无机及分析化学教程(张剑)

第1章化学热力学基础1 1.1化学反应中的计量关系1 1.1.1溶液的标度1 1.1.2气体的计量3 1.1.3化学反应的计量4 1.2化学热力学的基本概念和术语5 1.2.1系统与环境5 1.2.2状态与状态函数5 1.2.3过程与途径6 1.3热力学**定律7 1.3.1热7 1.3.2功7 1.3.3热力学能和热力学**定律8 1.4热化学9 1.4.1等容反应热和等压反应热9 1.4.2反应的焓变和热力学方程式10 1.4.3盖斯定律11 1.4.4反应焓变的计算12 1.5化学反应自发性及其判据15 1.5.1化学反应自发性15 1.5.2化学反应自发性与熵15 1.5.3规定熵16 1.5.4化学反应熵变的计算17 1.5.5化学反应自发性的熵判据17 1.5.6化学反应方向和吉布斯自由能18 习题22 第2章化学反应速率和化学平衡25 2.1化学反应速率25 2.1.1化学反应速率26 2.1.2反应速率理论简介27 2.1.3影响反应速率的因素30 2.2化学平衡38 2.2.1化学平衡38 2.2.2标准平衡常数39 2.2.3多重平衡规则43 2.2.4依据平衡常数的计算44 2.2.5化学反应的方向和限度44 2.2.6化学平衡的移动47 习题52 第3章原子结构与元素周期律56 3.1原子的组成56 3.2原子核外电子的运动状态57 3.2.1核外电子的量子化特征57 3.2.2微观粒子的波粒二象性59 3.2.3微观粒子运动的统计性60 3.2.4薛定谔方程与波函数61 3.2.5原子轨道与电子云62 3.2.6四个量子数65 3.3多电子原子的结构及核外电子的排布67 3.3.1多电子原子轨道的能级67 3.3.2近似能级图与近似能级公式68 3.3.3核外电子的排布规律70 3.4元素周期律71 3.4.1原子核外电子层结构的周期性71 3.4.2元素性质的周期性73 习题77 第4章分子结构80 4.1离子键和离子晶体80 4.1.1离子键的形成81 4.1.2离子键的本质和特点81 4.1.3离子的三个特征82 4.1.4离子晶体83 4.2共价键理论88 4.2.1现代价键理论88 4.2.2杂化轨道理论93 4.2.3价层电子对互斥理论98 4.2.4分子轨道理论101 4.3分子间作用力和氢键107 4.3.1非极性分子与极性分子107 4.3.2分子间作用力108 习题111 第5章误差与数据处理113 5.1测量误差113 5.1.1绝对误差和相对误差113 5.1.2系统误差和偶然误差114 5.1.3准确度和精密度115 5.2分析数据的统计处理115 5.2.1数据的集中趋势和分散程度的表示116 5.2.2偶然误差的分布117 5.2.3置信度与置信区间118 5.2.4显著性检验120 5.3有效数字及其运算规则121 5.3.1有效数字121 5.3.2运算规则122 习题122 第6章酸碱平衡与酸碱滴定法125 6.1酸碱理论125 6.1.1电离理论125 6.1.2质子理论126 6.1.3电子理论128 6.2酸碱平衡及移动129 6.2.1酸碱的解离平衡常数129 6.2.2酸碱的强弱130 6.2.3酸碱平衡的移动131 6.3分布系数和分布曲线133 6.3.1一元酸的分布系数和分布曲线134 6.3.2二元酸的分布系数和分布曲线134 6.3.3多元酸的分布系数和分布曲线136 6.4pH的计算137 6.4.1质子条件式137 6.4.2常见溶液的pH计算139 6.5缓冲溶液145 6.5.1缓冲溶液的缓冲原理146 6.5.2缓冲指数和缓冲范围146 6.5.3缓冲溶液的相关计算147 6.5.4缓冲溶液的分类和选择148 习题149 6.6分析方法的分类152 6.6.1定性分析、定量分析和结构分析152 6.6.2化学分析和仪器分析152 6.6.3常量分析、半常量分析、微量分析和痕量分析152 6.6.4无机分析和有机分析153 6.7滴定分析法概述153 