緒論/001



第1章氣體和溶液/004

學習要求/004

1.1氣體/004

1.1.1理想氣體狀態方程/004

1.1.2道爾頓分壓定律/005

1.2溶液/006

1.2.1分散繫/006

1.2.2溶液濃度的表示方法/007

1.2.3稀溶液的通性/008

1.3膠體溶液/013

1.3.1分散度和比表面/013

1.3.2表面能/013

1.3.3膠團的結構/014

1.3.4膠體溶液的性質/014

1.3.5溶膠的穩定性和聚沉/015

1.4高分子溶液和乳狀液/017

1.4.1高分子溶液/017

1.4.2乳狀液/017

思考題/018

習題/019



第2章化學熱力學初步/021

學習要求/021

2.1基本概念和術語/022

2.1.1繫統和環境/022

2.1.2狀態和狀態函數/022

2.1.3過程與途徑/023

2.1.4功和熱/023

2.1.5熱力學能/024

2.1.6熱力學定律/024

2.2熱化學/025

2.2.1恆容反應熱/025

2.2.2恆壓反應熱/025

2.2.3化學反應進度/026

2.2.4標準摩爾反應焓變ΔrHm/027

2.2.5熱化學反應方程式/028

2.2.6蓋斯定律/029

2.2.7標準摩爾反應焓變ΔrHm的計算/030

2.3化學反應的自發方向/032

2.3.1熵/033

2.3.2化學反應方向的判據/034

2.3.3標準摩爾生成吉布斯自由能變ΔfGm與標準摩爾反應吉布斯自由能變ΔrGm/035

2.3.4ΔrG與溫度的關繫/035

思考題/037

習題/038



第3章化學平衡和化學反應速率/040

學習要求/040

3.1化學平衡/040

3.1.1可逆反應與化學平衡/040

3.1.2化學平衡常數/041

3.1.3平衡常數與化學反應的程度/043

3.1.4化學反應等溫式/043

3.1.5化學平衡的移動/045

3.1.6多重平衡規則/049

3.2化學反應速率/051

3.2.1化學反應的速率及其表示法/052

3.2.2化學反應的機理/053

3.2.3簡單反應級數的反應/055

3.2.4反應速率理論/057

3.2.5影響化學反應速率的因素/059

思考題/061

習題/062



第4章酸堿平衡/064

學習要求/064

4.1酸堿質子理論與酸堿平衡/064

4.1.1酸、堿與酸堿反應的實質/065

4.1.2酸堿平衡與酸、堿的相對強度/068

4.2影響酸堿解離的主要因素/073

4.2.1稀釋定律/073

4.2.2同離子效應/074

4.2.3鹽效應/075

4.2.4溫度的影響/075

4.3酸堿平衡中組分分布及濃度計算/076

4.3.1酸度、初始濃度、平衡濃度與物料等衡/076

4.3.2分布繫數與分布曲線/077

4.3.3組分平衡濃度計算的基本方法/079

4.4溶液酸度的計算/080

4.4.1質子條件式的確定/081

4.4弱酸(堿)溶液酸度的計算/082

4.4.3兩性物質溶液酸度的計算/084

4.4.4其他酸堿體繫pH的計算/086

4.5溶液酸度的控制——酸堿緩衝溶液/087

4.5.1酸堿緩衝溶液的作用原理/087

4.5.2緩衝能力與緩衝範圍/088

4.5.3酸堿緩衝溶液的分類及選擇/089

4.5.4緩衝溶液的計算與配制/089

思考題/090

習題/091



第5章氧化還原反應/092

學習要求/092

5.1氧化還原反應的基本概念/092

5.1.1氧化值/092

5.1.2氧化還原反應/093

5.2氧化還原反應的配平/094

5.3電極電勢/094

5.3.1原電池/094

5.3.2電極電勢/096

5.3.3原電池電動勢與吉布斯自由能變/098

5.3.4影響電極電勢的因素——能斯特方程/099

5.4電極電勢的應用/103

5.4.1計算原電池的電動勢/103

5.4.2判斷氧化劑和還原劑的相對強弱/103

5.4.3判斷氧化還原反應的方向/104

5.4.4確定氧化還原反應的限度/106

5.4.5計算其他反應平衡常數和pH值/108

素電極電勢圖及其應用/109

5.素電勢圖/109

5.素電勢圖的應用/110

5.6氧化還原反應的應用/111

5.6.1在生命科學中的應用/111

5.6.2消毒與滅菌/111

5.6.3氧化還原反應與土壤肥力/112

思考題/112

習題/112



第6章沉澱-溶解平衡/115

學習要求/115

