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第1章 化学热力学初步1

1.1 基本概念1

1.1.1 体系和环境1

1.1.2 状态和状态函数2

1.1.3 过程和途径2

1.1.4 热力学平衡3

1.1.5 热量与功3

1.2 热力学第一定律4

1.2.1 热力学第一定律的内容4

1.2.2 热力学能4

1.2.3 热力学第一定律的数学表达式5

1.2.4 不同途径的功5

1.2.5 可逆过程6

1.2.6 恒容及恒压条件下的热8

1.2.7 理想气体的内能和焓9

1.2.8 热容10

1.2.9 理想气体的绝热过程12

1.3 热化学15

1.3.1 化学反应的热效应15

1.3.2 化学反应热效应的测定16

1.3.3 化学反应进度16

1.3.4 热化学方程式17

1.3.5 盖斯定律18

1.3.6 生成热18

1.3.7 燃烧热19

1.3.8 反应热与温度的关系——基尔霍夫公式21

习题23

第2章 热力学第二定律25

2.1 自发过程的共同特征25

2.2 热力学第二定律26

2.3 卡诺循环与卡诺定理27

2.3.1 热机效率与卡诺循环27

2.3.2 卡诺定理29

2.4 状态函数熵30

2.4.1 可逆过程的热温商及熵函数的导出30

2.4.2 热力学第二定律的数学表达式——克劳修斯（Clausius）不等式31

2.5 熵增原理32

2.6 熵变的计算及其应用33

2.6.1 简单物理过程的熵变33

2.6.2 相变过程的熵变34

2.6.3 环境熵变35

2.7 热力学第三定律和规定熵36

2.8 亥姆霍兹（Helmholrz）自由能与吉布斯（Gibbs）自由能38

2.8.1 等温等容体系——亥姆霍兹（Helmholrz）自由能A判据38

2.8.2 等温等压体系——吉布斯（Gibbs）自由能G判据39

2.9 关于判据、功和热同状态函数变关系的总结40

2.9.1 关于过程进行方向及限度的判据总结40

2.9.2 关于功和热在特定条件下与状态函数变的关系40

2.10 热力学函数之间的重要关系式41

2.10.1 热力学函数之间的关系41

2.10.2 热力学的基本公式41

2.10.3 马克斯韦（Maxwell）关系式42

2.11 △G和△A的计算44

2.11.1 简单物理变化过程的△A和△G44

2.11.2 相变过程的△A和△G44

习题46

第3章 化学反应进行的程度和化学平衡47

3.1 化学势47

3.1.1 偏摩尔量与化学势47

3.1.2 气体的化学势48

3.2 化学反应的方向和平衡条件49

3.3 化学反应平衡常数50

3.3.1 经验平衡常数50

3.3.2 标准平衡常数52

3.4 化学反应等温式52

3.5 化学反应的标准摩尔吉布斯自由能变化54

3.5.1 化学反应的△rGm和△rG？54

3.5.2 物质的标准生成吉布斯自由能54

3.5.3 反应的△rG？及标准平衡常数的计算54

3.5.4 反应的△rG？与温度T的近似线性关系及其应用56

3.6 平衡计算示例58

3.6.1 标准平衡常数的计算58

3.6.2 平衡混合物组成的计算59

3.7 化学平衡的影响因素60

3.7.1 浓度对平衡的影响60

3.7.2 压强对平衡的影响61

3.7.3 温度对平衡的影响62

习题63

第4章 化学反应速率65

4.1 化学反应速率的定义及其表示方法65

4.2 反应速率理论简介67

4.2.1 碰撞理论67

4.2.2 过渡状态理论69

4.3 影响化学反应速率的因素70

4.3.1 浓度对化学反应速率的影响71

4.3.2 温度对化学反应速率的影响75

4.4 化学反应机理77

4.4.1 一级反应的特征77

4.4.2 二级反应的特征79

4.4.3 零级反应的特征80

4.5 催化剂对化学反应速率的影响81

4.5.1 均相催化81

4.5.2 多相催化82

4.5.3 催化剂的选择性83

4.6 链反应83

习题85

第5章 相平衡热力学87

5.1 单组分体系的相平衡87

5.1.1 液-气平衡87

5.1.2 固-气平衡87

5.1.3 固-液平衡88

5.2 混合物和溶液88

