第1章化學反應基礎知識1

1.1基本概念和術語1

1.1.1原子量和分子量1

1.1.2物質的量及單位1

1.1.3摩爾質量和摩爾體積2

1.2氣體2

1.2.1理想氣體狀態方程2

1.2.2理想氣體混合物5

1.3溶液7

1.3.1溶液濃度的表示方法7

1.3.2物質的溶解度8

思考題9

習題9



第2章化學反應的方向11

2.1化學反應方向的焓變判據11

2.1.1熱力學中常用的術語12

2.1.2熱力學定律15

2.1.3常見化學反應的過程15

2.1.4化學反應熱效應17

2.1.5熱效應的計算19

2.1.6焓變對化學反應方向的影響23

2.2化學反應方向的熵變判據23

2.2.1熵及熵的性質23

2.2.2熵變對化學反應方向的影響25

2.3化學反應方向的吉布斯自由能變判據27

2.3.1吉布斯自由能27

2.3.2吉布斯自由能變對化學反應方向的影響28

思考題30

習題31



第3章化學反應的限度33

3.1化學平衡狀態33

3.1.1可逆反應與化學平衡33

3.1.2化學平衡常數33

3.2化學反應方向判據39

3.2.1摩爾反應吉布斯自由能與標準平衡常數的關繫39

3.2.2非平衡狀態（non-equilibriumstate）化學反應的方向39

3.3化學平衡的移動40

3.3.1濃度對化學平衡的影響41

3.3.2壓力對化學平衡的影響42

3.3.3溫度對化學平衡的影響43

3.3.4呂·查德理原理45

思考題45

習題46



第4章化學反應速率49

4.1反應速率的定義49

4.1.1平均速率49

4.1.2瞬時速率50

4.2反應速率與反應物濃度的關繫50

4.2.1速率方程50

4.2.2動力學方程52

4.3反應速率理論簡介54

4.3.1基本概念和術語54

4.3.2踫撞理論55

4.3.3過渡態理論56

4.4影響化學反應速率的因素57

4.4.1溫度對化學反應速率的影響57

4.4.2催化劑對化學反應速率的影響59

思考題60

習題61



第5章酸堿平衡63

5.1電解質溶液63

5.1.1強電解質溶液63

5.1.2弱電解質溶液64

5.2酸堿理論64

5.2.1酸堿理論的發展64

5.2.2酸堿質子理論65

5.3水溶液的酸堿平衡67

5.3.1水的離子積67

5.3.2水溶液中的酸堿性和pH值68

5.3.3弱酸、弱堿的離解平衡(dissociation equilibrium)68

5.4酸堿溶液pH值的計算70

5.4弱酸、弱堿水溶液中的有關計算70

5.4弱酸、弱堿的水溶液中的有關計算74

5.4.3兩性物質的離解平衡76

5.5緩衝溶液77

5.5.1同離子效應77

5.5.2緩衝溶液的組成及緩衝作用77

5.5.3緩衝溶液pH值的計算78

5.5.4緩衝溶液的緩衝容量和緩衝範圍79

5.5.5緩衝溶液的選擇和配制80

思考題81

習題82



第6章沉澱-溶解平衡84

6.1溶度積原理84

6.1.1溶度積84

6.1.2溶度積與溶解度84

6.2沉澱溶解平衡的移動85

6.2.1同離子效應85

6.2.2鹽效應86

6.2.3酸效應86

6.2.4配合效應86

6.3溶度積規則及應用86

6.3.1溶度積規則86

6.3.2沉澱生成87

6.3.3沉澱溶解88

6.3.4分步沉澱90

6.3.5沉澱的轉化91

思考題91

習題93



第7章氧化還原反應及電化學基礎94

7.1氧化還原反應的基本概念94

7.1.1氧化數94

7.1.2氧化還原反應95

7.1.3氧化還原反應方程式配平95

7.2原電池98

7.2.1原電池組成和原電池符號98

7.2.2電極類型99

7.2.3電池電動勢100

7.2.4電池電動勢與電池反應吉布斯自由能的關繫100

7.2.5標準電動勢與電池反應平衡常數101

7.3電極電勢101

7.3.1電極電勢的產生101

7.3.2標準電極電勢102

7.3.3標準電極電勢計算104

7.4影響電極電勢的因素105

7.4.1能斯特(Nernst)方程105

7.4.2濃度對電極電勢的影響106

7.4.3酸度對電極電勢的影響109

7.5電極電勢及電池電動勢的應用110

7.5.1電極電勢應用110

7.5.2電池電動勢應用112

素電勢圖113

7.7水的電勢-pH圖114

思考題115

習題117



第8章原子結構119

8.1原子的玻爾模型120

8.1.1經典物理學局限性120

8.1.2氫原子光譜121

8.1.3氫原子的玻爾模型122

8.2原子的量子力學模型123

8.2.1微觀粒子的波粒二像性123

8.2.2微觀粒子測不準關繫124

8.2.3波函數和薛定諤方程125

8.2.4原子核外電子運動狀態126

