普通化学(徐晓强)

第1章物质结构及元素周期律1 1.1原子核外电子的运动状态1 1.1.1波函数和薛定谔方程1 1.1.2波函数和原子轨道1 1.1.3四个量子数2 1.2原子核外电子的分布6 1.2.1多电子原子的能级6 1.2.2核外电子排布7 1.2.3元素周期表及其应用9 1.3化学键和分子间作用力11 1.3.1化学键11 1.3.2分子间作用力、氢键17 习题20 第2章元素化学23 2.1p区元素及其化合物23 2.1.1卤族元素及其化合物23 2.1.2氧族元素及其化合物26 2.1.3氮族元素及其化合物28 2.1.4碳族元素及其化合物31 2.1.5硼、铝及其化合物33 2.2s区元素及其化合物35 2.2.1通性35 2.2.2s区元素的重要化合物36 2.3d区元素及其化合物39 2.3.1通性39 2.3.2铬及其重要化合物41 2.3.3锰及其重要化合物42 2.4ds区元素与化合物44 2.4.1铜族元素及其化合物44 2.4.2锌族元素及其化合物45 2.5实验铜、银、锌、镉、汞47 2.5.1实验目的47 2.5.2实验原理47 2.5.3仪器及药品48 2.5.4实验步骤48 2.5.5思考题49 习题49 第3章分散体系52 3.1分散系概述52 3.1.1分散系概念52 3.1.2分散系分类53 3.2溶液54 3.2.1溶液浓度的表示方法及其换算54 3.2.2溶液的配制与稀释55 3.3稀溶液的依数性57 3.3.1蒸气压下降58 3.3.2溶液的沸点升高58 3.3.3溶液的凝固点降低59 3.3.4渗透压59 3.4溶胶61 3.4.1溶胶的基本性质61 3.4.2胶体的稳定性与聚沉63 3.5凝胶64 3.5.1凝胶的形成与分类64 3.5.2凝胶的性质65 3.6粗分散体系65 3.6.1悬浊液65 3.6.2乳状液66 习题67 第4章滴定分析法概论68 4.1滴定分析法对滴定分析反应的要求和滴定分析分类68 4.1.1滴定分析法对滴定反应的要求68 4.1.2滴定分析分类68 4.2滴定方式69 4.2.1直接滴定法69 4.2.2返滴定法69 4.2.3置换滴定法69 4.2.4间接滴定法69 4.3标准溶液浓度的表示方法70 4.3.1物质的量浓度70 4.3.2滴定度70 4.4标准溶液的配制和浓度的标定70 4.4.1标准溶液的配制70 4.4.2标定标准溶液的方法71 4.5滴定分析的计算72 4.5.1滴定分析计算的根据和常用公式72 4.5.2滴定分析法有关计算72 4.6定量分析中的误差73 4.6.1误差及其产生的原因73 4.6.2误差的表示方法74 习题78 第5章酸碱平衡与酸碱滴定法79 5.1酸碱平衡79 5.1.1酸碱质子理论79 5.1.2酸碱的解离平衡常数及 其相对强度81 5.2酸碱平衡中组分的分布 与浓度的计算83 5.2.1分布系数与分布曲线83 5.2.2组分平衡浓度的计算方法85 5.3溶液酸度的计算86 5.3.1质子条件式86 5.3.2各种溶液酸度的计算87 5.4酸碱平衡的影响因素90 5.4.1稀释定律90 5.4.2同离子效应91 5.4.3盐效应91 5.5缓冲溶液和指示剂91 5.5.1缓冲溶液91 5.5.2酸碱指示剂94 5.6酸碱滴定97 5.6.1强碱滴定强酸或强酸滴定强碱97 5.6.2强碱滴定一元弱酸99 5.6.3多元酸(或多元碱)、混酸的滴定101 5.7酸碱滴定的应用102 5.7.1食用醋中总酸度的测定102 5.7.2工业纯碱中总碱度的测定102 5.7.3混合碱的分析103 5.7.4铵盐中含氮量的测定103 5.8实验104 5.8.1酸碱反应与缓冲溶液104 5.8.2HCl标准溶液的配制与标定106 习题107 第6章沉淀溶解平衡及沉淀分析法110 6.1溶度积和溶度积规则110 6.1.1溶度积110 6.1.2溶解度与溶度积的关系111 6.1.3溶度积规则111 6.1.4影响难溶物质溶解度的因素112 6.2分步沉淀、沉淀的转化、沉淀的溶解114 6.2.1分步沉淀114 6.2.2沉淀的转化115 6.2.3沉淀的溶解116 6.3沉淀滴定法116 