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第一模块 化学反应速率与化学平衡2

第1章 化学反应速率与化学平衡2

1.1 气体2

1.1.1 气体的压力单位和压力表2

1.1.2 高压气体钢瓶及标识3

1.1.3 理想气体状态方程3

1.1.4 气体分压定律4

1.2 化学反应速率4

1.2.1 化学反应速率的表示与测定5

1.2.2 化学反应速率理论6

1.2.3 影响化学反应速率的因素8

1.3 化学平衡11

1.3.1 化学平衡与平衡常数11

1.3.2 化学平衡的有关计算14

1.3.3 化学平衡的移动及应用14

习题17

第2章 酸碱平衡19

2.1 溶液浓度表示19

2.1.1 浓度表示和计算19

2.1.2 浓度换算20

2.1.3 溶液配制20

2.2 酸碱平衡21

2.2.1 酸碱质子理论21

2.2.2 强酸、强碱溶液酸碱度计算21

2.2.3 弱电解质的解离平衡21

2.2.4 缓冲溶液及配制23

2.3 沉淀与溶解平衡26

2.3.1 溶度积26

2.3.2 溶度积规则及其应用28

2.3.3 沉淀分离技术29

习题30

实训1 缓冲溶液配制和pH的测定31

【阅读材料】pH值快速测定技术32

第3章 氧化还原平衡33

3.1 氧化还原反应33

3.1.1 氧化还原反应概念33

3.1.2 氧化还原反应方程式的配平34

3.2 原电池的组成和设计35

3.2.1 电对概念35

3.2.2 原电池的组成与符号36

3.3 电极电势37

3.3.1 标准电极电势37

3.3.2 非标准电极电势的计算39

3.3.3 电极电势的应用40

习题43

第4章 配位平衡44

4.1 配合物的基本概念44

4.1.1 配合物的组成44

4.1.2 配合物的命名46

4.2 配合物在溶液中的状况47

4.2.1 配位平衡47

4.2.2 配合物稳定常数的应用48

4.3 配合物的应用49

习题51

第二模块 化工分析技术54

第5章 物性参数测定技术54

5.1 熔点测定技术54

5.1.1 熔点54

5.1.2 熔点测定的意义55

5.1.3 熔点测定方法55

5.2 电动势测定技术56

5.2.1 电池电动势测定原理56

5.2.2 SDC数字电位差综合测试仪56

5.3 电导率测定技术56

5.3.1 电导与电导率57

5.3.2 摩尔电导率57

5.3.3 电导的应用58

5.4 液体黏度测定技术59

5.4.1 液体黏度59

5.4.2 黏度的测定59

习题61

实训2天然水及实验用水的纯度测定61

【阅读材料】机油黏度过大过小的危害63

第6章 物质含量分析技术64

6.1 分析技术基本概念64

6.1.1 滴定分析法64

6.1.2 标准溶液及配制方法66

6.1.3 滴定分析的计算67

6.1.4 误差与偏差68

6.1.5 有效数字70

6.2 酸碱滴定技术71

6.2.1 酸碱指示剂71

6.2.2 酸碱滴定原理72

6.2.3 酸碱滴定的应用76

实训3食醋中总酸含量的测定76

6.3 配位滴定技术78

6.3.1 方法原理78

6.3.2 金属指示剂81

6.3.3 应用示例（水的总硬度测定）82

实训4 EDTA标准溶液的标定和水的总硬度测定83

6.4 氧化还原滴定技术85

6.4.1 高锰酸钾法85

6.4.2 碘量法86

实训5高锰酸钾标准溶液的标定和亚铁盐含量的测定87

6.5 吸光度测定技术89

6.5.1 物质对光的选择性吸收89

6.5.2 朗伯-比尔定律90

实训6工业产品中微量铁含量的测定91

习题94

【技能拓展】Excel在化学实验数据处理中的应用95

第三模块 物质结构和化合物基础100

第7章 物质结构100

7.1 核外电子运动状态100

7.1.1 电子云的概念101

7.1.2 核外电子运动状态的描述101

7.1.3 核外电子排布规律103

7.2 元素周期表106

7.2.1 电子结构与元素周期表106

7.2.2 元素周期律107

7.3 共价键和分子结构110

7.3.1 共价键理论110

7.3.2 杂化轨道理论113

7.3.3 分子间作用力与氢键116

7.4 晶体结构与性能120

7.4.1 分子晶体120

