普通化学

　　本书为应用型本科通用教材，旨在为化工、生物、食品、材料、环境、药学、轻工、给排水、土木、机械电子工程、先进制造及工业机器人等工科专业提供大学基础化学教材，在介绍化学反应原理、溶液的性质、化学平衡及其应用、物质结构、化学反应速率等内容的基础上进行扩展，增加了常见物质的分析和化学在环境工程、给排水工程、生物工程、土木工程等领域中的应用，与相关专业的结合更利于工科学生对化学的理解。 本书可作为高等学校理工科各专业师生的教材，也可供相关专业的工作人员参考。

　　杨娟，武昌首义学院城市建设学院，副教授，主要教学经历（授课名称、起止时间、授课对象、授课学时、所在单位等） 1、普通化学 2009年至今 土木工程、环境工程、给排水工程、工程管理 40 武昌首义学院 2、无极及分析化学 2010年至今 生物工程 80 武昌首义学院 3、分析化学 2009年至今 给排水工程、环境工程 64 武昌首义学院主要教学、科学研究、实践经历（项目名称、项目来源、鉴定结论、获奖情况等）序号 项目名称 项目 来源 起止时间 经费 （万元） 项目负责人 主要参加人员 进展情况 1 具有多专业普适性 的 普通化学实验教学体系建设研究 湖北省 2012.06-2014.06 0.6 杨娟 张小菊 完成 2 应用技术型本科院校基础化学课程教学改革与实践（以《普通化学》为例） 华中科技大学武昌分校 2015.7-2018.10 0.4 杨娟 李横江 在研 3 高温固相恢复废旧磷酸铁锂正极片基础研究 华中科技大学武昌分校 2015.5-2017.6 2 杨娟 李横江 在研 4 《生物化学》精品课程建设 华中科技大学武昌分校 2011- 2014 0.8 张小菊 杨娟 完成 5 构建化学实验教学的创新教育机制 华中科技大学武昌分校 2007 0.6 周传佩 杨娟 完成

第1章热化学与新能源/ 1
1.1热力学系统和状态函数1
1.1.1系统、环境、过程1
1.1.2状态函数3
1.1.3热和功3
1.2能量守恒和化学反应热5
1.2.1内能和热力学第一定律5
1.2.2系统的焓和等压反应热7
1.2.3热化学反应方程式8
1.2.4Hess定律和反应热的计算9
阅读资料能源的合理利用12
习题18
第2章化学反应的基本原理/ 20
2.1化学反应的方向和推动力20
2.1.1自发过程及其特征20
2.1.2自发的化学反应的推动力21
2.2熵与混乱度21
2.2.1熵与混乱度21
2.2.2熵增原理22
2.3系统的Gibbs自由能23
2.3.1用Gibbs自由能判断化学反应方向23
2.3.2Gibbs自由能变的计算24
2.3.3非标准状态下Gibbs自由能变的计算25
2.4化学反应的限度和标准平衡常数26
2.4.1化学反应的限度与标准平衡常数概述26
2.4.2用标准平衡常数判断自发反应的方向27
2.4.3多重平衡27
2.4.4化学平衡的移动27
阅读资料环境化学和绿色化学29
习题31
第3章水溶液化学/ 33
3.1分散系33
3.2溶液的通性33
3.2.1溶液的依数性34
3.2.2电解质溶液的通性37
3.3胶体39
3.3.1胶体的表面吸附39
3.3.2胶团的性质39
3.3.3溶胶的结构40
3.3.4溶胶的聚沉41
3.4表面活性剂41
3.4.1表面活性剂的结构41
3.4.2表面活性剂的应用42
阅读资料水泥缓凝剂、速凝剂简介44
习题48
第4章酸碱平衡与酸碱滴定/ 49
4.1电解质溶液49
4.2酸碱理论50
4.2.1酸碱质子理论50
4.2.2酸碱的相对强弱51
4.3溶液酸度的计算55
4.3.1质子平衡式55
4.3.2一元弱酸（碱）溶液酸度的计算55
4.3.3多元弱酸（碱）溶液酸度的计算57
4.3.4酸碱平衡的移动57
4.4缓冲溶液58
4.4.1缓冲作用原理59
4.4.2缓冲溶液pH的计算59
4.4.3缓冲容量60
4.4.4重要缓冲溶液60
4.5溶液酸碱性和应用61
4.5.1溶液酸度的测试61
4.5.2缓冲溶液的应用和选择64
习题64
第5章沉淀溶解平衡/ 67
