工程化學(xué)

前言

在人類發(fā)展的歷史長(zhǎng)河中，化學(xué)作為一門核心科學(xué)，為人類認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界和人類的文明進(jìn)步做出了巨大的貢獻(xiàn)。無(wú)論是高新技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展還是重大社會(huì)問題的解決幾乎都離不開化學(xué)家的智慧和參與。工程化學(xué)是普通化學(xué)教學(xué)改革的成果，是高等學(xué)校非化學(xué)化工類各專業(yè)培養(yǎng)現(xiàn)代工程技術(shù)和管理人才的必修基礎(chǔ)課。1999年以來(lái)，受到教學(xué)學(xué)時(shí)的限制，許多學(xué)校取消了普通化學(xué)課程，有的縮減學(xué)時(shí)將普通化學(xué)課程改為工程化學(xué)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，許多與化學(xué)相關(guān)的學(xué)科得到了迅速發(fā)展，如材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生命科學(xué)、海洋科學(xué)等；許多社會(huì)問題的產(chǎn)生與解決都需要化學(xué)家的參與；納米技術(shù)、基因工程和信息技術(shù)等高科技領(lǐng)域都離不開化學(xué)；理工科學(xué)生與走上管理崗位的工程管理人員都需要一定的化學(xué)教育背景。作為自然科學(xué)核心之一的化學(xué)正日益受到人們的重視。因此，對(duì)理工科學(xué)生進(jìn)行化學(xué)教育是必要的，也是必需的。近年來(lái)，一些取消普通化學(xué)或工程化學(xué)課程的院校和專業(yè)，重新恢復(fù)了化學(xué)教育。但既要做到知識(shí)的普及，又不能增加學(xué)時(shí)，我們必須對(duì)工程化學(xué)課程進(jìn)行改革，這樣才能使學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)對(duì)化學(xué)的地位、重要性、知識(shí)體系和應(yīng)用等有清楚的認(rèn)識(shí)。上海大學(xué)順應(yīng)非化學(xué)化工類專業(yè)化學(xué)教育改革的趨勢(shì)，從1988年以來(lái)，一直致力于工程化學(xué)課程的改革，是國(guó)內(nèi)從事工程化學(xué)教學(xué)改革最早的單位之一。1996～1998年編者承擔(dān)了上海市教委的“工程化學(xué)課程建設(shè)”課題，1999～2000年主持了上海大學(xué)的“工程化學(xué)課程建設(shè)”教改課題，取得了一系列教學(xué)成果。例如，由上海大學(xué)出版社出版了《工程化學(xué)》和《工程化學(xué)實(shí)驗(yàn)》兩本教材，受到學(xué)生和社會(huì)的好評(píng)，教學(xué)改革的成果獲上海市教學(xué)成果三等獎(jiǎng)。依據(jù)《工程化學(xué)》使用過(guò)程中所得到的反饋信息，以及全國(guó)工程化學(xué)師資培訓(xùn)班和有關(guān)教學(xué)研討會(huì)上獲得的建議，結(jié)合化學(xué)與相關(guān)學(xué)科交叉滲透的新知識(shí)，在科學(xué)出版社的支持下我們重新編寫了教材。本書的編寫具有如下特點(diǎn)：（1）教學(xué)內(nèi)容注重“少而精”的原則，特別適合30～40學(xué)時(shí)的教學(xué)安排。盡量做到深入淺出，理論聯(lián)系實(shí)際，便于學(xué)生自學(xué)，并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

內(nèi)容概要

　　《工程化學(xué)（第2版）》是上海大學(xué)工程化學(xué)課程教學(xué)改革的成果。針對(duì)非化學(xué)化工類專業(yè)化學(xué)課程學(xué)時(shí)少的特點(diǎn)，《工程化學(xué)（第2版）》濃縮了化學(xué)的基本原理和應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際、學(xué)科交叉，尤其關(guān)注化學(xué)在工程科學(xué)中的應(yīng)用。全書分3篇，共9章。第1篇包括第1—2章，重點(diǎn)論述化學(xué)的基本原理及其平衡過(guò)程的應(yīng)用；第2篇包括第3—5章，側(cè)重從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的角度討論物質(zhì)的性能；第3篇包括第6—9章，強(qiáng)調(diào)化學(xué)在能源、機(jī)械工程材料、信息和環(huán)境工程領(lǐng)域的應(yīng)用?！　　豆こ袒瘜W(xué)（第2版）》可作為高等學(xué)校非化學(xué)化工專業(yè)化學(xué)基礎(chǔ)課程的教材以及工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