6.3.1莫尔法——铬酸钾作指示剂117 6.3.2佛尔哈德法——铁铵矾作指示剂117 习题118 第7章电化学和氧化还原平衡120 7.1氧化还原反应及其配平120 7.1.1氧化还原反应120 7.1.2氧化还原反应方程式的配平121 7.2电极电势123 7.2.1原电池及其表示方法123 7.2.2原电池的电动势和电极电势125 7.3电极电势与氧化还原平衡130 7.3.1原电池的电动势E与电池反应的ΔrGm的关系130 7.3.2电极电势的应用131 7.4氧化还原滴定曲线134 7.4.1氧化还原滴定曲线134 7.4.2氧化还原反应速率的影响因素136 7.4.3氧化还原反应的指示剂138 7.5常用的氧化还原滴定法及应用139 7.5.1高锰酸钾法139 7.5.2重铬酸钾法140 7.5.3碘量法141 7.6实验143 7.6.1Na2S2O3标准溶液的配制与标定143 7.6.2KMnO4标准溶液的配制与标定145 习题147 第8章配位平衡及配位滴定法149 8.1配位化合物149 8.1.1配合物的组成149 8.1.2配位化合物的命名150 8.1.3配位化合物的分类151 8.2配合物的稳定常数152 8.2.1不稳定常数152 8.2.2稳定常数152 8.2.3配离子稳定常数的应用153 8.3 金属离子与EDTA形成的螯合物154 8.3.1乙二胺四乙酸及其二钠盐154 8.3.2EDTA与金属离子的配合物155 8.3.3配位反应的副反应及副反应系数156 8.4 配位滴定法158 8.4.1滴定曲线159 8.4.2酸效应曲线和金属离子被准确滴定的*小pH值160 8.4.3金属指示剂162 8.4.4提高配位滴定选择性的方法163 8.4.5选用其他配位滴定剂166 8.5实验166 8.5.1EDTA标准溶液的配制与标定166 8.5.2碳酸钙含量的测定168 习题169 第9章紫外-可见光分光光度法171 9.1概述171 9.1.1紫外-可见分光光度法的分类171 9.1.2紫外-可见分光光度法的特点171 9.2光吸收的基本原理172 9.2.1电磁波谱172 9.2.2物质的颜色与光的关系172 9.2.3光吸收的基本定律174 9.3可见分光光度法176 9.3.1概述176 9.3.2显色反应176 9.3.3显色剂177 9.3.4测量条件的选择179 9.3.5定量测定方法——工作曲线法180 9.3.6可见分光光度计181 9.4紫外分光光度法182 9.4.1概述182 9.4.2紫外吸收光谱的产生原理183 9.4.3紫外吸收光谱的应用184 9.4.4紫外-可见分光光度计184 9.5实验185 9.5.1邻二氮菲分光光度法测定水中总铁含量185 9.5.2紫外分光光度法测定未知有机物含量186 习题188 **0章气相色谱分析法190 10.1概述190 10.2气相色谱的基本理论191 10.2.1色谱有关的名词术语191 10.2.2气相色谱的基本理论193 10.3气相色谱的分析方法195 10.3.1分离条件的选择195 10.3.2气相色谱定性分析198 10.3.3气相色谱定量分析200 10.4气相色谱仪202 10.4.1概述202 10.4.2气路系统203 10.4.3进样系统203 10.4.4分离系统204 10.4.5检测系统204 10.4.6数据处理和温度控制系统206 习题207 **1章有机化学概述208 11.1有机化合物与有机化学208 11.2有机化合物的结构及表示方法209 11.3有机化合物的特征209 11.4有机化合物的分类210 11.4.1按碳骨架分类210 11.4.2按官能团分类211 11.5有机化合物的共价键211 11.5.1共价键的属性211 11.5.2共价键的断裂方式与反应类型213 习题214 **2章烷烃、环烷烃215 12.1烷烃的通式、构造异构和命名215 12.1.1烷烃的通式和同系物215 12.1.2烷烃的构造异构215 12.1.3不同类型的碳原子和氢原子216 12.1.4烷基216 12.1.5烷烃的命名216 12.1.6环烷烃的命名218 12.2烷烃、环烷烃的结构219 