基础化学(游文章)

  本书将无机化学与分析化学的基本内容统一编排，按分化学原理与元素化学两部分进行介绍，化学原理部分包括化学热力学，四大化学平衡(酸碱平衡、沉淀溶解平衡、氧化还原平衡、配位平衡)及与之相应的容量分析，分析化学中的误差理论，物质结构(原子结构、分子结构)；元素化学部分包括单质和化合物的性质及结构，常见离子的分离与鉴定。
  本书可作为高等学校化工、制药、材料和环境工程等专业的本科生教材，也可供相关技术人员参考。

  根据教育部关于高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划精神，我校将无机化学课程和分析化学课程的部分内容合并为基础化学课程，作为化工、制药、材料和环境工程等专业必修的一门重要基础课。本书编写的主要目的是让学生掌握无机化学和分析化学的基础理论和知识，为后续化学课程及专业课程的学习提供化学基础。
  本书编者长期从事无机化学和分析化学教学，并在近十年的基础化学教学实践中，比较全面地了解相关专业对基础化学的要求。因此在内容的选取上，既考虑了专业的要求又考虑了与后续化学课程的衔接与分工。在讨论化学基础理论的同时，介绍近期的科学研究成果及基础化学在环境科学、生命科学及材料科学等方面的应用。
  本书将无机化学与分析化学的基本内容统一安排，和谐关联。内容包括两部分，第1部分化学原理为化学热力学，四大化学平衡（酸碱平衡、沉淀溶解平衡、氧化还原平衡、配位平衡）及与之相应的容量分析，分析化学中的误差理论，物质结构（原子结构、分子结构）有关内容；第2部分元素化学为元素单质和化合物的性质及结构，常见离子的分离与鉴定的有关内容。考虑到化工生产和研究过程中所关心和需解决的问题及与物理化学课程的衔接和分工，本书将化学热力学中涉及的化学反应方向和限度用两章讨论，并称为化学反应方向和化学反应限度；取消了化学动力学内容，重点强化无机化学和分析化学的紧密联系，对化学原理部分着重讨论了化学的四大平衡及在分析化学中的应用；对元素化学部分尽量突出典型和常见的元素及化合物，在此基础上介绍了常见无机离子的分析与鉴定，使学生了解无机离子的定性分析方法。
  本书由游文章主编，黄少云、艾军和周红任副主编，参加编写的有游文章（第1、2、3、5、20章），艾军（第4章），黄少云（第11、12章），李伟伟（第7、15章），周红（第13章），杨小红（第6、8章），齐小玲（第10、14章），程清蓉（第9、17章），胡锦东（第16、19章），张汉平（第18章）。最后由游文章统一整理、补充、修改和定稿。张汉平负责全书的附录收集整理和书中插图的绘制工作。全书由潘志权教授审阅。
  本书在编写过程中参考了部分已出版的有关教材及著作，从中借鉴了许多有益的内容，在此向有关作者表示谢意。
  限于编者的水平，本书虽经多次修改，但难免有疏漏和不妥之处，敬请读者批评指正。
编者
2010年4月

第1部分化 学 原 理
第1章气体1
11理想气体状态方程1
111波义耳定律1
112盖·吕萨克定律1
113化合体积定律和阿伏加德罗定律2
114理想气体状态方程2
115气体常数3
12理想气体混合物4
121道尔顿分压定律4
122阿马格分体积定律5
思考题6
习题6
第2章化学反应的方向8
21化学反应中的能量关系8
211热力学中常用的术语8
212热力学第一定律12
213常见化学反应的过程13
214化学反应热效应14
215热效应的计算16
22化学反应的方向20
221焓变判据20
222熵变判据21
223吉布斯自由能变判据25
思考题27
习题28
第3章化学反应的限度31
31化学反应限度的判据31
311摩尔反应吉布斯自由能与化学平衡31
312化学平衡常数32
32标准平衡常数的应用34
321非平衡状态化学反应的方向34
322化学平衡组成及理论转化率的计算35
33化学平衡的移动37
331浓度对化学平衡的影响37
332压力对化学平衡的影响38
333温度对化学平衡的影响40
334吕·查德理原理41
思考题41
习题43
第4章定量分析概论45
41定量分析中的误差45
411误差的分类及产生的原因45
412误差的减免方法46
413测定结果的准确度与精密度47
414随机误差的正态分布50
415可疑测定值的取舍方法52
