究的新发现215

科苑导读：盐可能是天然的抗抑郁剂？223

网络导航：通向专利的便车道233

化学技术：基于分子振动-转动的技术——红外吸收光谱法236

思考题与习题234

第七章 有机高分子化合物及高分子材料238

第一节 高分子化合物的基本概念238

一、高分子化合物238

二、高分子化合物的制备241

三、高聚物的性能244

第二节 有机高分子材料248

一、塑料248

二、合成橡胶251

三、合成纤维252

四、功能高分子255

五、复合材料257

六、高分子材料的老化与防老化258

科苑导读：纳米立体微电池247

科苑导读：第三代橡胶254

网络导航：进入材料科学大世界259

思考题与习题260

第八章 化学与能源263

第一节 能源概述263

一、能量的形态与能量的转换263

二、能源的概念与分类264

第二节 燃料能源264

一、燃料概述264

二、几种常见的传统燃料266

第三节 化学电源269

一、原电池269

二、蓄电池270

三、燃料电池272

第四节 新能源274

一、氢能274

二、核能277

三、太阳能280

四、生物质能283

科苑导读：糖取代石油？267

科苑导读：可以发电的公路282

网络导航：能源发展的目标283

化学技术：基于元素质荷比的分析技术——质谱法285

思考题与习题284

第九章 化学与环境保护289

第一节 人类与环境289

一、环境289

二、人类与环境的关系289

第二节 环境污染290

一、大气污染292

二、水污染298

三、土壤污染302

第三节 环境污染的防治305

一、大气污染的防治305

二、水污染的防治307

三、土壤污染的防治311

第四节 废弃物的综合利用313

一、烟尘的综合利用313

二、废气的综合利用313

三、废水的综合利用314

四、垃圾的综合利用314

五、废渣的综合利用315

科苑导读：气候变暖与低碳生活303

科苑导读：臭氧是有益气体还是健康杀手？312

网络导航：关心我们的环境315

思考题与习题316

第十章 化学与生命319

第一节 核酸、DNA与遗传319

一、核酸319

二、DNA的结构321

三、DNA的复制322

第二节 蛋白质的结构与合成324

一、蛋白质的构成324

二、蛋白质的结构327

三、蛋白质的合成329

四、酶329

第三节 人类基因组计划330

一、人类基因组计划简介330

二、人类基因组计划的进程331

三、人类基因组计划的主要发现332

四、人类基因组计划对人类的重要意义332

第四节 基因工程333

一、基因工程的应用范围333

二、DNA的重组技术——克隆334

三、转基因作物与食品335

四、基因诊断与基因疗法337

科苑导读：DNA测序技术323

科苑导读：合成生命——“合成生物学”336

科苑导读：了解生命科学的最新进展338

化学技术：基于质子自旋磁矩的技术——核磁共振波谱法341

思考题与习题340

第十一章 化学与生活344

第一节 膳食营养344

一、六大营养素344

二、膳食营养平衡353

三、食品添加剂355

第二节 安全用药358

一、药物的一般概念358

二、常用药物举例358

三、处方药和非处方药363

第三节 常用化学品364

一、表面活性剂364

二、洗涤剂369

三、牙膏371

第四节 常用油品372

一、车用汽油的使用性能372

二、车用柴油的使用性能373

三、润滑油（脂）374

科苑导读：小心身边的“反营养物质”357

科苑导读：开启血脑屏障的药物载体363

网络导航：五彩缤纷的化学网站377

思考题与习题379

第十二章 化学与国防382

第一节 火药和“军事四弹”382

一、火药与炸药382

二、“军事四弹”383

第二节 化学武器385

一、化学武器及其危害386

二、化学武器的特点387

三、化学武器的防护388

四、禁止化学武器公约390

第三节 核武器392

一、核武器的主要杀伤因素392

二、原子弹393

三、氢弹394

四、中子弹395

第四节 现代武器装备与化学396

一、高能炸药396

二、反装备武器396

三、军用新材料398

科苑导读：未来的军服391

网络导航：国防高科技与化学399

思考题与习题400

部分习题参考答案401

参考文献403

附录404

附录一 100.000kPa时一些物质的热力学性质404

附录二 一些弱电解质的解离常数416

附录三 配离子的稳定常数416

附录四 标准电极电势417

附录五 一些物质的溶度积421

附录六 常用符号表422