简明无机化学/吴文伟

上篇原理·结构

第1章化学热力学基础2

1.1基本概念和术语2

1.1.1体系和环境2

1.1.2状态和状态函数3

1.1.3热、功和热力学能4

1.1.4过程和途径5

1.1.5热化学方程式和反应进度5

1.2化学反应热和反应焓变6

1.2.1热力学**定律7

1.2.2定容反应热7

1.2.3定压反应热与反应的焓变8

1.2.4Qp与QV的关系8

1.2.5热力学标准条件与标准摩尔生成焓9

1.3化学反应热的热力学计算11

1.3.1由标准摩尔生成焓计算反应热11

1.3.2由标准摩尔燃烧焓计算反应热12

1.3.3由盖斯定律计算反应热13

1.3.4由键焓（能）估算反应热14

1.4化学反应的方向15

1.4.1化学反应的自发性15

1.4.2熵、熵变及规律16

1.4.3吉布斯自由能变和化学反应的方向17

1.4.4标准吉布斯自由能变的计算18

综合性思考题21

复习思考题21

习题23



第2章化学动力学基础27

2.1化学反应速率的基本概念27

2.1.1化学反应速率的表示方法27

2.1.2基元反应与反应机理28

2.2化学反应速率理论29

2.2.1分子碰撞理论简介29

2.2.2过渡状态理论简介30

2.2.3活化能与反应热的关系31

2.3浓度对化学反应速率的影响32

2.3.1速率方程与反应级数32

2.3.2质量作用定律33

2.3.3浓度与时间的定量关系34

2.4温度对反应速率的影响35

2.4.1阿伦尼乌斯公式36

2.4.2阿伦尼乌斯公式的应用37

2.5催化剂对反应速率的影响37

2.5.1催化剂的基本特征37

2.5.2均相催化和多相催化38

2.5.3酶催化39

综合性思考题39

复习思考题40

习题41



第3章化学平衡原理44

3.1化学平衡系统44

3.1.1实验平衡常数44

3.1.2标准平衡常数45

3.1.3多重平衡规则46

3.1.4反应商Q47

3.2化学平衡与吉布斯自由能变47

3.2.1化学等温方程与反应商判据47

3.2.2范特霍夫方程49

3.3化学平衡的移动50

3.3.1浓度对化学平衡移动的影响50

3.3.2压力对化学平衡移动的影响51

3.3.3温度对化学平衡移动的影响52

3.4化学平衡的计算53

3.4.1气体定律53

3.4.2平衡组成的计算54

综合性思考题57

复习思考题57

习题58



第4章酸碱平衡62

4.1酸碱质子理论62

4.1.1酸碱的定义与共轭酸碱对62

4.1.2酸碱反应63

4.1.3共轭酸碱对Ka与Kb的关系63

4.2弱电解质的解离平衡64

4.2.1一元弱酸弱碱的解离平衡64

4.2.2多元弱电解质的解离平衡67

4.2.3盐溶液中的解离平衡68

4.2.4酸碱平衡移动72

4.3缓冲溶液74

4.3.1缓冲作用原理74

4.3.2缓冲溶液pH值的计算75

4.3.3缓冲容量及缓冲范围76

4.3.4缓冲对的选择及缓冲溶液的配制78

4.3.5缓冲溶液的生物学意义78

4.4溶液的浓度79

4.4.1摩尔浓度79

4.4.2质量摩尔浓度79

4.4.3摩尔分数79

4.5强电解质溶液80

阅读材料人血液的pH值81

综合性思考题82

复习思考题83

习题83



第5章沉淀溶解平衡86

5.1溶度积原理86

5.1.1溶度积常数86

5.1.2溶度积与溶解度87

5.1.3溶度积常数与自由能变88

5.2沉淀的生成与溶解88

5.2.1溶度积规则88

5.2.2沉淀的生成89

5.2.3分步沉淀91

5.2.4沉淀的溶解92

5.2.5沉淀的转化96

综合性思考题96

复习思考题97

习题97



第6章氧化还原反应101

6.1氧化还原反应方程式的配平101

6.1.1氧化数101

6.1.2离子-电子法配平反应方程式102

6.2原电池与电极电势104

6.2.1原电池构造104

6.2.2电解与法拉第定律105

6.2.3电极电势的产生与测定106

6.3影响电极电势的因素109

6.3.1能斯特方程109

6.3.2浓度对电极电势的影响109

6.3.3酸度对电极电势的影响110

6.3.4生成沉淀对电极电势的影响110

6.3.5生成配合物对电极电势的影响112

6.4电极电势的应用112

6.4.1判断原电池正负极和书写原电池符号112

6.4.2比较氧化剂和还原剂的相对强弱113

6.4.3选择合适的氧化剂和还原剂113

6.4.4判断氧化还原反应的方向114

6.4.5判断氧化还原反应进行的程度115

6.4.6计算难溶电解质的溶度积115

6.4.7元素电势图及其应用116

