基础化学

前言

《基础化学》作为一本面向高职院校相关专业学生的“十二五”职业教育国家规划教材，自2010年8月出版以来，已被多所高职院校选择使用，受到广大师生的好评与欢迎。随着化学学科的发展，特别是化学理论与技术在各个领域越来越广泛应用，高职院校的学生对化学理论和技能有了新的需求。教材内容需要更新、充实。因此，我们根据学科发展特点，并针对高职院校培养对象，听取各院校老师对教材修改的建议，本着培养高技能人才的指导思想，对本教材进行了修订。

第三版教材是在第二版教材的基础上修订的。本书的突出之处在于“基础”二字。本着巩固、完善和提高的修订原则，力图在强调基础知识和基本技能的同时，反映化学理论及实验技术的科学性与先进性。本次修订注重了教学的启发性和学生思维能力的培养，力求做到深入浅出、难点分散；充实了部分与生产、环境保护相关的内容和图例；降低了部分习题难度；更换了贴近生产、生活的阅读材料，便于拓宽学生的视野。

为顺应信息化教学改革的需要，第三版教材以立体化教材的形式呈现，书中增加了丰富的电子教学资源，有微课视频、动画、习题库（含答案）等，为学生利用碎片化时间，随时随地地进行扫码学习提供了方便。每个章节设计有思维导图及知识与技能目标，为学生自主学习理清脉络。本书章至第八章为无机化学部分内容，主要包括物质结构、溶液和胶体、化学反应速率和化学平衡、电解质溶液、配位化合物、氧化还原反应、常见金属元素及其化合物、常见非金属元素及其化合物；分析化学部分从第九章至第十一章，主要介绍定量分析的基本理论及滴定操作技术和吸光光度法的相关内容；有机化学部分从第十二章至第十八章，主要介绍烃、烃的衍生物、杂环化合物和生物碱等内容。第十九章为生物化学基础部分，主要介绍糖、脂类、蛋白质等生化静态部分的内容。附录包括各类常用的常数表等，可供使用者查阅。教材中标有“*”的，为选学内容。

本书由唐迪、徐晓燕任主编并负责全书的统稿，杨巍、孙成任副主编，王林、蒋新宇、刘凌、赵忠涛也参与了修订。具体分工如下：思维导图由杨巍设计；前言、附录、章至第十章文字部分由唐迪修订；第十一至第十九章文字部分由徐晓燕修订；阅读材料及习题由孙成修订。信息化资源包括微课视频、动画等，分别由杨巍、唐迪、徐晓燕、王林、蒋新宇、刘凌、赵忠涛完成。习题库（含答案）由唐迪完成。编者在超星学习平台建设了《基础化学》学习网站，配套的《基础化学实验》网站建设在爱课程平台上。

本书修订过程中参考、引用、借鉴了国内同类出版物，谨向有关作者表示感谢。

虽然编者在修订过程中力求严谨和正确，但限于学识水平与能力，书中不足及疏漏在所难免，敬请读者批评指正。

编者

2021年3月

版前言

本教材是根据*高职高专人才培养方案，按照*高职高专教材建设要求，结合高职高专院校教学改革和教学实践的基础上编写的。编者都是工作在教学线，具有多年教学经验的老师。在编写过程中，本着“适用性、实用性、通俗性、灵活性”的原则，广泛听取了专业学科相关专家的建议，根据相关专业对教学内容的要求，对传统的教学内容进行了改革和整合。在内容的编写上，力求做到简明扼要，重点鲜明，强调理论联系实际，注重化学知识与农、林、牧、医药等学科的有机结合。在文字叙述上，力求做到深入浅出、通俗易懂。本教材中加注“*”章节部分，各院校可按需要酌情选用。本教材供三年制高职高专农学、园林、牧医、生物工程、生物制药、资源环境、医药等专业使用。总教学时数为100～120 学时，全书共分二十章，章至第八章为无机化学部分，内容包括物质结构、溶液和胶体、化学反应速率和化学平衡、电解质溶液、配位化合物、氧化还原反应、常见金属元素及其化合物和常见非金属元素及其化合物等。第九章至第十一章为分析化学基础部分，内容包括定量分析概述、滴定分析法和吸光光度法等。第十二章至第十八章为有机化学部分，内容包括烃、烃的衍生物、杂环化合物和生物碱等。第十九章和第二十章为生物化学基础部分，内容包括糖、脂类、蛋白质、核酸、酶与维生素及三大营养物质的代谢等。