5.1溶度积67
5.1.1溶度积常数67
5.1.2溶度积和溶解度的相互换算68
5.1.3溶度积原理68
5.2沉淀溶解平衡的移动69
5.2.1影响难溶电解质溶解度的因素69
5.2.2沉淀的溶解70
5.3多种沉淀之间的平衡72
5.3.1分步沉淀72
5.3.2沉淀的转化74
阅读资料水污染及其危害74
习题77
第6章配位化合物/ 79
6.1配位化合物的组成79
6.2配位化合物的命名80
6.3配位化合物的结构81
6.3.1配合物的空间构型81
6.3.2配合物的异构现象82
6.4配位化合物的价键理论84
6.4.1配位原子的孤对电子84
6.4.2中心离子的空轨道84
6.5配位化合物的热力学稳定性和配位平衡86
6.6配位化合物的应用88
习题90
第7章电化学与氧化还原平衡/ 91
7.1氧化还原反应的基本概念91
7.1.1氧化值91
7.1.2氧化与还原92
7.2电极电势92
7.2.1原电池92
7.2.2电极电势简介93
7.2.3标准电极电势94
7.2.4能斯特方程式95
7.2.5影响电极电势的因素95
7.3电极电势的应用96
7.3.1计算原电池的电动势96
7.3.2判断氧化还原反应进行的方向97
7.3.3确定氧化还原反应的平衡常数98
7.3.4计算Ksp或溶液的pH99
阅读资料一电化学腐蚀在桥梁修建工程中的作用100
阅读资料二电化学处理工业废水的技术101
习题101
第8章现代价键理论和分子间作用力/ 103
8.1现代价键理论104
8.1.1价键理论概述104
8.1.2杂化轨道理论108
8.1.3分子轨道理论112
8.2分子间作用力113
8.2.1分子的极性和分子的极化113
8.2.2分子间作用力114
8.2.3氢键115
习题117
第9章化学反应速率/ 118
9.1化学反应速率的表示方法118
9.1.1反应进度118
9.1.2化学反应速率概述119
9.1.3化学反应的平均速率120
9.1.4化学反应的瞬时速率120
9.2反应机理和元反应121
9.2.1简单反应与复合反应121
9.2.2元反应和反应分子数121
9.2.3质量作用定律与速率方程式122
9.3具有简单级数的反应及其特点123
9.3.1一级反应123
9.3.2二级反应124
9.3.3零级反应125
9.4化学反应速率理论简介125
9.4.1碰撞理论与活化能126
9.4.2过渡状态理论简介127
9.5温度与化学反应速率的关系128
9.6催化剂对化学反应速率的影响129
9.6.1催化剂及催化作用129
9.6.2生物催化剂——酶130
阅读资料生活中的化学130
习题131
第10章误差及数据处理/ 134
10.1误差的基本概念134
10.1.1误差134
10.1.2偏差136
10.1.3标准偏差136
10.1.4极差137
10.1.5公差137
10.1.6准确度与精密度的关系138
10.2误差的传递139
10.2.1系统误差的传递140
10.2.2随机误差的传递140
10.2.3极值误差140
10.3有效数字的表示与运算规则141
10.3.1有效数字141
10.3.2数字的修约规则142
10.3.3有效数字运算规则142
10.3.4分析结果有效数字位数的确定143
10.4随机误差的正态分布143
10.4.1频数分布143
10.4.2正态分布144
10.4.3随机误差的区间概率145
10.5少量数据的统计处理147
10.5.1t分布曲线147
10.5.2平均值的置信区间148
10.6数据的评价——显著性检验、异常值的取舍149
10.6.1显著性检验149
10.6.2异常值的取舍152
10.7回归分析154
10.7.1一元线性回归方程154
10.7.2相关系数154
10.8提高分析结果准确度的方法155
习题157
第11章现代分离和分析方法介绍/ 158
11.1膜分离技术158
11.1.1膜分离技术的分类与基本原理158
11.1.2膜分离材料的分类160
