普通化学 9787122409058

前言

《普通化学》于2015年首次出版，至2021年已多次印刷，该书于2017年获得“中国石油和化学工业优秀出版物奖（教材奖）·一等奖”。许多高校的普通化学课程都选用本书作为教材和主要教学参考书，编者对于广大同仁的支持诚表谢意。读者对本书内容的认同和支持，鞭策着编者对教材进行修订。

此次修订是根据高等学校教学指导委员会在2018年1月颁布的《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》中关于非化学化工类工科专业人才培养中对化学基础知识的要求，结合当前普通化学教育改革的发展趋势和应用型本科院校的人才培养目标，对版教材做了较大的修改和充实。这次修订将以保持并发扬原有特色为宗旨，以“优化内容、加强基础、削枝强干、突出重点”为原则，努力做到基础性和系统性、应用性和前沿性的有机结合。

《普通化学》（第二版）是省级教改项目“教育信息化背景下普通化学课程混合式教学模式的探索与实践”及省级线上一流课程普通化学建设的结晶。为满足工程类专业培养造就创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才的需求，编者对本书内容进行了如下修订。

1.《普通化学》（第二版）修订的重点

（1）加强基础，提炼基本，按需拓宽。

（2）注重实践性和应用性，更贴近工程和社会生活实际。

（3）加强素质教育，注意因材施教和个性发展。

2.知识结构上“精简、整合、重构”，教材内容上“理论、应用、拓展”

（1）注重与高中化学（2017年版）及高中化学新教材（2019年版）的合理衔接。

（2）适当删减版教材中与后续课程无关的纯理论知识，增加与实际应用及后续课程联系紧密的理论知识，同时增加了工程化学相关内容。保留版教材中“气体”“化学热力学基础”“化学动力学基础”“氧化还原反应电化学基础”“物质结构基础”部分，将“化学反应限度—化学平衡”“酸碱平衡及沉淀溶解平衡”内容整合为“化学反应与化学平衡”，删去“配位化学基础”“元素化学基础”内容。新增“分析化学基础”“有机化学基础”“化学与能源工程”“化学与材料工程”“化学与土木工程”“化学与生命工程”“化学与环境保护”等内容。全书重新进行架构，第1章绪论；第2章～第9章构建为基础篇；第10章～第14章构建为应用篇。

（3）通过“扫一扫”将60个数字资源以二维码形式嵌入整合到教材中。

（4）对各章的思考题和习题作了不同程度的更改和补充。

3.数字化课程与新形态教材一体化建设

以本书为资源建设蓝本，教学团队开发了一系列适用性和易用性数字化课程资源。此次修订将上线中国大学MOOC平台的课程资源整合到教材中，实现了线上、线下教学资源的一体化建设。多种形式的富媒体资源丰富了知识的呈现形式，拓展了教材内容，同时也为读者的自主学习、个性化学习提供了思考与探索的空间。

4.理论教材与实验教材立体化建设

与本书配套的新形态教材《普通化学实验》于2020年8月由化学工业出版社出版，而本书融合了数字资源，作为新形态教材，进一步实现了信息化背景下普通化学“理论教材 实验教材”的立体化建设，实现了理实教学内容的创新及教学模式的多元化。

参与第二版修订与编写工作的有：沈阳工业大学姚思童(第1章、第3章、第6章)；刘利（第5章、第8章）；张进(第7章、第12章）；张帆（附录、插图）；张宇航（第10章、第11章）；张宇（第13章、第14章）；吕丹、于杰（第4章)；刘颖（思考题、习题、表格）；沈阳农业大学牟林、沈阳建筑大学刘阳（第9章）；沈阳科技学院厉安昕、何鑫（第2章）。姚思童负责并主持全书的策划、统稿等工作,刘利、张进负责全书数字化资源建设工作，全书由沈阳工业大学姚思童、刘利、张进修改和定稿并任主编。沈阳工业大学的史发年、徐舸、张犁黎、刘洋、张琨，沈阳化工大学谢颖、辽宁中医药大学杏林学院周丽参与了相关章节的撰写工作。在此向给予本书极大支持和帮助的各位同仁表示深深的谢意。