42有效数字及运算规则54
421有效数字的意义及位数54
422有效数字修约规则55
423有效数字的运算规则55
424有效数字的运算规则的应用56
43滴定分析法概论56
431滴定分析法简介56
432标准溶液58
433滴定分析的计算60
思考题65
习题67
第5章酸碱平衡69
51电解质溶液69
511强电解质溶液69
512弱电解质溶液71
52酸碱理论72
521酸碱理论的发展72
522酸碱质子理论73
53水的离解平衡75
531水的离子积75
532水溶液中的酸碱性和pH值75
54弱酸、弱碱的离解平衡76
541分子型弱酸、弱碱的离解平衡76
542离子型弱酸、弱碱的离解平衡81
55缓冲溶液85
551同离子效应86
552缓冲溶液的组成及缓冲作用86
553缓冲溶液pH值的计算87
554缓冲溶液的缓冲容量和缓冲范围87
555缓冲溶液的选择和配制89
思考题90
习题91
第6章酸碱滴定法93
61酸碱指示剂93
611酸碱指示剂的变色原理93
612指示剂的变色范围及变色点93
613混合指示剂95
614几点注意事项96
62酸碱滴定法的基本原理96
621强碱（酸）滴定强酸（碱）96
622强碱（酸）滴定一元弱酸（碱）99
623多元酸（碱）的滴定102
63酸碱标准溶液的配制与标定103
64酸碱滴定的应用104
思考题107
习题108
第7章沉淀溶解平衡110
71溶度积原理110
711溶度积110
712溶度积与溶解度110
72沉淀溶解平衡的移动111
721同离子效应111
722盐效应112
723酸效应112
724配合效应112
73溶度积规则及应用112
731溶度积规则112
732沉淀生成113
733沉淀溶解114
734分步沉淀116
735沉淀的转化117
思考题117
习题119
第8章沉淀滴定法120
81概述120
82莫尔法120
821基本原理120
822滴定条件120
823方法特点及应用范围122
83佛尔哈德法122
831直接滴定法测定Ag+122
832返滴定法测定卤素离子123
833佛尔哈德法特点及应用范围124
84法扬司法124
841基本原理124
842滴定条件125
843方法特点及应用范围125
思考题125
习题126
第9章氧化还原反应及电化学基础127
91氧化还原反应的基本概念127
911氧化数127
912氧化还原反应128
913氧化还原反应方程式配平128
92原电池131
921原电池组成和原电池符号131
922电极类型132
923电池电动势133
924电池电动势与电池反应吉布斯
自由能的关系133
925标准电动势与电池反应平衡
常数134
93电极电势134
931电极电势的产生134
932标准电极电势135
933标准电极电势计算137
94影响电极电势的因素138
941能斯特(Nernst)方程138
942浓度对电极电势的影响139
943酸度对电极电势的影响141
95电极电势及电池电动势的应用141
951电极电势应用141
952电池电动势应用143
96元素电势图145
97水的电势pH图146
思考题147
习题148
第10章氧化还原滴定法151
101氧化还原平衡151
1011式量电势(条件电势)151
1012影响条件电势的因素及条件
电势的计算152
1013氧化还原反应进行的程度153
102氧化还原反应速率及影响因素154
103氧化还原滴定曲线及终点的确定155
1031氧化还原滴定曲线的计算155
1032氧化还原指示剂157
104氧化还原滴定法中的预处理158
1041常用的氧化剂158
1042常用的还原剂159
105氧化还原滴定法的应用160
1051高锰酸钾法160
1052碘法162
1053其他氧化还原滴定法165
106氧化还原滴定结果的计算166
思考题168
习题168
第11章原子结构170
111原子的玻尔模型171
1111经典物理学局限性171
1112氢原子光谱172
1113氢原子的玻尔模型173
112原子的量子力学模型174
1121微观粒子的波粒二象性174
1122微观粒子测不准关系175
1123波函数和薛定谔方程176
1124原子核外电子运动状态177