12.2.1甲烷分子的结构219 12.2.2其他烷烃分子的结构220 12.2.3环烷烃的结构220 12.3烷烃、环烷烃的构象221 12.3.1乙烷分子的构象221 12.3.2正丁烷分子的构象221 12.3.3环己烷的分子的构象222 12.4烷烃、环烷烃的物理性质223 12.4.1烷烃的物理性质223 12.4.2环烷烃的物理性质224 12.5烷烃、环烷烃的化学性质225 12.5.1取代反应225 12.5.2氧化反应227 12.5.3裂化、裂解反应227 12.5.4开环反应228 12.6烷烃、环烷烃的来源228 12.6.1天然气229 12.6.2石油229 习题230 **3章烯烃231 13.1烯烃的通式、构造异构和命名231 13.1.1烯烃的通式与构造异构231 13.1.2烯烃的命名231 13.2烯烃的结构232 13.2.1乙烯的结构232 13.2.2其他烯烃的结构233 13.3烯烃的顺反异构与命名233 13.3.1烯烃的顺反异构233 13.3.2顺反异构体的命名233 13.4烯烃的物理性质235 13.5烯烃的化学性质235 13.5.1加成反应235 13.5.2聚合反应237 13.5.3氧化反应238 13.5.4α-氢原子的反应239 13.6烯烃的制法239 13.6.1从裂解气、炼厂气中分离239 13.6.2醇脱水239 13.6.3卤代烷脱卤化氢240 13.7实验——环己烯的制备240 13.7.1实验目的240 13.7.2实验原理240 13.7.3仪器与药品240 13.7.4实验步骤240 13.7.5检验与测试241 13.7.6注意事项241 13.7.7思考题241 习题241 **4章炔烃243 14.1炔烃的通式、构造异构和命名243 14.1.1炔烃的通式与同分异构243 14.1.2炔烃的命名243 14.2炔烃的结构244 14.2.1乙炔的结构244 14.2.2其他炔烃的结构245 14.3炔烃的物理性质245 14.4炔烃的化学性质245 14.4.1加成反应245 14.4.2聚合反应247 14.4.3氧化反应247 14.4.4炔烃的反应248 14.5炔烃的制法248 14.5.1乙炔的制法248 14.5.2其他炔烃的制法249 习题249 **5章芳香烃250 15.1芳香烃的分类与命名250 15.1.1芳烃的分类250 15.1.2芳烃的命名250 15.2苯分子的结构251 15.3单环芳烃的物理性质252 15.4单环芳烃的化学性质252 15.4.1亲电取代反应253 15.4.2加成反应255 15.4.3氧化反应256 15.4.4芳烃侧链上的反应256 15.5稠环芳烃257 15.5.1萘257 15.5.2蒽和菲258 15.6芳烃的来源与制备259 15.6.1由石油加工得到芳烃259 15.6.2从煤焦油中提取芳烃259 15.7实验260 15.7.1苯甲酸的制备260 15.7.2对甲苯磺酸钠的制备261 习题262 **6章卤代烃264 16.1卤代烃的分类与命名264 16..1卤代烃的分类264 16.1.2卤代烃的命名265 16.2卤代烃的制备266 16.2.1烃的卤代266 16.2.2不饱和烃与卤素或卤化氢加成266 16.2.3芳环上的氯甲基化266 16.2.4以醇为原料制备267 16.3卤代烃的物理性质267 16.4卤代烷的化学性质267 16.4.1取代反应267 16.4.2消除反应269 16.4.3与金属镁反应（格氏试剂的生成）269 16.5亲核取代反应机理269 16.5.1双分子亲核取代机理（SN2）270 16.5.2单分子亲核取代机理（SN1）271 16.6卤代烯烃和卤代芳烃271 16.6.1卤代烯烃与卤代芳烃的分类271 16.6.2卤代烯烃和卤代芳烃中卤原子的活性比较273 16.7实验——溴乙烷的制备273 16.7.1实验目的273 16.7.2实验原理273 16.7.3仪器与药品273 16.7.4实验步骤273 16.7.5注意事项274 16.7.6思考题274 习题275 **7章醇、酚、醚276 