沈阳工业大学建筑与土木工程学院王海军教授和沈阳化工大学理学院孙亚光教授对本书应用篇内容的编写给予指导并提出了建设性的意见与建议，谨此致谢。

在本书编写过程中，参考了国内外的众多同类教材、专著和相关文献，并从中得到了启发和教益，在此一并表示感谢！此外，对化学工业出版社在本书的出版给予的大力支持深表感谢！

本书是沈阳工业大学、沈阳农业大学、沈阳建筑大学、沈阳化工大学、沈阳科技学院及辽宁中医药大学杏林学院多位教师辛勤耕耘的结晶。教材内容涉及多方面的知识，限于编者的学识水平，不妥之处在所难免，恳请同行专家和读者批评指正。

编者

2021年12月

版前言

普通化学是一门关于物质及其变化规律的基础课，是培养现代工程技术人员知识结构和能力的重要组成部分，也是连接化学和工程技术间的桥梁。学生掌握了必需的化学知识和理论，可以为以后的学习和工作提供必要的化学基础，并会分析和解决一些涉及化学的实际工程技术问题。

由于工科院校的普通化学课程学时少，课程的讲解不可能面面俱到，一本详略得当的教材显得尤为重要。我们结合传统化学科学的内容，本着精简经典、重基础理论、力求较高的科学性和系统性的原则编写了本教材。教材内容包括绪论、气体、化学热力学基础、化学动力学基础、化学反应限度—化学平衡、酸碱平衡、沉淀溶解平衡、氧化还原反应电化学基础、物质结构基础、配位化学基础、元素化学基础。教材内容由浅入深，循序渐进，注重基础，突出重点，便于学生的自学和创新能力的培养。

本书以循序渐进为原则编写梳理教材内容，各章节内容明确，每节中各级标题针对性强，问题阐述形成了逐条的观点或结论，易于学生明确掌握各知识点的精髓。本书注重和强调基本概念的理解，注重学生对化学知识的掌握，注重基本原理的应用，注重对学生分析问题、综合解决问题和思维能力的培养与提高。全书编写突出基本理论和基本概念的阐述，避免不必要的推导和证明，力求内容充实、体系完整、语言精练、重点突出。既便于教师教学，又利于学生自学，且有助于学生独立思考、分析归纳和总结能力的养成。

本书的编写成员均是长期从事普通化学、无机化学等基础化学教学的教师，具有较高的学术水平和丰富的教学实践经验。

参加本书编写工作的有沈阳工业大学姚思童（第6章、第7章、第8章、第10章）、刘利（第5章、第9章）、张进（第3章、第11章）、吕丹、吴晓艺（第4章、表格、附录、插图），沈阳化工大学科亚学院厉安昕、辽宁中医药大学杏林学院周丽（第1章、第2章及各章习题）。姚思童负责并主持全书的策划、统稿等工作，全书由沈阳工业大学姚思童、刘利、张进修改和定稿并任主编。沈阳工业大学的于锦、司秀丽、孙雅茹、徐炳辉、杨军等共同参与完成本书的编写工作。在此向给予本书极大支持和帮助的各位同仁表示深深的谢意。

尽管这是我们多年教学的结晶，但由于编者水平有限，疏漏和不妥之处在所难免，恳请读者批评指正。

编者

2015年4月

《普通化学（第二版）》全书共计14章：第1章绪论，主要介绍化学的研究对象、作用、内容、任务，并介绍学习方法，以激发学生的学习兴趣，第2章～第9章为基础篇，重点阐述化学反应的基本原理、物质结构、分析化学基础及有机化学基础理论；第10章～第14章为应用篇，主要阐明化学基础理论在能源工程、材料工程、土木工程、生命科学及环境保护等领域的应用。全书内容的编排遵从由易到难、由理论到应用的渐进规律，重视理论与实践的密切结合，将化学的基本理论和基础知识进行系统整合，构建全面、系统、完整、精炼的教材体系。此外，本书配套数字化教学资源，读者可以通过扫描二维码，观看重点、难点教学视频，实现了教学手段的创新和教学模式的多元化。《普通化学（第二版）》可作为高等院校非化学化工类专业的本科生教材，也可供从事相关工作的专业技术人员学习和参考。

