化學應用基礎

第一模塊化學反應速率與化學平衡
第1章化學反應速率與化學平衡2
1.1氣體2
1.1.1氣體的壓力單位和壓力表2
1.1.2高壓氣體鋼瓶及標識3
1.1.3理想氣體狀態(tài)方程3
1.1.4氣體分壓定律4
1.2化學反應速率4
1.2.1化學反應速率的表示與測定5
1.2.2化學反應速率理論6
1.2.3影響化學反應速率的因素8
1.3化學平衡11
1.3.1化學平衡與平衡常數(shù)11
1.3.2化學平衡的有關(guān)計算14
1.3.3化學平衡的移動及應用14
習題17
第2章酸堿平衡19
2.1溶液濃度表示19
2.1.1濃度表示和計算19
2.1.2濃度換算20
2.1.3溶液配制20
2.2酸堿平衡21
2.2.1酸堿質(zhì)子理論21
2.2.2強酸、強堿溶液酸堿度計算21
2.2.3弱電解質(zhì)的解離平衡21
2.2.4緩沖溶液及配制23
2.3沉淀與溶解平衡26
2.3.1溶度積26
2.3.2溶度積規(guī)則及其應用28
2.3.3沉淀分離技術(shù)29
習題30
實訓1緩沖溶液配制和pH的測定31
【閱讀材料】pH值快速測定技術(shù)32
第3章氧化還原平衡33
3.1氧化還原反應33
3.1.1氧化還原反應概念33
3.1.2氧化還原反應方程式的配平34
3.2原電池的組成和設計35
3.2.1電對概念35
3.2.2原電池的組成與符號36
3.3電極電勢37
3.3.1標準電極電勢37
3.3.2非標準電極電勢的計算39
3.3.3電極電勢的應用40
習題43
第4章配位平衡44
4.1配合物的基本概念44
4.1.1配合物的組成44
4.1.2配合物的命名46
4.2配合物在溶液中的狀況47
4.2.1配位平衡47
4.2.2配合物穩(wěn)定常數(shù)的應用48
4.3配合物的應用49
習題51
第二模塊化工分析技術(shù)
第5章物性參數(shù)測定技術(shù)54
5.1熔點測定技術(shù)54
5.1.1熔點54
5.1.2熔點測定的意義55
5.1.3熔點測定方法55
5.2電動勢測定技術(shù)56
5.2.1電池電動勢測定原理56
5.2.2SDC數(shù)字電位差綜合測試儀56
5.3電導率測定技術(shù)56
5.3.1電導與電導率57
5.3.2摩爾電導率57
5.3.3電導的應用58
5.4液體黏度測定技術(shù)59
5.4.1液體黏度59
5.4.2黏度的測定59
習題61
實訓2天然水及實驗用水的純度測定61
【閱讀材料】機油黏度過大過小的危害63
第6章物質(zhì)含量分析技術(shù)64
6.1分析技術(shù)基本概念64
6.1.1滴定分析法64
6.1.2標準溶液及配制方法66
6.1.3滴定分析的計算67
6.1.4誤差與偏差68
6.1.5有效數(shù)字70
6.2酸堿滴定技術(shù)71
6.2.1酸堿指示劑71
6.2.2酸堿滴定原理72
6.2.3酸堿滴定的應用76
實訓3食醋中總酸含量的測定76
6.3配位滴定技術(shù)78
6.3.1方法原理78
6.3.2金屬指示劑81
6.3.3應用示例(水的總硬度測定)82
實訓4EDTA標準溶液的標定和水的總硬度測定83
6.4氧化還原滴定技術(shù)85
6.4.1高錳酸鉀法85
6.4.2碘量法86
實訓5高錳酸鉀標準溶液的標定和亞鐵鹽含量的測定87
6.5吸光度測定技術(shù)89
6.5.1物質(zhì)對光的選擇性吸收89
6.5.2朗伯-比爾定律90
實訓6工業(yè)產(chǎn)品中微量鐵含量的測定91
習題94
【技能拓展】Excel在化學實驗數(shù)據(jù)處理中的應用95
第三模塊物質(zhì)結(jié)構(gòu)和化合物基礎
第7章物質(zhì)結(jié)構(gòu)100
7.1核外電子運動狀態(tài)100
7.1.1電子云的概念101
7.1.2核外電子運動狀態(tài)的描述101
7.1.3核外電子排布規(guī)律103
7.2元素周期表106
7.2.1電子結(jié)構(gòu)與元素周期表106
7.2.2元素周期律107
7.3共價鍵和分子結(jié)構(gòu)110
7.3.1共價鍵理論110
7.3.2雜化軌道理論113
7.3.3分子間作用力與氫鍵116
7.4晶體結(jié)構(gòu)與性能120
7.4.1分子晶體120
7.4.2離子晶體121
7.4.3原子晶體123
7.4.4金屬晶體124
7.4.5晶體比較124
