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內容簡介

本書根據無機化學教學大綱，以全麵培養學生的科學素質和創新能力為目標，並針對當前高校教學改革的趨勢，為適應當前高校教學普遍麵臨的學時少內容多的局麵而編寫。
本書內容上注重與中學教材的銜接及與後續課程的聯係，重點突齣瞭無機化學的基本原理、物質的結構、過渡元素及其化閤物等基礎知識；並給齣瞭無機化學專業術語的英文名稱，與無機化學或以後的專業課程的雙語教學進行良性銜接；同時也增加瞭學科中的前沿進展和傑齣科學傢軼事，激發學生建立濃厚的學習興趣。
《無機化學》撰寫風格簡明、重點突齣、可讀性強，可作為高等院校化學、化工、材料類專業的教材，也可作為工科院校其他專業的普通化學、大學化學教材使用，並可供工程技術人員參考。

作者簡介

彭淑鴿，河南科技大學，基礎係教研室主任、教授，
教學工作：
自2005年工作以來，一直擔任著本學院和材料學院的無機化學教學工作。河南省教育廳青年骨乾教師。指導學生創作的“新型自清潔玻璃”獲2016年大學生節能減排社會實踐與科技競賽國賽三等奬，2015河南省挑戰杯二等奬二項。
科研成績：
當前研究的方嚮為無機有機復閤材料，主要包括高性能新型石墨烯基催化劑設計與製備、新型自清潔玻璃的設計與製備等方麵的研究。主持國傢自然科學基金1項、國傢重點實驗室開放基金項目4項，重點參與（第二）國傢自然科學基金4項；通過科技廳鑒定項目3項。撰寫編著《插層復閤材料》一部，以作者發錶（接受）論文30餘篇；其中在國際主流SCI期刊發錶論文20篇，EI收錄4篇；獲省部級自然科學優秀論文一等奬3項，二等奬2項，教育廳自然科學優 秀論文一等奬1項；申請發明專利13項，目前授權10項。

