基礎化學

前言

　　化學是一門具有實用性和創(chuàng)造性的科學，是一門中心性的學科，是其他學科的基礎。目前，科學技術的迅猛發(fā)展正日新月異地刷新著人類社會的面貌，它不僅帶來了物質(zhì)財富的豐富，而且深刻影響著人們的生產(chǎn)方式、生活方式、行為方式和思維方式，而這一切都離不開化學科學的貢獻。反過來，其他學科的發(fā)展又大大推動了化學學科的發(fā)展。幾十年來，化學學科的面貌已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，出現(xiàn)了許多新概念、新理論、新反應和新物質(zhì)，在面向21世紀的化學教學工作中，如何更好地反映化學學科的新成就，使化學教學的內(nèi)容適應化學學科的發(fā)展以培養(yǎng)新世紀的建設人才，是化學教學工作者必須研究的課題。我們研究了國內(nèi)外著名大學的化學教學內(nèi)容、特點，比較了中外化學教學的成就，在北京化工大學國家工科基礎化學教學基地總體教學改革思路的框架內(nèi)，以既要適合國情，又要與世界接軌為宗旨，總結了我們多年的教學改革經(jīng)驗，編寫了這本《基礎化學》教材。完成本教材教學內(nèi)容大約需要72學時。　　在教材編寫過程中，我們結合多年的教學實踐經(jīng)驗，從化學實驗數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理方法開始，深入淺出地介紹了化學的基本定律，熱力學及化學平衡，四大平衡（酸堿平衡、沉淀與溶解平衡、氧化還原平衡、配位平衡）原理，元素周期律、原子和分子結構理論，并在此基礎上討論了重要元素及其化合物的結構、組成、性質(zhì)、變化規(guī)律及其含量測定的一般方法。其特點是：一開始就讓學生樹立嚴格、準確的量的概念，培養(yǎng)學生科學處理實驗數(shù)據(jù)的態(tài)度；將原無機化學的基本原理與化學分析的基本內(nèi)容有機地融合起來，保證了知識的完整性和系統(tǒng)性，提高了基礎化學的起點；拓寬了知識范疇，充分反映了學科發(fā)展的新成就?！　≡诮滩木帉憰r，我們注重理論聯(lián)系實際，力爭使學生在“理論-實踐-再理論-再實踐”的過程中學會分析、判斷、歸納、總結問題，學會用化學的方式、方法去分析、思考和解決問題，培養(yǎng)學生的學習能力和獨立解決問題的能力。使學生學會用辯證唯物主義觀點分析學科中的問題，堅持“實踐是檢驗真理的惟一標準”，樹立“實踐第一”的觀念和“實事求是”的科學態(tài)度。

內(nèi)容概要

　　《基礎化學》是北京化工大學國家工科基礎化學教學基地教學改革的結晶，全書共分14章。結合作者多年的教學實踐經(jīng)驗，深入淺出地介紹了元素周期律、原子和分子結構理論、四大平衡（酸堿平衡、沉淀與溶解平衡、氧化還原平衡、配位平衡）原理，并在此基礎上討論了重要元素及其化合物的結構、組成、性質(zhì)、變化規(guī)律及其含量測定的一般方法。《基礎化學》結合目前高校工科化學教學的特點，以理論為基礎，以應用為目的，以化學的思維方式培養(yǎng)學生科學的思維能力，為后續(xù)課程的學習打下必要的基礎。　　《基礎化學》可作為工科院?；ゎ惛鲗I(yè)學生的教材，也可作為綜合性大學及高等師范、農(nóng)、林、醫(yī)等院校有關專業(yè)學生的教材，還可作為化學、化工工程師的參考用書。