6.7.1滴定分析法对反应的要求153 6.7.2滴定分析法的分类154 6.7.3标准溶液和基准物质154 6.7.4滴定分析结果的计算156 6.8酸碱指示剂157 6.8.1酸碱指示剂及其变色原理157 6.8.2酸碱指示剂的变色范围158 6.9滴定曲线159 6.9.1强酸（强碱）的滴定159 6.9.2一元弱酸（弱碱）的滴定162 6.9.3多元弱酸（弱碱）的滴定164 6.10应用实例165 6.10.1酸碱标准溶液的配制与标定165 6.10.2应用实例166 习题168 第7章沉淀溶解平衡、沉淀滴定法和重量分析法172 7.1沉淀的生成与溶解平衡及其影响因素172 7.1.1溶度积与溶解度172 7.1.2溶度积规则174 7.1.3影响沉淀溶解平衡的因素175 7.2溶度积规则的应用177 7.2.1判断沉淀的生成177 7.2.2判断沉淀的溶解179 7.2.3沉淀的转化181 7.2.4分步沉淀182 7.3沉淀滴定法184 7.3.1莫尔法184 7.3.2福尔哈德法185 7.3.3法扬斯法187 7.3.4银量法的应用188 7.4重量分析法189 7.4.1重量分析法及其分类189 7.4.2重量分析法的特点189 7.4.3沉淀重量法对沉淀的要求190 7.4.4影响沉淀纯净的因素191 7.4.5沉淀的形成与沉淀条件的选择192 7.4.6沉淀称量前的处理195 7.4.7重量分析的结果计算与应用实例196 习题199 第8章氧化还原平衡与氧化还原滴定法204 8.1氧化还原反应的基本概念204 8.1.1氧化数204 8.1.2氧化还原反应205 8.2原电池与电极电势208 8.2.1原电池208 8.2.2电极电势210 8.2.3标准电极电势211 8.2.4原电池电动势的计算213 8.2.5能斯特方程式214 8.2.6条件电极电势216 8.3电极电势的应用218 8.3.1计算原电池的电动势218 8.3.2判断氧化还原反应进行的方向218 8.3.3确定氧化还原反应的平衡常数221 8.3.4计算Ksp、Ka（或Kb）或配合物的稳定平衡常数223 8.4元素电极电势图及其应用224 8.4.1元素电势图224 8.4.2元素电势图的应用225 8.5氧化还原反应的速率及其影响因素226 8.5.1氧化还原反应的复杂性227 8.5.2氧化还原反应速率的影响因素227 8.6氧化还原滴定法229 8.6.1氧化还原滴定曲线229 8.6.2氧化还原指示剂231 8.6.3氧化还原滴定前的预处理232 8.7常用氧化还原滴定方法233 8.7.1重铬酸钾法234 8.7.2高锰酸钾法235 8.7.3碘量法237 8.7.4氧化还原滴定结果的计算240 习题242 第9章配位化合物、配位平衡和配位滴定法247 9.1配位化合物247 9.1.1基本概念247 9.1.2命名250 9.2配位化合物的化学键理论251 9.2.1价键理论251 9.2.2晶体场理论254 9.3配位平衡及其影响因素258 9.3.1配位化合物的稳定平衡常数258 9.3.2配位平衡的移动259 习题262 9.4EDTA及其配合物265 9.4.1EDTA和EDTA的解离平衡265 9.4.2EDTA与金属离子的配合物266 9.5配合物的条件稳定常数267 9.5.1配位反应中的副反应和副反应系数267 9.5.2配合物的条件稳定常数270 9.6滴定曲线270 9.6.1滴定曲线的绘制270 9.6.2影响滴定突跃的主要因素272 9.6.3准确滴定单一金属离子的条件272 9.7金属指示剂273 9.7.1金属指示剂及其作用原理273 9.7.2金属指示剂的使用条件274 9.7.3常用金属指示剂275 9.8配位滴定的应用275 9.8.1标准溶液的配制与标定275 9.8.2混合离子的选择性滴定276 9.8.3应用实例277 习题278 第10章s区元素282 10.1碱金属与碱土金属的单质283 10.1.1物理性质283 10.1.2化学性质284 