前言第1篇 化學(xué)基本原理第1章 化學(xué)反應(yīng)的基本原理1.1 化學(xué)反應(yīng)的基本概念1.1.1 系統(tǒng)和環(huán)境1.1.2 過(guò)程和途徑1.1.3 狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)1.1.4 熱和功1.1.5 熱力學(xué)能1.2 化學(xué)反應(yīng)的能量關(guān)系1.2.1 熱力學(xué)第一定律1.2.2 熱化學(xué)和赫斯定律1.2.3 熱力學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)與生成焓1.2.4 鍵能1.3 化學(xué)反應(yīng)的方向1.3.1 化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性1.3.2 熵1.3.3 熱力學(xué)第二定律和吉布斯函數(shù)1.4 化學(xué)反應(yīng)的程度及其轉(zhuǎn)化率提高1.4.1 可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡1.4.2 平衡常數(shù)1.4.3 平衡常數(shù)的計(jì)算1.4.4 化學(xué)平衡的移動(dòng)1.5 化學(xué)反應(yīng)的速率及其控制1.5.1 化學(xué)反應(yīng)速率及其表示法1.5.2 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素思考題與習(xí)題第2章 平衡過(guò)程及其利用2.1 弱酸弱堿的解離平衡2.1.1 酸堿的概念2.1.2 水的質(zhì)子自遞反應(yīng)2.1.3 一元弱酸、弱堿的解離平衡2.1.4 多元弱酸的解離平衡2.1.5 同離子效應(yīng)和緩沖溶液2.1.6 水解平衡2.2 氧化還原平衡2.2.1 氧化還原反應(yīng)的基本概念2.2.2 氧化還原反應(yīng)方程式的配平2.2.3 原電池與電極電勢(shì)2.2.4 影響電極電勢(shì)的因素及電極電勢(shì)的應(yīng)用2.3 溶解一沉淀平衡2.3.1 溶度積與溶解度2.3.2 沉淀的生成與溶解2.4 配合物的生成與解離平衡2.4.1 配合物的組成2.4.2 配合物的命名2.4.3 配合物的生成與解離2.4.4 配離子穩(wěn)定常數(shù)的應(yīng)用2.4.5 配位平衡的移動(dòng)2.4.6 螯合物思考題與習(xí)題第2篇 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能第3章 物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)及其鍵合3.1 微觀粒子運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律3.1.1 微觀粒子運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律3.1.2 波函數(shù)與原子軌道3.1.3 概率密度與電子云3.1.4 四個(gè)量子數(shù)3.2 原子結(jié)構(gòu)3.2.1 多電子原子的能級(jí)3.2.2 基態(tài)原子中電子的分布原則3.2.3 原子的電子層結(jié)構(gòu)和元素周期律3.3 元素性質(zhì)的周期性3.3.1 原子半徑3.3.2 電離能3.3.3 電子親和能3.3.4 元素的電負(fù)性3.4 原子的鍵合與簡(jiǎn)單分子的結(jié)構(gòu)3.4.1 簡(jiǎn)單分子的結(jié)構(gòu)3.4.2 共價(jià)鍵的鍵參數(shù)3.4.3 分子間力和氫鍵3.5 配合物結(jié)構(gòu)的價(jià)鍵理論3.5.1 價(jià)鍵理論的基本要點(diǎn)3.5.2 配合物的幾何構(gòu)型3.5.3 外軌配鍵與內(nèi)軌配鍵3.5.4 配合物的穩(wěn)定性與磁性思考題與習(xí)題第4章 物質(zhì)的聚集與分散4.1 氣體4.1.1 理想氣體4.1.2 實(shí)際氣體4.1.3 氣體的液化與儲(chǔ)運(yùn)4.2 液體4.2.1 液體的溶解性4.2.2 液體的表面張力4.2.3 液體的毛細(xì)現(xiàn)象4.3 溶液4.3.1 溶液的濃度及其計(jì)算4.3.2 溶液的溶解度及其影響因素4.3.3 溶液的蒸氣壓4.3.4 稀溶液的依數(shù)性4.4 固體4.4.1 晶體和非晶體4.4.2 晶體的類型4.5 膠體4.5.1 溶膠的制備4.5.2 膠體的特性4.5.3 膠體的結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性4.5.4 膠體的聚沉4.5.5 氣溶膠思考題與習(xí)題第5章 元素及其化合物的性質(zhì)和變化規(guī)律5.1 酸堿性5.1.1 化合物的酸堿性5.1.2 酸堿的應(yīng)用5.2 物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)5.2.1 離子晶體的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)與晶格能之間的關(guān)系5.2.2 離子極化對(duì)固體的熔、沸點(diǎn)的影響5.2.3 分子晶體的熔、沸點(diǎn)與分子間力的關(guān)系5.3 水解性5.3.1 水解反應(yīng)及其變化規(guī)律5.3.2 有機(jī)物的水解5.3.3 水解性的利用5.4 氧化還原性5.4.1 單質(zhì)的氧化還原性5.4.2 化合物的氧化還原性5.4.3 常用的氧化劑和還原劑5.5 化合物的溶解性5.5.1 分子晶體的溶解性及其規(guī)律5.5.2 離子化合物的溶解性及其規(guī)律5.5.3 pH和配合作用對(duì)溶解性的影響5.6 化合物的熱穩(wěn)定性5.6.1 鹵化物的熱穩(wěn)定性規(guī)律5.6.2 含氧酸鹽的熱穩(wěn)定性5.7 固體的導(dǎo)電性5.7.1 固體的導(dǎo)電性與能帶模型5.7.2 固體的缺陷對(duì)其導(dǎo)電性能的影響5.8 物質(zhì)的磁性思考題與習(xí)題第3篇 化學(xué)的應(yīng)用第6章 能源工程中的化學(xué)6.1 能源概論6.2 化石燃料的有效利用和清潔生產(chǎn)6.3 蓄電池6.4 可再生能源的開發(fā)思考題與習(xí)題第7章 機(jī)械工程中的化學(xué)7.1 工程材料的選擇7.2 工程材料的鍵合特征7.3 工程材料的性能特征7.4 工程材料的腐蝕與防護(hù)7.5 材料的摩擦與潤(rùn)滑7.6 材料的清洗與表面處理思考題與習(xí)題第8章 信息工程中的化學(xué)8.1 信息感知化學(xué)8.2 信息轉(zhuǎn)換功能材料8.3 信息存儲(chǔ)材料8.4 信息傳輸材料思考題與習(xí)題第9章 環(huán)境污染與治理中的化學(xué)9.1 大氣污染及其危害9.2 水體污染及其危害9.3 土壤污染及其危害思考題與習(xí)題參考文獻(xiàn)附錄附表1 一些常見弱酸、弱堿的標(biāo)準(zhǔn)解離常數(shù)(298.1 5K)附表2 水溶液中的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)(298.1 5K)附表3 一些物質(zhì)的溶度積常數(shù)(298.1 5K)附表4 一些常見配離子的穩(wěn)定常數(shù)K穩(wěn)附表5 一些物質(zhì)的熱力學(xué)函數(shù)值(298.1 5K)

