《普通化學及學習指導》分為兩部分。“普通化學”部分主要介紹化學的基本理論和基本知識,共10章,包括原子結構與元素周期律、化學鍵和分子結構、化學熱力學基礎、化學平衡、化學反應速率、溶液和膠體、酸堿反應、沉淀反應、配位化合物、氧化還原反應!捌胀ɑ瘜W學習指導”部分包括本章提要、教學大綱基本要求、重點難點、檢測題及其參考答案、配套教材習題解答,并附有兩套模擬試卷及其參考答案。書后有主要參考文獻和附錄。
《普通化學及學習指導》適用于高等農林院校各有關專業(yè),也可作為綜合性大學、師范院校生物學類專業(yè)以及醫(yī)學類院校的教學參考書。
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本書是“高等學校教學改革與質量提高工程”項目實施過程中,我校進行普通化學課程內容、體系和教學方法改革的研究和實踐的初步成果,也是我校精品課程(011481)建設的成果之一。全書圍繞化學的基本原理(原子結構、分子結構、化學熱力學、化學平衡、化學反應速率)以及溶液的性質與溶液中的化學平衡(溶液和膠體、酸堿反應、沉淀一溶解反應、配位反應和氧化還原反應)原理兩大體系構建內容并展開闡述。全書內容分為兩個層次:第一層次是教學基本要求的內容;第二層次是深入提高的內容,書中用“*”標出,由授課教師酌情選擇。此外,我們在部分章節(jié)編寫了閱讀材料,供感興趣的學生課外閱讀。本書一般需要50學時(不包括“*”內容),并有配套的學習指導部分。
我國的高等教育正進入一個快速發(fā)展的時期,學科發(fā)展快,教材的內容也要與時俱進。與我校過去編寫的基礎課教材相比,本書在內容選取和章節(jié)的編排次序上做了一些嘗試性的改變,主要體現在以下幾個方面:
(1)根據課程的性質、任務和教學目標,以基本化學原理為主線,將元素化學部分的重要內容分散于各有關理論章節(jié)中,不再單獨設立“元素化學”一章,既精簡了教材內容,又有利于培養(yǎng)學生運用化學基本原理和結構知識分析問題和解決問題的能力。
(2)從學生的認識規(guī)律出發(fā),深入淺出地闡述基本理論和概念。刪除了某些難度較高且與后續(xù)專業(yè)學習無關的內容,如“分子軌道理論”和“晶體場理論”,增加了“價層電子對互斥理論”;將“化學反應進度”概念的介紹安排在“反應熱”概念之前,“道爾頓分壓定律”安排在“標準平衡表達式”之前,使內容安排更有邏輯性;考慮到近年來配位化學的飛速發(fā)展,在“配位化合物”一章增加了“新型配合物種類”和“配合物的應用”內容,反映化學學科的新進展以及化學與生命科學、農業(yè)科學的密切聯(lián)系。同時為了加強與生命科學、農業(yè)科學的聯(lián)系,考慮專業(yè)的特點,適當增加膠體和表面活性物質內容的介紹。在例題選取上,盡可能選擇與農、林以及生物有關的問題,為學生學習后續(xù)課程及從事專業(yè)實踐打下必要的基礎。
(3)“普通化學”部分分為物質結構基礎、熱力學與動力學基本原理以及溶液的化學平衡三大模塊。在編排次序方面,考慮到學生從中學到大學學習的過渡,且熱力學原理較難理解等因素,將物質結構基礎放在第一、二章,然后講述難度較大的熱力學原理,并將“溶液與膠體以及化學平衡”這一模塊放在最后,體現了知識講授的連續(xù)性和系統(tǒng)性。
(4)注意化學學科發(fā)展的新動向,力圖保證理論、概念的先進性與科學性。全面采用國家法定單位制。書末附錄的數據均引自各種最新版本的化學、物理化學手冊。
(5)“普通化學學習指導”部分每章按“本章提要”、“教學大綱基本要求”、“重點難點”、“檢測題及參考答案”和“配套教材習題解答”五部分編寫。
目錄
前言
普通化學
第1章 原子結構與元素周期律 3
1.1 核外電子的運動特性 3
1.2 核外電子的運動狀態(tài) 7
1.3 原子核外電子的排布規(guī)律 15
1.4 原子的電子層結構和元素周期律 20
閱讀材料 27
習題 28
第2章 化學鍵和分子結構 30
2.1 離子鍵理論 30
2.2 共價鍵理論 33
2.3 價層電子對互斥理論 41
2.4 分子的極性、分子間力和氫鍵 43
2.5 晶體結構簡介 50
閱讀材料 54
習題 55
第3章 化學熱力學基礎 57
3.1 熱力學基礎知識 57
3.2 熱化學 62
3.3 化學反應的自發(fā)性 71
習題 80
第4章 化學平衡 82
4.1 標準平衡常數 82
4.2 多重平衡規(guī)則 87
4.3 化學平衡的移動 88
習題 91
第5章 化學反應速率 93
5.1 化學反應速率的定義 93
5.2 濃度對化學反應速率的影響 95
5.3 溫度對化學反應速率的影響 97
5.4 反應速率理論簡介 99
5.5 催化劑對化學反應速率的影響 102
習題 104
第6章 溶液和膠體 107
6.1 溶液 108
