农业基础化学(第2版高职高专教育十二五规划建设教材)

本书是教育部项目Ⅲ-29-1“高职高专教育化学课程教学内容体系改革、建设的研究与实践” 课题成果之一。 本书依据农、林、牧高职院校培养目标和专业需求,坚持“适度、够用、适用”的原则,将无机化 学、分析化学、有机化学和化学实验几门课整合为一本教材。内容按五大模块编排:第一篇为无机 化学基础知识,包含稀溶液、胶体、弱电解质电离等无机四大平衡;第二篇为定量分析,主要介绍容 量分析的四大滴定法和仪器分析中的吸光光度分析法;第三篇为有机化学基础知识,包含烃、醇、 酚、醚、醛、酮、醌、羧酸及取代酸、油脂、杂环化合物和生物碱的命名、性质及应用;第四篇为生物高 分子化合物,包含糖类和蛋白质的结构、性质及应用;第五篇为与理论内容相关的实验内容。 本教材可作为高职高专教育农业类各专业基础课程———《农业基础化学》教材,也可以作为 农林牧类科技工作者的参考书。

主 编 徐丽芳 姜有昌 于文惠 副主编 王晓兰 刘景芳 张春颖 参 编 丁立群 于强波 刘巍巍 许彦斌 张振东 苏晓田 宋淑梅 邵 敏 郝 萍 主 审 赵士铎

第一篇 无机化学基础知识 第一章 溶液和胶体………………………………………………………………… 3 第一节 溶液及溶液组成的表示方法…………………………………………… 3 一、分散系 ……………………………………………………………………… 3 二、溶液组成的表示方法 ……………………………………………………… 5 第二节 稀溶液的依数性 ……………………………………………………… 6 一、溶液的蒸气压下降 ………………………………………………………… 7 二、溶液的沸点升高和凝固点降低 …………………………………………… 8 三、溶液的渗透压 …………………………………………………………… 10 第三节 胶体 …………………………………………………………………… 13 一、溶胶的结构………………………………………………………………… 14 二、溶胶的性质………………………………………………………………… 15 三、溶胶的稳定性和聚沉……………………………………………………… 17 第二章 化学平衡与电解质溶液 ………………………………………………… 23 第一节 化学平衡 ……………………………………………………………… 23 一、化学平衡及平衡常数……………………………………………………… 23 二、影响化学平衡移动的因素………………………………………………… 26 第二节 弱电解质的电离平衡 ………………………………………………… 27 一、电离平衡和稀释定律 …………………………………………………… 28 二、同离子效应 ……………………………………………………………… 29 三、多元弱酸、弱碱的电离平衡 ……………………………………………… 30 第三节 溶液的酸碱性 ………………………………………………………… 31 一、水的电离和pH 标度 …………………………………………………… 31 二、盐类水溶液的酸碱性……………………………………………………… 32 2 三、影响盐类水解的因素……………………………………………………… 36 四、盐类水解和pH 在农业上的应用 ……………………………………… 37 第四节 缓冲溶液 ……………………………………………………………… 39 一、缓冲溶液…………………………………………………………………… 39 二、缓冲溶液在农业上的应用………………………………………………… 42 第五节 沉淀溶解平衡的移动 ………………………………………………… 44 一、溶度积常数………………………………………………………………… 44 二、沉淀溶解平衡的移动……………………………………………………… 45 第三章 氧化还原反应 …………………………………………………………… 52 第一节 氧化还原反应 ………………………………………………………… 52 一、氧化还原反应的基本概念………………………………………………… 52 二、氧化还原反应方程式的配平……………………………………………… 53 第二节 原电池和电极电势 …………………………………………………… 54 一、原电池……………………………………………………………………… 54 二、电极电势…………………………………………………………………… 55 三、电极电势的应用…………………………………………………………… 59 第三节 氧化还原反应在农业上的应用 ……………………………………… 61 第四章 配位化合物 ……………………………………………………………… 65 第一节 配位化合物 …………………………………………………………… 65 一、配位化合物的基本概念…………………………………………………… 65 二、配合物的组成……………………………………………………………… 66 三、配合物的命名……………………………………………………………… 68 第二节 配位离解平衡 ………………………………………………………… 69 一、配位离解平衡及平衡常数………………………………………………… 69 二、配位离解平衡的移动……………………………………………………… 70 第三节 螯合物 ………………………………………………………………… 73 第四节 配合物在农业上的应用 ……………………………………………… 75 第二篇 定 量 分 析 第五章 定量分析概述 …………………………………………………………… 83 第一节 定量分析的任务和分析方法…………………………………………… 