阅读材料化学电源实例118

综合性思考题121

复习思考题122

习题122



第7章配位化合物126

7.1配合物的基本概念126

7.1.1配合物的定义126

7.1.2配合物的组成127

7.1.3配合物的化学式及命名128

7.2配位平衡129

7.2.1配位平衡常数129

7.2.2配位平衡与酸碱平衡131

7.2.3配位平衡与沉淀溶解平衡132

7.2.4配位平衡与氧化还原平衡134

7.2.5配位平衡间的相互转化136

7.3配合物的分类136

7.3.1简单配合物136

7.3.2螯合物137

7.3.3特殊配合物138

综合性思考题139

复习思考题139

习题140



第8章原子结构141

8.1原子结构理论的发展141

8.2量子力学原子模型143

8.2.1核外电子运动的特征143

8.2.2核外电子运动状态的描述144

8.2.3量子数、原子轨道和电子运动状态148

8.3原子核外电子排布与元素周期律151

8.3.1基态原子中电子排布原理151

8.3.2多电子原子的电子排布152

8.3.3原子的电子层结构与元素周期律156

8.4元素性质的周期性157

8.4.1原子半径157

8.4.2电离能（I）159

8.4.3电子亲和能（A）160

8.4.4电负性（χ）161

阅读材料中子星知多少？162

复习思考题162

习题163



第9章化学键与分子结构165

9.1离子键理论165

9.1.1离子键的理论要点165

9.1.2离子键的强度166

9.2价键理论（VB法）167

9.2.1共价键理论的发展167

9.2.2价键理论要点167

9.2.3共价键的类型168

9.2.4共价键的强度170

9.3杂化轨道理论171

9.3.1杂化轨道理论的建立171

9.3.2杂化轨道类型与分子空间构型的关系171

9.4配合物中的化学键理论175

9.4.1价键理论的要点175

9.4.2配合物的几何构型176

9.5分子轨道理论179

9.5.1分子轨道理论要点180

9.5.2分子轨道能级及应用181

9.6分子间力和氢键184

9.6.1分子的极性和变形性184

9.6.2分子间力186

9.6.3分子间力对物质物理性质的影响188

9.6.4氢键189

阅读材料富勒烯190

复习思考题191

习题192



第10章固体结构与性质194

10.1晶体及内部结构194

10.1.1晶体结构的特征194

10.1.2晶体的内部结构196

10.1.3单晶体、多晶体和非晶体198

10.1.4晶体类型200

10.2金属晶体200

10.2.1金属晶体的结构200

10.2.2金属键理论202

10.3离子晶体204

10.3.1常见的晶体类型204

10.3.2半径比规则205

10.3.3晶格能207

10.3.4离子极化209

10.4分子晶体和原子晶体211

10.4.1分子晶体211

10.4.2原子晶体211

10.4.3层状晶体212

阅读材料红宝石与蓝宝石213

复习思考题214

习题214



下篇元素化学

第11章氢、稀有气体217

11.1氢217

11.1.1氢的自然资源217

11.1.2氢的成键特征218

11.1.3氢的结构性质和用途218

11.1.4氢的制备221

11.1.5氢化物222

11.1.6氢能源223

11.2稀有气体224

11.2.1稀有气体的发现224

11.2.2稀有气体的性质和用途225

11.2.3稀有气体化合物227

复习思考题228

习题228



第12章s区元素230

12.1s区元素概述230

12.1.1s区元素的存在230

12.1.2s区元素的通性230

12.2s区元素的单质及其化合物232

12.2.1单质的特性232

12.2.2氢化物232

12.2.3氧化物233

12.2.4氢氧化物234

12.2.5重要盐类及其性质234

12.2.6K ，Na ，Mg2 ，Ca2 ，Ba2 的鉴定235

12.3锂、铍的特殊性及s区元素的对角线关系236

12.3.1锂的特殊性236

12.3.2铍的特殊性236

12.3.3对角线关系236

12.3.4对角线规则237

复习思考题237

习题237



第13章p区元素（一）239

13.1p区元素概述240

13.1.1p区的组成元素240

13.1.2价电子结构特征240

13.1.3氧化态及惰性电子对效应241

13.1.4电负性变化规律241

13.1.5半径变化规律241

13.1.6元素性质变化的反常性、异样性、相似性、二次周期性242