1125波函数和电子云的空间图形180
113多电子结构和元素周期律182
1131屏蔽效应和钻穿效应182
1132鲍林近似能级图184
1133多电子原子的核外电子排布
规律185
1134原子核外电子排布与元素
周期律187
114主要原子参数及其变化规律189
1141原子半径189
1142电离能191
1143电子亲和能192
1144电负性193
思考题193
习题195
第12章分子结构197
121离子键理论197
1211离子键的形成197
1212离子的特征199
1213离子晶体201
1214离子极化作用204
122共价键理论205
1221价键理论206
1222杂化轨道理论210
1223价电子对互斥理论215
1224分子轨道理论218
1225原子晶体222
123金属键理论222
1231改性共价键理论222
1232金属能带理论223
1233金属晶体224
124分子间作用力225
1241分子的极性与变形性226
1242分子间作用力227
1243氢键229
1244分子晶体230
思考题230
习题231
第13章配位化合物233
131基本概念233
1311配合物的组成233
1312配合物的命名235
1313螯合物236
1314新型配合物236
132配合物的空间构型和磁性238
1321配合物的空间构型238
1322配合物的磁性238
133配合物的化学键理论239
1331价键理论239
1332晶体场理论244
134配合物的稳定性249
1341配位平衡和平衡常数249
1342影响配位化合物稳定性的
因素251
1343配位平衡的移动253
135配合物的应用255
1351在分析化学中的应用255
1352在工业生产中的应用257
1353在生命科学中的作用257
1354与生物化学的关系258
思考题259
习题260
第14章配合滴定法262
141EDTA及EDTA配合物的特点263
1411EDTA的性质263
1412金属EDTA配合物的特点264
142外界条件对EDTA与金属离子
配合物稳定性的影响265
1421EDTA的酸效应与酸效应
系数αY(H)266
1422金属离子M的副反应与副反应
系数266
1423配合物MY的副反应与副反应
系数267
1424条件稳定常数K′稳268
143滴定曲线269
1431曲线绘制269
1432影响配合滴定突跃大小的
因素270
1433金属离子被准确滴定的条件271
1434配合滴定中酸度的控制272
144金属指示剂273
1441金属指示剂的作用原理273
1442金属指示剂必须具备的条件274
1443金属指示剂的配制274
1444常见金属指示剂275
145混合离子的滴定277
1451控制溶液的酸度进行分别
滴定277
1452利用掩蔽和解蔽的方法278
1453其他配合剂的应用280
146配合滴定的方式和应用280
1461配合滴定方式280
1462配合滴定结果的计算282
思考题283
习题284
第2部分元 素 化 学
第15章主族金属元素（一）286
151s区元素概述286
152碱金属287
1521碱金属单质的物理化学性质287
1522碱金属的氢化物289
1523碱金属的氧化物289
1524碱金属的氢氧化物291
1525碱金属重要盐类的性质292
1526碱金属配位化合物292
153碱土金属292
1531碱土金属单质的物理化学
性质292
1532碱土金属的氢化物293
1533碱土金属的氧化物294
1534碱土金属的氢氧化物294
1535碱土金属的盐类295
1536碱土金属配位化合物295
154锂、铍的特殊性296
1541对角线规则296
1542锂的特殊性及锂、镁的
相似性296
1543铍的特殊性及铍、铝的
相似性296
155碱金属和碱土金属的生物效应297
1551碱金属的生物效应297
1552碱土金属的生物效应297
思考题298
习题299
第16章主族金属元素(二)301
161p区元素概述301
162铝301
1621铝的物理化学性质301
1622氧化铝和氢氧化铝302
1623铝盐303
163锡、铅304
1631锡和铅的物理化学性质305
1632锡和铅的氧化物和氢氧化物305