7.4.2 离子晶体121

7.4.3 原子晶体123

7.4.4 金属晶体124

7.4.5 晶体比较124

习题125

【阅读材料】揭秘晶体的常见用途125

第8章 常见金属元素及其化合物128

8.1 铬及其重要化合物128

8.1.1 铬的元素电势图128

8.1.2 单质及其性质129

8.1.3 铬（Ⅲ）的化合物129

8.1.4 铬（Ⅵ）的化合物130

8.1.5 含铬废水的处理131

8.2 锰及其重要化合物131

8.2.1 锰的元素电势图132

8.2.2 单质及其性质132

8.2.3 锰（Ⅱ）的化合物132

8.2.4 锰（Ⅳ）的化合物133

8.2.5 锰（Ⅶ）的化合物133

8.2.6 高锰酸钾的应用134

8.3 铁及其重要化合物134

8.3.1 铁的元素电势图135

8.3.2 单质及其性质135

8.3.3 铁的氧化物和氢氧化物135

8.3.4 铁（Ⅱ）盐136

8.3.5 铁（Ⅲ）盐136

8.3.6 铁的配位化合物137

8.3.7 重铬酸钾容量法测定铁矿石中的全铁138

8.4 锌族元素及其化合物138

8.4.1 锌族的元素电势图138

8.4.2 锌族元素单质138

8.4.3 氧化物和氢氧化物139

8.4.4 盐类139

8.4.5 配合物141

8.4.6 化学沉淀法处理废水中的汞141

8.5 铜族元素及其化合物142

8.5.1 铜族的元素电势图142

8.5.2 铜族元素单质142

8.5.3 氧化物143

8.5.4 氢氧化物144

8.5.5 盐类144

8.5.6 配合物147

8.5.7 从废液中回收银148

实训7硫酸亚铁铵的制备和产品质量检测148

习题150

【阅读材料】合金材料151

第四模块 有机化合物154

第9章 认识有机化合物154

9.1 烃的结构与命名154

9.1.1 烷烃结构与命名154

9.1.2 烯烃结构与命名158

9.1.3 炔烃的结构与命名163

9.1.4 芳烃的结构与命名164

9.1.5 卤代烃的结构与命名167

9.2 含氧有机化合物的结构与命名169

9.2.1 醇的结构与命名169

9.2.2 酚的结构与命名171

9.2.3 醚的结构与命名172

9.2.4 醛和酮的结构与命名173

9.2.5 羧酸及其衍生物的结构与命名174

9.3 含氮及杂环有机化合物的结构与命名177

9.3.1 胺的结构与命名177

9.3.2 偶氮及重氮化合物的结构与命名178

9.3.3 杂环有机化合物的结构与命名178

习题180

【技能拓展】 化学软件ChemOffice的应用（物质结构、反应方程式、反应装置的绘制）183

第10章 烃186

10.1 烷烃186

10.1.1 物性概述186

10.1.2 烷烃的取代反应和应用188

10.1.3 烷烃的来源和制备190

10.1.4 环烷烃的结构与性质191

10.2 烯烃193

10.2.1 物性概述193

10.2.2 烯烃的加成反应和应用193

10.2.3 烯烃的取代反应和应用197

10.2.4 烯烃的氧化反应与应用197

10.2.5 双烯合成反应199

10.2.6 烯烃的制备199

10.2.7 烯烃的聚合物200

10.3 炔烃201

10.3.1 物性概述201

10.3.2 炔烃的加成反应和应用201

10.3.3 炔烃的氧化反应和应用203

10.3.4 端基炔烃的反应与应用204

10.3.5 炔烃的制备204

习题205

【阅读材料】塑料制品及性能207

第11章 芳烃210

11.1 物性概述211

11.2 芳烃的取代反应和应用211

11.2.1 苯环上的取代反应211

11.2.2 苯环侧链上的反应214

11.2.3 苯环上亲电取代反应的历程215

11.3 芳烃的定位规律和应用215

11.3.1 两类定位基215

11.3.2 二取代苯的定位规律216

11.3.3 定位规律的应用217

11.4 对二甲苯的制备与应用217

习题218

【阅读材料】可燃气体爆炸极限及防爆措施219

第12章 卤代烃221

12.1 卤代烃的分类和物性概述221

12.1.1 卤代烃的分类221

12.1.2 卤代烃的物理性质222

12.2 卤代烷的化学反应及应用223

12.2.1 取代反应223