17.1醇276 17.1.1醇的分类和命名276 17.1.2醇的制备277 17.1.3醇的物理性质278 17.1.4醇的化学性质279 17.1.5重要的醇282 17.2酚284 17.2.1酚的命名284 17.2.2酚的物理性质284 17.2.3酚的化学性质285 17.2.4重要的酚288 17.3醚288 17.3.1醚的分类与命名288 17.3.2醚的制备289 17.3.3醚的物理性质289 17.3.4醚的化学性质290 17.3.5环氧乙烷291 17.4实验291 17.4.1正丁醚的制备291 17.4.2乙酸乙酯的制备293 17.4.3乙酸正丁酯的制备294 习题296 **8章醛、酮298 18.1醛和酮的分类和命名298 18.1.1醛和酮的分类298 18.1.2醛和酮的命名298 18.2多官能团有机化合物的命名299 18.3醛和酮的制备300 18.3.1醇脱氢或氧化反应制备300 18.3.2羰基合成制备300 18.3.3烷基苯氧化反应制备300 18.3.4傅-克酰基化反应制备301 18.4醛和酮的物理性质301 18.5醛和酮的化学性质302 18.5.1羰基的亲核加成反应302 18.5.2与氨的衍生物缩合反应304 18.5.3氧化还原反应304 18.5.4α-氢原子的反应305 18.6重要的醛和酮307 18.6.1甲醛307 18.6.2乙醛307 18.6.3丙酮308 18.6.4环己酮308 习题308 **9章羧酸及其衍生物310 19.1羧酸310 19.1.1羧酸的分类和命名310 19.1.2羧酸的制备311 19.1.3羧酸的物理性质312 19.1.4羧酸的化学性质312 19.1.5重要的羧酸317 19.2羧酸衍生物318 19.2.1羧酸衍生物的分类和命名318 19.2.2羧酸衍生物的物理性质319 19.2.3羧酸衍生物的化学性质320 19.2.4重要的羧酸衍生物322 19.3实验323 19.3.1肉桂酸的制备323 19.3.2乙酰水杨酸的制备324 习题325 第20章有机高分子化合物327 20.1高分子化合物概述327 20.1.1高分子化合物的基本概念和特征327 20.1.2聚合物的分类和命名328 20.2高分子化合物的结构和性能329 20.2.1高分子化合物的结构329 20.2.2高分子链的柔顺性330 20.2.3高分子化合物的力学状态331 20.2.4高分子化合物的性能332 20.3几种重要的高分子合成材料333 20.3.1塑料334 20.3.2合成橡胶336 20.3.3合成纤维337 20.3.4涂料和黏合剂338 20.4油田常用高分子化合物341 20.4.1部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）341 20.4.2酚醛树脂341 20.4.3脲醛树脂341 20.4.4羧甲基纤维素341 20.4.5生物聚合物黄胞胶342 20.4.6木质素磺酸盐342 20.4.7水解聚丙烯腈342 习题342 第21章糖类和蛋白质344 21.1糖344 21.1.1单糖344 21.1.2二糖349 21.1.3多糖350 21.2氨基酸、蛋白质351 21.2.1氨基酸351 21.2.2蛋白质354 习题358 第22章化学与健康359 22.1化学与健康概述359 22.1.1健康的概念359 22.1.2健康与化学的关系359 22.1.3影响健康的因素360 22.2化学元素与健康363 22.2.1化学元素在人体中的作用363 22.2.2人体中的基本元素363 22.3营养物质与健康366 22.3.1水366 22.3.2矿物质367 22.3.3糖类367 22.3.4油脂368 22.3.5蛋白质369 22.3.6维生素370 22.4食品污染与人体健康371 22.4.1食品污染的危害371 22.4.2食品污染的防治373 22.5绿色化学374 22.5.1绿色化学的定义374 22.5.2绿色化学的特点374 22.5.3绿色化学产品375 习题376 附录377 参考文献386