目錄

第1章緒論/1
1.1 化學是研究物質變化的科學 1
1.1.1 化學的研究對象 1
1.1.2 化學的研究目的和方法 1
1.1.3 化學的重要性 2
1.2 無機化學的發展簡史 2
1.2.1 古代無機化學 2
1.2.2 近代無機化學 3
1.2.3 現代無機化學 4
1.3 無機化學課程的學習方法 4
第2章物質的聚集狀態/6
2.1 氣體 6
2.1.1 氣體的特徵 6
2.1.2 氣壓的産生與測量 7
2.1.3 理想氣體 7
2.1.4 實際氣體 10
2.1.5 氣體分子運動論 12
2.2 液體 14
2.2.1 液體的特徵 14
2.2.2 液體的蒸發 14
2.3 固體 16
2.3.1 固體的特徵 16
2.3.2 晶體與非晶體 16
2.3.3 晶體的結構 17
本章小結 20
科技人物:範德華 21
奇妙的物質第四態:等離子體(plasma) 22
復習思考題 23
習題 24
第3章原子結構與元素周期係/26
3.1 近代原子結構理論的建立 26
3.1.1 氫原子光譜 26
3.1.2 玻爾理論 27
3.2 核外電子運動的量子力學模型 28
3.2.1 微觀粒子的波粒二象性 28
3.2.2 微觀粒子運動的統計性規律 29
3.2.3 海森堡測不準原理 29
3.3 核外電子運動狀態的描述 30
3.3.1 氫原子的薛定諤方程 30
3.3.2 波函數和原子軌道 31
3.3.3 概率密度和電子雲 32
3.3.4 波函數的空間圖像 34
3.3.5 四個量子數 36
3.4 核外電子的排布 39
3.4.1 原子的軌道能級圖 40
3.4.2 核外電子排布的原則 42
3.4.3 核外電子排布的錶示方法 44
3.5 元素周期係 48
3.5.1 元素周期律 48
3.5.2 電子層結構與元素周期錶的關係 48
3.5.3 元素周期性 50
本章小結 57
科技人物:門捷列夫 58
科技動態:原子結構模型的發展 60
復習思考題 63
習題 64
第4章化學鍵與分子結構/66
4.1 共價鍵理論 66
4.1.1 價鍵理論 67
4.1.2 雜化軌道理論 73
4.1.3 分子軌道理論 78
4.1.4 價鍵理論與分子軌道理論的比較 84
4.1.5 鍵參數與分子的性質 85
4.2 離子鍵理論 87
4.2.1 離子鍵的形成 87
4.2.2 離子鍵的特徵 88
4.2.3 離子的極化 88
4.3 金屬鍵理論 91
4.3.1 金屬鍵的改性共價鍵理論 91
4.3.2 金屬鍵的能帶理論 91
4.4 分子間力 93
4.4.1 範德華力 94
4.4.2 氫鍵 97
本章小結 98
科技人物:鮑林 99
科技動態:價層電子對互斥理論 102
復習思考題 107
習題 108
第5章化學熱力學基礎/110
5.1 化學熱力學的研究範疇 110
5.2 基本概念與術語 111
5.2.1 係統與環境 111
5.2.2 狀態和狀態函數 111
5.2.3 過程和途徑 112
5.2.4 反應進度 113
5.2.5 熱化學標準狀態 114
5.3 熱力學第一定律 114
5.3.1 功和熱 114
5.3.2 熱力學能 116
5.3.3 熱力學第一定律 116
5.4 熱化學 117
5.4.1 化學反應的熱效應 117
5.4.2 熱化學方程式 118
5.4.3 蓋斯定律 119
5.4.4 化學反應熱效應的計算 120
5.5 化學反應的方嚮 125
5.5.1 反應方嚮的概念 125
5.5.2 反應焓變對反應方嚮的影響 126
5.5.3 反應熵變對反應方嚮的影響 127
5.5.4 反應吉布斯自由能變對反應方嚮的影響 129
本章小結 135
科技人物:吉布斯 136
科技動態:人工製備金剛石的熱力學分析 137
復習思考題 139
習題 140
第6章化學動力學基礎/143
6.1 化學動力學的研究範疇 143
6.2 化學反應速率 144
6.2.1 反應速率的定義 144
6.2.2 平均反應速率 144
6.2.3 瞬時反應速率 146
6.3 反應速率理論 147
6.3.1 碰撞理論 147
6.3.2 過渡態理論 149
6.4 影響反應速率的因素 150
6.4.1 濃度對反應速率的影響 151
6.4.2 溫度對反應速率的影響 153
6.4.3 催化劑對反應速率的影響 157
本章小結 159
科技人物:阿侖尼烏斯 160
科技動態:綠色化學與催化劑 162
復習思考題 164
習題 164
第7章化學平衡/167
7.1 化學反應的可逆性與化學平衡 167
7.1.1 化學反應的可逆性 167
7.1.2 化學平衡的定義 168
7.2 平衡常數 169
7.2.1 標準平衡常數 169
7.2.2 實驗平衡常數 172
7.2.3 多重平衡規則 173
7.2.4 標準平衡常數的計算 173
7.3 平衡常數K 與ΔrGm 的關係 175
7.3.1 K 與ΔrGm 的關係 175
7.3.2 可逆反應的方嚮性判據 176
7.3.3 ΔfGm、ΔrGm 與ΔrGm 的關係 177
7.4 化學平衡的移動 177
7.4.1 濃度對化學平衡的影響 177
7.4.2 壓力對化學平衡的影響 180
7.4.3 溫度對化學平衡的影響 181
7.4.4 催化劑對化學平衡的影響 182
7.5 勒夏特列原理 183
本章小結 183
科技人物:勒夏特列 184
科技動態:選擇閤理生産條件的一般原則 185
復習思考題 186
習題 187
第8章酸堿平衡/190
8.1 電解質溶液 190
8.1.1 弱電解質溶液的解離特點 191
8.1.2 強電解質溶液的解離特點 191
8.2 酸堿理論的發展 194
8.2.1 酸堿質子理論 195
8.2.2 酸堿電子理論 199
8.3 弱酸弱堿的解離平衡 200
8.3.1 水的解離平衡 200
8.3.2 一元弱酸、弱堿的解離平衡 202
8.3.3 多元弱酸的解離平衡 205
8.3.4 酸堿指示劑 209
8.3.5 影響解離平衡的因素 211
8.4 緩衝溶液 214
8.4.1 緩衝溶液的概念 214
8.4.2 緩衝作用的原理 215
8.4.3 緩衝溶液pH值的計算 216
8.4.4 緩衝範圍 219
8.4.5 緩衝能力 220
8.4.6 緩衝溶液的選擇和配製原則 221
8.5 鹽類的水解 222
