工科大学化学

本书立足于工程教育专业认证的理念，以培养车辆、土木、机械、材料等理工科专业学生的化学素养为目标，突出大学化学在工程实践中的实际应用，旨在拓展学生视野，启迪学生思维。全书共8章，包括物质的聚集状态与环境保护、化学反应的能量与方向、化学平衡和反应速率、水溶液中的化学平衡、物质结构基础、氧化还原反应与电化学基础、化学与工程材料以及化学安全知识与意外防护。本书内容简练、实用性强，既具专业性又有科普性，不仅适用于普通高等院校非化学、化工类专业的基础课教学，也适用于各类成人教育、自学考试备考等，还可供相关工程技术人员参考使用。

前言
绪论1
0.1化学的研究对象及作用1
0.2化学的学科分支2
0.3化学的学科特点2
0.4化学学科的发展趋势3
0.5“工科大学化学”的学习内容3
第1章物质的聚集状态与环境保护4
1.1气体4
1.1.1理想气体4
1.1.2气体分压定律4
1.1.3大气污染与防治6
1.2溶液7
1.2.1溶液浓度的表示方法8
1.2.2稀溶液的依数性8
1.2.3水资源保护12
1.3固体14
1.3.1晶体和非晶体14
1.3.2固体表面的吸附与干燥15
1.3.3固体废弃物的利用及处理16
1.4环境保护与可持续性发展17
本章小结19
思考与练习题19
第2章化学反应的能量与方向21
2.1化学反应中的质量关系21
2.1.1化学反应计量数21
2.1.2反应进度22
2.2化学反应中的能量关系22
2.2.1热力学常用术语22
2.2.2热力学第一定律23
2.2.3化学反应热和焓变25
2.2.4热化学方程式26
2.2.5化学反应的焓变27
2.3化学反应的方向29
2.3.1自发过程29
2.3.2焓变与反应的自发性30
2.3.3混乱度与熵30
2.4吉布斯函数与反应方向的判据31
2.4.1吉布斯函数31
2.4.2吉布斯函数变与反应的方向33
2.5能源开发利用35
2.5.1能源概述36
2.5.2常规能源37
2.5.3新型能源38
2.5.4人类利用能源的历史及现状展望41
2.5.5我国能源现状及面临的挑战42
本章小结45
思考与练习题45
第3章化学平衡和反应速率48
3.1化学平衡48
3.1.1化学平衡概述48
3.1.2化学平衡常数49
3.1.3化学平衡的移动52
3.2化学反应速率56
3.2.1化学反应速率的定义56
3.2.2影响化学反应速率的因素58
3.2.3化学反应速率理论64
3.2.4催化剂和催化作用66
本章小结69
思考与练习题69
第4章水溶液中的化学平衡72
4.1酸碱电离平衡72
4.1.1酸碱理论72
4.1.2弱电解质的解离平衡75
4.2难溶电解质的沉淀溶解平衡85
4.2.1溶度积85
4.2.2分步沉淀86
4.2.3沉淀的转化87
4.3配位化合物和配离子的离解平衡89
4.3.1配位化合物的组成和命名89
4.3.2配位平衡92
4.3.3配位化合物的应用95
本章小结97
思考与练习题97
第5章物质结构基础103
5.1原子结构103
5.1.1核外电子运动状态103
5.1.2多电子原子核外电子分布108
5.2元素周期律113
5.2.1原子电子层结构与元素周期表113
5.2.2元素的周期性114
5.3化学键与分子结构117
5.3.1离子键118
5.3.2共价键118
5.3.3分子间力和氢键124
5.3.4金属键128
5.4晶体结构129
本章小结131
思考与练习题131
第6章氧化还原反应与电化学基础134
6.1氧化还原反应的基本概念134
6.1.1氧化值134
6.1.2氧化还原反应方程式的配平136
6.2原电池及其电动势138
6.2.1原电池的构成与分类138
6.2.2原电池的设计140
6.2.3原电池的热力学141
6.3电极电势及其应用143
6.3.1电极电势的产生143
6.3.2标准电极电势144
6.3.3影响电极电势的因素145
6.3.4电极电势的应用147
6.4电解149
6.4.1电解的基本原理149
6.4.2分解电压和超电势150
6.4.3电解产物的判断151
6.5化学电源152
6.5.1一次电池152
6.5.2二次电池153
6.5.3燃料电池154
6.5.4绿色电池155
本章小结156
思考与练习题156
第7章化学与工程材料159
7.1工程材料概述159
7.1.1工程材料的分类159
7.1.2工程材料的特点160
7.2工程材料的腐蚀与防护161
7.2.1金属的腐蚀与防护161
7.2.2混凝土的腐蚀与防护164
7.2.3高分子材料的腐蚀与防护166
7.3材料的摩擦与润滑167
7.3.1机械与化学抛光167
7.3.2纳米润滑剂168
7.3.3高分子摩擦材料169
7.4材料的表面处理170
7.4.1材料的表面处理技术170
7.4.2钢表面强化的化学方法172
7.4.3高分子材料表面处理的化学方法173
本章小结174
思考与练习题174
第8章化学安全知识与意外防护177
8.1化学试剂177
8.1.1化学试剂的分类177
8.1.2化学试剂的贮存178
8.2化学安全常识及意外事故处理179
8.2.1化学安全常识179
8.2.2化学意外事故处理179
8.3危险化学品180
8.3.1危险化学品的分类与特性181
8.3.2危险化学品的储存和运输183
8.3.3危险化学品事故的预防和处理183
本章小结185
思考与练习题185
附录187
附录1常见物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔吉布斯函数、标准摩尔熵（298.15K，100kPa）187
附录2-1酸在水溶液中的解离常数（298.15K）191
附录2-2碱在水溶液中的解离常数（298.15K）195
附录3难溶电解质的溶度积Ksp（298.15K）197
附录4配离子的稳定常数198
附录5氧化还原电对的标准电极电势（298.15K）198
附录6地表水环境质量标准（GB 3838-2002）201
参考文献202