8.2.5波函數和電子雲的空間圖形129

8.3多電子素周期律131

8.3.1屏蔽效應和鑽穿效應131

8.3.2鮑林近似能級圖133

8.3.3多電子原子的核外電子排布規律134

8.3.4原子核外電子素周期律136

8.4主要原子參數及其變化規律139

8.4.1原子半徑139

8.4.2電離能140

8.4.3電子親和能141

8.4.4電負性142

思考題143

習題144



第9章分子結構147

9.1離子鍵理論147

9.1.1離子鍵的形成147

9.1.2離子的特征149

9.1.3離子晶體151

9.1.4離子極化作用154

9.2共價鍵理論155

9.2.1價鍵理論156

9.2.2雜化軌道理論160

9.2.3價電子對互斥理論165

9.2.4分子軌道理論168

9.2.5原子晶體172

9.3金屬鍵理論172

9.3.1改性共價鍵理論172

9.3.2金屬能帶理論173

9.3.3金屬晶體174

9.4分子間作用力175

9.4.1分子的極性與變形性176

9.4.2分子間作用力177

9.4.3氫鍵179

9.4.4分子晶體180

思考題180

習題181



第10章配位化合物183

10.1基本概念183

10.1.1配合物的組成183

10.1.2配合物的命名185

10.1.3螯合物186

10.1.4新型配合物187

10.2配合物的空間構型和磁性188

10.2.1配合物的空間構型188

10.2.2配合物的磁性189

10.3配合物的化學鍵理論189

10.3.1價鍵理論189

10.3.2晶體場理論195

10.4配合物的穩定性200

10.4.1配位平衡和平衡常數200

10.4.2影響配位化合物穩定性的因素202

10.4.3配位平衡的移動203

10.5配合物的應用207

10.5.1在分析化學中的應用207

10.5.2在工業生產中的應用209

10.5.3在生命科學中的作用210

10.5.4與生物化學的關繫210

思考題211

習題212



第11章主素（一）214

11.素概述214

11.2堿金屬215

11.2.1堿金屬單質的物理化學性質215

11.2.2堿金屬的氫化物217

11.2.3堿金屬的氧化物217

11.2.4堿金屬的氫氧化物219

11.2.5堿金屬重要鹽類的性質220

11.2.6堿金屬配位化合物220

11.3堿土金屬220

11.3.1堿土金屬單質的物理化學性質220

11.3.2堿土金屬的氫化物221

11.3.3堿土金屬的氧化物222

11.3.4堿土金屬的氫氧化物222

11.3.5堿土金屬的鹽類223

11.3.6堿土金屬配位化合物223

11.4鋰、鈹的特殊性224

11.4.1對角線規則224

11.4.2鋰的特殊性及鋰、鎂的相似性224

11.4.3鈹的特殊性及鈹、鋁的相似性224

11.5堿金屬和堿土金屬的生物效應225

11.5.1堿金屬的生物效應225

11.5.2堿土金屬的生物效應226

思考題227

習題227



第12章主素(二)229

12.素概述229

12.2鋁229

12.2.1鋁的物理化學性質229

12.2.2氧化鋁和氫氧化鋁230

12.2.3鋁鹽231

12.3錫、鉛232

12.3.1錫和鉛的物理化學性質233

12.3.2錫和鉛的氧化物和氫氧化物233

12.3.3錫和鉛的化合物235

12.3.4Sn(Ⅱ)的還原性和Pb(Ⅳ)的氧化性236

12.4砷、銻、鉍237

12.4.1砷、銻、鉍的物理化學性質237

12.4.2砷、銻、鉍的氧化物和氧化物的水合物238

12.4.3砷、銻、鉍的化合物239

思考題241

習題241



第13章素244

13.1概述244

13.1.1單質244

13.1.2化合物245

13.2鹵素248

13.2.1鹵素單質的物理化學性質248

13.2.2鹵化氫和氫鹵酸251

13.2.3鹵化物、鹵素互化物和多鹵化物254

13.2.4鹵素的氧化物、含氧酸和鹽257

13.2.5擬鹵素262

13.素263

13.3.素的通性263

13.3.2氧和臭氧265

13.3.3硫及其化合物268

13.3.4硒、碲及其化合物278

13.素281

13.4.1氮及其化合物281

13.4.2磷及其化合物291

13.5碳、硅、硼300

13.5.1碳、硅、硼的物理化學性質301

13.5.2碳的氧化物、含氧酸和鹽303

13.5.3硅的氧化物、含氧酸和鹽305

13.5.4硼的氧化物、氫化物、含氧酸和鹽307

13.6氫和稀有氣體310

13.6.1氫310

13.6.2稀有氣體312

思考題315

習題315



第14素（一）317

14.素概述317

14.2鈦副族317

