基礎(chǔ)化學(xué)

前言

　　化學(xué)是一門具有實(shí)用性和創(chuàng)造性的科學(xué)，是一門中心性的學(xué)科，是其他學(xué)科的基礎(chǔ)。目前，科學(xué)技術(shù)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(cái)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(xué)科學(xué)的貢獻(xiàn)。反過來，其他學(xué)科的發(fā)展又大大推動了化學(xué)學(xué)科的發(fā)展。幾十年來，化學(xué)學(xué)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(yīng)和新物質(zhì)，在面向21世紀(jì)的化學(xué)教學(xué)工作中，如何更好地反映化學(xué)學(xué)科的新成就，使化學(xué)教學(xué)的內(nèi)容適應(yīng)化學(xué)學(xué)科的發(fā)展以培養(yǎng)新世紀(jì)的建設(shè)人才，是化學(xué)教學(xué)工作者必須研究的課題。我們研究了國內(nèi)外著名大學(xué)的化學(xué)教學(xué)內(nèi)容、特點(diǎn)，比較了中外化學(xué)教學(xué)的成就，在北京化工大學(xué)國家工科基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)基地總體教學(xué)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(jié)了我們多年的教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)，編寫了這本《基礎(chǔ)化學(xué)》教材。完成本教材教學(xué)內(nèi)容大約需要72學(xué)時(shí)。　　在教材編寫過程中，我們結(jié)合多年的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(xué)的基本定律，熱力學(xué)及化學(xué)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(jié)構(gòu)理論，并在此基礎(chǔ)上討論了重要元素及其化合物的結(jié)構(gòu)、組成、性質(zhì)、變化規(guī)律及其含量測定的一般方法。其特點(diǎn)是：一開始就讓學(xué)生樹立嚴(yán)格、準(zhǔn)確的量的概念，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的態(tài)度；將原無機(jī)化學(xué)的基本原理與化學(xué)分析的基本內(nèi)容有機(jī)地融合起來，保證了知識的完整性和系統(tǒng)性，提高了基礎(chǔ)化學(xué)的起點(diǎn)；拓寬了知識范疇，充分反映了學(xué)科發(fā)展的新成就。　　在教材編寫時(shí)，我們注重理論聯(lián)系實(shí)際，力爭使學(xué)生在“理論-實(shí)踐-再理論-再實(shí)踐”的過程中學(xué)會分析、判斷、歸納、總結(jié)問題，學(xué)會用化學(xué)的方式、方法去分析、思考和解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立解決問題的能力。使學(xué)生學(xué)會用辯證唯物主義觀點(diǎn)分析學(xué)科中的問題，堅(jiān)持“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的惟一標(biāo)準(zhǔn)”，樹立“實(shí)踐第一”的觀念和“實(shí)事求是”的科學(xué)態(tài)度。

內(nèi)容概要

　　《基礎(chǔ)化學(xué)》是北京化工大學(xué)國家工科基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)基地教學(xué)改革的結(jié)晶，全書共分14章。結(jié)合作者多年的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，深入淺出地介紹了元素周期律、原子和分子結(jié)構(gòu)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(chǔ)上討論了重要元素及其化合物的結(jié)構(gòu)、組成、性質(zhì)、變化規(guī)律及其含量測定的一般方法?！痘A(chǔ)化學(xué)》結(jié)合目前高校工科化學(xué)教學(xué)的特點(diǎn)，以理論為基礎(chǔ)，以應(yīng)用為目的，以化學(xué)的思維方式培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下必要的基礎(chǔ)?！　　痘A(chǔ)化學(xué)》可作為工科院校化工類各專業(yè)學(xué)生的教材，也可作為綜合性大學(xué)及高等師范、農(nóng)、林、醫(yī)等院校有關(guān)專業(yè)學(xué)生的教材，還可作為化學(xué)、化工工程師的參考用書。