書籍目錄

前言1 緒論1.1 化學是一門實用的、創(chuàng)造性的中心科學1.2 化學變化的特征1.2.1 化學變化是質(zhì)變1.2.2 化學變化服從質(zhì)量守恒定律1.2.3 化學變化伴隨著能量變化1.3 化學的學科分類1.4 現(xiàn)代化學的發(fā)展趨勢、前沿領域及發(fā)展戰(zhàn)略1.5 基礎化學的學習方法2 實驗數(shù)據(jù)的誤差與結果處理2.1 實驗誤差及其表示方法2.1.1 誤差的產(chǎn)生2.1.2 誤差的表示方法2.2 提高實驗結果準確度的方法2.2.1 減免系統(tǒng)誤差的方法2.2.2 隨機誤差的減免方法2.3 實驗數(shù)據(jù)處理及結果評價2.3.1 數(shù)理統(tǒng)計的幾個基本概念2.3.2 少量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理2.3.3 置信度和置信區(qū)間2.3.4 顯著性檢驗2.3.5 可疑值的取舍2.4 有效數(shù)字的修約及其運算規(guī)則2.4.1 有效數(shù)字及其位數(shù)2.4.2 有效數(shù)字的運算規(guī)則習題3 氣體和溶液3.1 氣體3.1.1 理想氣體狀態(tài)方程3.1.2 氣體的分壓定律和分體積定律3.1.3 實際氣體3.2 溶液3.2.1 基本單元及溶液濃度3.2.2 標準溶液及其配制3.2.3 有關濃度的計算3.2.4 非電解質(zhì)溶液的依數(shù)性3.2.5 電解質(zhì)溶液3.3 膠體溶液3.3.1 膠體溶液的性質(zhì)3.3.2 溶膠粒子的結構——膠團3.3.3 溶膠的穩(wěn)定性與聚沉3.3.4 凝膠習題4 化學熱力學基礎4.1 熱力學術語和基本概念4.1.1 系統(tǒng)和環(huán)境4.1.2 狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)4.1.3 過程和途徑4.1.4 熱、功和可逆過程4.1.5 熱力學能4.1.6 化學反應計量式及反應進度4.1.7 廣度性質(zhì)和強度性質(zhì)4.2 熱力學第一定律和熱化學4.2.1 熱力學第一定律4.2.2 焓變及熱化學方程式4.2.3 赫斯定律4.3 熱力學第二定律4.3.1 化學反應的自發(fā)性4.3.2 熵及熱力學第三定律4.3.3 熱力學第二定律4.4 吉布斯自由能4.4.1 吉布斯自由能4.4.2 標準摩爾生成自由能4.4.3 標準摩爾生成自由能的應用習題5 化學反應速率及化學平衡5.1 化學反應速率及其表示方法5.1.1 化學反應的轉化速率5.1.2 恒容反應的反應速率5.2 反應速率理論簡介5.2.1 碰撞理論5.2.2 過渡狀態(tài)理論5.2.3 反應機理與元反應5.2.4 影響化學反應速率的因素5.3 化學反應平衡及平衡常數(shù)5.3.1 化學反應的可逆性及化學平衡5.3.2 平衡常數(shù)5.3.3 多重平衡原理5.3.4 平衡常數(shù)的計算及應用5.3.5 化學平衡的移動習題6 酸堿平衡6.1 酸堿理論的發(fā)展簡介6.2 酸堿質(zhì)子理論6.2.1 水的解離平衡及溶液的pH標度6.2.2 酸堿的相對強弱6.3 酸堿溶液中有關離子平衡濃度的計算6.3.1 酸堿溶液pH計算6.3.2 溶液中酸堿各種存在形式的平衡濃度計算6.4 酸堿解離平衡的移動6.4.1 緩沖溶液6.4.2 酸堿指示劑6.5 酸堿中和反應6.5.1 酸堿中和反應的程度6.5.2 中和反應過程中溶液pH的計算6.6 酸堿滴定分析6.6.1 滴定分析法6.6.2 酸堿滴定法6.6.3 酸堿滴定的應用實例習題7 沉淀溶解平衡7.1 沉淀溶解平衡7.1.1 沉淀溶解平衡7.1.2 溶度積和溶解度的關系7.2 沉淀的形成及溶度積規(guī)則7.2.1 沉淀的類型和性質(zhì)7.2.2 沉淀的形成過程7.2.3 溶度積規(guī)則7.3 沉淀的溶解和轉化7.3.1 條件溶度積7.3.2 影響沉淀溶解度的因素7.3.3 沉淀的轉化7.3.4 分步沉淀7.4 影響沉淀純度的因素7.4.1 共沉淀現(xiàn)象7.4.2 后沉淀現(xiàn)象7.5 沉淀反應在分析測定中的應用7.5.1 沉淀滴定分析法7.5.2 重量分析法習題8 氧化還原反應8.1 氧化還原反應方程式的配平8.1.1 氧化值8.1.2 氧化還原反應方程式的配平8.2 電極電勢8.2.1 原電池8.2.2 電極電勢8.2.3 影響電極電勢的因素——能斯特方程式8.2.4 條件電極電勢8.3 電極電勢的應用8.3.1 比較氧化劑或還原劑的相對強弱8.3.2 計算原電池的標準電動勢E。和電動勢E8.3.3 判斷氧化還原反應進行的方向8.3.4 判斷氧化還原反應進行的次序……9 原子結構10 分子結構11 晶體結構12 配位化合物及配位平衡13 主族元素14 過濾元素主要參考文獻附錄