13.2硼族元素（ⅢA）244

13.2.1硼族元素的通性244

13.2.2硼及其重要化合物245

13.2.3铝及其重要化合物253

13.3碳族元素257

13.3.1碳族元素的通性257

13.3.2碳及其重要化合物258

13.3.3硅及其重要化合物262

13.3.4锡、铅及其重要化合物266

阅读材料化学新知识——新型碳、硅、锡材料271

复习思考题272

习题272



第14章p区元素（二）275

14.1氮族元素的通性275

14.2氮及其重要化合物276

14.2.1氮气的制备及其特性276

14.2.2氨和铵盐277

14.2.3氮的氧化物、含氧酸及其盐279

14.3磷及其重要化合物284

14.3.1磷的同素异形体284

14.3.2磷的氢化物284

14.3.3磷的氧化物、含氧酸及其盐285

14.3.4磷的卤化物289

14.4砷、锑、铋及其重要化合物290

14.4.1砷、锑、铋的单质290

14.4.2砷、锑、铋的氢化物290

14.4.3砷、锑、铋的氧化物、氢氧化物及含氧酸291

14.4.4砷、锑、铋的盐类292

复习思考题293

习题293



第15章p区元素（三）295

15.1氧族元素295

15.1.1氧族元素的通性295

15.1.2氧及其化合物297

15.1.3硫及其化合物300

15.2卤素310

15.2.1卤素元素的通性310

15.2.2卤素单质311

15.2.3卤化氢和氢卤酸314

15.2.4卤化物316

15.2.5卤素含氧酸及其盐317

15.2.6拟卤素320

阅读材料单质氟的制备321

复习思考题322

习题322



第16章d区元素（一）325

16.1d区元素的通性325

16.1.1d区元素原子的价电子结构325

16.1.2d区元素的原子半径325

16.1.3d区元素的氧化态325

16.1.4d区元素的物理性质326

16.1.5d区元素的化学性质326

16.1.6d区元素的离子颜色327

16.2钛及其重要化合物327

16.2.1钛的性质和用途327

16.2.2钛的重要化合物328

16.3钒及其重要化合物329

16.3.1五氧化二钒329

16.3.2钒酸及其盐329

16.4铬、钼、钨及其重要化合物330

16.4.1铬、钼、钨的性质和用途330

16.4.2铬的重要化合物330

16.4.3钼和钨的重要化合物333

16.5锰及其重要化合物333

16.5.1锰的性质和用途333

16.5.2锰的重要化合物333

16.6铁、钴、镍及其重要化合物335

16.6.1铁、钴、镍的性质和用途335

16.6.2铁、钴、镍的氧化物和氢氧化物336

16.6.3铁、钴、镍的盐类336

16.6.4铁、钴、镍的配合物337

阅读材料具有抗癌活性的金属茂配合物339

复习思考题340

习题340



第17章d区元素（二）343

17.1铜、锌族元素的通性343

17.2铜、锌族元素单质的性质和用途344

17.2.1铜族元素单质的性质和用途344

17.2.2锌族元素单质的性质和用途345

17.3铜和银的重要化合物346

17.3.1氧化物和氢氧化物346

17.3.2盐类347

17.3.3配合物349

17.3.4Cu（Ⅰ）和Cu（Ⅱ）的相互转化351

17.4锌族元素的重要化合物352

17.4.1氧化物和氢氧化物352

17.4.2盐类353

17.4.3配合物355

17.4.4Hg（Ⅰ）和Hg（Ⅱ）的相互转化356

阅读材料汞的危害机理356

复习思考题357

习题357



第18章f区元素360

18.1镧系元素360

18.1.1稀土元素通性360

18.1.2镧系元素通性361

18.1.3镧系元素的重要化合物364

18.2锕系元素369

18.2.1锕系元素的通性369

18.2.2钍和铀的重要化合物371

18.3核化学简介373

18.3.1核结构373

18.3.2核反应377

18.3.3核能的利用378

阅读材料钍基熔盐堆核能系统——把钍变废为宝转化成为核燃料381

复习思考题382

习题382



附录383

附录A基本物理常数表383

附录B单位换算383

附录C弱酸、弱碱的解离常数（298.15K）384

附录D难溶化合物的溶度积常数（291～298K） 384

附录E一些物质的标准摩尔生成焓、标准生成自由能和标准熵（298.15K，100kPa）386

附录F水合离子的标准生成焓、标准生成自由能和标准熵389

附录G标准电极电势（298.15K）390

附录H常见配离子的稳定常数（298.15K）392



参考文献394