本书由唐迪主编，任志刚、车音、孙成、张丽任副主编，、三章由车音编写，第二章由孙成编写，第四、五、十二章由唐迪编写，第六、十七、十八章由赵忠涛编写，第七、八章由杨巍编写，第九、十、十一章由任志刚编写，第十三、十四章由张丽编写，第十五、十六章由陶程编写，第十九章由徐晓燕编写，第二十章、附录及其他部分由李树炎编写。唐迪、徐晓燕负责全书的统稿。

教材编写过程中得到了江苏农林职业技术学院基础部张田林和王小丽老师以及化学工业出版社的大力支持和帮助，在此表示衷心的感谢。

由于时间仓促和理论水平有限，书中疏漏、不妥之处在所难免，恳请同行和广大读者批评指正。

编 者

2010年6月

第二版前言

《基础化学》作为一本面向高职院校相关专业学生的教材，自2010年8月出版以来，已在多所高职院校中使用，受到广大师生的好评与欢迎。随着化学学科的发展，特别是化学理论与技术在农业等领域越来越广泛的应用，高职院校的学生对化学理论及技能有了新的需求，教材内容需要更新、充实。因此，我们根据学科发展特点，并针对高职院校培养对象，听取各相关院校老师对教材修改的建议，本着培养高技能人才的指导思想，对本教材进行修订。

第二版教材是在版教材的基本框架和基本内容的基础上进行修订的。编者一致认为，本书的突出之处在于“基础”二字。本着巩固、完善和提高的修订原则，力图在强调基础知识与基本技能的同时，反映化学理论及实验技术的科学性与先进性。本次修订注重了教学的启发性和学生思维能力的培养。力求做到深入浅出，难点分散。充实了部分与生产、环境保护相关的内容和图例。降低了部分习题难度，更换了贴近生产、生活的阅读材料，便于拓宽学生的视野。

本书从章至第八章为无机化学部分，内容主要包括物质结构、溶液和胶体、化学反应速率与化学平衡、电解质溶液、配位化合物、氧化还原反应、常见金属元素及其化合物、常见非金属元素及其化合物；分析化学部分，从第九章至第十一章，主要介绍定量分析的基本实验理论及滴定操作技术和吸光光度法的相关内容；有机化学部分，从第十二章至第十八章，主要介绍烃、烃的衍生物、杂环化合物和生物碱等内容；生物化学基础部分，第十九章和第二十章，主要介绍糖、脂类、蛋白质、核酸、酶和维生素及三大营养物质的代谢等内容；附录中包括各类常用的常数表等，可供使用者查阅。教材中标有“*”的，为选学内容。本书由江苏农林职业技术学院唐迪、李树炎、徐晓燕，苏州农林职业技术学院杨巍、王和才，扬州职业大学孙成、车音，在综合其他学院老师建议的基础上执笔修订的。孙成、车音负责、二、五章内容的修订；杨巍、王和才负责第六、七、八、九、十、十一章内容的修订；李树炎负责第十二、十三、十四、十五、十六章内容的修订；徐晓燕负责第十九、二十章内容的修订。唐迪负责绪论、第三、四、十七、十八章及附录内容的修订，并负责全书的统稿。为方便教学，本书配套有电子教学资源。

本书修订过程中参考、引用、借鉴了国内一些同类出版物，谨向有关作者表示感谢。

虽然编者在本次修订过程中力求严谨和正确，但限于学识水平与能力，书中不足及疏漏在所难免，殷切希望读者批评指正。

编者

2014年1月

《基础化学》对传统的无机化学、分析化学、有机化学、生物化学等课程内容进行改革和整合。全书内容共分十九章，主要内容包括物质结构、溶液和胶体、化学反应速率和化学平衡、电解质溶液、配位化合物、氧化还原反应、常见金属元素及其化合物、常见非金属元素及其化合物；定量分析概述、滴定分析法、吸光光度法；烃、卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、羧酸、取代酸、酯、胺、酰胺、杂环化合物和生物碱；生物体中的重要有机物。为方便教师教学和学生复习，本书配套有相关知识点的微课视频、动画及题库，扫描书中二维码可得。