5.2.1 混合物和溶液的分类88

5.2.2 混合物常用组成标度88

5.3 稀溶液的两个实验定律89

5.3.1 拉乌尔（Raoult）定律89

5.3.2 亨利（Henry）定律90

5.4 理想溶液中各组分的化学势91

5.4.1 理想溶液91

5.4.2 理想溶液中各组分的化学势91

5.4.3 理想溶液的偏摩尔性质92

5.4.4 理想溶液通性92

5.5 稀溶液中各组分的化学势93

5.6 非电解质稀溶液的依数性94

5.6.1 溶液的凝固点降低94

5.6.2 溶液的沸点升高95

5.6.3 渗透压96

5.7 实际溶液中各组分的化学势97

5.7.1 实际溶液中溶剂的化学势97

5.7.2 实际溶液中溶质的化学势98

5.8 电解质溶液的依数性98

习题101

第6章 相平衡状态图102

6.1 相律102

6.1.1 相数102

6.1.2 独立组分数102

6.1.3 自由度数102

6.1.4 相律103

6.2 单组分体系相图103

6.3 二组分气液平衡相图104

6.3.1 理想完全互溶的双液体系104

6.3.2 非理想的完全互溶的双液体系106

6.3.3 精馏原理108

6.4 二组分固液平衡相图108

6.4.1 热分析法108

6.4.2 溶解度法108

习题109

第7章 界面化学111

7.1 表面吉布斯自由能111

7.1.1 表面吉布斯自由能111

7.1.2 表面张力112

7.2 弯曲液面的特性112

7.2.1 弯曲液面的附加压力112

7.2.2 润湿作用114

7.2.3 毛细现象114

7.2.4 弯曲液面的饱和蒸气压115

7.3 溶液的表面吸附117

7.3.1 溶液的表面吸附现象117

7.3.2 吉布斯吸附公式117

7.4 气固表面吸附118

7.4.1 物理吸附和化学吸附118

7.4.2 吸附等温线119

7.4.3 常用吸附等温式120

习题122

第8章 胶体化学123

8.1 胶体分散体系概述123

8.1.1 分散体系123

8.1.2 溶胶的制备124

8.1.3 溶胶的净化125

8.2 溶胶的基本性质125

8.2.1 溶胶的光学性质125

8.2.2 溶胶的动力性质126

8.2.3 溶胶的电学性质126

8.3 溶胶的稳定性和聚沉作用127

8.3.1 溶胶的稳定性——DLVO理论简介127

8.3.2 溶胶的聚沉127

习题128

第9章 原子结构和元素周期律129

9.1 微观世界的波粒二象性及微观世界处理问题的方法129

9.1.1 微观粒子的波粒二象性129

9.1.2 测不准原理130

9.1.3 微观世界处理问题的方法131

9.2 原子的核外电子运动状态131

9.2.1 原子结构模型的发展131

9.2.2 波函数和原子轨道132

9.2.3 概率密度和电子云133

9.2.4 波函数的空间图像134

9.2.5 四个量子数及其表征的意义135

9.3 核外电子排布和元素周期系138

9.3.1 多电子原子的能级138

9.3.2 核外电子排布的规则139

9.3.3 原子的电子层结构与元素周期系140

9.3.4 元素性质的周期性变化141

习题144

第10章 化学键与分子结构146

10.1 离子键及其离子化合物146

10.1.1 离子键的形成和特征146

10.1.2 离子的特征147

10.2 共价键及其共价化合物148

10.2.1 价键理论149

10.2.2 杂化轨道理论和分子的空间构型150

10.2.3 价层电子对互斥（VSEPR）理论简介153

10.2.4 分子轨道理论简介155

10.3 金属键理论156

10.4 配位化合物的结构理论157

10.4.1 配合物的价键理论157

10.4.2 配合物的晶体场理论159

10.5 分子间力和氢键161

10.5.1 极性分子与非极性分子161

10.5.2 分子间作用力162

10.5.3 分子间作用力的性质与化学键的关系162

10.5.4 氢键的性质及对化合物性质的影响163

10.6 晶体结构及其性质164

10.6.1 晶体的内部结构164

10.6.2 晶体的类型165

10.7 结构与物质的性质168

