无机及分析化学-(第二版)

第二版前言**版前言第1章 绪论 1 1.1 无机及分析化学的研究内容和任务 1 1.1.1 化学的研究对象和重要作用 1 1.1.2 无机及分析化学的性质、任务和学习方法 3 1.2 误差及数据处理 4 1.2.1 误差的分类 4 1.2.2 误差和偏差的表示方法 5 1.2.3 提高分析结果准确度的方法 7 1.2.4 置信度与置信区间 8 1.2.5 可疑值的取舍 9 1.2.6 分析结果的数据处理与报告 .10 1.2.7 有效数字及其运算规则 10第2章 气体、溶液和胶体 14 2.1 气体 14 2.1.1 理想气体状态方程 14 2.1.2 道尔顿分压定律 15 2.2 溶液 15 2.2.1 分散系 15 2.2.2 物质的量及其单位 16 2.2.3 溶液的组成量度 17 2.2.4 等物质的量规则及其应用 18 2.3 稀溶液的通性 19 2.3.1 溶液的蒸气压下降 19 2.3.2 溶液的沸点升高和凝固点降低 21 2.3.3 溶液的渗透压 23 2.4 胶体溶液 24 2.4.1 固体在溶液中的吸附 24 2.4.2 溶胶的性质 26 2.4.3 胶团的结构 27 2.4.4 溶胶的稳定性和聚沉 28 2.5 高分子溶液和乳浊液 29 2.5.1 高分子溶液 29 2.5.2 乳浊液 30第3章 化学热力学初步 33 3.1 基本概念 33 3.1.1 化学反应进度 33 3.1.2 体系与环境 34 3.1.3 状态与状态函数 35 3.1.4 过程与途径 35 3.1.5 热与功 36 3.1.6 热力学能与热力学**定律 .36 3.2 热化学 37 3.2.1 化学反应热效应 37 3.2.2 热化学方程式 39 3.2.3 赫斯定律 39 3.2.4 反应焓变的计算 40 3.3 化学反应的方向与限度 43 3.3.1 自发过程 43 3.3.2 混乱度和熵函数 44 3.3.3 热力学第二定律 46 3.3.4 吉布斯自由能及其应用 47第4章 化学反应速率和化学平衡 53 4.1 化学反应速率 53 4.1.1 化学反应速率的概念 53 4.1.2 反应速率理论简介 55 4.1.3 影响反应速率的因素 57 4.2 化学平衡 63 4.2.1 可逆反应与化学平衡 63 4.2.2 实验平衡常数与标准平衡常数 64 4.2.3 化学反应等温方程式 66 4.2.4 多重平衡规则 67 .ⅵ.无机及分析化学 4.2.5 化学平衡移动 68 4.2.6 有关化学平衡的计算 71第5章 物质结构基础 78 5.1 原子核外电子的运动状态 78 5.1.1 氢原子光谱和玻尔理论 78 5.1.2 微观粒子的波粒二象性和测不准原理 79 5.1.3 波函数和原子轨道 81 5.1.4 波函数和电子云的空间图形 .82 5.1.5 四个量子数及其对原子核外电子运动状态的描述 84 5.2 多电子原子结构 86 5.2.1 近似能级图 86 5.2.2 核外电子排布的规律 86 5.2.3 核外电子排布和元素周期系 .87 5.3 元素基本性质的周期性 90 5.3.1 原子半径 91 5.3.2 电离能 92 5.3.3 电子亲和能 93 5.3.4 电负性 93 5.4 离子键 94 5.4.1 离子键的形成 94 5.4.2 离子键的特点 95 5.4.3 离子的特征 95 5.4.4 晶格能 96 5.5 共价键 97 5.5.1 键参数 97 5.5.2 价键理论 99 5.5.3 杂化轨道理论 101 5.5.4 价层电子对互斥理论 103 5.5.5 分子轨道理论 106 5.6 分子间力和氢键 108 5.6.1 分子的极性及量度 108 5.6.2 分子间力 109 5.6.3 氢键 110 5.7 离子极化 111 5.8 晶体结构简介 112 5.8.1 晶体的基本概念 112 5.8.2 离子晶体及其特性 113 5.8.3 原子晶体及其特性 114 5.8.4 分子晶体及其特性 115 5.8.5 金属晶体及其特性 115 5.8.6 混合型晶体 