无机及分析化学
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广东东莞
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作者商少明 主编
出版社化学工业出版社
ISBN9787122290168
出版时间2017-07
装帧平装
开本16开
定价49元
货号1201537232
上书时间2024-11-24
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商品详情
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作者简介
商少明，江南大学化学与材料工程学院，教授，主要教学经历：1982.02～1990理、工科类分析化学及实验、仪器分析及实验、化学综合实验；1990至今，无机及分析化学与实验、仪器分析及实验、化学综合实验、材料科学与工程基础。主要科学研究、实践经历：1982.02～1989食品中钼、铝、锌等组分含量的检测方法研究；1989～1996高纯碳酸锶、超细活性氧化锌、电子级碳酸钡、电子级碳酸钙、电子级二氧化钛等无机粉体材料制备方法及工业化研究；废催化剂中钼、钴的提取及钼酸铵、钼酸钠、氧化钴的制备及其工业化；1996～2001油脂化学品及表面活性剂工业应用研究，其中1998.07～1998.11以及1999.07～1999.09，两度前往马来西亚国家棕榈油研究院高等油脂化学研究中心，从事两年期的靠前合作研究；2001至今，钛酸钡、钛酸钾、钛酸钾晶须、氧化锌晶须、氧化锌导电粉等无机功能粉体材料的物理化学及工业化研究，以及钛酸钡、钛酸锶等系列钛酸盐的检测方法研究。
目录
绪论1
0.1化学科学研究的对象与内容1
0.2“无机及分析化学”课程的基本内容及其与学科之间的关系4
0.3无机及分析化学课程的学习方法4
第1章定量化学分析概述6
1.1定量分析概述6
1.1.1定量分析的一般过程与方法的选择6
1.1.2测定结果的表示与物质组成的量度8
1.1.3滴定分析法概述11
1.2误差与数据处理13
1.2.1误差的分类13
1.2.2误差的表示方法14
1.2.3误差的减免17
1.2.4实验数据的处理18
1.3有效数字23
1.3.1有效数字的位数23
1.3.2有效数字的修约规则24
1.3.3有效数字的运算规则24
习题25
第2章化学反应基本原理初步28
2.1化学反应中的能量关系28
2.1.1热力学基本概念28
2.1.2化学反应中的能量变化29
2.1.3化学反应热的计算32
2.2化学反应的方向33
2.2.1化学反应的自发过程和熵变33
2.2.2吉布斯(Gibbs)自由能35
2.3化学反应速率38
2.3.1化学反应速率的基本概念38
2.3.2影响化学反应速率的因素40
2.3.3反应速率理论43
2.4化学平衡45
2.4.1可逆反应与化学平衡45
2.4.2标准平衡常数K45
2.4.3多重平衡规则47
2.4.4有关化学平衡的计算47
2.4.5标准平衡常数与标准摩尔Gibbs自由能变48
2.4.6化学平衡的移动49
习题54
第3章酸、碱与酸碱平衡57
3.1酸碱质子理论与酸碱平衡57
3.1.1酸、碱与酸碱反应的实质57
3.1.2酸碱平衡与酸、碱的相对强度59
3.2酸碱平衡的移动61
3.2.1稀释定律61
3.2.2同离子效应62
3.2.3其他因素62
3.3组分的分布与浓度的计算63
3.3.1分布分数与分布曲线63
3.3.2组分平衡浓度计算的基本方法65
3.4溶液酸度的计算67
3.4.1溶液酸度计算的一般方法67
3.4.2酸碱质子理论中的代数法68
3.5溶液酸度的控制与酸碱指示剂73
3.5.1酸碱缓冲溶液73
3.5.2酸度的测试与酸碱指示剂76
3.6酸碱滴定法79
3.6.1强碱滴定强酸79
3.6.2强碱滴定一元弱酸80
3.6.3多元酸(或多元碱)、混酸的滴定81
3.6.4酸碱滴定法的应用82
习题84
第4章沉淀的生成与溶解平衡87
4.1沉淀-溶解平衡及其影响因素87
4.1.1溶度积与溶解度87
4.1.2影响沉淀-溶解平衡的主要因素89
4.2分步沉淀、沉淀的转化95
4.2.1分步沉淀95
4.2.2物质的分离97
4.2.3沉淀的转化98
4.3沉淀的形成与纯度99
4.3.1沉淀的类型与沉淀的形成99
4.3.2影响沉淀纯度的主要因素101
4.3.3获得良好、纯净沉淀的主要措施102
4.4沉淀分析法103
4.4.1称量分析法103
4.4.2沉淀滴定法105
习题106
