緒論 1

一、無機化學的地位和作用 1

二、無機化學的現狀和發展趨勢 2

三、無機化學的內容和學習方法 2



章 物質的聚集狀態及化學反應中的能量關繫 4

節 氣體 4

一、理想氣體狀態方程 4

二、分壓定律 5

三、分體積定律 7

第二節 液體 8

一、液體的蒸氣壓 9

二、液體的沸點 9

第三節 化學反應中的能量關繫 10

一、化學反應熱效應 10

二、熱化學方程式 10

三、蓋斯定律 11

四、標準摩爾生成焓 12

閱讀材料 液體表面張力及其相關現像 13

本章小結 14

思考題 15

習題 15



第二章 化學反應速率和化學平衡 17

節 化學反應速率的表示方法 17

第二節 反應速率理論 18

一、踫撞理論 18

二、過渡狀態理論 19

第三節 影響化學反應速率的因素 20

一、濃度對化學反應速率的影響 20

二、溫度對化學反應速率的影響 22

三、催化劑對化學反應速率的影響 23

四、影響多相反應速率的因素 23

第四節 化學平衡 24

一、平衡的建立 24

二、平衡常數 24

三、平衡計算 27

第五節 化學平衡的移動 29

一、濃度對化學平衡的影響 30

二、壓力對化學平衡的影響 30

三、溫度對化學平衡的影響 31

四、催化劑與化學平衡 32

五、化學反應速率和化學平衡的綜合應用 32

閱讀材料 綠色化工生產技術——仿生催化技術 33

本章小結 33

思考題 34

習題 35



第三章 酸堿平衡和酸堿滴定法 38

節 酸堿理論 38

一、酸堿電離理論 38

二、酸堿質子理論 39

第二節 水的離解和溶液的pH  42

一、水的離解平衡與水的離子積 42

二、溶液的酸堿性與pH  43

第三節 酸堿平衡中有關濃度的計算 44

一、酸的濃度和酸度 44

二、酸堿強弱和酸堿離解常數 45

三、弱酸和弱堿的離解平衡計算 47

第四節 酸堿緩衝溶液 51

一、酸堿平衡的移動——同離子效應 51

二、緩衝溶液 52

第五節 滴定分析法概述 56

一、基本概念 56

二、標準溶液和基準物質 57

三、滴定分析中的計算 58

第六節 酸堿滴定法 62

一、酸堿指示劑 63

二、酸堿滴定曲線及指示劑的選擇 65

三、酸堿滴定法的應用 71

閱讀材料 食品防腐劑山梨酸鉀的測定 75

本章小結 76

思考題 78

習題 79



第四章 沉澱溶解平衡和沉澱滴定法 81

節 沉澱溶解平衡 81

一、溶度積常數 81

二、溶度積與溶解度的相互換算 82

第二節 溶度積規則及其應用 83

一、溶度積規則 83

二、溶度積規則的應用 84

三、分步沉澱和沉澱的轉化 86

第三節 沉澱滴定法 89

一、莫爾法 89

二、福爾哈德法 90

三、法揚司法 92

閱讀材料 沉澱的類型和沉澱的條件 93

本章小結 93

思考題 94

習題 95



第五章 氧化還原平衡和氧化還原滴定法 97

節 氧化還原反應的基本概念 97


二、氧化劑和還原劑 98

第二節 氧化還原反應方程式的配平 99

一、氧化數法 99

二、離子-電子法 100

第三節 原電池和電極電勢 101

一、原電池的組成 101

二、原電池的表示方法 102

三、電極電勢 103

四、影響電極電勢的因素 105

第四節 電極電勢的應用 107

一、判斷氧化劑和還原劑的相對強弱 107

二、判斷氧化還原反應進行的方向 108

三、判斷氧化還原反應進行的程度 109


第五節 氧化還原滴定法 112

一、條件電極電勢 112

二、氧化還原指示劑 113

三、氧化還原滴定法的應用 114

閱讀材料 氧化還原反應在生產生活中的應用 121

本章小結 122

思考題 123

習題 124



第六章 原子結構 126

節 原子的玻爾模型 126

一、氫原子光譜 126