习题170

第11章 溶液中的酸碱平衡172

11.1 酸碱理论简介172

11.1.1 酸碱电离理论172

11.1.2 酸碱质子理论172

11.1.3 酸碱电子理论174

11.2 酸碱在水溶液中的解离平衡175

11.2.1 水的离子积和溶液的pH值175

11.2.2 弱酸弱碱在水溶液中的解离平衡177

11.3 同离子效应和缓冲溶液181

11.3.1 同离子效应181

11.3.2 缓冲溶液181

习题184

第12章 溶液中的沉淀溶解平衡186

12.1 溶度积和溶度积规则186

12.1.1 溶度积186

12.1.2 溶度积与溶解度的关系186

12.1.3 溶度积规则187

12.2 沉淀的生成188

12.3 沉淀的溶解189

12.4 分步沉淀191

12.5 沉淀的转化193

12.6 沉淀溶解平衡的应用194

习题195

第13章 配位化合物与配位平衡197

13.1 配位化合物的基本概念197

13.1.1 配位化合物的定义197

13.1.2 配位化合物的组成198

13.1.3 配位化合物的命名200

13.1.4 配位化合物的类型201

13.1.5 配位化合物的异构203

13.2 配位化合物的稳定性205

13.2.1 配离子的不稳定常数和稳定常数205

13.2.2 配位平衡的移动207

13.3 配位化合物的应用211

13.3.1 在分析化学中的应用211

13.3.2 生命现象中的配合物211

13.3.3 配合物在工业中的应用212

习题212

第14章 氧化还原反应与电化学215

14.1 氧化还原反应215

14.1.1 氧化还原反应的基本概念215

14.1.2 氧化还原反应中的计量关系216

14.1.3 氧化还原反应方程式的配平217

14.2 原电池与电极电势219

14.2.1 原电池及其表示方法219

14.2.2 标准电极电势221

14.3 原电池电动势与氧化还原平衡223

14.3.1 原电池电动势E与吉布斯自由能变△G的关系223

14.3.2 标准电动势与氧化还原反应的平衡常数224

14.4 影响电极电势的因素224

14.5 电动势与电极电势的应用228

14.6 元素电势图及其应用230

习题232

第15章 元素化学235

15.1 金属通论235

15.1.1 金属的通论和分类235

15.1.2 金属的结构和性质235

15.1.3 金属的冶炼236

15.2 非金属元素的通论237

15.2.1 非金属元素单质的性质237

15.2.2 非金属元素的氢化物238

15.2.3 非金属含氧酸及其盐239

15.3 主族金属元素选述240

15.3.1 s区金属元素240

15.3.2 p区金属元素243

15.4 d区金属元素选述246

15.4.1 d区元素的通性246

15.4.2 钛248

15.4.3 铬249

15.4.4 锰250

15.4.5 铁系元素251

15.4.6 铜族元素和锌族元素253

15.5 非金属元素选述258

15.5.1 硼及其化合物258

15.5.2 碳和硅261

15.5.3 氮和磷264

15.5.4 氧族元素270

15.5.5 卤族元素277

习题283

第16章 分析化学概论286

16.1 分析化学的概述286

16.1.1 分析化学的建立和发展286

16.1.2 分析化学分类287

16.1.3 定量分析的一般步骤及结果的表示方法288

16.2 定量分析中的误差与有效数字288

16.2.1 误差的表征288

16.2.2 定量分析误差产生的原因289

16.2.3 误差的减免290

16.3 分析结果的数据处理291

16.3.1 平均偏差291

16.3.2 标准偏差292

16.3.3 平均值的置信区间292

16.3.4 可疑数据的取舍293

16.4 有效数字及其应用294

16.4.1 有效数字的位数294

16.4.2 有效数字运算规则295

16.5 滴定分析法概述296

16.5.1 滴定分析法的分类296

16.5.2 滴定分析方法对滴定分析反应的要求296

16.5.3 滴定方式297

16.5.4 标准溶液297