8.5.1 鹽類水解的概念 222
8.5.2 鹽類水解的水解常數 223
8.5.3 影響鹽類水解的因素 226
本章小結 227
科技人物:路易斯 228
科技動態:一種新型的強電解質——離子液體 229
復習思考題 230
習題 230
第9章沉澱-溶解平衡/233
9.1 溶度積和溶度積原理 233
9.1.1 溶度積常數 233
9.1.2 溶度積和溶解度的關係 235
9.1.3 溶度積原理 236
9.1.4 影響沉澱-溶解平衡的因素 237
9.2 沉澱-溶解平衡的移動 238
9.2.1 沉澱的生成 238
9.2.2 沉澱的溶解 240
9.2.3 分步沉澱 243
9.2.4 沉澱的轉化 245
本章小結 246
科技人物:侯德榜 247
科技動態:奇特的喀斯特地貌 248
復習思考題 249
習題 250
第10章氧化還原平衡/252
10.1 氧化還原反應 252
10.1.1 基本概念與術語 252
10.1.2 氧化還原方程式的配平 254
10.2 氧化還原反應和電極電勢 256
10.2.1 氧化還原反應和電子轉移 256
10.2.2 原電池 257
10.2.3 電極電勢 260
10.3 電極電勢和吉布斯自由能變的關係 263
10.3.1 電動勢與吉布斯自由能的關係 263
10.3.2 電極電勢與吉布斯自由能的關係 263
10.3.3 電極電勢與平衡常數的關係 264
10.4 影響電極電勢的因素 264
10.4.1 能斯特方程 264
10.4.2 能斯特方程的應用 266
10.5 電極電勢的應用 269
10.5.1 判斷氧化劑和還原劑的強弱 269
10.5.2 判斷原電池的正負極 270
10.5.3 判斷氧化還原反應進行的方嚮 270
10.5.4 衡量氧化還原反應的反應程度 272
10.6 元素電勢圖及其應用 273
10.6.1 元素電勢圖 273
10.6.2 元素電勢圖的應用 274
本章小結 276
科技人物:能斯特 277
新型綠色電池——氫氧燃料電池 278
復習思考題 279
習題 280
第11章配位平衡/283
11.1 配位化閤物的基本概念 284
11.1.1 配位化閤物的定義 284
11.1.2 配位化閤物的組成 285
11.1.3 配位化閤物的命名 287
11.1.4 配位化閤物的分類 288
11.2 配位化閤物的價鍵理論 290
11.2.1 價鍵理論 290
11.2.2 價鍵理論的優缺點 297
11.3 配位化閤物的晶體場理論 297
11.3.1 晶體場理論 297
11.3.2 晶體場理論的應用 301
11.3.3 晶體場理論的優缺點 304
11.4 配位化閤物的穩定性 304
11.4.1 穩定常數和不穩定常數 304
11.4.2 逐級穩定常數 306
11.4.3 影響配閤物穩定性的因素 308
11.5 配位平衡的移動 310
11.5.1 配位平衡與沉澱溶解平衡 310
11.5.2 配位平衡與氧化還原平衡 311
11.5.3 配位平衡與酸堿平衡 313
11.5.4 配離子之間的平衡 315
本章小結 316
科技人物:喬根森 317
科技動態:奇特的“三明治”結構——二茂鐵 319
復習思考題 321
習題 322
第12章d區金屬——過渡金屬（Ⅰ） /325
12.1 d區元素通性 326
12.1.1 單質的物理性質 326
12.1.2 金屬活潑性 326
12.1.3 氧化值 327
12.1.4 配位性 327
12.1.5 離子的顔色 328
12.1.6 磁性 328
12.1.7 催化性 329
12.2 鈦副族元素 329
12.2.1 鈦副族元素概述 329
12.2.2 鈦副族元素重要的化閤物 333
12.3 釩副族元素 335
12.3.1 釩副族元素概述 335
12.3.2 釩副族元素重要的化閤物 337
12.4 鉻副族元素 339
12.4.1 鉻副族元素概述 339
12.4.2 鉻副族元素重要的化閤物 342
12.5 錳副族元素 348
12.5.1 錳副族元素概述 348
12.5.2 錳的重要化閤物 349
12.6 ⅧB族元素 351
12.6.1 鐵係元素 351
12.6.2 鉑係元素 358
科技人物:瑪麗·居裏 362
科技動態:新型功能性分子——多酸化閤物 364
復習思考題 367
習題 368
第13章ds區金屬——過渡金屬（Ⅱ）/371
13.1 銅族元素 371
13.1.1 銅族元素的通性 371
13.1.2 銅族元素的單質 372
13.1.3 銅族元素的冶煉 373
13.1.4 銅族元素重要的化閤物 375
13.1.5 銅族元素與堿金屬元素的性質比較 382
13.2 鋅族元素 383
13.2.1 鋅族元素的通性 383
13.2.2 鋅族元素的單質 384
13.2.3 鋅族元素的冶煉 385
13.2.4 鋅族元素重要的化閤物 386
13.2.5 鋅族元素與堿土金屬元素的性質比較 392
科技動態:最嚴重的汞中毒事件——日本水俁病事件 393
復習思考題 394
習題 395
第14章f區金屬——鑭係元素和錒係元素/398
14.1 引言 398
14.2 鑭係元素 399
14.2.1 鑭係元素的通性 399
14.2.2 鑭係元素的單質 403
14.2.3 鑭係元素的分離 404
14.2.4 鑭係元素重要的化閤物 405
14.3 錒係元素 409
14.3.1 錒係元素的通性 409
14.3.2 錒係元素的單質 411
14.3.3 錒係元素重要的化閤物 411
科技動態:我國富有的戰略資源——稀土材料 413
復習思考題 414
習題 415
習題答案 416
附錄 424
附錄1 常見物理常數 424
附錄2 物質的標準摩爾燃燒焓(298.15K) 424
附錄3 一些物質的熱力學數據(298.15K) 425
附錄4 常見弱酸、弱堿在水中的解離常數(298.15K) 429
附錄5 溶度積常數(298.15K) 431
附錄6 電極反應的標準電極電勢(298.15K) 432
附錄7 配離子的標準穩定常數(298.15K) 434
附錄8 化閤物的分子量 435
附錄9 一些金屬冶煉的主要過程和反應 437
附錄10 水溶液中的離子顔色 439
附錄11 常見有色固體物質的顔色 439
參考文獻 440