二、量子論 126

三、玻爾模型 127

第二節 核外電子運動狀態的近代描述 128

一、核外電子的運動特征 128

二、波函數與原子軌道 129

三、幾率密度與電子雲 131

四、四個量子數 132

第三節 原子中核外電子的分布 135

一、基態原子中電子的分布原則 135

二、多電子原子體繫軌道的能級 136

三、基態原子中核外電子的分布 138

四、核外電子素周期律 139

第素基本性質的周期性變化 145

一、有效核電荷數 145

二、原子半徑的周期性變化 145

三、電離能 147


閱讀材料 化學家鮑林 149

本章小結 150

思考題 152

習題 152



第七章 分子結構 155

節 離子鍵 155

一、離子鍵的形成 155

二、離子鍵的特點 156

三、離子的特征 157

四、晶格能 159

第二節 價鍵理論 159

一、共價鍵的形成 160

二、共價鍵的特點 161

三、共價鍵的類型 162

四、鍵參數 163

第三節 雜化軌道理論 164

一、雜化與雜化軌道 164

二、雜化軌道的成鍵能力 165

三、雜化軌道的數目及類型 165

四、雜化方式與分子的空間構型 167

第四節 分子間作用力 168

一、分子的極性及可極化性 168

二、分子間力 170

三、氫鍵 172

閱讀材料 範德華:從旁聽生到大師 173

本章小結 174

思考題 175

習題 176



第八章 晶體結構 177

節 晶體的基本概念 177

一、晶體與非晶體 177

二、晶體的內部結構 178

第二節 離子晶體 179

一、離子晶體的特征 179

二、常見的離子晶體結構 179

第三節 原子晶體和分子晶體 180

一、原子晶體 180

二、分子晶體 180

第四節 金屬鍵及金屬晶體 181

一、金屬鍵 181

二、金屬晶體的性質 182

第五節 混合型晶體 182

第六節 離子極化 183

一、離子極化作用和變形性 183

二、離子極化對化合物性質的影響 184

閱讀材料 碳的第三種同素異形體——富勒烯 185

本章小結 186

思考題 187

習題 187



第九章 配位平衡和配位滴定法 189

節 配合物的組成和命名 189

一、配合物的定義 189

二、配合物的組成 190

三、配合物的命名 191

四、螯合物 191

第二節 配合物的價鍵理論 192

一、中心離子價軌道的雜化 192

二、配離子的空間構型 194

第三節 配合物在水溶液中的離解平衡 195

一、配合物的穩定常數 195

二、配位平衡的移動 196

第四節 EDTA及其配合物的特點 199

一、乙二胺四乙酸的離解平衡 199

二、EDTA與金屬離子的配位特點 200

第五節 影響配位平衡的主要因素 201

一、酸效應和酸效應繫數 201

二、配位效應和配位效應繫數 202

三、條件穩定常數 202

第六節 配位滴定的基本原理 204

一、配位滴定曲線 204

二、影響滴定突躍的因素 205

三、配位滴定的允許酸度 206

第七節 金屬指示劑 208

一、金屬指示劑的作用原理 208

二、常用金屬指示劑 210

第八節 提高配位滴定選擇性的方法 210

一、混合離子準確滴定的條件 210

二、消除干擾的主要途徑 211

第九節 配位滴定方式及應用 213

一、直接滴定法 213

二、返滴定法 214

三、置換滴定法 215

四、間接滴定法 216

第十節 配位化合物的一些應用 216

一、在生物、醫藥方面的應用 216

二、在電鍍工業方面的應用 216

三、在貴金屬濕法冶金方面的應用 216

閱讀材料 配合物在醫藥上的應用 217

本章小結 217

思考題 218

習題 219



第十章素(一)  221

節素概述 221

一素氧化值的特征 221