117第6章 酸碱平衡与酸碱滴定法 121 6.1 电解质溶液 121 6.1.1 解离度 121 6.1.2 活度与离子强度 121 6.2 酸碱质子理论 122 6.2.1 酸碱的定义和共轭酸碱对 122 6.2.2 酸碱反应的实质 123 6.3 酸碱平衡 124 6.3.1 水的解离与溶液的 pH 124 6.3.2 弱酸与弱碱的解离平衡 124 6.3.3 影响酸碱平衡的因素 126 6.3.4 分布系数与分布曲线 128 6.3.5 物料平衡、电荷平衡和质子条件 130 6.3.6 酸碱溶液 pH的计算 132 6.4 缓冲溶液 135 6.4.1 缓冲溶液的缓冲原理与缓冲 pH 135 6.4.2 缓冲容量和缓冲范围 136 6.4.3 缓冲溶液的选择和配制 137 6.5 定量分析概述 139 6.5.1 定量分析的任务和方法 139 6.5.2 定量分析的一般程序 140 6.5.3 滴定分析的方法和滴定方式 141 6.5.4 滴定分析的标准溶液和基准物质 142 6.5.5 滴定分析的计算 143 6.6 酸碱滴定法 144 6.6.1 酸碱指示剂 144 6.6.2 滴定曲线与指示剂的选择 147 6.6.3 酸碱标准溶液的配制与标定 152 6.6.4 酸碱滴定法应用示例 154第7章 沉淀溶解平衡与沉淀滴定法 159 7.1 沉淀溶解平衡 159 .ⅶ. 7.1.1 溶度积 159 7.1.2 溶度积与溶解度的相互换算 159 7.1.3 溶度积规则 160 7.1.4 影响溶解度的因素 161 7.2 溶度积规则的应用 161 7.2.1 沉淀的生成 161 7.2.2 沉淀的溶解 164 7.2.3 沉淀的转化 166 7.3 沉淀滴定法 166 7.3.1 概述 166 7.3.2 银量法终点的确定 166 7.3.3 银量法的应用 169 7.4 重量分析法简介 169 7.4.1 概述 169 7.4.2 影响沉淀纯度的因素 170 7.4.3 沉淀的形成与沉淀的条件 170 7.4.4 沉淀的过滤、洗涤、烘干或灼烧 171 7.4.5 重量分析法中的计算 172第8章 氧化还原平衡与氧化还原滴定法 175 8.1 氧化还原反应 175 8.1.1 氧化数 175 8.1.2 氧化还原反应基本概念 176 8.1.3 氧化还原反应方程式的配平 176 8.2 原电池及电极电势 178 8.2.1 原电池 178 8.2.2 电极电势 179 8.2.3 电动势与吉布斯自由能变的关系 181 8.2.4 影响电极电势的因素 ———能斯特公式 182 8.3 电极电势的应用 184 8.3.1 比较氧化剂和还原剂的相对强弱 184 8.3.2 判断氧化还原反应进行的方向、次序 185 8.3.3 判断反应进行的程度 186 8.3.4 测定非氧化还原反应的平衡常数 186 8.4 元素电势图及应用 187 8.4.1 判断歧化反应能否进行 187 8.4.2 计算标准电极电势 188 8.4.3 了解元素的氧化还原性 188 8.5 氧化还原滴定法 189 8.5.1 概述 189 8.5.2 氧化还原滴定曲线 193 8.5.3 氧化还原滴定法中的指示剂 194 8.5.4 氧化还原预处理 196 8.5.5 高锰酸钾法 197 8.5.6 重铬酸钾法 199 8.5.7 碘量法 199 8.5.8 氧化还原滴定结果的计算 201 8.6 氧化还原反应的应用 203 8.6.1 生命科学中的应用 203 8.6.2 消毒与灭菌 203 8.6.3 氧化还原反应与土壤肥力 203第9章 配位平衡与配位滴定法 207 9.1 配合物的基本概念 207 9.1.1 配合物及其组成 207 9.1.2 配合物的命名 209 9.1.3 配合物的类型 210 9.2 配合物的价键理论 211 9.2.1 价键理论的要点 211 9.2.2 价键理论的应用 212 9.3 配离子的配位解离平衡 214 9.3.1 配离子的稳定常数 214 9.3.2 配位平衡移动 215 9.4 配位滴定法 219 9.4.1 配位滴定法概述 219 9.4.2 EDTA配位滴定法的基本原理 220 9.4.3 副反应系数和条件稳定常数 220 9.4.4 配位滴定曲线 223 9.4.5 金属指示剂 225 .