12.2.2 消除反应225

12.2.3 与金属镁反应——格氏试剂的生成226

12.3 卤代烯烃和卤代芳烃227

12.3.1 卤代烯烃与卤代芳烃的分类227

12.3.2 不同结构的卤代烯烃和卤代芳烃反应活性的差异228

12.3.3 双键位置对卤原子活泼性影响的理论解释228

12.4 卤代烃的制备230

12.4.1 烃类的卤代230

12.4.2 不饱和烃与卤素或卤化氢的加成230

12.4.3 由醇制备231

12.4.4 芳环上的氯甲基化231

习题231

第13章 醇、酚、醚233

13.1 醇酚醚的分类和物性概述233

13.1.1 醇的分类233

13.1.2 醇的物性概述234

13.1.3 酚的分类235

13.1.4 酚的物性概述236

13.1.5 醚的分类237

13.1.6 醚的物性概述237

13.2 醇的化学反应及应用238

13.2.1 醇与活泼金属的反应——醇的酸性239

13.2.2 羟基被卤原子取代的反应239

13.2.3 酯化反应240

13.2.4 脱氢和氧化241

13.2.5 脱水反应243

13.3 酚的化学反应及应用244

13.3.1 酚羟基的反应244

13.3.2 芳环上的取代反应246

13.3.3 氧化和加氢反应248

13.4 醚的化学反应及应用249

习题250

【阅读材料】一种相转移剂——冠醚251

第14章 醛和酮253

14.1 物性概述253

14.2 羰基的加成反应和应用254

14.2.1 与氢氰酸（HCN）的加成254

14.2.2 与NaHSO3的加成255

14.2.3 与格利雅试剂的加成256

14.2.4 与醇的加成256

14.2.5 与氨的衍生物加成257

14.3 醛、酮的α-H原子反应和应用259

14.3.1 卤代与卤仿反应259

14.3.2 羟醛缩合反应259

14.4 醛、酮的氧化还原反应和应用261

14.4.1 氧化反应261

14.4.2 还原反应261

14.4.3 歧化反应［康尼查罗（Cannizzaro）反应］263

习题263

【阅读材料】家装中甲醛的污染与预防265

第15章 羧酸及其衍生物266

15.1 物性概述266

15.2 羧酸的酸性及变化267

15.2.1 羧酸的酸性268

15.2.2 羧酸的α-H卤代反应270

15.2.3 脱羧反应271

15.2.4 还原反应271

15.3 羧酸衍生物的制备271

15.3.1 酰卤的生成271

15.3.2 酸酐的生成272

15.3.3 酯的生成273

15.3.4 酰胺的生成273

15.4 羧酸衍生物的性质和应用274

15.4.1 水解274

15.4.2 醇解274

15.4.3 氨解275

15.4.4 还原反应275

1 5.4.5 酰胺的特殊反应275

15.5 乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯合成法和应用276

15.5.1 乙酰乙酸乙酯合成法和应用276

1 5.5.2 丙二酸二乙酯合成法和应用278

习题279

【阅读材料】百特事件——塑料增塑剂的利与弊280

第16章 含氮及杂环有机化合物282

16.1 胺类化合物283

16.1.1 胺的性质及应用283

16.1.2 季铵盐和季铵碱及应用287

16.1.3 重要的胺287

16.2 重氮和偶氮化合物288

16.2.1 重氮化合物的制备289

16.2.2 重氮盐的性质及其在有机合成上的应用289

16.3 五元杂环化合物291

16.3.1 含一个杂原子的五元杂环291

16.3.2 含两个杂原子的五元杂环化合物293

16.4 六元杂环化合物295

16.4.1 含一个杂原子的六元杂环295

16.4.2 含两个杂原子的六元杂环297

16.5 氨基酸与味精298

16.5.1 氨基酸298

16.5.2 味精299

习题299

实训8 1-溴丁烷的制备301

实训9 乙酸乙酯的制备303

实训10 环己酮的制备305

实训11 乙酰苯胺的制备306

实训12 肥皂的制备308

第五模块 物质的聚集态和化学热力学基础312

第17章 化学热力学基础312

17.1 热力学基本概念312

17.1.1 系统和环境312

17.1.2 系统的性质313