二素性質的遞變 222

第二節 鹵素 222

一、鹵素單質 223

二、鹵化氫與氫鹵酸 225

三、鹵化物 226

四、氯的含氧酸及其鹽 227

第三節素 231

一、氧、臭氧、過氧化氫 231

二、硫的重要化合物 234

閱讀材料 二氧化氯——新型高效多功能水處理消毒劑 241

本章小結 242

思考題 242

習題 243



第十一章素(二)  245

節素 245

一、氮及其重要化合物 246

二、磷及其重要化合物 251

三、砷、銻、鉍的重要化合物 253

第二節素 256

一、碳的重要化合物 256

二、硅的重要化合物 258

三、錫、鉛的重要化合物 259

第三節素 262

一、硼的重要化合物 263

二、鋁的重要化合物 264

閱讀材料 低碳生活和低碳經濟 264

本章小結 265

思考題 266

習題 267



第十二章素 269

節 氧化物 270

一、正常氧化物 270

二、過氧化物 271

三、超氧化物 271

第二節 氫氧化物 272

一、溶解度的變化 272

二、堿性的變化 272

第三節 重要的鹽類 273

一、晶體類型 273

二、熱穩定性 273

三、溶解性 273

閱讀材料 “長眼睛”的金屬——銫和銣 273

本章小結 274

思考題 274

習題 275



第十三章素(一素 276

節素的通性 277

一、原子的電子層結構和原子半徑 277

二、氧化數 278

三、單質的物理性質 278

四、金屬的活潑性 278

五、水合離子的顏色 278

六、配位性 279

七、磁性及催化性 279

第二節 鉻的重要化合物 279

一、鉻化合物關聯圖 279

二素電勢圖 279

三、鉻(Ⅲ)化合物 280

四、鉻(Ⅵ)化合物 280

五、含鉻廢水的處理 281

第三節 錳的重要化合物 282

一、錳化合物關聯圖 282

二素電勢圖 282

三、錳(Ⅱ)化合物 283

四、錳(Ⅳ)化合物 283

五、錳(Ⅵ)化合物 283

六、錳(Ⅶ)化合物 284

第四節 鐵、鈷、鎳的重要化合物 285

一、鐵、鈷、鎳化合物關聯圖 285

二、鐵、鈷、鎳的氫氧化物 285

三、鐵、鈷、鎳的鹽 286

四、鐵、鈷、鎳的配合物 287

閱讀材料 納米技術與環境保護 289

本章小結 290

思考題 290

習題 291



第十四章素(二)素 294

節 素的通性 294

第二節素的重要化合物 294

一、銅的化合物 295

二、銀的化合物 298

第三節素的重要化合物 299

一、鋅和鎘的化合物 299

二、汞的化合物 301

三、含鎘及含汞廢水的處理 304

閱讀材料素與人體健康 305

本章小結 307

思考題 307

習題 308



附錄 309

表1 本書常用符號的意義和單位 309

表2 酸、堿的離解常數 310

表3 溶度積常數(298.15K)  312

表4 標準電極電勢(298.15K)  313

表5 一些物質的摩爾質量 316

表6 某些物質的商品名或俗名 319

表7 一些物質的標準摩爾生成焓(298.15K)  320



參考文獻 324

前言

本書是“十一五”和“十二五”職業教育國家規劃教材,自2002年(版)出版以來,歷經十幾年的教學使用,得到廣大讀者的大力肯定與支持。根據國家高等職業教育的發展和要求,經過2007年(第二版)、2012年(第三版)、2020年(第四版)的修訂再版,使教材內容不斷完善。依據化工類技術領域和職業崗位(群)的任職要求,教材的理論知識繼續堅持以“必須、夠用”為度的原則,注重內容的科學性和先進性,堅持以學生發展為本位,堅持滲透創新意識和創新能力培養的要求,重視對學生學習能力的培養,以體現高等職業教育對人纔培養的要求。第四版教材,在保留了原書特色和風格的基礎上,有如下變化:

1.本教材采用雙色印刷,對教材中的重點內容進行標記。

2.為拓展學生的知識視野,緊跟現代科技的發展,對部分閱讀材料進行更新。同時,閱讀材料選擇了對學生有教育意義的文章。

3.對教材中某些內容進行補充修訂;對部分文字表述進行了修改;對學習目的內容作一定的補充和修改,使要求更具體,更便於教與學。

由於不同專業有不同的發展方向,對不同專業有不同的知識側重點,因此,教師在教學中要結合不同的專業特點,對教學內容進行精選。同時,重視培養學生的自我學習、合作學習、分析問題和解決問題的能力。以能力為目標,以學生為主體,以教師為主導,以應用示例為載體,教師要充分發揮課堂教學在育人中的主渠道、主陣地的作用,激發學生的愛國熱情,嚴謹的科學態度,將思政入課的思想有機地嵌入教學中,突出高等職業的教學特色。

本書可作為高職高專院校化工、化學、環境、材料、冶金、地質、輕工、紡織類各專業無機化學課程教材。

參加本書此次修訂工作的有張躍東、馬超、王新、張桂珍、胡偉光,全書由胡偉光統稿。

本 教材修訂於“十三五”期間,也是高等職業教育改革發展的重要階段,相信我國高等職業教育一定會成為促進經濟社會發展和提高國家競爭力,提供優質人纔資源支撐的陣地。

在此,感謝多年來一直使用本教材的廣大師生,並希望繼續關注此書的第四版,共同為無機化學的課程改革,為高等職業教育的發展貢獻力量。書中有不妥之處,懇請讀者提出寶貴意見,以使教材不斷的改進和完善。



編 者

2020年7月









版 前言

本教材是遵照全國高職化工類教材的要求,根據高職教育培養技術應用性人纔的目標,並結合當前教學實際編寫的。教材著重體現下列幾點。

1.教材在內容的選擇上,本著理論知識適度、後續課程夠用的原則,著眼於理論知識與生產、生活的密切結合,力求反映近代無機化學在材料、能源、環保、生命、化工和冶金等方面的應用。此外,也注意到各部分內容與高中化學的銜接。

2.在無機化學的平衡體繫中,融入了定量化學分析中的酸堿滴定法、配位滴定法、沉澱滴定法、氧化還原滴定法的內容,建立了新的課程體繫,旨在使知識銜接更為緊密。突出應用的針對性,並為化學實驗技術課程奠定理論基礎。

素化學部分,從“關聯圖”入手,構建知識框架,從而展開對物質性質、制備及應用的討論素各物質間相互轉化更明顯,同時,刪減了某些素和化合物的內容。此外,為開闊學生視野,激發學習興趣素化學內容編寫了有關的閱讀材料。

4.根據學生的認知能力,將部分傳統的驗證性實驗改為探究性實驗,力求反映對學生探究性學習能力的培養。

5.本教材采用了1988年國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)素周期表體繫。兼顧國內現行素周期表,在新的分族號上,用括號注明原族號。

6.認真貫徹使用1984年2月27日國務院發布的《中華人民共和國法定計量單位》及GB 3100~3102—1993 《量和單位》規定的符號和單位。

本書、三、四、五、九章由胡偉光(遼寧石化職業技術學院)編寫,第二、六、七、八、十五章(實驗部分)由周曉莉(鄭州中州大學)編寫,第十、十一、十二、十三、十四章由張桂珍(天津職業大學)編寫。全書由胡偉光統稿,趙文廉(蘭州石化職業技術學院)主審。

本書的編寫得到了化學工業出版社和全國高職化工教學指導委員會領導的支持和同行的幫助,在此謹向他們表示感謝。

高職教育正處於發展階段,教材在體現高職教育的特色上,我們雖做了一些嘗試和努力,但此項改革畢竟是一項較為復雜的工作。限於編者的水平,不妥之處在所難免,懇請專家以及使用本書的師生提出寶貴意見。



