基础化学 高波 物质结构基础 化学基础知识 化学反应速率及化学平衡 高职院校化工技术类 环境保护类等专业活页式工作手册式

本书根据《国家职业教育改革实施方案》的要求，依托德国“双元制”模式，结合职业技能大赛内容，将无机化学、分析化学和有机化学知识进行了整合。全书共有十一个教学模块，包括物质结构基础、化学基础知识、化学反应速率及化学平衡、无机化合物及酸碱滴定、沉淀反应及沉淀滴定、氧化还原反应及氧化还原滴定、配位化合物与配位滴定、烃类、烃类衍生物、有机实验操作、实验室安全基础知识，并设计了十三个实用性强、应用广泛的工作任务，与教学模块相辅相成，体现情境教学、任务驱动的教学理念。
本书可作为高职院校化工技术类、环境保护类、安全类、轻化工类、制药、农林、医学、生物技术类、食品等相关专业教材，也可供相关工作技术人员培训和学习参考。

高波，盘锦职业技术学院，副教授，具有化工总控工高 级技师、化工分析检验工和高 级考评员资格，为“双师型”教师。
先后获得盘锦市优秀教师，盘职院优秀教师、优秀共产党员、思想政治工作先进个人、精神文明建设先进个人、青年骨干教师等荣誉称号。
主要讲授《基础化学》、《有机化学》、《普通化学》、《无机化学》、《化学》等多门课程。担任工业分析检验大赛学生指导及国家 级赛项裁判员工作。为给学生提供更优质的教学并提供更有针对性的参考资料，积极参与盘锦职业技术学院中德双元教育模式改革、以能力为本位的项目化课程改革，结合改革意图及多年的本领域教学经验，特编写此教材。

模块一 物质结构基础
单元一 原子结构002
知识点一 原子结构的模型和组成002
一、原子结构模型的演变002
二、原子的组成003
知识点二 原子核外电子的分布003
一、原子轨道能级003
二、原子核外电子排布004
单元二 元素周期表及元素周期律007
知识点一 元素周期表007
一、认识元素周期表007
二、元素周期表的应用009
知识点二 元素周期律010
一、原子半径010
二、电负性010
单元三 化学键012
知识点一 离子键013
一、离子键定义013
二、离子键的形成条件013
三、离子键的特征013
知识点二 共价键013
一、共价键定义013
二、共价键的特征014
三、共价键的分类014
四、共价键参数015
五、配位键015
知识点三 金属键016
知识点四 分子间作用力和氢键016
一、分子的极性016
二、分子间作用力017
三、氢键017

模块二 化学基础知识
单元一 基本物理量020
知识点一 质量020
知识点二 温度021
知识点三 体积021
知识点四 密度021
知识点五 溶解度022
一、溶解度的含义022
二、饱和、不饱和、过饱和溶液022
单元二 物质的量024
知识点一 物质的量024
知识点二 摩尔质量与摩尔体积025
一、摩尔质量025
二、摩尔体积025
单元三 分散体系概述027
知识点一 相027
知识点二 分散系028
一、分散系的概念028
二、分散系分类028
单元四 溶液配制及浓度表示法030
知识点一 溶液配制方法031
一、标准溶液的配制方法031
二、一般溶液的配制方法031
三、溶液的稀释032
知识点二 溶液浓度表示法032
一、标准溶液浓度表示法032
二、一般溶液浓度表示法033
知识点三 溶液浓度之间的换算034
单元五 误差及有效数字036
知识点一 误差036
一、误差的来源037
二、误差的避免038
三、误差的表示方法038
知识点二 有效数字040
一、有效数字的位数040
二、有效数字的修约040
三、有效数字的运算041

模块三 化学反应速率及化学平衡
单元一 影响化学反应速率的因素044
知识点一 化学反应速率044
一、化学反应速率的意义044
二、化学反应速率的定义045
知识点二 活化分子、活化能046
知识点三 化学反应速率的影响因素047
一、浓度(分压)对反应速率的影响047
二、温度对化学反应速率的影响048
三、催化剂对化学反应速率的影响049
四、其他影响化学反应速率的因素049
单元二 影响化学平衡的因素051
知识点一 化学平衡051
一、可逆反应051
二、化学平衡的建立及特征052
三、化学平衡常数052
知识点二 化学平衡的影响因素054
一、浓度对化学平衡的影响054
二、压力对化学平衡的影响055
三、温度对化学平衡的影响055
四、催化剂与化学平衡的关系056
五、平衡移动原理(勒夏特列原理) 056