習題125
【閱讀材料】揭秘晶體的常見用途125
第8章常見金屬元素及其化合物128
8.1鉻及其重要化合物128
8.1.1鉻的元素電勢圖128
8.1.2單質(zhì)及其性質(zhì)129
8.1.3鉻(Ⅲ)的化合物129
8.1.4鉻（Ⅵ）的化合物130
8.1.5含鉻廢水的處理131
8.2錳及其重要化合物131
8.2.1錳的元素電勢圖132
8.2.2單質(zhì)及其性質(zhì)132
8.2.3錳(Ⅱ)的化合物132
8.2.4錳(Ⅳ)的化合物133
8.2.5錳(Ⅶ)的化合物133
8.2.6高錳酸鉀的應用134
8.3鐵及其重要化合物134
8.3.1鐵的元素電勢圖135
8.3.2單質(zhì)及其性質(zhì)135
8.3.3鐵的氧化物和氫氧化物135
8.3.4鐵(Ⅱ)鹽136
8.3.5鐵(Ⅲ)鹽136
8.3.6鐵的配位化合物137
8.3.7重鉻酸鉀容量法測定鐵礦石中的全鐵138
8.4鋅族元素及其化合物138
8.4.1鋅族的元素電勢圖138
8.4.2鋅族元素單質(zhì)138
8.4.3氧化物和氫氧化物139
8.4.4鹽類139
8.4.5配合物141
8.4.6化學沉淀法處理廢水中的汞141
8.5銅族元素及其化合物142
8.5.1銅族的元素電勢圖142
8.5.2銅族元素單質(zhì)142
8.5.3氧化物143
8.5.4氫氧化物144
8.5.5鹽類144
8.5.6配合物147
8.5.7從廢液中回收銀148
實訓7硫酸亞鐵銨的制備和產(chǎn)品質(zhì)量檢測148
習題150
【閱讀材料】合金材料151
第四模塊有機化合物
第9章認識有機化合物154
9.1烴的結(jié)構(gòu)與命名154
9.1.1烷烴結(jié)構(gòu)與命名154
9.1.2烯烴結(jié)構(gòu)與命名158
9.1.3炔烴的結(jié)構(gòu)與命名163
9.1.4芳烴的結(jié)構(gòu)與命名164
9.1.5鹵代烴的結(jié)構(gòu)與命名167
9.2含氧有機化合物的結(jié)構(gòu)與命名169
9.2.1醇的結(jié)構(gòu)與命名169
9.2.2酚的結(jié)構(gòu)與命名171
9.2.3醚的結(jié)構(gòu)與命名172
9.2.4醛和酮的結(jié)構(gòu)與命名173
9.2.5羧酸及其衍生物的結(jié)構(gòu)與命名174
9.3含氮及雜環(huán)有機化合物的結(jié)構(gòu)與命名177
9.3.1胺的結(jié)構(gòu)與命名177
9.3.2偶氮及重氮化合物的結(jié)構(gòu)與命名178
9.3.3雜環(huán)有機化合物的結(jié)構(gòu)與命名178
習題180
【技能拓展】化學軟件ChemOffice的應用（物質(zhì)結(jié)構(gòu)、反應方程式、反應裝置的繪制）183
第10章烴186
10.1烷烴186
10.1.1物性概述186
10.1.2烷烴的取代反應和應用188
10.1.3烷烴的來源和制備190
10.1.4環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)191
10.2烯烴193
10.2.1物性概述193
10.2.2烯烴的加成反應和應用193
10.2.3烯烴的取代反應和應用197
10.2.4烯烴的氧化反應與應用197
10.2.5雙烯合成反應199
10.2.6烯烴的制備199
10.2.7烯烴的聚合物200
10.3炔烴201
10.3.1物性概述201
10.3.2炔烴的加成反應和應用201
10.3.3炔烴的氧化反應和應用203
10.3.4端基炔烴的反應與應用204
10.3.5炔烴的制備204
習題205
【閱讀材料】塑料制品及性能207
第11章芳烴210
11.1物性概述211
11.2芳烴的取代反應和應用211
11.2.1苯環(huán)上的取代反應211
11.2.2苯環(huán)側(cè)鏈上的反應214
11.2.3苯環(huán)上親電取代反應的歷程215
11.3芳烴的定位規(guī)律和應用215
11.3.1兩類定位基215
11.3.2二取代苯的定位規(guī)律216
11.3.3定位規(guī)律的應用217
11.4對二甲苯的制備與應用217
習題218
【閱讀材料】可燃氣體爆炸極限及防爆措施219
第12章鹵代烴221
12.1鹵代烴的分類和物性概述221
12.1.1鹵代烴的分類221