書籍目錄

前言1 緒論1.1 化學(xué)是一門實(shí)用的、創(chuàng)造性的中心科學(xué)1.2 化學(xué)變化的特征1.2.1 化學(xué)變化是質(zhì)變1.2.2 化學(xué)變化服從質(zhì)量守恒定律1.2.3 化學(xué)變化伴隨著能量變化1.3 化學(xué)的學(xué)科分類1.4 現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展趨勢、前沿領(lǐng)域及發(fā)展戰(zhàn)略1.5 基礎(chǔ)化學(xué)的學(xué)習(xí)方法2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差與結(jié)果處理2.1 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的方法2.2.1 減免系統(tǒng)誤差的方法2.2.2 隨機(jī)誤差的減免方法2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及結(jié)果評價(jià)2.3.1 數(shù)理統(tǒng)計(jì)的幾個(gè)基本概念2.3.2 少量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理2.3.3 置信度和置信區(qū)間2.3.4 顯著性檢驗(yàn)2.3.5 可疑值的取舍2.4 有效數(shù)字的修約及其運(yùn)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(yùn)算規(guī)則習(xí)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(shí)際氣體3.2 溶液3.2.1 基本單元及溶液濃度3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液及其配制3.2.3 有關(guān)濃度的計(jì)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(jié)構(gòu)——膠團(tuán)3.3.3 溶膠的穩(wěn)定性與聚沉3.3.4 凝膠習(xí)題4 化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)4.1 熱力學(xué)術(shù)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(xué)能4.1.6 化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式及反應(yīng)進(jìn)度4.1.7 廣度性質(zhì)和強(qiáng)度性質(zhì)4.2 熱力學(xué)第一定律和熱化學(xué)4.2.1 熱力學(xué)第一定律4.2.2 焓變及熱化學(xué)方程式4.2.3 赫斯定律4.3 熱力學(xué)第二定律4.3.1 化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性4.3.2 熵及熱力學(xué)第三定律4.3.3 熱力學(xué)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(biāo)準(zhǔn)摩爾生成自由能4.4.3 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成自由能的應(yīng)用習(xí)題5 化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡5.1 化學(xué)反應(yīng)速率及其表示方法5.1.1 化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化速率5.1.2 恒容反應(yīng)的反應(yīng)速率5.2 反應(yīng)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(yīng)機(jī)理與元反應(yīng)5.2.4 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素5.3 化學(xué)反應(yīng)平衡及平衡常數(shù)5.3.1 化學(xué)反應(yīng)的可逆性及化學(xué)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(jì)算及應(yīng)用5.3.5 化學(xué)平衡的移動習(xí)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(biāo)度6.2.2 酸堿的相對強(qiáng)弱6.3 酸堿溶液中有關(guān)離子平衡濃度的計(jì)算6.3.1 酸堿溶液pH計(jì)算6.3.2 溶液中酸堿各種存在形式的平衡濃度計(jì)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(yīng)6.5.1 酸堿中和反應(yīng)的程度6.5.2 中和反應(yīng)過程中溶液pH的計(jì)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(yīng)用實(shí)例習(xí)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(guān)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(yīng)在分析測定中的應(yīng)用7.5.1 沉淀滴定分析法7.5.2 重量分析法習(xí)題8 氧化還原反應(yīng)8.1 氧化還原反應(yīng)方程式的配平8.1.1 氧化值8.1.2 氧化還原反應(yīng)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(yīng)用8.3.1 比較氧化劑或還原劑的相對強(qiáng)弱8.3.2 計(jì)算原電池的標(biāo)準(zhǔn)電動勢E。和電動勢E8.3.3 判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向8.3.4 判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的次序……9 原子結(jié)構(gòu)10 分子結(jié)構(gòu)11 晶體結(jié)構(gòu)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(xiàn)附錄

章節(jié)摘錄

　　化學(xué)是最古老的科學(xué)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(xué)之一。人類已跨人21世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)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(cái)富，正在使人類文明進(jìn)步的腳步不斷加快?；瘜W(xué)作為一門研究物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及化學(xué)變化規(guī)律的基礎(chǔ)自然科學(xué)，在人類文明與進(jìn)步和現(xiàn)代化科技發(fā)展進(jìn)步中發(fā)揮了巨大的作用?！　』瘜W(xué)是一門實(shí)用的和創(chuàng)造性的科學(xué)。在其形成、發(fā)展的整個(gè)過程中，每一步都是以實(shí)用為目的，在這一過程中，無不具有一定的創(chuàng)造性?！　』瘜W(xué)科學(xué)起源于幾個(gè)古代科學(xué)文化發(fā)達(dá)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(shí)用技術(shù)。在中國古代，很早就有了煉金術(shù)。公元8世紀(jì)末，中國煉金術(shù)通過與海外通商而傳到波斯，再傳人歐洲，成為近代化學(xué)的前驅(qū)?！　挼ず蜔捊鹦g(shù)是古代化學(xué)的特色，主要用各種手段來分解復(fù)雜的天然物質(zhì)，以獲得簡單、實(shí)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(shí)驗(yàn)技術(shù)和儀器裝置，為古代化學(xué)技術(shù)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。中國古代的一些實(shí)用化學(xué)技術(shù)，由于同生產(chǎn)實(shí)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(shù)、隋唐的火藥、漢唐以來的陶瓷等，都是中國人民在世界科學(xué)史上的巨大貢獻(xiàn)。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(rèn)識汞、鎳、鋅、銻等金屬最早的國家。煉丹術(shù)傳人歐洲之后，最初也是被神秘荒誕的學(xué)說所統(tǒng)治，到了16世紀(jì)初才發(fā)生了根本的改變。首先向有實(shí)用意義的醫(yī)藥化學(xué)方面發(fā)展，在中國，煉丹術(shù)也逐漸被本草學(xué)所取代。李時(shí)珍的《本草綱目》、宋應(yīng)星的《天工開物》等都記錄了當(dāng)時(shí)手工業(yè)和化學(xué)生產(chǎn)過程，使化學(xué)在實(shí)踐過程中獲得了發(fā)展的推動力。

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