無機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)筆記

前言

　　自1991年至今，我為山東大學(xué)化學(xué)專業(yè)和應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的本科生連續(xù)主講無機(jī)化學(xué)已有18年。每次授課之前，我都投注相當(dāng)多的時(shí)間和精力以筆記的形式準(zhǔn)備教案。到2005年，我的備課筆記已經(jīng)作了5次全面修訂，局部的增刪修改則不計(jì)其數(shù)，手稿累積50余冊。在此期間，我曾以這份備課筆記為主體，于2001年編寫了《無機(jī)化學(xué)教程》，交由山東大學(xué)出版社出版?！　≡谒哪昵暗囊淮稳珖瘜W(xué)教學(xué)會(huì)議上，我遇到了吉林大學(xué)的宋天佑老師。他說科學(xué)出版社約他撰寫一本《無機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)筆記》（以下簡稱《筆記》），但是他太忙沒有時(shí)間動(dòng)筆，因此向出版社推薦由我來完成。當(dāng)時(shí)心中非常感激宋老師的推薦和提攜，但也擔(dān)心自己水平不夠或難以及時(shí)成稿。時(shí)至今日，經(jīng)過一千多個(gè)日日夜夜的反復(fù)思考與鉤稽爬疏，《筆記》終于基本完成。我希望這本《筆記》能對學(xué)生們的學(xué)習(xí)有所幫助，同時(shí)也想借此機(jī)會(huì)談?wù)勛约哼@18年來教授無機(jī)化學(xué)的一點(diǎn)心得，向全國從事無機(jī)化學(xué)教學(xué)工作的同仁請教?！　τ诖髮W(xué)教師授課，我認(rèn)為大概可以分成三個(gè)層次。第一個(gè)層次：只有指定教材，沒有備課筆記，教學(xué)的方法就是常說的“照本宣科”。隨著全國教學(xué)研究與改革的深入，這一層次的教師雖然還有，但應(yīng)該不多了。第二個(gè)層次：有備課筆記，而且筆記內(nèi)容是通過廣泛查閱資料并經(jīng)過消化吸收后轉(zhuǎn)化成的思想成果，授課時(shí)基本上按照備課筆記有條不紊地講解，內(nèi)容安排和時(shí)間安排精確有序，但往往缺乏激情和靈感，難以吸引學(xué)生的注意力并調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。第三個(gè)層次：不必有成形的備課筆記，但心中存有每堂課的內(nèi)容要點(diǎn)，并能隨時(shí)隨地探尋與之相關(guān)的資料，上課時(shí)圍繞內(nèi)容主線展開講解，隨時(shí)提取大腦儲(chǔ)存的相關(guān)知識(shí)，并根據(jù)課堂上學(xué)生的反應(yīng)及時(shí)調(diào)整課程內(nèi)容的深度和廣度。在授課中，教師大腦中經(jīng)常會(huì)涌現(xiàn)出一些課前備課無法準(zhǔn)備的內(nèi)容，并能及時(shí)地抓住這些靈感將其引入課堂教學(xué)中。這類內(nèi)容可視為“神來之筆”，它會(huì)使教師的講授更加充實(shí)、精彩紛呈。這類內(nèi)容有時(shí)可能會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出本專業(yè)的研究范圍，在思想方法上產(chǎn)生的啟誘作用是許多專業(yè)知識(shí)難以企及的。正所謂他山之石，可以攻玉！

內(nèi)容概要

本書為“科學(xué)版學(xué)習(xí)筆記系列”之一。本書的主要內(nèi)容與目前多數(shù)高等院校開設(shè)的無機(jī)化學(xué)課程要求基本一致，具體的章節(jié)安排按照由易到難再深人應(yīng)用的邏輯次序排列。每章的要點(diǎn)、難點(diǎn)都明確指出，并且在部分主要內(nèi)容的頁旁還批注了作者個(gè)人的理解、觀點(diǎn)、講授方法和擴(kuò)展內(nèi)容。全書共”章，包括：緒論、物質(zhì)的狀態(tài)、化學(xué)熱力學(xué)初步、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡、電解質(zhì)溶液、氧化還原反應(yīng)、原子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)、配位化合物、鹵族元素、氧族元素、氮族元素、碳族元素、硼族元素、堿金屬和堿土金屬、過渡元素(Ⅰ)、過渡元素(Ⅱ)、無機(jī)物的某些性質(zhì)變化規(guī)律、鑭系元素和錒系元素?！　”緯勺鳛楦叩仍盒；瘜W(xué)及相關(guān)專業(yè)本科生學(xué)習(xí)無機(jī)化學(xué)課程的教學(xué)參考書，也可供無機(jī)化學(xué)教師參考使用。