《普通化学（第二版）》全书共计14章：第1章绪论，主要介绍化学的研究对象、作用、内容、任务，并介绍学习方法，以激发学生的学习兴趣，第2章～第9章为基础篇，重点阐述化学反应的基本原理、物质结构、分析化学基础及有机化学基础理论；第10章～第14章为应用篇，主要阐明化学基础理论在能源工程、材料工程、土木工程、生命科学及环境保护等领域的应用。全书内容的编排遵从由易到难、由理论到应用的渐进规律，重视理论与实践的密切结合，将化学的基本理论和基础知识进行系统整合，构建全面、系统、完整、精炼的教材体系。此外，本书配套数字化教学资源，读者可以通过扫描二维码，观看重点、难点教学视频，实现了教学手段的创新和教学模式的多元化。《普通化学（第二版）》可作为高等院校非化学化工类专业的本科生教材，也可供从事相关工作的专业技术人员学习和参考。

第1章绪论1

1.1化学的研究对象和重要作用1

1.2普通化学的内容及任务4

1.3如何学习普通化学5

篇基础篇

第2章气体8

2.1理想气体状态方程9

2.1.1气体定律9

2.1.2理想气体状态方程9

2.2理想气体状态方程的应用10

2.2.1计算p，V，T，n中的任意物理量10

2.2.2计算气体的密度10

2.2.3计算气体的摩尔质量11

2.3气体混合物、分压定律11

2.3.1理想气体混合物11

2.3.2道尔顿分压定律11

思考题13

习题13

第3章化学热力学基础15

3.1热力学基本概念与术语15

3.1.1系统和环境15

3.1.2状态和状态函数16

3.1.3过程和途径16

3.1.4化学反应计量式和反应进度17

3.2热力学定律18

3.2.1热18

3.2.2功19

3.2.3热力学能(内能)19

3.2.4热力学定律20

3.3热化学20

3.3.1化学反应热20

3.3.2定容反应热与定压反应热21

3.3.3ΔrUm和ΔrHm的关系22

3.3.4热化学方程式22

3.3.5标准摩尔生成焓23

3.4Hess定律和化学反应焓变的计算24

3.4.1Hess定律24

3.4.2化学反应焓变的计算25

3.5化学反应的方向26

3.5.1自发变化与反应的自发性26

3.5.2反应自发方向与焓26

3.5.3反应自发方向与系统的混乱度27

3.5.4熵和化学反应的熵变27

3.5.5Gibbs函数和化学反应Gibbs函数变29

思考题31

习题32

第4章化学动力学基础35

4.1化学反应速率及其表示方法35

4.2浓度对反应速率的影响——速率方程36

4.2.1化学反应速率方程36

4.2.2由实验确定速率方程的方法——初始速率法38

4.3温度对反应速率的影响——Arrhenius方程39

4.3.1Van’tHoff经验规则39

4.3.2Arrhenius方程39

4.4反应速率理论40

4.4.1碰撞理论41

4.4.2过渡态理论（活化配合物理论）41

4.5催化剂对反应速率的影响42

4.5.1催化剂42

4.5.2催化剂的主要特征42

思考题43

习题44

第5章化学反应与化学平衡45

5.1标准平衡常数及应用45

5.1.1化学平衡及特征45

5.1.2标准平衡常数46

5.1.3Gibbs函数与化学平衡48

5.1.4多重平衡原理49

5.1.5标准平衡常数的应用50

5.2影响化学平衡移动的因素——平衡移动原理54

5.2.1浓度(或分压)对化学平衡的影响54

5.2.2压力对化学平衡的影响55

5.2.3温度对化学平衡的影响57

5.3酸碱反应与酸碱平衡58

5.3.1酸碱质子理论59

5.3.2酸碱反应的实质59

5.3.3弱酸、弱碱的解离平衡60

5.3.4盐溶液的酸碱平衡66

5.3.5缓冲溶液67

5.3.6酸碱指示剂71

5.3.7酸碱电子理论73

5.4沉淀反应与沉淀溶解平衡74

5.4.1溶解度与溶度积74

5.4.2沉淀的生成与溶解77

5.4.3分步沉淀与沉淀的转化85

思考题87

习题88

第6章氧化还原反应电化学基础91

6.1氧化还原反应91

6.1.1氧化数（氧化值）91

6.1.2氧化还原反应基本概念92

6.1.3氧化还原反应方程式的配平93

6.2原电池94