绪论  001

一、化学研究的对象 001

二、化学与农业科学的关系 001

三、基础化学课程的性质、任务与学习方法 002

章 物质结构 003

节 原子结构 004

一、原子的组成 004

二、原子核外电子排布 005

第二节 元素周期律 009

一、元素周期表 009

二、元素性质的周期性变化 010

第三节 化学键 012

一、离子键 012

二、共价键 013

三、金属键 015

四、极性分子和非极性分子 015

阅读材料 中国量子化学之父——唐敖庆 015

习题 016

第二章 溶液和胶体  019

节 溶液 020

一、分散系 020

二、溶液的组成量度 020

第二节 稀溶液的依数性 023

一、溶液的蒸气压下降 023

二、溶液的沸点升高 024

三、溶液的凝固点下降 025

四、溶液的渗透压 026

第三节 胶体 028

一、胶体的性质 028

二、胶体的结构 030

三、溶胶的稳定性和聚沉 031

阅读材料 渗透压在医疗中的应用 032

习题 033

第三章 化学反应速率和化学平衡  035

节 化学反应速率 035

一、化学反应速率的表示方法 036

二、影响化学反应速率的因素 036

第二节 化学平衡 038

一、可逆反应和化学平衡 038

二、平衡常数和标准平衡常数 039

第三节 化学平衡移动 041

一、浓度对化学平衡的影响 042

二、压力对化学平衡的影响 042

三、温度对化学平衡的影响 043

四、催化剂对化学平衡的影响 044

阅读材料 催化剂的发现 044

习题 045

第四章 电解质溶液  047

节 酸碱质子理论 048

一、酸碱的定义 048

二、酸碱反应的实质 049

第二节 弱电解质的解离平衡和溶液的pH 050

一、解离度和解离常数 050

二、水的解离和溶液的pH 051

三、酸碱溶液pH 的计算 052

第三节 同离子效应与缓冲溶液 054

一、同离子效应 054

二、缓冲溶液 055

第四节 盐类水解 059

一、盐类水解概述 059

二、影响盐类水解的因素 060

第五节 沉淀溶解平衡 061

一、溶度积原理 062

二、溶度积规则的应用 064

阅读材料 酸性食品和碱性食品 066

习题 067

第五章 配位化合物  070

节 配位化合物的基本概念 071

一、配合物 071

二、配合物的组成 071

三、配合物的命名 072

第二节 配位平衡 073

一、配离子的稳定常数 073

二、配位平衡的移动 074

第三节 螯合物 076

一、螯合物的结构 076

二、螯合物的稳定性 077

阅读材料 铂类抗癌药家族 077

习题 078

第六章 氧化还原反应  080

节 氧化还原反应 081

一、氧化数 081

二、氧化还原反应 082

第二节 原电池和电极电势 082

一、原电池 082

二、电极电势 084

第三节 影响电极电势的因素 085

一、能斯特方程 085

二、浓度对电极电势的影响 086

三、酸度对电极电势的影响 086

第四节 电极电势的应用 087

一、判断氧化剂和还原剂的相对强弱 087

二、判断氧化还原反应进行的方向 087

阅读材料 新型锂电池 088

习题 088

第七章 常见金属元素及其化合物  091

节 碱金属和碱土金属 091

一、碱金属 091

二、碱土金属 094

第二节 过渡金属元素及其化合物 096

一、铬和锰 096

二、铁和钴 097

三、铜、锌和汞 099

阅读材料 金属锅 101

习题 102

第八章 常见非金属元素及其化合物  104

节 氯及其化合物 104

一、氯气、氯化氢及盐酸 105

二、氯离子的检验 105

第二节 氧、硫及其化合物 106

一、氧气、臭氧、过氧化氢 106

二、硫、二氧化硫、硫酸 107

第三节 氮、磷及其化合物 108

一、氮气、氨气、硝酸 109

二、磷、磷酸、磷酸盐 110

第四节 碳、硅及其化合物 112

一、碳、二氧化碳、碳酸钙 112

二、硅、二氧化硅、硅酸盐 113