12.1.2鹵代烴的物理性質(zhì)222
12.2鹵代烷的化學反應及應用223
12.2.1取代反應223
12.2.2消除反應225
12.2.3與金屬鎂反應——格氏試劑的生成226
12.3鹵代烯烴和鹵代芳烴227
12.3.1鹵代烯烴與鹵代芳烴的分類227
12.3.2不同結(jié)構(gòu)的鹵代烯烴和鹵代芳烴反應活性的差異228
12.3.3雙鍵位置對鹵原子活潑性影響的理論解釋228
12.4鹵代烴的制備230
12.4.1烴類的鹵代230
12.4.2不飽和烴與鹵素或鹵化氫的加成230
12.4.3由醇制備231
12.4.4芳環(huán)上的氯甲基化231
習題231
第13章醇、酚、醚233
13.1醇酚醚的分類和物性概述233
13.1.1醇的分類233
13.1.2醇的物性概述234
13.1.3酚的分類235
13.1.4酚的物性概述236
13.1.5醚的分類237
13.1.6醚的物性概述237
13.2醇的化學反應及應用238
13.2.1醇與活潑金屬的反應——醇的酸性239
13.2.2羥基被鹵原子取代的反應239
13.2.3酯化反應240
13.2.4脫氫和氧化241
13.2.5脫水反應243
13.3酚的化學反應及應用244
13.3.1酚羥基的反應244
13.3.2芳環(huán)上的取代反應246
13.3.3氧化和加氫反應248
13.4醚的化學反應及應用249
習題250
【閱讀材料】一種相轉(zhuǎn)移劑——冠醚251
第14章醛和酮253
14.1物性概述253
14.2羰基的加成反應和應用254
14.2.1與氫氰酸(HCN)的加成254
14.2.2與NaHSO3的加成255
14.2.3與格利雅試劑的加成256
14.2.4與醇的加成256
14.2.5與氨的衍生物加成257
14.3醛、酮的α-H原子反應和應用259
14.3.1鹵代與鹵仿反應259
14.3.2羥醛縮合反應259
14.4醛、酮的氧化還原反應和應用261
14.4.1氧化反應261
14.4.2還原反應261
14.4.3歧化反應［康尼查羅(Cannizzaro)反應］263
習題263
【閱讀材料】家裝中甲醛的污染與預防265
第15章羧酸及其衍生物266
15.1物性概述266
15.2羧酸的酸性及變化267
15.2.1羧酸的酸性268
15.2.2羧酸的αH鹵代反應270
15.2.3脫羧反應271
15.2.4還原反應271
15.3羧酸衍生物的制備271
15.3.1酰鹵的生成271
15.3.2酸酐的生成272
15.3.3酯的生成273
15.3.4酰胺的生成273
15.4羧酸衍生物的性質(zhì)和應用274
15.4.1水解274
15.4.2醇解274
15.4.3氨解275
15.4.4還原反應275
15.4.5酰胺的特殊反應275
15.5乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯合成法和應用276
15.5.1乙酰乙酸乙酯合成法和應用276
15.5.2丙二酸二乙酯合成法和應用278
習題279
【閱讀材料】百特事件——塑料增塑劑的利與弊280
第16章含氮及雜環(huán)有機化合物282
16.1胺類化合物283
16.1.1胺的性質(zhì)及應用283
16.1.2季銨鹽和季銨堿及應用287
16.1.3重要的胺287
16.2重氮和偶氮化合物288
16.2.1重氮化合物的制備289
16.2.2重氮鹽的性質(zhì)及其在有機合成上的應用289
16.3五元雜環(huán)化合物291
16.3.1含一個雜原子的五元雜環(huán)291
16.3.2含兩個雜原子的五元雜環(huán)化合物293
16.4六元雜環(huán)化合物295
16.4.1含一個雜原子的六元雜環(huán)295
16.4.2含兩個雜原子的六元雜環(huán)297
16.5氨基酸與味精298
16.5.1氨基酸298
16.5.2味精299
習題299
實訓81溴丁烷的制備301
實訓9乙酸乙酯的制備303
實訓10環(huán)己酮的制備305
實訓11乙酰苯胺的制備306
實訓12肥皂的制備308
第五模塊物質(zhì)的聚集態(tài)和化學熱力學基礎
第17章化學熱力學基礎312
17.1熱力學基本概念312
17.1.1系統(tǒng)和環(huán)境312
17.1.2系統(tǒng)的性質(zhì)313