6.2.1原电池的构造94

6.2.2原电池的电池符号94

6.2.3原电池的电动势95

6.2.4原电池的功与Gibbs函数96

6.3电极电势97

6.3.1参比电极97

6.3.2标准电极电势99

6.3.3Nernst方程100

6.3.4影响电极电势的因素101

6.4电极电势的应用104

6.4.1计算原电池的电动势104

6.4.2判断氧化剂、还原剂的相对强弱105

6.4.3判断氧化还原反应方向105

6.4.4计算氧化还原反应的平衡常数107

6.4.5计算某些非氧化还原反应的平衡常数107

6.5元素电势图及其应用108

6.5.1元素电势图108

6.5.2元素电势图的应用109

思考题111

习题111

第7章物质结构基础113

7.1核外电子的运动状态113

7.1.1氢原子光谱和Bohr理论113

7.1.2微观粒子的波粒二象性116

7.1.3波函数和原子轨道118

7.1.4波函数和电子云的空间图形119

7.1.5量子数与核外电子的运动状态121

7.2多电子原子结构123

7.2.1Pauling近似能级图124

7.2.2核外电子排布规则124

7.2.3核外电子排布式与元素周期表126

7.2.4元素性质的周期性129

7.3共价键与分子结构134

7.3.1价键理论134

7.3.2杂化轨道理论与分子空间构型140

7.4晶体结构144

7.4.1晶体的分类144

7.4.2离子晶体146

7.4.3分子晶体151

思考题157

习题158

第8章分析化学基础160

8.1分析化学概述160

8.1.1分析化学的任务和作用160

8.1.2分析方法的分类161

8.1.3分析化学的发展趋势162

8.2定量分析基础163

8.2.1定量分析的过程163

8.2.2定量分析中的误差164

8.2.3误差的减免165

8.2.4误差和偏差的表示方法165

8.2.5分析结果的数据处理168

8.3滴定分析法172

8.3.1滴定分析法的基本概念172

8.3.2滴定分析对化学反应的要求172

8.3.3滴定分析法的分类173

8.3.4滴定分析中的滴定方式174

8.3.5基准物质和标准溶液176

8.3.6滴定分析结果的计算178

思考题180

习题181

第9章有机化学基础182

9.1有机化合物的特征和分类182

9.1.1有机化学的产生和发展182

9.1.2有机化合物的特征182

9.1.3有机化合物的分类184

9.2有机化合物的命名185

9.2.1烷烃、烯烃和炔烃的命名186

9.2.2单环芳烃的命名188

9.2.3卤代烃的命名189

9.2.4醇、酚和醚的命名189

9.2.5醛、酮的命名191

9.2.6羧酸及其衍生物的命名191

9.3有机化合物的重要反应192

9.4有机化合物的性质194

9.4.1烷烃194

9.4.2烯烃196

9.4.3炔烃198

9.4.4芳烃200

9.4.5卤代烃202

9.4.6醇、酚、醚203

9.4.7醛、酮、羧酸和酯205

思考题208

习题209

第二篇应用篇

第10章化学与能源工程212

10.1能源概况及其分类212

10.1.1能源212

10.1.2能源的分类212

10.1.3能源危机与环境污染213

10.1.4世界能源及我国能源概况214

10.2能量产生和转化的化学原理217

10.2.1能量的产生—化学热效应217

10.2.2能量的转化和利用效率—热力学、第二定律217

10.3常规能源的综合利用218

10.3.1煤炭218

10.3.2石油221

10.3.3天然气222

10.4新能源的开发和利用222

10.4.1太阳能222

10.4.2生物质能224

10.4.3氢能227

10.4.4核能228

10.4.5绿色电池231

10.4.6其他可再生能源232

思考题236

习题237

第11章化学与材料工程238

11.1材料的分类及特性238

11.1.1金属材料及其特性238

11.1.2无机非金属材料及其特性239

11.1.3高分子材料及其特性240

11.1.4复合材料及其特性242

11.2金属