書籍目錄

前言第1章　緒論  1.1　什么是化學(xué)    1.1.1　化學(xué)是一門古老的基礎(chǔ)學(xué)科    1.1.2　化學(xué)是一門應(yīng)用科學(xué)    1.1.3　化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為主，理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的學(xué)科    1.1.4　化學(xué)研究的層次      1.1.5　化學(xué)研究的對象  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　遵守質(zhì)量守恒定律    1.2.3　化學(xué)變化總是伴隨有能量變化  1.3　化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性  1.4　化學(xué)的分支  1.5　無機(jī)化學(xué)的重要性    1.5.1　歷史的簡單回顧    1.5.2　無機(jī)化學(xué)的分支    1.5.3　目前無機(jī)化學(xué)的前沿領(lǐng)域  1.6　有效數(shù)字    1.6.1　有效數(shù)字的含義      1.6.2　有效數(shù)字的規(guī)定    1.7　化學(xué)常用的計(jì)量單位    1.7.1　常用國際基本單位    1.7.2　常用導(dǎo)出單位    1.7.3　常用國際單位英文詞頭和符號(hào)    1.7.4　幾點(diǎn)注意的問題第2章　物質(zhì)的狀態(tài)  2.1　氣體    2.1.1　理想氣體定律和理想氣體    2.1.2　道爾頓分壓定律　　2.1.3　格雷厄姆氣體擴(kuò)散定律    2.1.4　實(shí)際氣體狀態(tài)方程    2.1.5　氣體的液化和臨界現(xiàn)象  2.2　液體    2.2.1　液體蒸發(fā)    2.2.2　液體的凝固  2.3　固體    2.3.1　晶體與無定形固體的區(qū)別    2.3.2　晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)    2.3.3　晶體的熔化  2.4　水和溶液    2.4.1　水的相圖    2.4.2　溶液    2.4.3　非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性第3章　化學(xué)熱力學(xué)初步  3.1　基本概念    3.1.1　體系和環(huán)境    3.1.2　狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)    3.1.3　過程    3.1.4　熱、功和熱力學(xué)能  3.2　熱力學(xué)第一定律  3.3　熱化學(xué)    3.3.1　化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)    3.3.2　反應(yīng)熱的計(jì)算    3.3.3　熱化學(xué)（反應(yīng)）方程式  3.4　化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向    3.4.1　自發(fā)過程和可逆反應(yīng)    3.4.2　化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)第4章　化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡  4.1　化學(xué)反應(yīng)速率    4.1.1　化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法    4.1.2　影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素    4.1.3　反應(yīng)速率理論簡介  4.2　化學(xué)平衡    4.2.1　可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡　　……第5章　電解質(zhì)溶液第6章　氧化還原反應(yīng)第7章　原子結(jié)構(gòu)第8章　化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)第9章　配位化合物第10章　鹵族元素第11章　氧族元素第12章　氮族元素第13章　碳族元素第14章　硼族元素第15章　堿金屬和堿土金屬　第16章　過渡元素（Ⅰ）——銅族、鋅族第17章　過渡元素（Ⅱ）——ⅢB～Ⅷ族第18章　無機(jī)物的某些性質(zhì)變化規(guī)律第19章　鑭系元素和錒系元素

章節(jié)摘錄

　　第3章化學(xué)熱力學(xué)初步　　無論是工作還是日常生活中，人們在處理一件事情時(shí)通常關(guān)心的問題有兩個(gè)：①事情進(jìn)行的可能性和結(jié)果；②事情進(jìn)行的快慢。同樣，化學(xué)工作者在研究一個(gè)化學(xué)反應(yīng)時(shí)，也最關(guān)心兩方面的問題：①反應(yīng)進(jìn)行的可能性（反應(yīng)進(jìn)行的方向）、反應(yīng)進(jìn)行的條件以及反應(yīng)伴隨的能量變化；②反應(yīng)進(jìn)行的快慢（反應(yīng)進(jìn)行的速率）和反應(yīng)進(jìn)行的機(jī)理。前者屬于化學(xué)平衡（chemical eqlJilibrium）和熱力學(xué)（thermodynamics）的研究范疇，而后者則是化學(xué)動(dòng)力學(xué)（chemical kinetics）的主要研究內(nèi)容?！　”菊聦瘜W(xué)熱力學(xué)進(jìn)行初步的介紹?；瘜W(xué)熱力學(xué)主要研究體系能量變化與化學(xué)變化之間的關(guān)系，具體的研究內(nèi)容是反應(yīng)進(jìn)行的方向和可能性、反應(yīng)進(jìn)行的程度及伴隨的能量變化。其研究特點(diǎn)是只研究體系的宏觀性質(zhì)，不涉及物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)；只研究體系的始態(tài)和終態(tài)，不涉及物質(zhì)變化的具體機(jī)理和時(shí)間?！　』瘜W(xué)熱力學(xué)的重要性不僅在于可以解釋許多化學(xué)現(xiàn)象和事實(shí)，而且可以利用它的基本原理預(yù)測一些反應(yīng)進(jìn)行的可能性，推測反應(yīng)進(jìn)行所需要的條件。例如，碳和許多有機(jī)物燃燒生成大量的CO2，造成一定程度的空氣污染和溫室效應(yīng)，那么人們能不能在高溫下重新將CO2分解成氧氣和碳呢？又如，NO和CO都是汽車排放的有害氣體，它們能否相互作用生成無毒的N2和CO2呢？人們能不能找到一種更簡潔的方法或更溫和的實(shí)驗(yàn)條件，使廉價(jià)的石墨轉(zhuǎn)化成價(jià)格昂貴的金剛石呢？所有這些問題都可以通過化學(xué)熱力學(xué)解決，但是化學(xué)熱力學(xué)還是比較抽象的，沒有具體的宏觀模型可以類比，因此先介紹一些它涉及的基本概念。

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