阅读材料 神通广大的活性炭 114

习题 114

第九章 定量分析概述  116

节 定量分析的分类和一般程序 116

一、定量分析的任务和分类 116

二、定量分析的一般程序 117

第二节 定量分析中的误差及数据处理 118

一、误差的分类 118

二、误差和偏差的表示方法 119

三、提高分析结果准确度的方法 121

四、有效数字及其运算规则 122

五、实验数据的处理 123

阅读材料 记录数据及计算分析结果的基本规则 124

习题 125

第十章 滴定分析法  127

节 滴定分析法概述 128

一、滴定分析的方法和滴定方式 128

二、标准溶液的配制和标定 129

三、滴定分析计算 130

第二节 酸碱滴定法 131

一、酸碱滴定的基本原理 131

二、酸碱滴定法的应用 137

第三节 氧化还原滴定法 139

一、氧化还原滴定法概述 139

二、氧化还原滴定终点的确定 139

三、高锰酸钾法 140

四、重铬酸钾法 142

第四节 配位滴定法 143

一、配位滴定法概述 143

二、EDTA 配位滴定法基本原理 143

三、金属指示剂 144

四、配位滴定法的应用 146

阅读材料 EDTA 的用途 147

习题 148

第十一章 吸光光度法  152

节 吸光光度法的基本原理 153

一、吸光光度法的特点 153

二、物质的颜色及对光的吸收 153

三、朗伯-比尔定律 155

四、显色反应及其影响因素 156

第二节 分光光度计及测定条件的选择 157

一、分光光度计 157

二、测量条件的选择 158

第三节 吸光光度法的应用 159

一、比较法 159

二、标准曲线法 160

三、应用实例 160

阅读材料 科学家朗伯简介 160

习题 161

第十二章 烃  162

节 有机化合物概述 163

一、有机化学的研究对象 163

二、有机化合物的分子结构 163

三、有机化合物的特性 165

四、有机化合物的分类 165

第二节 饱和链烃——烷烃 166

一、甲烷 167

二、烷烃的分子结构、同系物和同分异构现象 168

三、烷烃的命名 170

四、烷烃的性质 171

第三节 不饱和链烃 172

一、烯烃 173

二、炔烃 178

第四节 芳香烃 182

一、芳香烃的结构和分类 182

二、单环芳香烃 183

三、稠环芳香烃 188

阅读材料 3,4-苯并芘 189

习题 190

第十三章 卤代烃  194

节 卤代烃的分类、命名及异构 195

一、卤代烃的分类及命名 195

二、卤代烃的同分异构现象 196

第二节 卤代烃的性质及重要的卤代烃 197

一、物理性质 197

二、化学性质 197

三、重要的卤代烃 200

阅读材料 聚四氟乙烯 201

习题 202

第十四章 醇、酚、醚  203

节 醇 204

一、醇的分类、命名和同分异构现象 204

二、醇的性质 205

三、重要的醇 209

第二节 酚 211

一、酚的分类、命名和同分异构现象 211

二、酚的性质 212

三、重要的酚 215

第三节 醚 216

一、醚的分类、命名和同分异构现象 216

二、醚的性质 217

三、重要的醚 218

阅读材料 燃料乙醇 219

习题 220

第十五章 醛、酮  222

节 醛 222

一、醛的分类、命名和同分异构现象 223

二、醛的性质 224

三、重要的醛 226

第二节 酮 227

一、酮的分类、命名和同分异构现象 227

二、酮的性质 228

三、重要的酮——丙酮 229

阅读材料 肉桂醛在医药方面的应用 229

习题 230

第十六章 羧酸、取代酸、酯  232

节 羧酸 233

一、羧酸的分类、命名和同分异构现象 233

二、羧酸的性质 234

三、重要的羧酸 236

第二节 取代酸 237

一、羟基酸 238

二、羰基酸 240

第三节 酯 241

一、酯的命名和同分异构现象 241

二、酯的性质 242

阅读材料 环境友好材料——聚乳酸 242

习题 243

第十七章 胺、酰胺&