編 者

2002年1月











第二版前言

本書於2002年出版後多次重印,2006年被批準為普通高等教育“十一五”規劃教材。

在 面向21世紀的教學改革研究和實踐中,我們依據*《關於以就業為導向、深化高等職業教育改革的若干意見》文件精神,根據高職教育的特點,不斷思考和總結,廣泛收集讀者和師生的意見。在第二版教材修訂中,進一步貫徹基礎理論部分以“必需、夠用”為度的原則,在保留版教材特色的基礎上,突出基本知識、基本理論、基本技能以應用為目的的思想。本次教材的修訂,體現了化工類專業培養方案中對課程的科學、人文素質要求,體現了新內容與傳統的經典內容之間的聯繫,著力體現高等職業技術教育培養技術應用性人纔的特點。

修訂後的教材刪減了某些偏深的、陳舊的、應用性較差的、與中學化學課程重復的內素部分完善素關聯圖,使之更加繫統化、完整化,便於教學。融入了綠色化學的一些新知識、新的科技成果,使教材能夠體現科學前沿的內容。更新了部分閱讀材料,使化學與社會、生活和生產的聯繫更加緊密。教材中的習題也作了適當的精簡。書中加“*”內容為選學內容,用於拓寬學生視野。

鋻於高職院校獨立開設實驗技術課程的情況,本書在修訂中,刪去了版中第十五章的實驗部分,其中涉及的性質實驗可通過課堂演示實驗解決。

參加本書第二版修改工作的有張躍東(章、第二章、第三章)、馬超(第四章、第五章、第六章)、胡偉光(第七章、第八章、第九章)、張桂珍(第十章至第十四章)。全書由王寶仁主審。

為了便於學習,本書還配有《無機化學學習指導》一書,該書例題典型,解題思路清晰,對學生的學習具有很強的指導作用。書中習題配有答案。

在此,對多年來一直使用本教材的廣大師生表示感謝,並希望繼續關注本書的第二版,在使用中多提建議和意見,共同為高職教育的發展做出貢獻。

限於編者水平,書中可能有不妥之處,歡迎讀者指正。



編 者

2007年3月











第三版前言

本書版於2002年出版以來,歷經十年的教學使用,得到了讀者的大力支持,許多同行和讀者對本教材的修改提出了寶貴和中肯的意見。此次修訂在第二版內容的基礎上,依據高職教育教學改革思想,根據化工類技術領域和職業崗位(群)的任職要求,教材的理論知識繼續堅持以“適度、夠用”為原則,堅持滲透創新意識和創新能力培養的要求,以體現高職高專對人纔培養的特點。

第三版教材的修訂,保留了原書的特色和風格,並著力體現近年來高職高專基礎化學課程改革成果。刪除了某些偏深的應用性差的內容,使教材進一步體現高職高專對教學的要求;以拓展學生的知識視野為目的,以體現的科技發展為選材依據,增加和更新某些閱讀素部分增加了某些與應用聯繫緊密的相關知識;對某些內容的文字表述進行了修改,使教材可讀性更強。

為方便教學,本書還配有《無機化學學習指導》一書,該書例題典型,解題思路清晰,對學生的學習有很強的指導作用。

本書可作為高職高專院校化工、化學、環境、材料等專業的無機化學課程教材。

由於對不同的專業有不同的知識要求和側重點,不同的專業有不同的發展方向,因此,教師在教學中要結合不同的專業特點,對教學內容進行精選。同時,重視把自我學習、合作學習、分析問題、解決問題的能力培養有機地嵌入教學中,以能力培養為目標,以學生為主體,以教師為主導,以應用實例為載體,突出高職高專的教學特點。

參加本書第三版修訂工作的有張躍東(至三章)、馬超(第四至六章)、胡偉光(第七至十章)、張桂珍(第十一至十四章),全書由胡偉光統稿,王寶仁主審。

在此,感謝多年來一直使用本教材的廣大師生,並希望繼續關注本書的第三版,共同為無機化學的課程改革和高職高專教育的發展貢獻力量。

由於編者水平有限,書中仍可能有不妥之處,懇請讀者提出寶貴意見。



編 者

2012年4月