14.2.1鈦的物理、化學性質318

14.2.2鈦的氧化物和鈦酸鹽319

14.2.3鈦的鹵化物320

14.2.4鋯和鉿的重要化合物321

14.3釩副族321

14.3.素的物理化學性質321

14.3.素的重要化合物322

14.4鉻副族324

14.4.1鉻的物理化學性質324

14.4.2鉻(Ⅲ)的化合物325

14.4.3Cr(Ⅵ)化合物328

14.4.4鉬和鎢的重要化合物331

14.5錳副族333

14.5.1錳的物理化學性質334

14.5.2Mn(Ⅱ)的化合物334

14.5.3Mn(Ⅳ)的化合物335

14.5.4Mn(Ⅵ)和Mn(Ⅶ)的化合物336

14.5.5锝和錸的重要化合物338

14.素339

14.6.素單質的物理化學性質340

14.6.素的氧化物和氫氧化物341

14.6.3鐵鹽、鈷鹽和鎳鹽342

14.6.素的配合物344

14.素348

14.7.素單質的重要物理化學性質349

14.7.素的重要化合物350

14.素素351

14.素簡介356

思考題358

習題359



第15素(二)362

15.1素362

15.1.1素單質的物理化學性質363

15.1.2素的氧化物和氫氧化物364

15.1.3素的化合物365

15.1.4素的配合物369

15.1.5銅(Ⅰ)與銅(Ⅱ)的相互轉化370

15.2素371

15.2.1素單質的物理化學性質372

15.2.2素的氧化物和氫氧化物374

15.2.3素的化合物375

思考題379

習題380



第16章常見離子的分離和鋻定382

16.1離子的分離和鋻定概述382

16.1.1鋻定反應和鋻定反應的條件382

16.1.2鋻定反應的靈敏度和選擇性383

16.1.3空白試驗和對照試驗384

16.1.4離子分別鋻定和混合離子分離鋻定385

16.2常見陽離子的分離和鋻定385

16.2.1陽離子與常用試劑的反應385

16.2.2陽離子混合物的分離鋻定方法389

16.3常見陰離子的分離和鋻定402

16.3.1陰離子的初步檢驗402

16.3.2陰離子的鋻定403

思考題406

習題407



附錄408

附錄1常用物理量、單位和符號408

附錄2國際單位制(SI)409

附錄3一些基本的物理常數410

附錄4一些物質的標準熱力學數據(298.15K，100kPa)411

附錄5一些有機物的標準摩爾燃燒焓ΔcHm417

附錄6弱酸弱堿在水中的解離常數(298.15K)417

附錄7常用緩衝溶液的配制及pH範圍418

附錄8難溶電解質的溶度積(298K)418

附錄9標準電極電勢(298.15K)419

附錄10一些弱電解質、難溶物和配離子標準電極電勢(298.15K)425

附素原子參數428

附錄12鮑林(Pauling)離子半徑429

附錄13某些鍵的鍵能和鍵長430

附錄14一些配離子的穩定常數(298K)431



參考文獻432

無機化學是化工、制藥、材料和環境工程等專業必修的一門重要基礎課程，無機化學的教學內容必須為剛進大學校門的新生學習整個大學化學提供重要保證，並使學生在學習無機化學過程中完成從中學到大學在化學學習方法和思維方式方面的轉變。因此，本書編寫的主要目的是讓學生掌握無機化學的一些基礎理論和知識，為後續化學課程及專業課程的學習提供基礎化學知識。

本書編者長期從事無機化學教學，並在近十多年的無機化學教學實踐中，比較全面地了解相關專業對無機化學的要求。因此在內容的選取上，既考慮了專業的要求，又考慮了與後續化學課程的銜接與分工。在討論無機化學基礎理論的同時，介紹近期的科學研究成果及無機化學在環境科學、生命科學及材料科學等方面的應用。

本書的編寫根據我們在教學實踐中的總結，以基本知識和基礎理論為主，力求少而精和簡明扼要，以保證工科學生更好地掌握無機化學基礎理論和知識。本書的選材力爭做到承前啟後、深入淺出、通俗易懂，更有利於學生理解知識點。本書的特點就是我們針對學生難以理解的知識點補充了教學研究成果。

本書由程清蓉任主編，黃少雲、周紅和遊丹任副主編，參加編寫的有武漢工程大學化學與環境工程學院黃少雲（第2、3章），齊小玲（第5章），李偉偉（第6、11章），程清蓉（第7、13章），楊小紅（第8章），李慶祥（第9章），周紅（第10章），胡錦東（第12、15章），張漢平（第14章），王會生和彭夢（部分章節編寫）；武漢工程大學郵電與信息工程學院遊丹（第1、4、16章）。後由程清蓉統一整理、補充、修改和定稿。張漢平負責全書的附錄收集整理和書中插圖的繪制工作，全書由潘志權審閱。

本書在編寫過程中參考了部分已出版的有關教材及著作，從中借鋻了許多有益的內容，在此向作者和出版社表示謝意。

本書出版過程中化學工業出版社給予了大力支持，我們在此表示衷心的感謝。

限於編者的水平，書中難免有疏漏和不妥之處，敬請讀者批評指正。



編者

2020年4月