ⅷ.无机及分析化学 9.4.6 提高配位滴定选择性的方法 227 9.4.7 配位滴定法的应用示例 228 9.5 配合物的应用 229 9.5.1 化学领域中的应用 229 9.5.2 工农业领域中的应用 230 9.5.3 生物科学和医学领域中的应用 230第10章 吸光光度分析法 233 10.1 吸光光度分析法的基本原理 233 10.1.1 吸光光度分析法的特点 233 10.1.2 物质对光的选择性吸收 233 10.1.3 朗伯Ｇ比尔定律 234 10.1.4 偏离朗伯Ｇ比尔定律的原因 236 10.2 显色反应及其影响因素 236 10.2.1 显色反应与显色剂 236 10.2.2 影响显色反应的因素 237 10.3 吸光光度分析法及其仪器 .237 10.3.1 目视比色法 237 10.3.2 吸光光度分析法及分光光度计 238 10.3.3 吸光光度分析法测量条件的选择 241 10.4 吸光光度分析法的应用 242 10.4.1 单一组分分析 242 10.4.2 高含量组分的测定 ———示差法 242第11章 电势分析法 245 11.1 电势分析法的基本原理 245 11.1.1 基本原理 245 11.1.2 参比电极 245 11.1.3 指示电极 246 11.1.4 离子选择性电极 246 11.2 电势分析法的应用 249 11.2.1 直接电势法 249 11.2.2 电势滴定法 251第12章 非金属元素化学 255 12.1 卤素及其化合物 255 12.1.1 卤素的通性 255 12.1.2 卤化氢与氢卤酸 255 12.1.3 卤素含氧酸及其盐 256 12.1.4 卤素的电势图 258 12.2 氧族元素及其化合物 259 12.2.1 氧族元素的通性 259 12.2.2 氧及其化合物 260 12.2.3 硫及其化合物 262 12.2.4 硒和碲的化合物 268 12.3 氮族元素及其化合物 268 12.3.1 氮族元素的通性 268 12.3.2 氮的化合物 269 12.3.3 磷及其化合物 276 12.4 碳、硅、硼及其化合物 279 12.4.1 碳及其化合物 279 12.4.2 硅及其化合物 282 12.4.3 硼及其化合物 284 12.5 氢和氢能 287 12.5.1 氢 287 12.5.2 氢的成键特征 287 12.5.3 氢能 288第13章 金属元素化学 293 13.1 碱金属和碱土金属 293 13.1.1 金属单质 293 13.1.2 氧化物、氢氧化物和氢化物 295 13.1.3 常见的金属盐 297 13.2 p区重要金属单质与化合物 299 13.2.1 铝及其重要化合物 299 13.2.2 锗、锡、铅及其重要化合物 300 13.2.3 砷、锑、铋及其重要化合物 302 13.3 过渡元素 302 13.3.1 通性 303 13.3.2 钛、锆和铪 304 13.3.3 钒、铌和钽 306 13.3.4 铬、钼和钨 307 13.3.5 锰、锝和铼 309 .ⅸ. 13.3.6 铁系金属 310 13.3.7 铂系金属 313 13.4 铜族、锌族元素 315 13.4.1 铜族 315 13.4.2 锌族 319 13.5 稀土金属 322 13.5.1 单质的结构与性能 322 13.5.2 稀土元素的重要化合物 324 13.5.3 稀土冶炼工艺简介 324 13.5.4 稀土的应用 325第14章 定量分析中的分离方法 329 14.1 沉淀分离法 329 14.1.1 常量组分的沉淀分离 329 14.1.2 微量组分的共沉淀分离与富集 330 14.2 溶剂萃取分离法 331 14.2.1 基本原理 331 14.2.2 重要的萃取体系 332 14.2.3 萃取分离操作 333 14.3 离子交换分离法 334 