化学基础(旷英姿)(二版)

本书第一版自2002年出版至今，已在中等职业院校化学工艺专业的化学基础教学中广为使用，重印多次。从近六年教学第一线的信息反馈表明：本教材打破原有的学科体系，将无机化学、有机化学、物理化学等基础化学知识有机地融合在了一起，具有一定的实用性，满足了当前中职化学工艺专业对专业基础课程的教学要求；在内容的取舍方面充分考虑了中职教育化学工艺类专业培养目标所必需的化学基本知识、基本理论、基本运算和基本技能的讲述，同时降低了理论部分的难度，易于学生学习和掌握；注重理论与实践的紧密结合，所涉及的知识面较广。但在使用过程中也发现一些问题需要改进，如有机化学知识部分内容偏少；在编写及印刷时的疏漏及错误需要纠正。此外，教材是教学改革的体现，为适应中职教育“实用为主，够用为度”原则、教材使用更新的原则以及我们在教学实践中的经验，决定在第一版的基础上，对本教材进行如下修订：(1)教材基本保留第一版的编写系统和格局，仍为“化学原理和概念”、“元素知识”、“有机化合物”与“环境和能源”四篇，但在内容上进行了适当的调整和更新，注重化学知识的基础性、系统性以及与其他化学课程的衔接，同时也力图展现化学发展的新成果。(2)将原来“第七章化学热力学初步”提前到第五章，同时将本章化学反应的标准摩尔吉布斯函数【变】(ΔrGm）与平衡常数的关系放至“化学反应速率和化学平衡”一章，这样有利于知识的衔接。(3)第十三章“烃的衍生物”中新增了“苯胺”内容和“杂环化合物”一节；第十五章增加了“绿色化学”一节，第十六章增加了“油气和天然气储量”内容。(4)本教材为方便学生自学以及使学生能复习、巩固各章知识，各章都有学习目标、本章小结和形式多样的习题；本书中注有“*”号部分为选学内容，各校可根据需要灵活取舍，使教学安排具有弹性。(5)采用中华人民共和国国家标准GB 3102—93所规定的符号和单位。本版教材由旷英姿和沐光荣编写。全书由旷英姿统一修改定稿。本书在修订过程中得到了湖南化工职业技术学院等院校老师的支持和帮助，提供了不少素材和修改建议。化学工业出版社为本书的编辑出版做了大量的工作。在此谨向他们致以诚挚的谢意。由于我们水平所限，修订版中仍难免有不妥之处，敬请同行和读者批评指正。

编者2008年4月

本书是第二版，第一版自2002年出版至今，在中等职业院校化学工艺专业的化学基础教学中广为使用，已重印多次。本书是依据教育部2001年审定下发的“中等职业学校重点建设专业化学工艺专业主干课程教学大纲——化学基础课程教学大纲”编写的，以初中化学和物理知识为基础，打破原有的学科体系，将无机化学、有机化学、物理化学等基础化学知识有机地融合在一起。本书共分为四篇，分别是化学原理和概念，元素知识，有机化合物，环境和能源。全书共分16章，每章后面都有思考和练习。本书的阅读材料，可拓展知识面，提高学生学习兴趣。第二版基本保留了第一版的编写系统和格局，但在内容上进行了适当的调整和更新，注重化学知识的基础性、系统性以及与其他课程的衔接，同时也力图展现化学发展的新成果。本书可供中等职业学校化学工艺类专业使用，也可作为其他中等专业学校、技工学校等有关专业的教材和参考书。

绪论1
一、化学的研究对象1
二、化学的分支1
三、化学与人类文明1
四、化学与国民经济2
五、化学基础课程的任务和学习方法3
第一篇化学原理和概念
第一章化学基本量及其计算5
第一节物质的量5
一、物质的量及其单位5
二、摩尔质量6
三、有关物质的量的计算6
第二节气体的摩尔体积7
一、气体的摩尔体积7
二、有关气体摩尔体积的计算8
第三节溶液浓度的表示方法及计算9
一、物质的量浓度9
二、有关物质的量浓度的计算9
第四节根据化学方程式的计算10
一、化学方程式10
二、根据化学方程式的计算11
本章小结13
思考与练习14
【阅读材料】创立分子学说的阿伏伽德罗15
第二章原子结构与元素周期律17
第一节原子的构成同位素17
一、原子的构成17
二、同位素18
第二节原子核外电子的排布18
一、原子核外电子运动的特征18
二、原子核外电子的排布19
第三节元素周期律21
一、核外电子排布的周期性变化21
二、原子半径的周期性变化21
三、元素主要化合价的周期性变化21
第四节元素周期表22
一、元素周期表的结构22
二、周期表中主族元素性质的递变规律23
三、元素周期表的应用25
本章小结25
思考与练习26
【阅读材料】元素周期表的终点在哪里27
第三章化学键与分子结构29
第一节化学键29
一、离子键29
二、共价键30
第二节分子的极性32
第三节分子间力和氢键32
一、分子间力33
二、氢键33
第四节晶体的基本类型34
一、晶体的特征34
二、晶体的基本类型35
本章小结37