83 一、定量分析的任务…………………………………………………………… 83 二、定量分析的方法…………………………………………………………… 83 3 第二节 定量分析的误差 ……………………………………………………… 84 一、系统误差和偶然误差……………………………………………………… 85 二、准确度和精密度…………………………………………………………… 87 第三节 有效数字和可疑值的取舍 …………………………………………… 91 一、有效数字及运算规则……………………………………………………… 91 二、可疑值的取舍……………………………………………………………… 93 第四节 滴定分析概述 ………………………………………………………… 95 一、滴定分析名词术语 ……………………………………………………… 95 二、滴定分析方法 …………………………………………………………… 95 三、滴定分析法对滴定反应的要求及常用的滴定方式……………………… 96 四、标准溶液的配制和标定 ………………………………………………… 97 五、滴定分析的误差要求 …………………………………………………… 98 第六章 酸碱滴定法……………………………………………………………… 103 第一节 酸碱指示剂 ………………………………………………………… 103 一、酸碱指示剂的变色原理和变色范围 …………………………………… 103 二、混合指示剂 ……………………………………………………………… 106 第二节 酸碱滴定曲线和指示剂的选择 …………………………………… 108 一、强酸强碱的滴定 ………………………………………………………… 108 二、一元弱酸弱碱的滴定 …………………………………………………… 111 第三节 酸碱标准溶液的配制和标定 ……………………………………… 115 一、酸标准溶液的标定 ……………………………………………………… 115 二、碱标准溶液的标定 ……………………………………………………… 116 第四节 酸碱滴定法应用实例 ……………………………………………… 116 一、铵盐中氮的测定 ………………………………………………………… 117 二、生物试样中总酸度的测定 ……………………………………………… 118 第七章 配位滴定法……………………………………………………………… 121 第一节 EDTA的性质及其配合物 ………………………………………… 121 一、EDTA的性质 …………………………………………………………… 121 二、EDTA与金属离子形成配合物的特点 ………………………………… 122 三、酸度对 EDTA金属配合物稳定性的影响……………………………… 123 第二节 金属指示剂…………………………………………………………… 127 一、金属指示剂的变色原理 ………………………………………………… 127 二、常用的金属指示剂 ……………………………………………………… 128 4 第三节 配位滴定法应用……………………………………………………… 129 一、提高配位滴定选择性的方法 …………………………………………… 129 二、配位滴定法应用实例 …………………………………………………… 132 第八章 氧化还原滴定法和沉淀滴定法………………………………………… 137 第一节 氧化还原滴定法……………………………………………………… 137 一、氧化还原指示剂 ………………………………………………………… 137 二、高锰酸钾法 ……………………………………………………………… 139 三、重铬酸钾法 ……………………………………………………………… 141 四、碘量法 …………………………………………………………………… 141 五、氧化还原滴定法应用实例 ……………………………………………… 144 第二节 沉淀滴定法…………………………………………………………… 147 一、莫尔法 …………………………………………………………………… 148 二、佛尔哈德法 ……………………………………………………………… 149 三、银量法应用实例 ………………………………………………………… 150 第九章 吸光光度分析法………………………………………………………… 154 第一节 吸光光度法的基本原理……………………………………………… 154 一、物质的颜色和对光的选择性吸收 ……………………………………… 154 二、朗伯-比耳定律 …………………………………………………………… 156 第二节 显色反应……………………………………………………………… 157 一、显色反应和显色剂 ……………………………………………………… 157 二、影响显色反应的因素 …………………………………………………… 158 第三节 吸光光度分析测量条件的选择……………………………………… 159 一、选择合适波长的入射光 ………………………………………………… 160 二、控制吸光度的读数范围 ………………………………………………… 160 三、选择合适的参比溶液 …………………………………………………… 160 第四节 吸光光度分析的方法………………………………………………… 161 一、目视比色法 ……………………………………………………………… 161 二、分光光度法 ……………………………………………………………… 162 第五节 吸光光度法应用实例………………………………………………… 166 一、铵的测定 ………………………………………………………………… 