第5章氧化还原反应与电化学基础108
5.1氧化还原反应与电极电势108
5.1.1氧化数与氧化还原反应108
5.1.2氧化还原反应方程式的配平110
5.1.3原电池与电极电势113
5.2影响电极电势的主要因素117
5.2.1能斯特方程式117
5.2.2条件电极电势119
5.3电极电势的应用121
5.3.1判断原电池的正、负极,计算原电池的电动势121
5.3.2判断氧化还原反应的方向与次序122
5.3.3确定氧化还原反应进行的限度124
5.3.4计算有关平衡常数和pH值126
5.3.5元素电势图127
5.4氧化还原滴定法129
5.4.1对滴定反应的要求及被测组分的预处理129
5.4.2氧化还原滴定法的基本原理129
5.4.3常用氧化还原滴定法132
5.4.4氧化还原滴定结果的计算136
习题137
第6章配合物与配位平衡141
6.1配合物与螯合物141
6.1.1配合物及其组成141
6.1.2螯合物143
6.1.3配合物的命名145
6.2配位平衡及其影响因素146
6.2.1配位平衡及配合物的稳定常数146
6.2.2配合物的稳定性以及影响配位平衡的主要因素151
6.3配位滴定法154
6.3.1滴定曲线和滴定条件154
6.3.2金属指示剂的作用原理157
6.3.3提高混合体系配位滴定选择性的方法158
6.3.4配位滴定方式及其应用161
习题162
第7章原子结构164
7.1原子结构的基本模型164
7.1.1原子的玻尔模型164
7.1.2原子的量子力学模型167
7.2核外电子运动状态168
7.2.1薛定谔方程和原子轨道168
7.2.2四个量子数169
7.2.3原子轨道和电子云的角度分布图170
7.3原子电子层结构和元素周期系172
7.3.1多电子原子的核外电子排布172
7.3.2元素周期系177
7.3.3元素基本性质的周期性变化规律179
习题183
第8章分子结构与晶体结构186
8.1共价化合物186
8.1.1价键理论186
8.1.2杂化轨道理论与分子的几何构型189
8.1.3分子轨道理论192
8.2配位化合物196
8.2.1配位化合物价键理论的基本要点196
8.2.2配位化合物的形成和空间构型196
8.2.3外轨型配合物与内轨型配合物198
8.2.4配位化合物的稳定性和磁性199
8.3分子间作用力和氢键200
8.3.1分子的极性和变形性200
8.3.2分子间作用力201
8.3.3氢键202
8.4离子化合物和晶体结构204
8.4.1离子键的形成及特征204
8.4.2离子晶体205
8.4.3离子极化208
8.4.4其他晶体210
习题213
第9章p区重要元素及其化合物216
9.1氟、氯、溴、碘及其化合物216
9.1.1通性216
9.1.2卤素单质217
9.1.3卤化氢和氢卤酸218
9.1.4卤化物219
9.1.5含氧酸及含氧酸盐219
9.1.6卤素离子的鉴定223
9.2氧、硫及其化合物224
9.2.1通性224
9.2.2氢化物224
9.2.3硫的重要含氧化合物226
9.2.4微量元素——硒228
9.3氮、磷、砷、锑、铋及其化合物228
9.3.1通性228
9.3.2氮及其重要化合物229
9.3.3磷及其重要化合物232
9.3.4砷、锑、铋的重要化合物234
9.4碳、硅、锡、铅及其化合物236
9.4.1通性236
9.4.2碳的重要化合物237
9.4.3硅的含氧化合物238
9.4.4锡、铅的重要化合物239
9.5硼、铝及其化合物240
9.5.1硼的重要化合物241
9.5.2铝的重要化合物242
习题243
第10章s区、d区、ds区重要元素及其化合物246
10.1s区元素246
10.1.1通性246
10.1.2s区元素的重要化合物247
10.2d区元素252
10.2.1通性252
10.2.2钛的重要化合物254
10.2.3铬的重要化合物255
10.2.4锰的重要化合物257
10.2.5铁、钴、镍的重要化合物260
10.3ds区元素264
10.3.1通性264
10.3.2铜族元素265
10.3.3锌族元素269
10.4钠、镁、钙、锌、铁等金属元素在生物界的作用272
习题274
第11章可见光分光光度法277
11.1可见光分光光度法基本原理277
11.1.1物质对光的选择性吸收与物质颜色的关系277
11.1.2光吸收的基本定律279
11.1.3偏离朗伯-比尔定律的原因280
11.2可见光分光光度法281
11.2.1分光光度计的基本部件281
11.2.2显色反应及其影响因素282
11.2.3吸光度测量条件的选择284