思考与练习38
【阅读材料】单独两次获得诺贝尔奖的化学家鲍林39
第四章气体、液体和溶液41
第一节理想气体42
一、理想气体状态方程式42
二、混合气体定律42
第二节液体和溶液44
一、饱和蒸气压44
二、沸点45
三、溶解度45
四、拉乌尔(Raoult)定律以及溶液的沸点和凝固点48
五、亨利(Henry)定律50
第三节相、相变化和相图51
一、相和相平衡51
二、相图51
*第四节蒸馏(或分馏)原理53
*第五节表面现象54
一、表面张力54
二、表面活性剂55
三、吸附现象56
本章小结56
思考与练习58
【阅读材料】物质的其他聚集状态59
第五章化学热力学初步61
第一节基本概念和术语61
一、系统和环境61
二、系统的性质62
三、状态和状态函数62
四、过程和途径63
五、热力学能63
六、热和功64
第二节热力学第一定律及其应用65
一、热力学第一定律65
二、焓66
三、热容67
四、热力学第一定律对理想气体的应用69
第三节热化学71
一、化学反应的热效应71
二、热化学方程式72
三、标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓73
第四节热力学第二定律74
一、热力学第二定律的表达74
二、熵的初步概念75
三、吉布斯(Gibbs)函数76
本章小结78
思考与练习79
【阅读材料】对伪科学“热死论”的批判82
第六章化学反应速率和化学平衡84
第一节化学反应速率84
一、反应速率的表示方法84
二、质量作用定律84
三、影响化学反应速率的因素85
第二节化学反应的限度——化学平衡87
一、可逆反应与化学平衡87
二、平衡常数88
第三节化学平衡的移动90
一、化学平衡移动原理90
二、化学反应速率和化学平衡移动原理在化工生产中的应用91
本章小结92
思考与练习93
【阅读材料】影响多相化学反应的因素95
第七章电解质溶液和离子平衡96
第一节电解质的解离96
一、强电解质和弱电解质96
二、弱电解质的解离平衡97
三、解离度98
第二节衡量电解质导电性能的参数100
一、电导及电导率100
二、摩尔电导率101
第三节离子反应和离子方程式101
一、离子反应和离子方程式101
二、离子反应发生的条件102
第四节水的解离和溶液的pH103
一、水的离子积常数103
二、溶液的酸碱性和pH103
三、酸碱指示剂105
第五节盐类的水解105
一、盐类的水解105
二、影响盐类水解的因素和盐类水解的应用107
第六节沉淀与溶解平衡107
一、溶度积108
二、溶度积规则及应用109
本章小结110
思考与练习111
【阅读材料】人体血液的缓冲作用114
第八章氧化还原反应和电化学基础115
第一节氧化还原反应115
一、氧化还原反应115
二、氧化剂和还原剂116
第二节原电池117
一、原电池的工作原理117
二、有关原电池的几个基本概念118
第三节电极电势119
一、电极电势的测定119
二、标准电极电势的应用120
三、影响电极电势的因素121
第四节电解122
一、电解的原理122
二、电解的应用123
本章小结124
思考与练习125
【阅读材料】金属在土壤中由微生物引起的腐蚀128
第九章配位化合物130
第一节配位化合物的基本概念130
一、配合物的定义130
二、配合物的组成131
三、配合物的命名132
第二节配合物的稳定性133
一、配离子在水溶液中的解离平衡133
二、配位平衡的移动133
第三节配合物的应用135
本章小结136
思考与练习137
【阅读材料】氰化物及含氰废水的处理138
第二篇元素知识
第十章常见非金属元素及其化合物141
第一节卤素141
一、氯气141
二、氯化氢、盐酸143
三、重要的盐酸盐144
四、氯的含氧酸及其盐145
五、卤素的性质比较146
六、卤离子的检验148
第二节氧和硫148
一、氧、臭氧、过氧化氢149
二、硫150
三、硫化氢151
四、二氧化硫、亚硫酸及其盐152
五、硫酸及其盐152
六、硫酸根离子的检验154
第三节氮154
一、氮气155
二、氨和铵盐155
三、硝酸及其盐157
第四节碳和硅158
一、碳及其氧化物158
二、碳酸盐和碳酸氢盐159
三、重要的碳化物160
*四、硅及其重要化合物160
本章小结163
思考与练习165
【阅读材料】氟、碘与人体健康170
第十一章常见金属元素及其化合物171
第一节金属通论171
一、金属键171
二、金属的物理性质172
三、金属的化学性质172
四、金属的冶炼173
第二节金属的腐蚀与防腐174
一、金属的腐蚀174
二、防止金属腐蚀的方法175
第三节钠、镁、钙、铝及其重要化合物176