模块四 无机化合物及酸碱滴定
单元一 酸与碱059
知识点一 酸碱质子理论059
一、酸碱的定义060
二、酸碱反应的实质060
三、酸碱的解离平衡常数与酸碱强弱061
知识点二 酸碱平衡影响因素062
一、解离度和稀释定律062
二、同离子效应063
三、盐效应063
知识点三 缓冲溶液064
一、缓冲溶液的定义064
二、缓冲的原理065
三、缓冲溶液能力与缓冲范围065
四、缓冲溶液的分类、作用及选择066
知识点四 酸碱指示剂与酸度的测定067
一、酸碱指示剂的作用原理067
二、酸碱指示剂的变色范围及其影响因素068
三、混合指示剂与pH 试纸069
四、酸度的测定070
知识点五 酸碱滴定的应用071
一、直接法071
二、间接法073
单元二 盐075
知识点一 盐075
一、盐的定义075
二、盐的分类076
三、盐的溶解性076
四、盐的导电性076
知识点二 盐类的水解077
一、盐类水解简介077
二、影响盐类水解的因素078
三、盐类水解的应用078
单元三 氧化物和水079
知识点一 氧化物079
一、氧化物的定义079
二、氧化物的分类080
三、氧化物的溶解性080
知识点二 水080
一、水的解离反应081
二、水的表面张力与反常性质081
知识点三 pH 值计算084

模块五 沉淀反应及沉淀滴定
单元一 溶度积和溶度积规则087
知识点一 溶度积087
知识点二 溶解度与溶度积的关系088
知识点三 溶度积规则089
知识点四 影响难溶物质溶解度的因素089
一、同离子效应089
二、盐效应090
三、酸效应090
四、生成配合物效应090
五、氧化还原效应091
六、其他因素091
单元二 沉淀的转化092
知识点一 分步沉淀与沉淀转化092
一、分步沉淀092
二、沉淀转化093
知识点二 沉淀反应的应用094
一、制备难溶化合物094
二、除去溶液中的杂质094
三、离子鉴定094
单元三 沉淀测定法096
知识点一 重量分析法的基本过程096
一、沉淀形式096
二、称量形式097
知识点二 沉淀滴定法097
一、莫尔法097
二、佛尔哈德法098
三、法扬斯法099

模块六 氧化还原反应及氧化还原滴定
单元一 氧化还原反应103
知识点一 氧化剂与还原剂103
一、氧化还原反应103
二、氧化剂与还原剂104
知识点二 氧化还原反应方程式的配平104
一、氧化数法104
二、离子-电子法105
单元二 电极电势107
知识点一 原电池及其表示方法107
一、原电池107
二、原电池的表示方法108
知识点二 电极电势和电动势108
一、电极电势108
二、电动势110
单元三 氧化还原滴定112
知识点一 氧化还原滴定概述112
一、氧化还原滴定的定义112
二、氧化还原滴定的指示剂113
知识点二 氧化还原滴定法114
一、高锰酸钾法114
二、重铬酸钾法114
三、碘量法115
知识点三 氧化还原滴定的应用117
一、KMnO4 标准溶液的配制和标定117
二、硫代硫酸钠溶液的配制和标定118
三、化学需氧量的测定119

模块七 配位化合物与配位滴定
单元一 配位化合物与配位滴定法122
知识点一 配位化合物的组成及命名122
一、配位化合物的组成122
二、配位化合物的命名123
知识点二 配位滴定法124
一、配位滴定法概念124
二、配位化合物的稳定常数124
三、EDTA 与金属离子形成的配合物125
四、金属指示剂126
五、提高配位滴定选择性的方法127
单元二 配位滴定的应用130
一、EDTA 标准溶液的配制和标定130
二、水质硬度的测定131

模块八 烃类
单元一 有机化学概述134
知识点一 有机化合物的定义及表示方法134
一、有机化合物的定义134
二、有机化合物的结构式及表示方法134
知识点二 有机化合物的特征和官能团135
一、有机化合物的特征135
二、有机化合物的官能团136
单元二 烷烃137
知识点一 烷烃的认知137
一、烷烃定义及分类138
二、烷烃的结构及同分异构现象138
三、烷烃的命名139
知识点二 烷烃的理化性质142
一、物理性质142
二、化学性质144
单元三 烯烃147
知识点一 烯烃的认知147
一、烯烃定义及分类147
二、烯烃的结构及同分异构现象148
三、烯烃的命名149
知识点二 烯烃的理化性质151
一、物理性质151
二、化学性质151
单元四 炔烃155
知识点一 炔烃的认知155
一、炔烃定义及分类155
二、炔烃的结构及同分异构现象156
三、炔烃的命名156
知识点二 炔烃的理化性质157
一、物理性质157
二、化学性质157
单元五 芳香烃160
知识点一 芳香烃的认知160
一、芳香烃定义及分类160
二、芳香烃的结构及同分异构现象161
三、芳香烃的命名162
知识点二 单环芳香烃的理化性质163
一、物理性质163
二、化学性质164