14.3.1 离子交换剂 334 14.3.2 离子交换的基本原理 335 14.3.3 离子交换分离操作 335 14.4 色谱分离法 336 14.4.1 纸上色谱法的基本原理 336 14.4.2 纸上色谱法的操作 337 14.5 其他方法 337 14.5.1 超临界流体萃取分离法 337 14.5.2 膜分离法 338第15章 绿色化学概论 340 15.1 绿色化学的定义及研究内容 340 15.2 化学反应的原子经济性 341 15.2.1 原子利用率 341 15.2.2 化学反应的原子经济性分类 342 15.2.3 尽量提高反应物转化率和目标产物选择性 343 15.3 绿色化学的任务 344 15.3.1 设计安全有效目标分子 344 15.3.2 寻找安全有效反应原料 345 15.3.3 寻找安全有效合成路线 345 15.3.4 寻找新的转化方法 346 15.3.5 寻找安全有效反应条件 346 15.4 绿色化学原则 347第16章 材料与化学 350 16.1 材料的概述 350 16.1.1 材料的概念及其发展 350 16.1.2 材料的分类 350 16.2 金属及其合金材料 351 16.2.1 金属材料的表面处理与加工 351 16.2.2 合金的结构类型 352 16.2.3 几种重要的合金材料 352 16.3 无机非金属材料 354 16.3.1 建筑材料 354 16.3.2 陶瓷材料 356 16.3.3 其他重要的无机非金属材料 358 16.4 无机功能材料 360 16.4.1 功能材料及分类 360 16.4.2 功能材料的特点和应用 360 16.5 纳米材料 362 16.5.1 纳米材料的特性 362 16.5.2 纳米微粒的制备与表征方法 362 16.5.3 纳米材料的应用 363第17章 生命与化学 367 17.1 生命化学元素 367 17.1.1 必需微量元素在周期表中的位置 367 17.1.2 必需微量元素的生物功能 .367 17.2 生命的物质基础 369 17.2.1 糖 369 17.2.2 蛋白质 370 17.2.3 核酸 374 17.3 生物无机化学概论 376 17.3.1 生物无机化学的基本反应 .376 17.3.2 金属离子与细胞的相互作用 377 .ⅹ.无机及分析化学 17.3.3 微量元素生物无机化学 377 17.3.4 金属酶和金属蛋白的结构和功能 378 17.3.5 生物无机化学领域的几个应用 378 17.3.6 溶液配位化学在生物体系中的应用 378 17.4 化学与人体健康 381 17.4.1 健康与化学的关系 381 17.4.2 矿物质与健康 384 17.4.3 维生素与健康 387 17.4.4 饮食与化学 388第18章 环境与化学 392 18.1 化学与环境概述 392 18.1.1 环境污染及其危害 392 18.1.2 环境污染与人体健康 393 18.1.3 环境保护与可持续发展 393 18.2 水污染及其防治 394 18.2.1 水污染物及其危害 394 18.2.2 水污染的修复与防治 395 18.3 土壤污染及其防治 396 18.3.1 土壤污染物及其危害 396 18.3.2 土壤污染的防治 396 18.4 大气污染及其防治 397 18.4.1 大气中的化学污染物及其危害 . 398. 18.4.2 综合性的大气污染 399 18.4.3 大气污染的防治 400主要参考文献 402附录 403 一、一些重要的物理常数 403 二、希腊字母表 403 三、化合物的式量 404 四、一些物质的 ΔfH、ΔG、S数据 (298.15K )f.m407mmy 五、物质的标准摩尔燃烧焓 (298.15K )413 六、弱酸、弱碱在水中的解离常数 413 七、难溶电解质的溶度积 (298.15K ) .415 八、标准电极电势 (298.15K )418 九、条件电极电势 (298.15K )421 十、配离子的稳定常数 (298.15K )422 十一、国际单位制 (SI) 423