11.3可见光分光光度法的应用286
11.3.1标准曲线法286
11.3.2高含量组分的测定——示差法286
11.3.3多组分分析287
习题288
第12章常用分离方法290
12.1萃取分离法290
12.1.1分配系数和分配比290
12.1.2萃取效率和分离因数291
12.1.3萃取体系的分类和萃取条件的选择292
12.1.4萃取分离法在无机及分析化学中的应用293
12.2色谱分离法294
12.2.1柱色谱294
12.2.2薄层色谱295
12.3其他分离方法296
12.3.1沉淀分离法296
12.3.2离子交换分离法297
12.3.3挥发和蒸馏分离法298
12.2.4气浮分离法298
12.3.5膜分离法299
习题300
附录301
附录1常见标准热力学数据(298.15K)301
附录2常见弱电解质的标准解离常数(298.15K)303
附录3常见难溶电解质的溶度积(298.15K,离子强度I=0)305
附录4常见氧化还原电对的标准电极电势E305
附录5一些氧化还原电对的条件电极电势E308
附录6常见配离子的稳定常数308
附录7分子量309
参考文献312
内容摘要
《无机及分析化学》（第三版）是在倪静安、商少明、翟滨主编的《无机及分析化学》（第二版）的基础上修订而成的。《无机及分析化学》（第三版）重点对四大化学平衡重新进行了梳理，既做到了无机化学与分析化学平衡部分的有机统一，又体现了不同学科对同一问题处理方法的不同、要求的不同。每章内容后增添了“视窗”，让感兴趣的学生通过网络链接扩充知识视野。绪论以及主要课外阅读文献中引入了相关的视频公开课以及MOOC网址，充分发挥数字化优质教学资源的辅助作用，体现了现代的学习已经是网络化、立体化的学习。《无机及分析化学》（第三版）适用于高等学校工科化学类专业，如化学工程与工艺、轻化工程、高分子材料与工程、环境工程、制药工程、生物工程、生物技术、食品科学与工程、食品质量与安全、动物科学，以及农、林、医等院校，也可作为相关专业网络教育的教学参考书。
精彩内容
第5章 氧化还原反应与电化学基础
（Redox Equilibrium and Titration）
化学反应可以分成氧化还原反应（redox reaction）和非氧化还原反应两大类。自然界中的燃烧，呼吸作用，光合作用，生产生活中的化学电池，金属冶炼，火箭发射等等都与氧化还原反应息息相关。这类反应对制备新的化合物、获取化学热能和电能、金属的腐蚀与防腐蚀、生命活动过程中能量的获得都有重要的意义。电化学就是研究电能与化学能相互转化及转化规律的科学。
5.1 氧化还原反应与电极电势
5.1.1 氧化数与氧化还原反应
⑴氧化数
为了便于讨论氧化还原反应，人们人为地引入了元素氧化数（oxidation number，又称氧化值）的概念。1970年国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）定义氧化数是某元素一个原子的荷电数，这种荷电数可由假设把每个化学键中的电子指定给电负性更大的原子而求得。因此，氧化数是元素原子在化合状态时的表观电荷数（即原子所带的净电荷数）。
确定元素氧化数的一般规则如下：
① 在单质中，例如，Cu、H2、P4、S8等，元素的氧化数为零。
② 在二元离子化合物中，元素的氧化数就等于该元素离子的电荷数。例如，在氯化钠中，Cl的氧化数为－1，Na的氧化数为＋1。
③ 在共价化合物中，共用电子对偏向于电负性较大的元素的原子，原子的表观电荷数即为其氧化数。例如，在氯化氢中，H的氧化数为＋1，Cl的氧化数为－1。
④ O在一般化合物中的氧化数为－2；在过氧化物（如H2O2、Na2O2等）中为－1；在超氧化合物（如KO2）中为－1/2；在氟化物（如OF2）中为＋2。H在化合物中的氧化数一般为＋1，仅在与活泼金属生成的离子型氢化物（如NaH、CaH2等）中为－1。
⑤ 在中性分子中，各元素原子氧化数的代数和为零。在多原子离子中，各元素原子氧化数的代数和等于离子的电荷数。
根据这些规则，就可以方便地确定化合物或离子中某元素原子的氧化数。例如：
在NH4+中N的氧化数为－3；
在S2O32－中S的氧化数为＋2；
在S4O62－中S的氧化数为＋2.5；
在Cr2O72－中Cr的氧化数为＋6；
同样可以确定，Fe3O4中Fe的氧化数为＋8/3。
可见，氧化数可以是整数，也可以是小数或分数。