16.5.5 标准溶液浓度表示法298

习题299

第17章 化学分析中的化学平衡处理方法301

17.1 一些常用的基本概念301

17.2 分析化学溶液中的酸碱平衡301

17.2.1 溶液中酸碱组分的分布系数302

17.2.2 质子等衡式304

17.2.3 各种溶液酸度的计算305

17.3 分析化学中的配位平衡的处理方法311

17.3.1 配位化合物的形成常数和分布系数311

17.3.2 EDTA及其分析特征312

17.3.3 配位反应的副反应系数314

17.4 分析化学中的氧化还原平衡处理318

习题320

第18章 滴定分析的基本原理321

18.1 酸碱滴定法简介321

18.1.1 酸碱指示剂321

18.1.2 酸碱滴定曲线和指示剂的选择324

18.1.3 终点误差328

18.1.4 标准溶液的配制和标定329

18.1.5 酸碱滴定法应用示例330

18.2 配位滴定法简介332

18.2.1 滴定曲线332

18.2.2 酸效应曲线334

18.2.3 金属指示剂336

18.2.4 提高配位滴定选择性的方法337

18.2.5 配位滴定的方式和应用340

18.3 氧化还原滴定法341

18.3.1 氧化还原滴定曲线342

18.3.2 检测终点的方法344

18.3.3 氧化还原滴定法中的预处理345

18.3.4 重要的氧化还原滴定法及其应用346

18.4 沉淀滴定法简介349

18.4.1 摩尔（Mohr）法350

18.4.2 佛尔哈德（Volhard）法351

18.4.3 标准溶液的配制和应用示例352

习题352

第19章 有机化学与有机化合物356

19.1 有机化合物概述356

19.1.1 有机化学的产生和发展356

19.1.2 有机化合物的结构特点357

19.1.3 有机化合物的性质特点358

19.1.4 共价键的断裂方式和有机化合物的反应类型358

19.1.5 试剂的分类359

19.1.6 有机化合物的分类361

19.1.7 有机化合物的命名362

习题370

19.2 烃类370

19.2.1 烷烃371

19.2.2 烯烃377

19.2.3 二烯烃381

19.2.4 炔烃383

19.2.5 脂环烃386

19.2.6 芳香烃387

19.2.7 稠环芳烃393

习题394

19.3 卤代烃396

19.3.1 分类与结构396

19.3.2 卤代烃的性质396

19.3.3 亲核取代反应历程399

19.3.4 消除反应历程401

19.3.5 重要的卤代烃402

习题403

19.4 醇、酚、醚403

19.4.1 醇403

19.4.2 酚410

19.4.3 醚413

19.4.4 含硫化合物416

习题418

19.5 醛、酮418

19.5.1 醛、酮结构418

19.5.2 醛、酮的性质419

19.5.3 重要的醛、酮422

习题423

19.6 羧酸及其衍生物423

19.6.1 羧酸的分类424

19.6.2 羧酸的结构424

19.6.3 羧酸的性质424

19.6.4 羧酸的衍生物427

19.6.5 重要的羧酸和羧酸衍生物428

习题429

19.7 含氮有机化合物429

19.7.1 胺类430

19.7.2 氨基酸435

习题439

19.8 杂环化合物和生物碱439

19.8.1 杂环化合物439

19.8.2 生物碱442

习题444

19.9 有机化学与波谱444

19.9.1 紫外光谱445

19.9.2 红外光谱446

19.9.3 核磁共振448

习题450

附录451

附录一 常用重要的物理常数451

附录二 原子半径451

附录三 元素第一电离能452

附录四 元素电子亲合能452

附录五 元素电负性453

附录六 一些常见物质的热力学函数（298.15K.100kPa）453

附录七 弱酸、弱碱的解离常数（298.15K）461

附录八 溶度积常数462

附录九 标准电极电势（298.15K）464

附录十 条件电极电势（298.15K）467

附录十一 配离子的稳定常数（291.15～298.15K）469

附录十二 配离子的累积稳定常数469

参考文献471