17.1.3狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)313
17.1.4熱力學平衡態(tài)314
17.1.5變化過程314
17.1.6狀態(tài)函數(shù)法315
17.2熱力學第一定律315
17.2.1熱與功315
17.2.2熱力學能316
17.2.3熱力學第一定律316
17.2.4焦耳實驗317
17.3體積功的計算317
17.3.1體積功計算通式317
17.3.2不同過程的功318
17.4恒容熱、恒壓熱及焓319
17.4.1恒容熱(QV)319
17.4.2恒壓熱(Qp)及焓319
17.4.3熱容320
17.4.4顯熱計算321
17.5熱力學第一定律對理想氣體的應用321
17.5.1理想氣體內(nèi)能和焓322
17.5.2熱力學第一定律對理想氣體pVT變化過程的應用322
17.5.3熱力學第一定律對相變過程的應用324
17.6化學反應熱325
17.6.1反應進度325
17.6.2化學反應熱326
17.6.3熱化學方程式327
17.7標準摩爾反應焓變的計算328
17.7.1蓋斯定律328
17.7.2由標準摩爾生成焓計算標準摩爾反應焓變328
17.7.3由標準摩爾燃燒焓計算標準摩爾反應焓變329
17.8熵和熵變330
17.8.1熵函數(shù)與熵增原理331
17.8.2熵變的計算331
17.9吉布斯函數(shù)335
17.10化學反應方向的判斷336
17.10.1化學反應方向判據(jù)式336
17.10.2標準摩爾反應吉布斯函數(shù)336
17.10.3標準摩爾生成吉布斯函數(shù)337
實訓13燃燒熱的測定337
習題339
第18章溶液及相平衡342
18.1拉烏爾定律和亨利定律342
18.1.1拉烏爾定律343
18.1.2亨利定律343
18.1.3理想稀溶液344
18.2稀溶液的依數(shù)性345
18.2.1蒸氣壓下降345
18.2.2沸點升高345
18.2.3凝固點降低346
18.2.4滲透壓347
18.3理想液態(tài)混合物348
18.3.1理想液態(tài)混合物348
18.3.2理想雙液系氣液平衡時蒸氣總壓及氣液組成349
18.4相平衡基本概念350
18.4.1相和相數(shù)350
18.4.2物種數(shù)和組分數(shù)350
18.4.3自由度和自由度數(shù)351
18.4.4相律351
18.5單組分系統(tǒng)的相圖352
18.5.1單組分系統(tǒng)相律分析352
18.5.2水的相圖分析353
18.5.3純物質(zhì)兩相平衡時壓力與溫度的關(guān)系353
18.6二組分理想溶液的氣液平衡相圖355
18.6.1二組分理想溶液的蒸氣壓組成圖355
18.6.2二組分理想溶液的沸點組成圖357
18.6.3杠桿規(guī)則357
18.7二組分實際溶液的氣液平衡相圖358
18.7.1具有一般正(負)偏差的系統(tǒng)358
18.7.2具有最大正偏差的系統(tǒng)358
18.7.3具有最大負偏差的系統(tǒng)359
18.7.4精餾原理359
18.8液態(tài)完全不互溶雙液系的蒸氣壓360
18.8.1液態(tài)完全不互溶雙液系的蒸氣壓360
18.8.2水蒸氣蒸餾361
【知識拓展】分配定律362
實訓14雙液系的氣液平衡相圖的繪制362
習題364
第19章膠體及應用367
19.1膠體及其主要特性367
19.1.1膠體的分類367
19.1.2膠團的結(jié)構(gòu)368
19.1.3溶膠的光學性質(zhì)368
19.1.4溶膠的動力學性質(zhì)369
19.1.5溶膠的電學性質(zhì)370
19.1.6溶膠的聚沉作用371
19.1.7膠體的性質(zhì)與意義372
19.2乳狀液372
19.2.1乳狀液的定義及分類372
19.2.2乳狀液的不穩(wěn)定性373
19.2.3乳狀液的應用374
習題375
【閱讀材料】膠體化學的發(fā)展前景375
附錄
附錄1常見物質(zhì)的熱力學數(shù)據(jù)377
附錄2弱酸、弱堿的離解常數(shù)(298.15K)379
附錄3難溶化合物的溶度積常數(shù)(298.15K)379
附錄4標準電極電勢(298.15K)380
附錄5常見配離子的穩(wěn)定常數(shù)(298.15K)382
附錄6常見化合物的相對分子質(zhì)量表382
參考文獻384
元素周期表