一、钠和钠的化合物176
二、镁、钙和它们的化合物179
三、铝和铝的化合物181
第四节硬水及其软化183
一、硬水和软水183
二、硬水的危害183
三、硬水的软化183
第五节铬、锰、铁及其重要化合物184
一、铬和铬的化合物184
二、锰和锰的化合物185
三、铁和铁的化合物186
第六节铜、银、锌、汞及其重要化合物188
一、铜和铜的化合物188
二、银和银的化合物189
三、锌和锌的化合物190
四、汞和汞的化合物191
本章小结191
思考与练习192
【阅读材料】微量金属元素和人体健康194
第三篇有机化合物
第十二章烃197
第一节概述197
一、有机化合物197
二、有机化合物的特性197
三、有机化合物的分类198
四、有机物的来源198
第二节甲烷烷烃199
一、甲烷199
二、烷烃201
第三节乙烯烯烃203
一、乙烯204
二、烯烃205
第四节乙炔炔烃206
一、乙炔206
二、炔烃207
第五节苯芳香烃207
一、苯208
二、芳香烃209
本章小结210
思考与练习210
【阅读材料一】烯烃和炔烃的系统命名及其同分异构212
【阅读材料二】化学致癌物213
第十三章烃的衍生物214
第一节氯乙烷氯乙烯214
一、氯乙烷214
二、氯乙烯215
第二节乙醇乙醚215
一、乙醇215
二、乙醚217
第三节乙醛丙酮217
一、乙醛217
二、丙酮218
第四节乙酸乙酸乙酯218
一、乙酸219
二、乙酸乙酯220
第五节苯酚220
第六节硝基苯苯胺221
一、硝基苯221
二、苯胺221
第七节杂环化合物221
一、杂环化合物的分类221
二、杂环化合物的命名221
第八节油脂尿素222
一、油脂222
二、尿素223
本章小结223
思考与练习224
【阅读材料一】乙醇的生理作用226
【阅读材料二】肥皂和合成洗涤剂227
第十四章其他常见有机物228
第一节糖类228
一、单糖228
二、低聚糖229
三、多糖229
第二节蛋白质230
一、蛋白质的组成230
二、蛋白质的性质231
第三节高分子化合物231
一、高分子化合物的基本概念231
二、高分子化合物的特性232
三、常见高分子材料233
四、新型高分子材料235
本章小结236
思考与练习237
【阅读材料】食品添加剂237
第四篇环境和能源
第十五章化学与环境239
第一节环境和环境问题239
第二节环境污染239
一、大气污染240
二、水体污染241
三、其他污染242
第三节“三废”处理243
一、废气的处理243
二、废水的处理244
三、废渣的处理244
第四节绿色化学245
一、绿色化学的提出245
二、绿色化学的定义245
三、绿色化学的特点245
四、绿色化学的十二项原则246
五、当前绿色化学的研究重点246
本章小结246
思考与练习247
【阅读材料】有机农业与有机食品248
第十六章能源250
第一节能源的分类和能量的转化250
一、能源的分类250
二、能量的转化250
第二节煤炭的综合利用250
一、煤的焦化251
二、煤的气化251
三、煤的液化251
第三节石油和天然气252
一、石油252
二、天然气253
三、原油和天然气储量253
第四节核能254
第五节化学电源254
一、锌锰干电池255
二、铅蓄电池255
三、银锌电池256
四、燃料电池256
第六节新能源的开发256
一、太阳能256
二、生物质能256
三、氢能257
本章小结258
思考与练习258
学生实验260
实验一配制一定物质的量浓度的溶液(2课时)260
实验二化学反应速率和化学平衡(2课时)261
实验三电解质溶液(2课时)262
实验四氧化还原反应和电化学(2课时)264
实验五配位化合物(1课时)265
实验六卤素、氧、硫及其重要化合物(2课时)266
实验七氮、碳、硅的重要化合物(2课时)267
实验八钠、镁、钙、铝及其重要化合物(2课时)269
实验九铬、锰、铁的重要化合物(2课时)270
实验十铜、银、锌、汞的重要化合物(2课时)271
实验十一乙烯、乙炔的制备和性质(2课时)273
实验十二乙醇、乙醛、乙酸、苯酚的性质(4课时)274
实验十三碳水化合物和蛋白质的性质(2课时)276
附录278
附录一国际单位制(SI)278
附录二一些弱酸、弱碱的解离常数(298K)278
附录三酸、碱、盐溶解性表(293K)279
附录四一些难溶电解质的溶度积常数(298K)279
附录五一些有机物的标准摩尔燃烧焓(298K)280
附录六一些物质的标准热力学数据(298K)280
附录七标准电极电势(298K)281
附录八常见配离子的稳定常数(298K)282
参考文献283
元素周期表284