6.2 稀溶液的依數性 110
6.3 膠體溶液 115
6.4 高分子溶液、表面活性物質和乳濁液 122
閱讀材料 125
習題 126
第7章 酸堿反應 128
7.1 電解質溶液 128
7.2 酸堿理論 129
7.3 酸堿的解離平衡 134
7.4 緩沖溶液 142
閱讀材料 147
習題 149
第8章 沉淀反應 151
8.1 難溶電解質的溶度積 151
8.2 溶度積原理的應用 153
習題 159
第9章 配位化合物 161
9.1 配位化合物的基本概念 161
9.2 配位化合物的價鍵理論 169
9.3 配位平衡 174
9.4 配位化合物的應用簡介 179
閱讀材料 182
習題 183
第10章 氧化還原反應 185
10.1 氧化還原反應的基本概念 185
10.2 原電池和電極電勢 188
10.3 氧化還原反應的摩爾吉布斯自由能變與電池電動勢的關系 192
10.4 影響電極電勢的因素 193
10.5 氧化還原反應的標準平衡常數 199
10.6 元素的標準電極電勢圖及應用 201
習題 204
普通化學學習指導
第1章 原子結構與元素周期律 209
第2章 化學鍵和分子結構 214
第3章 化學熱力學基礎 221
第4章 化學平衡 229
第5章 化學反應速率 236
第6章 溶液和膠體 242
第7章 酸堿反應 248
第8章 沉淀反應 256
第9章 配位化合物 264
第10章 氧化還原反應 272
模擬試卷 283
模擬試卷(一) 283
模擬試卷(二) 289
主要參考文獻 294
附錄 295
附錄Ⅰ SI單位制的詞頭 295
附錄Ⅱ 一些非推薦單位、導出單位與SI單位的換算 295
附錄Ⅲ 一些物質的和 296
附錄Ⅳ 一些弱電解質的解離常數 303
附錄Ⅴ 一些難溶電解質的溶度積(298.15K) 304
附錄Ⅵ 酸性溶液中的標準電極電勢(298.15K) 305
附錄Ⅶ 堿性溶液中的標準電極電勢(298.15K) 307
附錄Ⅷ 常見配離子的穩(wěn)定常數(298.15K) 308
附錄Ⅸ 元素的原子半徑(單位:pm) 309
附錄Ⅹ 元素的第一電離能I1(單位:kJ·mol-1) 309
附錄Ⅺ 某些元素的第一電子親和能E1(單位:kJ·mol-1) 310
附錄Ⅻ 元素的電負性 310
電子繞核作圓周運動,應該不斷發(fā)射出連續(xù)的電磁波,則原子光譜應該是連續(xù)的;而且隨著電磁波的發(fā)射,電子的能量應該逐漸減小,電子運動的軌道半徑也將逐漸縮小,最后墜入原子核,導致原子的毀滅。然而事實是原子穩(wěn)定存在,原子光譜是線狀的,不是連續(xù)的。這說明盧瑟福的原子模型是不完善的,適用于宏觀物體的牛頓力學受到了小小原子的挑戰(zhàn)。為了解釋氫原子光譜,1913年,丹麥青年物理學家玻爾(N.Bohr)根據氫原子光譜的事實,在盧瑟福有核原子模型的基礎上,結合普朗克(M.K.E.L.Plan&)的量子論和愛因斯坦(A.Einstein)的光子學說,提出了玻爾氫原子結構模型。
2.量子化和玻爾理論
物理量變化的量子化是微觀粒子區(qū)別于宏觀物體的第一個重要特征。如果某一物理量的變化是以某一最小的單位或其整數倍作跳躍式增減,即是不連續(xù)的,則該物理量就是量子化的。例如,一個電子所帶電量q(1.6×l0C)是最小的電荷量。給一個帶1 C負電荷的宏觀物體加上一個電子的電量q,則該物體的電量變化是微乎其微的,如此一個一個地加上去,可認為其電量變化是連續(xù)的。與此相似,宏觀物體的質量、能量等一切物理量的變化都可認為是連續(xù)的,因此經典力學在處理實際問題時,把這一點作為基本假設條件是合理的。但對于微觀粒子,如一個Ca抖,由于其本身所帶電荷只有兩個q,則每增加或減少一個q,其電量的變化都十分顯著,呈現出跳躍式變化的特征,因此不能再視為連續(xù)變化。
量子化這一重要概念是普朗克在1900年首先提出的。由于微觀粒子具有物理量變化的量子化特征,因此,若將經典牛頓力學定律應用于微觀粒子的研究,就必須修改一切物理量都是連續(xù)變化的前提,而代之以某些物理量變化是量子化的假定。修改后的經典力學稱為舊量子力學,舊量子力學的代表人物是丹麥著名物理學家玻爾。
(2)在一定軌道中運動的電子具有一定的能量,處在穩(wěn)定軌道中運動的電子既不吸收能量,也不發(fā)射能量。電子只有從一個軌道躍遷到另一軌道時,才有能量的吸收和放出。在離核越近的軌道中,電子被原子核束縛得越緊,其能量也越低;反之,電子離核越遠能量越高。電子運動時所處的能量狀態(tài)稱為能級。電子在確定的軌道上運動,能量狀態(tài)必然確定,稱為定態(tài)。在正常狀態(tài)下,電子盡可能處于離核較近、能量較低的軌道上,這時原子所處的狀態(tài)稱為基態(tài),其余的稱為激發(fā)態(tài)。
……