章節(jié)摘錄

　　化學是最古老的科學之一，在改善人類物質(zhì)和文化生活方面，它是最有成效的科學之一。人類已跨人21世紀，科學技術的迅猛發(fā)展已經(jīng)創(chuàng)造出無數(shù)奇跡和巨大的物質(zhì)、精神財富，正在使人類文明進步的腳步不斷加快?；瘜W作為一門研究物質(zhì)組成、結構及化學變化規(guī)律的基礎自然科學，在人類文明與進步和現(xiàn)代化科技發(fā)展進步中發(fā)揮了巨大的作用。　　化學是一門實用的和創(chuàng)造性的科學。在其形成、發(fā)展的整個過程中，每一步都是以實用為目的，在這一過程中，無不具有一定的創(chuàng)造性?！　』瘜W科學起源于幾個古代科學文化發(fā)達的國家。在這些國家里，早在公元前就發(fā)展了金屬冶煉、陶瓷、染色等實用技術。在中國古代，很早就有了煉金術。公元8世紀末，中國煉金術通過與海外通商而傳到波斯，再傳人歐洲，成為近代化學的前驅(qū)?！　挼ず蜔捊鹦g是古代化學的特色，主要用各種手段來分解復雜的天然物質(zhì)，以獲得簡單、實用的物質(zhì)，如各種金屬和非金屬等。在這些活動中，中國煉丹家創(chuàng)立了蒸餾、升華、熱分解、置換等實驗技術和儀器裝置，為古代化學技術的發(fā)展做出了巨大貢獻。中國古代的一些實用化學技術，由于同生產(chǎn)實踐和人民的生活需要緊密聯(lián)系，獲得了輝煌的成就。漢代的造紙術、隋唐的火藥、漢唐以來的陶瓷等，都是中國人民在世界科學史上的巨大貢獻。中國不僅很早就會冶煉銅、金、銀、鉛、錫、鐵等重要金屬，而且也是認識汞、鎳、鋅、銻等金屬最早的國家。煉丹術傳人歐洲之后，最初也是被神秘荒誕的學說所統(tǒng)治，到了16世紀初才發(fā)生了根本的改變。首先向有實用意義的醫(yī)藥化學方面發(fā)展，在中國，煉丹術也逐漸被本草學所取代。李時珍的《本草綱目》、宋應星的《天工開物》等都記錄了當時手工業(yè)和化學生產(chǎn)過程，使化學在實踐過程中獲得了發(fā)展的推動力。

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