166 二、铁的测定 ………………………………………………………………… 166 三、磷的测定 ………………………………………………………………… 167 5 第三篇 有机化学基础知识 第十章 有机化学概述…………………………………………………………… 173 一、有机化合物和有机化学 ………………………………………………… 173 二、有机化合物的特点 ……………………………………………………… 173 三、有机化合物的分类 ……………………………………………………… 174 四、有机化学与农业科学的关系 …………………………………………… 175 第十一章 烃……………………………………………………………………… 177 第一节 烷烃…………………………………………………………………… 177 一、同系列和同分异构 ……………………………………………………… 177 二、命名 ……………………………………………………………………… 178 三、物理性质 ………………………………………………………………… 180 四、化学性质 ………………………………………………………………… 181 五、自然界中的烷烃 ………………………………………………………… 182 第二节 烯烃…………………………………………………………………… 183 一、单烯烃的命名和同分异构 ……………………………………………… 183 二、单烯烃的化学性质 ……………………………………………………… 184 三、二烯烃 …………………………………………………………………… 186 四、自然界的烯烃 …………………………………………………………… 186 第三节 环烃 ………………………………………………………………… 187 一、脂环烃 …………………………………………………………………… 187 二、芳香烃 …………………………………………………………………… 189 第十二章 醇、酚、醚……………………………………………………………… 193 第一节 醇 …………………………………………………………………… 193 一、醇的分类和命名 ………………………………………………………… 193 二、醇的物理性质 …………………………………………………………… 195 三、醇的化学性质 …………………………………………………………… 196 四、醇代表物的应用 ………………………………………………………… 199 第二节 酚……………………………………………………………………… 202 一、酚的分类和命名 ………………………………………………………… 202 二、酚的化学性质 …………………………………………………………… 203 三、酚代表物的应用 ………………………………………………………… 204 第三节 醚……………………………………………………………………… 206 一、醚的分类和命名 ………………………………………………………… 206 6 二、醚代表物的应用 ………………………………………………………… 207 第十三章 醛、酮、醌……………………………………………………………… 210 第一节 醛、 ………………………………………………………………… 210 一、醛、酮的分类和命名……………………………………………………… 210 二、醛、酮的化学性质………………………………………………………… 211 三、醛、酮代表物的应用……………………………………………………… 214 第二节 醌……………………………………………………………………… 216 一、醌的结构和命名 ………………………………………………………… 216 二、生物体内重要的醌 ……………………………………………………… 217 第十四章 羧酸及其衍生物……………………………………………………… 220 第一节 羧酸…………………………………………………………………… 220 一、分类和命名 ……………………………………………………………… 220 二、化学性质 ………………………………………………………………… 221 三、羧酸代表物的应用 ……………………………………………………… 223 第二节 羧酸的衍生物………………………………………………………… 225 一、命名 ……………………………………………………………………… 225 二、化学性质 ………………………………………………………………… 226 三、自然界中的羧酸衍生物 ………………………………………………… 227 第三节 取代酸………………………………………………………………… 228 一、羟基酸 …………………………………………………………………… 228 二、羰基酸 …………………………………………………………………… 231 第十五章 油脂和类脂化合物…………………………………………………… 235 第一节 油脂…………………………………………………………………… 235 一、油脂的组成和结构 ……………………………………………………… 235 二、油脂的化学性质 ………………………………………………………… 236 第二节 类脂化合物…………………………………………………………… 239 一、磷脂 ……………………………………………………………………… 239 二、蜡 ………………………………………………………………………… 240 三、甾族化合物 ……………………………………………………………… 241 第十六章 杂环化合物和生物碱………………………………………………… 246 