10.1.3单质的制备285 10.2碱金属与碱土金属的重要化合物286 10.2.1氧化物286 10.2.2氢氧化物287 10.2.3盐类289 10.3对角线规则290 10.4氢291 10.4.1氢的制备、性质和用途291 10.4.2氢化物293 习题295 第11章p区元素298 11.1硼族元素298 11.1.1硼族元素的单质299 11.1.2硼族元素的重要化合物302 习题306 11.2碳族元素308 11.2.1碳单质及其化合物309 11.2.2硅单质及其化合物311 11.2.3锡、铅及其化合物315 习题318 11.3氮族元素320 11.3.1氮及其化合物321 11.3.2磷及其化合物328 11.3.3砷、锑、铋及其化合物332 习题334 11.4氧族元素338 11.4.1氧及其化合物338 11.4.2硫及其化合物344 习题352 11.5卤族元素356 11.5.1单质356 11.5.2卤化氢与氢卤酸361 11.5.3卤化物363 11.5.4卤素的含氧酸及其盐364 11.5.5拟卤素366 习题367 第12章过渡族元素选论371 12.1过渡元素的特征371 12.1.1电子层结构371 12.1.2多变的氧化数372 12.1.3化合物的颜色372 12.1.4磁性373 12.1.5形成配合物373 12.1.6单质的物化性质差异大373 12.2过渡元素与人类的关系374 12.3钛、钒、铬、锰374 12.3.1钛375 12.3.2钒378 12.3.3铬380 12.3.4锰384 习题387 12.4铁、钴、镍393 12.4.1单质393 12.4.2主要化合物394 习题398 12.5铜、银、金400 12.5.1单质401 12.5.2主要化合物402 习题406 12.6锌、镉、汞408 12.6.1单质408 12.6.2主要化合物410 习题413 第13章吸光光度法416 13.1光的基本性质416 13.2物质对光的选择性吸收417 13.2.1物质的颜色与吸收光的关系417 13.2.2吸收光谱418 13.3光吸收的基本定律419 13.3.1朗伯-比尔定律419 13.3.2吸光系数和摩尔吸光系数420 13.4偏离朗伯-比尔定律的原因421 13.4.1物理性因素421 13.4.2化学性因素422 13.5比色法和分光光度法及其仪器423 13.5.1比色法423 13.5.2分光光度法423 13.5.3分光光度计424 13.6显色反应及其影响因素425 13.6.1显色反应425 13.6.2显色反应的选择标准426 13.6.3显色剂426 13.6.4显色反应条件的选择428 13.7吸光度测量条件的选择430 13.7.1入射光波长的选择431 13.7.2参比溶液的选择431 13.7.3吸光度读数范围的选择432 13.8分光光度法的应用433 13.8.1微量组分含量的测定433 13.8.2高含量组分的测定——示差分光光度法435 13.8.3酸碱解离常数的测定437 13.8.4配合物组成及稳定常数的测定438 13.8.5双波长分光光度法439 习题440 第14章常用的分离方法443 14.1萃取分离法444 14.1.1萃取分离的基本原理444 14.1.2萃取体系的分类和萃取条件的选择446 14.2色谱分离法448 14.2.1柱色谱449 14.2.2纸色谱452 14.3离子交换分离法453 14.3.1离子交换剂的种类与性能指标454 14.3.2离子交换反应和离子交换亲和力455 14.3.3离子交换的分离操作456 习题457 附录458 附录1常见物质的标准热力学数据ΔfHm、ΔfGm和Sm(298.15K)458 附录2一些弱酸、弱碱的标准解离平衡常数（298.15K）462 附录3常见难溶电解质的溶度积常数Ksp（298.15K，离子强度I=0）464 附录4常见氧化还原电对的标准电极电势（298.15K）465 参考文献468