章節(jié)摘錄

插圖：化學(xué)反應(yīng)是化學(xué)研究的中心內(nèi)容?；瘜W(xué)工作者在研究一個(gè)特定化學(xué)反應(yīng)時(shí)，最關(guān)心的問題主要有以下四個(gè)方面：（1）這個(gè)化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？除了進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，能否從理論上加以判斷？這就要研究反應(yīng)發(fā)生與否的理論根據(jù)，即反應(yīng)判據(jù)或反應(yīng)方向問題。（2）如果反應(yīng)能夠進(jìn)行，就要知道反應(yīng)能進(jìn)行的程度，反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的最大限度。這就要研究該反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系，其中尤其重要的是要研究反應(yīng)限度或化學(xué)平衡問題。（3）化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的速率如何？反應(yīng)的歷程（反應(yīng)的中間步驟）是怎樣的？如果反應(yīng)本質(zhì)上是能夠進(jìn)行的，但實(shí)際進(jìn)行反應(yīng)的速率很慢，就需要尋找適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，以加快反?yīng)的速率。（4）進(jìn)一步了解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系，深入探討化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)。前兩個(gè)方面是化學(xué)熱力學(xué)的研究范疇，速率的問題是化學(xué)動(dòng)力學(xué)的研究范疇，最后一個(gè)問題是物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究范疇。本章主要討論化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的能量如何轉(zhuǎn)化和化學(xué)反應(yīng)朝著什么方向進(jìn)行這兩個(gè)問題。

編輯推薦

《工程化學(xué)(第2版)》內(nèi)容精練，適合少學(xué)時(shí)教學(xué)和學(xué)生自學(xué)。濃縮化學(xué)的基本原理和應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際。注重學(xué)科交叉，突出化學(xué)在工程科學(xué)中的應(yīng)與創(chuàng)新。體系相對(duì)獨(dú)立，滿足不同專業(yè)、不同學(xué)時(shí)的教學(xué)要求。

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