必须指出，在共价化合物中，判断元素原子的氧化数时，不要与共价数（某元素原子形成的共价键的数目）相混淆。例如，在H2和N2中，H和N的氧化数均为0，但H和N的共价数却分别为1和3。在CH4、CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4中，C的共价数均为4，但其氧化数却分别为－4、－2、0、＋2和＋4。因此，氧化数与共价数之间虽有一定联系，但却是互不相同的两个概念。共价数总是为整数。
另外，氧化数与化合价也既有联系又有区别。化合价是指各种元素的原子相互化合的能力，表示原子间的一种结合力，而氧化数则是人为规定的。
⑵氧化还原反应与氧化还原电对
所谓的氧化还原反应就是指反应前后元素原子的氧化数发生了改变的一类反应。氧化数升高的过程称为氧化，氧化数降低的过程称为还原。反应中氧化数升高的物质是还原剂（reducing agent），该物质发生的是氧化反应；反应中氧化数降低的物质是氧化剂（oxidizing agent），该物质发生的是还原反应。例如实际应用中除铁过程常用的一个氧化还原反应，
H2O2 ＋ Fe2+ ＋ 2H＋ = 2H2O ＋ Fe3+
H2O2中每个O得到1个电子，反应后形成了H2O，O的氧化数从-1降低为-2。H2O2是H2O的氧化态，H2O是H2O2的一种还原态；反应中Fe失去一个电子，氧化数从+2升高到+3，Fe2+是Fe3+的还原态，Fe3+是Fe2+的氧化态。H2O2与H2O，Fe3+与Fe2+分别构成了氧化剂电对与还原剂电对。所谓的氧化还原电对（oxidation-reduction couples）是指由同一元素的氧化态物质和其对应的还原态物质所构成的整体，可以用符号Ox/Red来表示。因此本例的两个电对可分别表示为H2O2/H2O，Fe3+/Fe2+。再比如Cu2+与Zn的反应，
Cu2+ ＋ Zn = Cu ＋ Zn2+
反应中，Cu2+得到两个电子，被还原为Cu，Cu2+是氧化剂，Cu2+与Cu构成了氧化剂电对（Cu2+/Cu）；Zn失去两个电子，被氧化为Zn2+，Zn是还原剂，Zn2+与Zn构成了还原剂电对（Zn2+/Zn）。
上述两个反应可以看出，氧化还原反应是由氧化剂电对与还原剂电对共同作用的结果，其实质是电子的转移。
这里需提醒的是，氧化还原电对是相对的，由参加反应的两电对氧化还原能力的相对强弱而定。例如H2O2在酸性条件下将Fe2+氧化为Fe3+的反应中，Fe3+/Fe2+中Fe3+的氧化能力弱于H2O2，是还原剂电对。但是，在Fe3+ ＋ 2I- = Fe3+ ＋ I2的反应中，Fe3+的氧化能力强于I2/I-中I2的氧化能力，Fe3+/Fe2+为氧化剂电对。
⑶氧化还原反应的特殊性与反应速率
氧化还原反应是电子转移的反应，电子的转移往往会遇到各种阻力，例如，来自溶液中溶剂分子的阻力，物质之间的静电作用力等等。而氧化还原反应中由于价态的变化，也使原子或离子的电子层结构、化学键的性质以及物质组成发生了变化。例如，Cr2O72－被还原为Cr3＋时， MnO4－被还原为Mn2＋时，离子的结构都发生了很大的改变。此外，氧化还原反应的历程也往往比较复杂，例如，MnO4－和Fe 2＋的反应就很复杂。因此氧化还原反应较为特殊，一是反应许多是只能向一个方向进行“到底”的不可逆反应。例如K2Cr2O7与Fe2＋的反应：6Fe 2＋＋Cr2O72－＋14H＋ ＝ 6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O以及KMnO4与H2O2的反应2MnO4－＋5H2O2＋6H＋ ＝ 2Mn2＋＋5O2＋8H2O，由于Cr2O72－以及MnO4－的氧化能力很强，Cr3＋、Mn2＋在酸性条件下很稳定，即使增大Cr3＋、Mn2＋以及反应式右侧组分的浓度或改变反应的酸度条件也不可能向左进行。二是反应的速率较酸碱反应、沉淀反应来得慢。
影响氧化还原反应速率的因素主要有：
①浓度
由于氧化还原反应的机理比较复杂，因此不能以总的氧化还原反应方程式来判断浓度对反应速率的影响。但是一般来说，增加反应物浓度可以加速反应进行。
②温度
温度的影响比较复杂。对大多数反应来说，升高温度可以加快反应速率。
例如， MnO4－和C2O42－在酸性溶液中的反应：
2MnO4－＋5C2O42－＋16H＋ ＝ 2Mn2＋＋10CO2＋8H2O
在室温下，该反应速率很慢，加热则反应速率大为加快。
要注意并非所有的情况下都允许用加热的办法来提高反应的速率。
③催化剂与自动催化反应
催化剂对反应速率的影响很大。
例如在酸性介质中：
2Mn2＋＋5S2O82－＋8H2O ＝ 2MnO4－＋10SO42－＋16H＋
该反应必须有Ag＋作催化剂才能迅速进行。
又如MnO4－与C2O42－的反应，Mn
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