第一节 杂环化合物…………………………………………………………… 246 一、杂环化合物的分类和命名 ……………………………………………… 246 二、重要的杂环化合物及其衍生物 ………………………………………… 248 7 第二节 生物碱………………………………………………………………… 251 一、生物碱概述 ……………………………………………………………… 251 二、生物碱的一般性质 ……………………………………………………… 251 三、生物碱的提取方法 ……………………………………………………… 252 四、几种重要的生物碱 ……………………………………………………… 252 第四篇 生物高分子化合物 第十七章 糖类…………………………………………………………………… 259 第一节 单糖 ………………………………………………………………… 259 一、单糖的结构 ……………………………………………………………… 259 二、单糖的化学性质 ………………………………………………………… 261 三、单糖及其衍生物的应用 ………………………………………………… 263 第二节 双糖…………………………………………………………………… 265 一、还原性双糖 ……………………………………………………………… 266 二、非还原性双糖 …………………………………………………………… 267 第三节 多糖 ………………………………………………………………… 268 一、淀粉 ……………………………………………………………………… 268 二、糖原 ……………………………………………………………………… 270 三、纤维素 …………………………………………………………………… 270 四、半纤维素 ………………………………………………………………… 271 第十八章 蛋白质………………………………………………………………… 273 第一节 氨基酸………………………………………………………………… 273 一、氨基酸的结构、分类和命名……………………………………………… 273 二、氨基酸的理化性质 ……………………………………………………… 276 第二节 肽……………………………………………………………………… 278 一、肽的形成 ………………………………………………………………… 278 二、肽的命名 ………………………………………………………………… 279 三、生物活性肽 ……………………………………………………………… 279 第三节 蛋白质………………………………………………………………… 281 一、蛋白质的分类 …………………………………………………………… 281 二、蛋白质的元素组成 ……………………………………………………… 281 三、蛋白质的结构 …………………………………………………………… 282 四、蛋白质的性质 …………………………………………………………… 284 8 第五篇 实 验 实验一 溶液的配制与稀释……………………………………………………… 293 实验二 酸度计的使用…………………………………………………………… 296 实验三 分析天平的称量练习…………………………………………………… 299 实验四 滴定分析基本操作练习………………………………………………… 303 实验五 标准溶液的配制………………………………………………………… 307 实验六 氢氧化钠标准溶液的标定……………………………………………… 308 实验七 食醋中总酸量的测定…………………………………………………… 310 实验八 铵盐中氮含量测定……………………………………………………… 311 实验九 高锰酸钾标准溶液的标定……………………………………………… 312 实验十 过氧化氢含量的测定…………………………………………………… 314 实验十一 水中 Ca2+ 、Mg 2+ 含量及水总硬度的测定 ………………………… 315 实验十二 邻二氮菲光度法测定铁……………………………………………… 317 实验十三 吸光光度法测定磷…………………………………………………… 320 实验十四 烟碱的提取…………………………………………………………… 323 实验十五 有机化合物官能团的性质实验……………………………………… 324 实验十六 糖的性质……………………………………………………………… 328 实验十七 蛋白质的性质………………………………………………………… 329 实验十八 自行设计实验———醇、酚、醛、酮、羧酸未知液的分析……………… 332 附 录 附录一 常见元素的相对原子质量……………………………………………… 333 附录二 常见物质的相对分子质量……………………………………………… 334 附录三 常用酸碱溶液的相对密度和浓度……………………………………… 336 附录四 常用酸碱溶液的配制…………………………………………………… 337 附录五 弱酸、弱碱的电离常数 ………………………………………………… 338 附录六 难溶电解质的溶度积…………………………………………………… 341 附录七 配离子的稳定常数……………………………………………………… 342 附录八 氨羧配合剂类配离子的稳定常数……………………………………… 343 附录九 标准电极电势(18~25℃)……………………………………………… 344 思考练习题及动脑筋参考答案…………………………………………………… 346 参考文献…………………………………………………………………………… 374