6.1沉澱-溶解平衡及溶度積原理/115

6.1.1沉澱-溶解平衡的建立/115

6.1.2溶度積常數、溶解度及兩者間的相互換算/116

6.1.3溶度積原理/117

6.2沉澱的生成/117

6.2.1沉澱的生成條件/117

6.2.2沉澱的完全程度/118

6.3沉澱的溶解/119

6.3.1生成弱電解質使沉澱溶解/119

6.3.2通過氧化還原反應使沉澱溶解/120

6.3.3生成配合物使沉澱溶解/120

6.4分步沉澱和沉澱轉化/121

6.4.1分步沉澱/121

6.4.2沉澱的轉化/122

思考題/123

習題/123



第7章配位化合物及配位平衡/125

學習要求/125

7.1配位化合物的定義和組成/126

7.1.1配合物的定義/126

7.1.2配合物的組成/126

7.2配位化合物的命名和類型/128

7.2.1配合物化學式的書寫原則及命名/128

7.2.2配位化合物的類型/129

7.2.3配位化合物的異構現像/130

7.3配位解離平衡/132

7.3.1配位平衡常數/132

7.3.2配位平衡的移動/135

7.4螯合物及其特點/139

7.4.1乙二胺四乙酸及其在溶液中的解離平衡/140

7.4.2金屬離子-EDTA配合物的特點/141

7.4.3配位反應的完全程度及其影響因素/142

7.5配合物在生物、醫藥等方面的應用/146

7.5.1配合物在維持機體正常生理功能中的作用/147

7.5.2配合物的解毒作用/147

7.5.3配合物的治癌作用/147

思考題/148

習題/148



第8章定量分析及數據處理/150

學習要求/150

8.1分析化學概述/150

8.2分析化學的方法/150

8.2.1化學分析法/151

8.2.2儀器分析法/151

8.3定量分析過程/152

8.4定量分析結果的表示/152

8.4.1待測組分的化學表示形式/152

8.4.2待測組分含量的表示方法/152

8.5定量分析中的誤差/153

8.5.1誤差的分類/153

8.5.2誤差的表示方法/153

8.5.3提高分析結果準確度方法/156

8.6分析結果的數據處理/157

8.6.1有效數字及其計算規則/157

8.6.2平均值的置信區間/159

8.6.3可疑值的數據取舍/160

8.6.4分析結果的數據處理與報告/160

思考題/161

習題/161



第9章滴定分析法/163

學習要求/163

9.1滴定分析法概論/163

9.1.1滴定分析法的基本概念和方法分類/163

9.1.2滴定分析法對化學反應的要求和滴定方式/164

9.1.3基準物和標準溶液/164

9.1.4滴定分析結果的計算/165

9.2酸堿滴定法/167

9.2.1酸堿指示劑/167

9.2.2酸堿滴定曲線和指示劑的選擇/170

9.2.3酸堿滴定應用示例/175

9.2.4滴定分析法的共性/176

9.3氧化還原滴定法/177

9.3.1基本原理/177

9.3.2常用氧化還原滴定方法/180

9.3.3氧化還原滴定前的預處理/183

9.3.4氧化還原滴定結果的計算/183

9.4配位滴定分析/185

9.4.1基本原理/185

9.4.2配位滴定的應用/188

9.5沉澱滴定法/189

9.5.1基本原理/189

9.5.2常見幾種沉澱滴定法/190

思考題/192

習題/192



第10章物質結構基礎/195

學習要求/195

10.1核外電子的運動狀態/195

10.1.1原子的組成/195

10.1.2微觀粒子(電子)的運動特征/196

10.1.3核外電子運動狀態描述/201

10.2多電子原子結構/205

10.2.1屏蔽效應和鑽穿效應/205

10.2.2核外電子排布規則/206

10.2.3原子的電子層素周期律/208

10.2.4原子性質的周期性/209

10.3化學鍵理論/213

10.3.1離子鍵理論/213

10.3.2現代共價鍵理論/214

10.3.3分子軌道理論/219

10.3.4雜化軌道理論/221

10.3.5配合物的價鍵理論/225

10.3.6價層電子對互斥理論/226

10.4共價型物質的晶體/227

10.4.1晶體的類型/227

10.4.2金屬晶體/228

10.4.3分子晶體/230

10.5離子型晶體/234

10.5.1離子晶體/234

10.5.2離子極化作用/236

10.6多鍵型晶體/237

思考題/237

