工程化学

《工程化学》共分六章，主要内容包括化学反应基本原理、水溶液化学、氧化还原反应与电化学、物质结构基础和工程材料等。本书以反应原理为主线，同时穿插介绍能源、大气污染、绿色化学、水污染和金属腐蚀等，在重视化学基本理论与知识的同时，甄选实例将化学与各专业现实问题联系起来，反映学科发展趋势和最新成果，展现化学的广泛应用前景。在高等学校课程思政的人才培养发展环境和要求下，编写时注重将思政元素凝练并融入教材。 《工程化学》可作为高等院校非化学化工类专业工科类学生的教材，同时可供工程技术人员参考。

2003年入职南京工业大学，2013年获得博士学位，澳大利亚昆士兰大学访问学者（2015年）。先后主讲“无机与分析化学”、“工程化学”、“有机化合物分析”3门本科课程。先后参加了《无机与分析化学》和《工程化学》校级精品课程建设，以及《高中化学衔接课程》的在线课程建设。曾获南京工业大学首届教学创新大赛优 秀奖和南京工业大学微课程特等奖。主要从事离子液体的合成、性质、应用研究；精细化学品合成及应用；天然大分子的改性应用。在国际期刊上发表SCI论文二十多篇，获国家发明专利授权2项。主持国家自然科学基金1项、省自然科学基金项目1项、主持和参与企业委托课题多项。

绪论 1 第1章 热化学 5 1.1 热化学概述 5 1.1.1 几个基本概念 5 1.1.2 热效应及其测量 7 1.2 反应热的计算 9 1.2.1 热力学第一定律 9 1.2.2 等容热效应与热力学能变、等压热效应与焓变 10 1.2.3 反应的标准摩尔焓变 12 1.3 能源与能源的合理利用 14 1.3.1 化石能源 15 1.3.2 新能源 16 选读材料 18 习题 19 第2章 化学反应的基本原理 22 2.1 化学反应的方向和吉布斯函数 22 2.1.1 影响化学反应方向的因素 22 2.1.2 吉布斯函数变与反应的自发性 25 2.2 反应的限度和平衡常数 29 2.2.1 反应限度和平衡常数 29 2.2.2 标准平衡常数与标准摩尔吉布斯函数变 31 2.2.3 化学平衡的移动及温度对平衡常数的影响 32 2.3 化学反应速率 34 2.3.1 化学反应速率和反应速率方程 34 2.3.2 温度对反应速率的影响 37 2.3.3 反应的活化能和催化剂 38 2.4 环境化学和绿色化学 40 2.4.1 大气污染与环境化学 40 2.4.2 绿色化学 41 选读材料 42 习题 43 第3章 水溶液化学 47 3.1 溶液的通性 47 3.1.1 非电解质溶液的通性 47 3.1.2 电解质溶液的通性 50 3.1.3 溶液通性的应用 51 3.1.4 表面活性剂溶液 52 3.2 酸碱解离平衡 54 3.2.1 酸碱的概念 54 3.2.2 弱酸弱碱的解离平衡 56 3.2.3 缓冲溶液和pH控制 59 3.3 难溶电解质的沉淀溶解平衡 61 3.3.1 溶度积 61 3.3.2 溶度积和溶解度的关系 62 3.3.3 溶度积规则及其应用 63 3.4 配位化合物和配位平衡 65 3.4.1 配位化合物的组成和命名 65 3.4.2 配位平衡及其平衡常数 67 3.4.3 配位化合物的应用 68 3.5 水的净化与废水处理 70 选读材料 72 习题 75 第4章 电化学基础 78 4.1 氧化还原反应 78 4.2 原电池 79 4.2.1 原电池中的化学反应 79 4.2.2 原电池的热力学 81 4.3 电极电势 83 4.3.1 电极电势的产生 83 4.3.2 标准电极电势 84 4.3.3 电极电势的能斯特方程——浓度对电极电势的影响 86 4.4 电动势与电极电势在化学上的应用 87 4.4.1 计算原电池电动势 87 4.4.2 氧化剂和还原剂相对强弱的比较 88 4.4.3 氧化还原反应方向和限度的判断 89 4.5 化学电源 90 4.5.1 一次电池 91 4.5.2 二次电池 92 4.5.3 连续电池 94 4.5.4 化学电源的正确使用 96 4.6 电解 96 4.6.1 电解的基本原理 96 4.6.2 分解电压和超电势 97 4.6.3 电解产物的一般规律 99 4.6.4 电解技术的应用 100 4.7 金属的腐蚀及防护 102 4.7.1 金属的电化学腐蚀 102 4.7.2 金属腐蚀的防护 102 选读材料 104 习题 106 第5章 物质结构基础 110 5.1 原子结构 110 5.1.1 原子结构的基本概念 110 5.1.2 原子核外的电子排布方式和元素周期律 116 5.1.3 原子光谱 122 5.2 分子结构 123 5.2.1 化学键 123 5.2.2 分子的极性和空间构型 127 5.2.3 分子间作用力 132 5.2.4 超分子化学 135 5.2.5 分子光谱 136 5.3 晶体结构 139 5.3.1 晶体的基本类型 139 5.3.2 晶体结构的测定 143 5.3.3 晶体的缺陷与非整比化合物 144 5.3.4 非线性光学晶体 145 选读材料 146 习题 148 第6章 化学与工程材料 150 6.1 金属材料 150 6.1.1 金属元素概述 150 6.1.2 合金材料 151 6.1.3 超导材料 154 6.2 无机非金属材料 155 6.2.1 非金属元素概述 155 6.2.2 胶凝材料 155 6.2.3 陶瓷材料 156 6.2.4 半导体材料 157 6.2.5 光导纤维材料 157 6.3 高分子材料 158 6.3.1 高分子化合物的定义 158 6.3.2 高分子的分类 158 6.3.3 高分子的命名 159 6.3.4 高分子的合成 160 6.3.5 高分子的结构 161 6.3.6 高分子的热转变 163 6.3.7 高分子的一些物理性能 164 6.3.8 通用高分子材料 165 6.3.9 功能高分子材料 170 6.4 复合材料 174 6.4.1 复合材料的组成 174 6.4.2 复合材料的分类 174 选读材料 176 习题 178 附录 179 附录1 一些基本物理常数 179 附录2 常见物质的标准热力学数据(p=100 kPa,T=298.15 K) 179 附录3 常见弱酸和弱碱在水中的解离常数 183 附录4 常见难溶电解质的溶度积(298.15 K) 183 附录5 一些配离子的稳定常数 184 附录6 标准电极电势 185 参考文献 187