1633锡和铅的化合物307
1634锡(Ⅱ)的还原性和Pb(Ⅳ)
的氧化性308
164砷、锑、铋309
1641砷、锑、铋的物理化学性质309
1642砷、锑、铋的氧化物和氧化物
的水合物310
1643砷、锑、铋的化合物311
思考题313
习题313
第17章非金属元素316
171概述316
1711单质316
1712化合物317
172卤素319
1721卤素单质的物理化学性质320
1722卤化氢和氢卤酸323
1723卤化物、卤素互化物和多
卤化物326
1724卤素的氧化物、含氧酸和盐329
1725拟卤素334
173氧族元素335
1731氧族元素的通性335
1732氧和臭氧337
1733硫及其化合物340
1734硒、碲及其化合物350
174氮族元素353
1741氮及其化合物353
1742磷及其化合物363
175碳、硅、硼372
1751碳、硅、硼的物理化学性质373
1752碳的氧化物、含氧酸和盐375
1753硅的氧化物、含氧酸和盐377
1754硼的氧化物、氢化物、含氧酸
和盐379
176氢和稀有气体382
1761氢382
1762稀有气体384
思考题387
习题387
第18章过渡元素（一）389
181过渡元素概述389
182钛副族390
1821钛的物理化学性质390
1822钛的氧化物和钛酸盐391
1823钛的卤化物392
1824锆和铪的重要化合物393
183钒副族393
1831钒族元素的物理化学性质394
1832钒族元素的重要化合物395
184铬副族396
1841铬的物理化学性质397
1842铬(Ⅲ)的化合物398
1843Cr(Ⅵ)化合物401
1844钼和钨的重要化合物404
185锰副族406
1851锰的物理化学性质407
1852Mn(Ⅱ)的化合物407
1853Mn(Ⅳ)的化合物408
1854Mn(Ⅵ)和Mn(Ⅶ)的
化合物409
1855锝和铼的重要化合物411
186铁系元素412
1861铁系元素单质的物理化学
性质413
1862铁系元素的氧化物和氢氧
化物414
1863铁盐、钴盐和镍盐415
1864铁系元素的配合物417
187铂系元素422
1871铂系元素单质的重要物理化学
性质422
1872铂系元素的重要化合物423
188稀土元素和镧系元素424
189锕系元素简介430
思考题431
习题432
第19章过渡元素(二)436
191铜副族元素436
1911铜副族元素单质的物理化学
性质437
1912铜副族元素的氧化物和氢氧
化物438
1913铜副族元素的化合物439
1914铜副族元素的配合物443
1915铜(Ⅰ)与铜(Ⅱ)的相互
转化444
192锌副族元素445
1921锌副族元素单质的物理化学
性质446
1922锌副族元素的氧化物和氢氧
化物448
1923锌副族元素的化合物450
思考题453
习题454
第20章常见离子的分离和鉴定456
201定性分析概述456
2011鉴定反应和鉴定反应的条件456
2012鉴定反应的灵敏度和选择性457
2013空白试验和对照试验458
2014分别分析和系统分析459
202常见阳离子的分析和鉴定459
2021阳离子与常用试剂的反应459
2022阳离子的系统分析方法463
203常见阴离子的分析和鉴定476
2031阴离子的初步检验476
2032阴离子的鉴定477
思考题480
习题481
附录483
附录1常用物理量、单位和符号483
附录2国际单位制(SI)484
附录3一些基本的物理常数485
附录4一些物质的标准热力学数据
(29815K，100kPa)486
附录5一些有机物的标准摩尔燃烧焓
ΔcHm492
附录6弱酸弱碱在水中的离解常数
(29815K)492
附录7常用缓冲溶液的配制及pH
范围493
附录8难溶电解质的溶度积(298K)493
附录9标准电极电势(29815K)494
附录10一些弱电解质、难溶物和配离子
标准电极电势(29815K)500
附录11某些氧化还原电对的条件电势502
附录12元素原子参数503
附录13鲍林(Pauling)离子半径504
附录14某些键的键能和键长505
附录15一些配离子的稳定常数
(298K)506
参考文献507