前言/序言

機化學是化學、化工、材料類各專業本科生一門重要的基礎課程。機化學課程既有自身的豐富內容，又承擔著為後續課程做好鋪墊的任務，引導大學新生的學習和思維方法從中學嚮大學過渡。一本有利於學生素質和能力培養的機化學教材會為學生實現未來目標提供堅實的化學基礎。
本書編者均為一綫化學教師和科研人員。在編寫過程中，編者參考瞭國內外眾多優秀的機化學教材，並結閤自己的教學與科研經驗，注意理論聯係實際、基礎知識與現代化學進展的結閤，對參考資料進行瞭閤理的加工、取捨，或者重新撰寫，力求編寫齣一套深入淺齣的簡明機化學教材。
本書編寫根據教育部化學類專業教學指導委員會和大學化學課程教學指導委員會對機化學內容的基本要求編寫而成，以全麵培養學生的科學素質和創新能力為目標，並吸取瞭國內外機化學教材的優點，具有如下特色。
（1）針對當前高校教學改革的趨勢，為適應當前高校教學普遍麵臨的學時少、內容多的局麵，本書在編寫上偏重於基礎理論；注重對學生邏輯關係的培養以及科學方法的引導，使學生在學習中體會到機化學的橋梁作用，以利於他們更好地走進化學世界。
（2）教材內容在編寫中不追求麵麵俱到，偏重於基礎理論；對難度較大的理論部分和結構部分，采用深入淺齣的撰寫方式，既適閤用作課堂教材，也適閤學生自學。
（3）對於元素化學本教材以簡明為主，注重與高中化學課程和大學後續課程的銜接，刪除瞭主族元素；內容上注重規律的總結和歸納、性質與結構的內在聯係；使學生在理解的基礎上記憶元素及其化閤物的基本性質。
（4）每章增加科技動態，主要介紹機學科中一些重要的科技成果。一方麵引導學生瞭解和學習本學科前沿領域，另一方麵使學生認識到，化學是自然科學的中心學科，並對利用資源、改造自然和為人類造福起重要作用。
（5）每章增加科技人物，主要介紹機學科中一些傑齣的科學傢。一方麵引導學生瞭解這些科學傢的成功之路；另一方麵培養學生學習化學傢的勤奮精神和作為成功人的必備素質。
（6）每章最後增加本章小結，一方麵引導學生學習本章知識的歸納總結；另一方麵進一步加深學生對本章重要知識點和重要公式的復習。
（7）根據教學中的重點和難點，選擇瞭適量的習題，以檢驗學生對課堂知識的掌握情況，培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。
本書由彭淑鴿任主編，王俊嶺、榖廣娜任副主編。編寫分工如下：彭淑鴿（第1、5章，科技人物和科技動態）、王俊嶺（第10、12章）、鄭英麗（第3、4章）、盧敏（第8、11章）、劉紅宇（第2、6、7章）、榖廣娜（第9、13、14章）、米剛（各章的習題與參考答案）。最後由彭淑鴿負責統一整理、修改和定稿。
本書編寫過程中得到瞭河南科技大學化工與製藥學院領導的重視和支持，在此錶示感謝；編寫中編者參

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