習題/239



第素化學/242

學習要求/242

1素概述/242

11.素的分布/242

11.素的分類/243

11.素/245

11.2.素的通性/245

11.2.2s區素及化合物/245

11.素/247

11.3.素的通性/247

11.3.2p素及其化合物/247

11.素/254

11.4.素的通性/254

11.4.2d素及其化合物/255

11.5素/258

11.5.1素的通性/258

11.5.2素的重要化合物/260

11.素/261

11.6.素的通性/261

11.6.2鑭素及化合物/264

11.6.素的通性/265

11.6.4錒素及化合物/266

思考題/266

習題/269



第12章化學與生命科學/269

學習要求/269

12.1構成生命素/269

12.2生命的物質基礎/270

12.2.1糖/270

12.2.2蛋白質/270

12.2.3核酸/273

12.3分子遺傳學的化學基礎/276

12.4化學對基因工程的貢獻/278

12.4.1基因工程——重組DNA技術/279

12.4.2應用/280

思考題/282



第13章化學與材料/283

學習要求/283

13.1引言/283

13.1.1材料的發展歷史/283

13.1.2材料的分類/284

13.2金屬與合金/285

13.2.1合金的結構類型/285

13.2.2幾種重要的合金材料/286

13.3無機非金屬材料/287

13.3.1陶瓷材料/287

13.3.2建築材料/289

13.3.3幾種重要的無機非金屬材料/290

13.4高分子材料/291

13.4.1通用高分子材料/291

13.4.2高分子復合材料/293

思考題/293



第14章化學與環境/294

學習要求/294

14.1當今世界三大環境問題/294

14.1.1酸雨(大氣酸沉降)/294

14.1.2臭氧層空洞/296

14.1.3溫室效應/297

14.2保護水環境/298

14.2.1污水產生的原因/298

14.2.2污水的危害/299

14.2.3防治污水的措施與建議/300

14.3垃圾——擺錯了地方的財富/300

14.3.1垃圾的成分及分類/300

14.3.2垃圾的危害/301

14.3.3垃圾的處理/301

14.3.4綜合性廢物管理/302

思考題/303



第15章綠色化學/304

學習要求/304

15.1綠色化學導論/304

15.1.1綠色化學的產生和發展/304

15.1.2綠色化學定義/306

15.1.3綠色化學的內容/306

15.1.4綠色化學應遵循的原則/308

15.2新技術在綠色化學的應用/312

15.2.1生物技術/312

15.2.2膜技術/312

15.2.3超臨界流體技術/313

15.2.4微波和超聲波技術/313

15.3綠色化學的展望/314

15.3.1綠色化學的發展方向/314

15.3.2我國的綠色化學研究策略/315

思考題/315



附錄/316

附錄Ⅰ本書采用的法定計量單位/316

附錄Ⅱ基本物理常量和本書使用的一些常用量的符號與名稱/317

附錄Ⅲ一些常見單質、離子及化合物的熱力學函數/318

附錄Ⅳ一些弱電解質的解離常數(25℃)/330

附錄Ⅴ一些配位化合物的穩定常數與金屬離子的羥合效應繫數/333

附錄Ⅵ溶度積常數(18～25℃)/338

附錄Ⅶ標準電極電勢(298.15K)/340

附錄Ⅷ條件電極電勢/344



參考文獻/347

第二版前言

在全面落實全國教育大會、新時代全國高等學校本科教育工作會議背景下，我校“大學化學”課程已獲批江西省批一流本科課程、江西省精品在線開放課程。《大學化學》版自2013年出版以來，已過了九年，在這期間，化學及相關領域都有了新的發展。與此同時，我們也收到了一些讀者和同行發來的反饋意見和建議。為了反映新的變化和適應新形勢下的需要，經參編教師協商，決定對原教材進行修訂。

本書是在保留版特色的基礎上修訂而成的，修訂的主要工作是：進一步優化內容，精煉語言；加強與現實生產生活的聯繫，適當體現與相關領域的關繫;增加了數字化信息，拓展了知識點的介紹與應用；對教材內容進行了適當的增減，刪減了儀器分析部分內容，將內容繁多復雜的“化學定量分析法”拆分為“定量分析及數據處理”和“滴定分析法”兩章內容，按2020版教學大綱的要求，對內容進行適當補充拓展等。這樣設置更有利於各個專業的學習選用，及時反映化學與一些新技術的聯繫。

