工科化學(xué)與實驗

前言

化學(xué)是一門在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用及物質(zhì)相互之間轉(zhuǎn)化規(guī)律的科學(xué)，是自然科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科之一。化學(xué)研究的對象包括整個物質(zhì)世界，從星際空間中元素的分布、生命的進(jìn)化，到地下深處礦物的生成和利用，無不是化學(xué)研究的對象?；瘜W(xué)是人們認(rèn)識世界、改造世界的最重要的科學(xué)工具之一。與其他學(xué)科相比，化學(xué)與工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等的聯(lián)系更直接，與人類的生活關(guān)系更密切?；瘜W(xué)科學(xué)不斷發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造新的物質(zhì)，化學(xué)為人類的生活及其他學(xué)科的發(fā)展提供了必需的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)已愈來愈多地與其他學(xué)科相互滲透、相互交叉，大大推動了這些學(xué)科的發(fā)展，同時也為化學(xué)自身的發(fā)展開拓了新的領(lǐng)域，找到了新的生長點(diǎn)。當(dāng)今化學(xué)已成為信息、能源、環(huán)境、材料、激光、生物工程、空間技術(shù)、海洋工程等新技術(shù)的重要支柱，未來社會的進(jìn)步將極大地依賴于化學(xué)以及與化學(xué)有關(guān)的交叉學(xué)科的發(fā)展，現(xiàn)代化學(xué)正在成為一門“滿足社會需要的中心科學(xué)”，化學(xué)已成為現(xiàn)代高科技發(fā)展和社會進(jìn)步的基礎(chǔ)和先導(dǎo)。“工科化學(xué)與實驗”是高等工科院校工程技術(shù)專業(yè)必修的一門基礎(chǔ)課，通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以比較全面、系統(tǒng)地了解化學(xué)的基本理論、基本知識以及一些化學(xué)實驗基本操作技術(shù)，了解化學(xué)與環(huán)境、化學(xué)與材料、化學(xué)與能源、化學(xué)與生命等相關(guān)知識，為今后繼續(xù)學(xué)習(xí)和工作打下必要的化學(xué)基礎(chǔ)。另外，化學(xué)科學(xué)的發(fā)展，從元素論、原子一分子論到元素周期律和物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論，都已成為自然科學(xué)在科學(xué)發(fā)展中運(yùn)用科學(xué)抽象、科學(xué)假設(shè)的范例，工科大學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)科學(xué)不僅僅是其所學(xué)專業(yè)的需要，而且對培養(yǎng)科學(xué)思維、科學(xué)方法也是極為重要的。本書是我校多年來教學(xué)實踐經(jīng)驗的總結(jié)，內(nèi)容包括物質(zhì)的聚集狀態(tài)、化學(xué)反應(yīng)的方向和限度、化學(xué)動力學(xué)、溶液離子平衡、氧化還原反應(yīng)和電化學(xué)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、單質(zhì)及無機(jī)化合物、化學(xué)與社會等理論知識，以及一部分基礎(chǔ)化學(xué)實驗。在編寫過程中注意與中學(xué)化學(xué)的銜接，理論聯(lián)系實際，概念闡述準(zhǔn)確，深入淺出，循序漸進(jìn)，便于教師教學(xué)和學(xué)生自學(xué)，適用于高等學(xué)校非化工類專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)。

內(nèi)容概要

本書內(nèi)容包括物質(zhì)的聚集狀態(tài)、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向及限度、化學(xué)動力學(xué)、溶液中的離子平衡、氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、單質(zhì)及無機(jī)化合物、化學(xué)與社會等理論知識，以及一部分化學(xué)實驗。    本書適用于高等學(xué)校非化工類專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)，也可供文、管類學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)參考。