11.1.3膜分离技术的应用160
11.2超声分离162
11.2.1超声萃取的原理162
11.2.2超声萃取的特点163
11.2.3影响因素163
11.2.4应用164
11.3固相萃取164
11.3.1固相萃取的原理164
11.3.2固相萃取(SPE)装置与操作步骤165
11.3.3固相萃取的应用166
11.4超临界流体萃取167
11.4.1基本原理167
11.4.2超临界流体的选择168
11.4.3萃取过程与装置169
11.4.4超临界萃取技术的应用169
11.5加速溶剂萃取170
11.5.1加速溶剂萃取的原理170
11.5.2加速溶剂萃取的装置与流程170
11.5.3萃取过程的主要影响因素与特点171
11.5.4应用171
11.6微波辅助萃取171
11.6.1微波辅助萃取的原理与特点172
11.6.2微波辅助萃取的影响因素172
11.6.3微波辅助萃取设备概况简介172
11.6.4微波辅助萃取的应用173
11.7紫外可见吸收光谱173
11.7.1方法概述173
11.7.2基本原理174
11.7.3紫外可见分光光度计179
11.7.4其他定量光度分析法187
11.7.5其他应用188
第12章复杂物质分析示例 / 192
12.1水泥熟料的分析192
12.1.1概述192
12.1.2不同水泥熟料成分的分析193
12.2农药残留的分析195
12.2.1样品前处理技术195
12.2.2样品检测技术195
12.2.3试样分析示例195
12.3废水试样的分析199
12.3.1金属离子的分析199
12.3.2非金属机污染物的分析200
12.3.3有机污染物的分析200
12.3.4痕量有机污染物的测定201
12.4水的净化与废水处理201
第13章化学在土木工程中的应用/ 206
13.1桥梁的腐蚀和防护206
13.1.1桥梁的电化学腐蚀的原理及条件206
13.1.2桥梁耐久性检测的主要内容及研发的相应传感器207
13.1.3桥梁的腐蚀防护措施207
13.2市政工程中常用的保温材料208
13.2.1保温材料概述208
13.2.2保温材料主要分类208
13.2.3材料类型210
13.3工程中常用的防水层材料211
13.3.1材料类型211
13.3.2防水层材料的原理213
13.3.3三种防水层的比较区别214
13.4沥青等材料配比及原理214
13.5其他跟化学相关的土木工程材料及应用217
13.5.1化学原理在岩土工程中的应用217
13.5.2工程砂组成成分检测219
13.5.3水泥组分成分检测219
第14章实验/ 220
14.1化学实验的目的和任务220
14.2大学化学实验的学习方法220
14.3学生实验守则221
14.4实验室安全规则222
14.5意外事故的紧急处理222
14.6常见仪器使用方法223
14.6.1试管操作223
14.6.2滴定管及其使用224
14.6.3吸管及其使用227
14.6.4容量瓶及其使用228
实验一仪器的认领、洗涤和干燥229
实验二电子天平称量练习230
实验三酸碱标准溶液的配制和标定231
实验四醋酸解离度和解离常数的测定233
实验五沉淀溶解平衡235
实验六熔点和沸点的测定237
实验七简单蒸馏和分馏240
实验八重结晶及过滤243
实验九氯化物的测定245
实验十化学需氧量的测定247
实验十一铁的测定249
实验十二氨氮的测定251
附录/ 254
附录1水的离子积常数254
附录2弱电解质在水中的解离常数254
附录3难溶化合物的溶度积常数（25℃）256
附录4金属配合物的稳定常数257
附录5298.15K的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成自由能和标准摩尔熵的数据258
附录6一些有机化合物的标准摩尔燃烧热260
附录7常见电极的标准电极电势（298.15K）261
附录8常用缓冲溶液的pH范围261
附录9常用指示剂262
参考文献 / 265