17.1.3 状态和状态函数313

17.1.4 热力学平衡态314

17.1.5 变化过程314

17.1.6 状态函数法315

17.2 热力学第一定律315

17.2.1 热与功315

17.2.2 热力学能316

17.2.3 热力学第一定律316

17.2.4 焦耳实验317

17.3 体积功的计算317

17.3.1 体积功计算通式317

17.3.2 不同过程的功318

17.4 恒容热、恒压热及焓319

17.4.1 恒容热（QV）319

17.4.2 恒压热（Qp）及焓319

17.4.3 热容320

17.4.4 显热计算321

17.5 热力学第一定律对理想气体的应用321

17.5.1 理想气体内能和焓322

17.5.2 热力学第一定律对理想气体pVT变化过程的应用322

17.5.3 热力学第一定律对相变过程的应用324

17.6 化学反应热325

17.6.1 反应进度325

17.6.2 化学反应热326

17.6.3 热化学方程式327

17.7 标准摩尔反应焓变的计算328

17.7.1 盖斯定律328

17.7.2 由标准摩尔生成焓计算标准摩尔反应焓变328

17.7.3 由标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓变329

17.8 熵和熵变330

17.8.1 熵函数与熵增原理331

17.8.2 熵变的计算331

17.9 吉布斯函数335

17.10 化学反应方向的判断336

17.10.1 化学反应方向判据式336

17.10.2 标准摩尔反应吉布斯函数336

17.10.3 标准摩尔生成吉布斯函数337

实训13燃烧热的测定337

习题339

第18章 溶液及相平衡342

18.1 拉乌尔定律和亨利定律342

18.1.1 拉乌尔定律343

18.1.2 亨利定律343

18.1.3 理想稀溶液344

18.2 稀溶液的依数性345

18.2.1 蒸气压下降345

18.2.2 沸点升高345

18.2.3 凝固点降低346

18.2.4 渗透压347

18.3 理想液态混合物348

18.3.1 理想液态混合物348

18.3.2 理想双液系气-液平衡时蒸气总压及气-液组成349

18.4 相平衡基本概念350

18.4.1 相和相数350

18.4.2 物种数和组分数350

18.4.3 自由度和自由度数351

18.4.4 相律351

18.5 单组分系统的相图352

18.5.1 单组分系统相律分析352

18.5.2 水的相图分析353

18.5.3 纯物质两相平衡时压力与温度的关系353

18.6 二组分理想溶液的气-液平衡相图355

18.6.1 二组分理想溶液的蒸气压-组成图355

18.6.2 二组分理想溶液的沸点-组成图357

18.6.3 杠杆规则357

18.7 二组分实际溶液的气-液平衡相图358

18.7.1 具有一般正（负）偏差的系统358

18.7.2 具有最大正偏差的系统358

18.7.3 具有最大负偏差的系统359

18.7.4 精馏原理359

18.8 液态完全不互溶双液系的蒸气压360

18.8.1 液态完全不互溶双液系的蒸气压360

18.8.2 水蒸气蒸馏361

【知识拓展】分配定律362

实训14双液系的气液平衡相图的绘制362

习题364

第19章 胶体及应用367

19.1 胶体及其主要特性367

19.1.1 胶体的分类367

19.1.2 胶团的结构368

19.1.3 溶胶的光学性质368

19.1.4 溶胶的动力学性质369

19.1.5 溶胶的电学性质370

19.1.6 溶胶的聚沉作用371

19.1.7 胶体的性质与意义372

19.2 乳状液372

19.2.1 乳状液的定义及分类372

19.2.2 乳状液的不稳定性373

19.2.3 乳状液的应用374

习题375

【阅读材料】胶体化学的发展前景375

附 录377

附录1 常见物质的热力学数据377

附录2 弱酸、弱碱的离解常数（298.15K）379

附录3 难溶化合物的溶度积常数（298.15K）379

附录4 标准电极电势（298.15K）380

附录5 常见配离子的稳定常数（298.15K）382

附录6 常见化合物的相对分子质量表382

参考文献384