新版教材在南昌大學化學化工學院大學化學教研室全體教師的積極參與下完成，參加編寫工作的有：吳芳英(緒論、第6章)、李靜(第1、13章) 、雷學仿(第2、3、9章) 、邱萍(第4、12章) 、李來生(第5章) 、汪淑華(第7、12章) 、周新木(第10章) 、李東平(第11、15章) 、李志美(第8、14章) ，李東平老師和黃鵬程老師對章節修訂和數字化內容進行補充，邱萍老師負責組織編寫、統稿。 

教材修訂得到吳芳英老師和使用單位的支持與幫助，感謝南昌大學大學化學教研室的各位同仁和化學工業出版社一如既往的支持。教材不妥之處，敬請讀者批評指正。



編者

2022年3月

於南昌大學









版前言

隨著科學技術的迅猛發展，不同學科之間相互交叉滲透，許多非化學、化工學科的成果都與化學相關聯，化學已經成為許多非化學、化工學科發展的支撐點。所以將“大學化學”作為大多數非化學、化工類專業學生的一門公共學科基礎課程，就顯得尤為重要。近年來，隨著教學改革的進一步深化，教學團隊成員不斷探索和總結，在教學內容和形式上進行了一繫列改革和新的嘗試，又經多次集體討論、多方聽取學生意見，取得了多項教改成果，同時也積累了大量寶貴的教學經驗。據此我們編寫了本教材。

本教材根據“大學化學”課程的性質和學時要求，以現代化學的基本原理為基礎，針對生命科學、食品科學、材料科學、環境科學、建築工程學及醫學等學科對化學基本知識、基本技術和基本方法的需求，重視理論聯繫實際，突出了化學知識的科學性和應用性。具體特色如下：

（1）理論基礎的易讀性：對化學反應的基本原理、物質結構基礎等化學基本理論知識的講述，既注重了概念準確又做到簡潔通俗，使讀者(尤其對剛入校的新生來說)更容易理解和接受。

（2）理論與運用的緊密結合性：在化學反應的基本原理中，把四大平衡中的一些平衡移動問題作為其化學平衡的例子來講述，讓實例配合理論講解，讓運用有理論指導，使得前後內容更具連貫性、繫統性。

（3）應用的廣泛性：結合化學與生命科學和技術、材料科學、環境科學、建築工程學等學科的緊密聯繫和相互滲透，介紹化學在這些學科中的應用，可以讓讀者在較少的學時內對化學的知識體繫和進展有一個較為全面的了解。

（4）具有社會性和現代性：教材緊跟化學學科的發展動向，及時反映化學領域的前沿知識，以開闊學生的視野。在後介紹了現代社會普遍關注的化學與健康、綠色化學兩章化學知識。

（5）另外，對化學分析部分采用了先分散簡介後綜合敘述的方式，更明確了四大化學滴定的特性和共性。

教材共分16章，主要內容包括氣體、溶液分散體繫、化學反應的基本規律、溶液中的四大平衡、物質素化合物、分析化學導論、儀器分析方法。選編了化學與材料、化學與生命科學、化學與能源及化學與健康、綠色化學等重要相關的化學知識。

本教材由吳芳英老師組織、雷學仿老師具體協調各章節編寫內容、邱萍老師負責文字編排，並在大學化學教研室全體教師的積極參與下完成。參加編寫工作的有吳芳英(緒論、第6章)、李靜(第1、14章)、雷學仿(第2、3章、第8章滴定部分)、邱萍(第4章、第13章部分)、李來生(第5、12章)、汪淑華(第7章、第13章部分)、周新木(第9章)、李東平(第10、16章)、萬益群(第11章)、李志美(第8章前半部分、第15章)。

本書是普通高等教育“十二五”重點規劃教材，在教材的編寫過程中，曾得到有關部門和一些關心本教材的同仁的熱情幫助和大力支持。同時獲得了南昌大學2012年教材出版資助項目的資助，在此一並表示衷心感謝。

由於編者水平有限，書中疏漏和不當之處在所難免，懇請廣大同仁和讀者批評指正。



編者

2013年1月於南昌