書籍目錄

上篇　大學(xué)化學(xué)　緒論    0.1  化學(xué)是一門中心的、實用的和創(chuàng)造性的科學(xué)    0.2　化學(xué)變化的特點(diǎn)    0.3　化學(xué)的分支學(xué)科    0.4　工科大學(xué)化學(xué)的教學(xué)目的　第1章　物質(zhì)的聚集狀態(tài)    1.1　氣體    　1.1.1  理想氣體的狀態(tài)方程  　  1.1.2　分壓定律和分體積定律　    1.1.3  實際氣體    1.2　液體    　1.2.1　液體的蒸氣壓  　  1.2.2　液體的沸騰    1.3　溶液　    1.3.1  溶液濃度表示法    　1.3.2  拉烏爾定律與亨利定律  　  1.3.3  非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性    1.4　膠體　    1.4.1　膠體的性質(zhì)  　  1 4.2　膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)　    1.4.3　溶膠的穩(wěn)定性    　1.4.4　溶膠的制備和凈化    1.5  固體    　1.5.1  晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)  　  1.5.2  晶體的分類　  本章小結(jié)    思考題  　習(xí)題　第2章　化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向及限度　    2.1　基本概念　    2.1.1  系統(tǒng)與環(huán)境    　2.1.2  狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)  　  2.1.3　過程與途徑　  2.2　熱力學(xué)第一定律  　  2.2.1　熱和功　    2.2.2  熱力學(xué)能    　2.2.3  熱力學(xué)第一定律    2.3　焓  　  2.3.1  等容過程熱效應(yīng)　    2.3.2  等壓過程熱效應(yīng)與焓    　2.3.3  等容過程熱效應(yīng)與等壓過程熱效應(yīng)的關(guān)系    2.4　熱化學(xué)——化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)  　  2.4.1　反應(yīng)進(jìn)度　    2.4.2　標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)    　2.4.3  熱化學(xué)方程式  　  2.4.4  蓋斯定律　    2.4.5  熱化學(xué)基本數(shù)據(jù)與反應(yīng)焓變的計算    2.5　熵變與過程（反應(yīng)）的方向    　2.5.1  自發(fā)過程的方向性  　  2.5.2　反應(yīng)的熵變    2.6　吉布斯函數(shù)變與反應(yīng)的方向　    2.6.1  吉布斯函數(shù)與反應(yīng)方向的判據(jù)    　2.6.2　標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)  　  2.6.3　化學(xué)反應(yīng)等溫方程    2.7　化學(xué)平衡　    2.7.1  可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡　    2.7.2　標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)　    2.7.3  書寫平衡常數(shù)式的注意事項    　2.7.4  平衡常數(shù)的計算與應(yīng)用  　2.8　化學(xué)平衡的移動　    2.8.1  濃度對化學(xué)平衡移動的影響   　 2.8.2  壓力對化學(xué)平衡移動的影響　……　第3章　化學(xué)動力學(xué)　第4章　溶液聽離子平衡　第5章　氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)　第6章　物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)　第7章　單質(zhì)及無機(jī)化合物　第8章　化學(xué)與社會下篇　化學(xué)實驗　第9章　化學(xué)實驗附錄參考答案主要參考文獻(xiàn)元素周期表

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 物質(zhì)的聚集狀態(tài)通常情況下，物質(zhì)有三種可能的聚集狀態(tài)，即氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)，處于某個聚集狀態(tài)的物質(zhì)相應(yīng)地稱為氣體、液體和固體。物質(zhì)是由分子組成的，分子都在不停地運(yùn)動著，分子間存在著相互作用力。固體、液體有一定的體積，固體還有一定的形狀，說明分子間存在相互吸引力，這種吸引力使分子聚集在一起而不分開。當(dāng)對固體或液體施加壓力時，它們的體積變化很小，表明當(dāng)分子間距離很近時，分子間存在斥力。通常情況下，分子間作用力使分子聚集在一起，在空間形成一種較規(guī)則的有序排列。當(dāng)溫度升高時，分子熱運(yùn)動加劇。分子的熱運(yùn)動力圖破壞固體或液體的有序排列而變成無序狀態(tài)，物質(zhì)的宏觀狀態(tài)就可能發(fā)生變化，由一種聚集狀態(tài)變?yōu)榱硪环N聚集狀態(tài)，例如從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，或從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)。當(dāng)溫度足夠高時，外界提供的能量足以破壞分子中原子核和電子的結(jié)合，氣體就電離成自由電子和正離子，即形成物質(zhì)的第四態(tài)——等離子態(tài)。氣體、液體和等離子體都可在外力場作用下流動，所以也統(tǒng)稱為流體。物質(zhì)的氣、液、固三態(tài)中，氣態(tài)的運(yùn)動規(guī)律最簡單，人們對它的認(rèn)識較清楚。固態(tài)由于其質(zhì)點(diǎn)排列的周期性，人們對其也有較清楚的認(rèn)識，而對液態(tài)的認(rèn)識則相對少一些。1.1 氣體氣體的特征是具有擴(kuò)散性和壓縮性，元一定的體積和形狀。氣體分子不停地作無規(guī)則的熱運(yùn)動，通常溫度下氣體分子動能大于分子間引力，因而氣體能自動擴(kuò)散并充滿整個容器。氣體分子間距離較大，對氣體施加一定壓力，體積就縮小。氣體的體積不僅受壓力影響，而且還與溫度、氣體的量有關(guān)。通常用氣體的物質(zhì)的量、壓力、溫度及體積等物理量來描述氣體的狀態(tài)。

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