模块九 烃类衍生物
单元一 卤代烃168
知识点一 卤代烃认知168
一、卤代烃的定义168
二、卤代烃的分类169
三、卤代烃的命名169
知识点二 卤代烃的理化性质170
一、物理性质170
二、主要化学性质171
知识点三 几种重要的卤代烃173
一、氯苯173
二、三氯甲烷173
三、四氯甲烷173
单元二 醇175
知识点一 醇的认知175
一、醇的定义175
二、醇的分类176
三、醇的命名176
知识点二 醇的理化性质177
一、物理性质177
二、主要化学性质178
知识点三 几种常见的醇180
一、甲醇180
二、乙醇180
三、乙二醇181
四、苯甲醇181
单元三 酚与醚182
知识点一 酚的认知182
一、酚的定义182
二、酚的分类和命名183
知识点二 酚的理化性质183
一、物理性质183
二、化学性质184
知识点三 几种重要的酚186
一、苯酚186
二、甲苯酚186
三、苯二酚186
四、维生素E 187
知识点四 醚的认知187
一、醚的定义187
二、醚的分类和命名187
三、醚的物理性质188
四、醚的化学性质188
五、环氧乙烷189
单元四 醛与酮191
知识点一 醛与酮的认知191
一、醛、酮的定义191
二、醛、酮的分类192
三、醛和酮的命名192
知识点二 醛与酮的理化性质193
一、物理性质193
二、化学性质194
知识点三 几种重要的醛和酮196
一、甲醛196
二、乙醛196
三、丙酮196
四、苯甲醛197
单元五 羧酸及其衍生物198
知识点一 羧酸198
一、羧酸的定义198
二、羧酸的分类199
三、羧酸的命名199
四、羧酸的物理性质200
五、羧酸的化学性质200
六、几种重要的羧酸202
知识点二 羧酸衍生物203
一、羧酸衍生物的定义和分类203
二、羧酸衍生物的命名203
三、多官能团有机化合物的命名204
四、羧酸衍生物的物理性质205
五、羧酸衍生物的化学性质205
六、重要的羧酸衍生物206

模块十 有机实验操作
单元一 典型实验原理209
知识点一 回流及蒸馏209
一、回流209
二、蒸馏210
知识点二 萃取和洗涤211
单元二 提纯工业乙醇212
一、实验原理212
二、操作步骤212
单元三 乙酸乙酯的合成214
一、合成原理214
二、装置示意图215
三、主要操作步骤215
单元四 熔点测定217
一、测定原理217
二、测定方法217
单元五 制备肥皂219
一、反应原理219
二、肥皂的制备步骤219

模块十一 实验室安全基础基础
单元一 走进化学实验室223
知识点一 实验室安全常识223
一、化学实验室人员安全守则223
二、实验室安全设施224
知识点二 有害化学物质处理226
一、废气的常用处理方法226
二、废液的常用处理方法227
三、废渣的常用处理方法227
四、汞中毒的预防及处理228
知识点三 常见玻璃仪器228
一、无机及化学分析模块228
二、有机合成模块231
三、玻璃仪器的洗涤和干燥233
四、仪器磨口的保护234
单元二 化学试剂标识和储存235
知识点一 化学试剂的标识235
一、化学品安全标签235
二、危险化学品标志236
知识点二 化学试剂的存储237
一、总体存储要求238
二、分类存储要求238
知识点三 化学试剂的选用239
一、化学试剂的分级和规格240
二、化学试剂的选择和使用240

附录
附录1 常见弱电解质的标准解离常数(298.15K) 243
附录2 一些共轭酸碱的解离常数244
附录3 常见难溶电解质的溶度积(298.15K) 245
附录4 常见氧化还原电对的标准电极电势246

参考文献



工作页
工作任务一 配制标准溶液1

工作任务二 盐酸溶液的标定7

工作任务三 混合碱的测定15

工作任务四 酸度测定23

工作任务五 水中Cl- 含量的测定31

工作任务六 高锰酸钾的配制和标定39

工作任务七 化学需氧量的测定45

工作任务八 水硬度的测定53

工作任务九 提纯工业乙醇及质量评价61

工作任务十 合成乙酸乙酯及质量评价69

工作任务十一 熔点测定77

工作任务十二 合成肥皂83

工作任务十三 走进基础化学实验室89

石油化学工业作为流程工业，融合多种学科，由于其工艺过程连续不断，并且具备大型设备多、自动化程度高、危险因素多、“三废”多等特征，对从业人员的职业素质和能力要求更高。《国家职业教育改革实施方案》明确指出，要“借鉴‘双元制’等模式，总结现代学徒制和企业新型学徒制试点经验，校企共同研究制定人才培养方案，及时将新技术、新工艺、新规范纳入教学标准和教学内容，强化学生实习实训”，要“积极吸引企业和社会力量参与，指导各地各校借鉴德国、日本、瑞士等国家经验，探索创新实训基地运营模式”，“建设一大批校企‘双元’合作开发的国家规划教材，倡导使用新型活页式、工作手册式教材并配套开发信息化资源”，为新时代职业教育和职业培训指明了方向。
盘锦职业技术学院于2017年3月率先在国内引入德国化工“双元制”人才培养项目，在化工类专业中开展德国“双元制”本土化改革，通过理念上的创新、模式上的引进、标准上的借鉴、机制上的复制，吸纳德国职业教育先进的办学元素，经过内化与改革，形成了一系列标准、模式等创新成果。特别是在人才培养方案制定、行动领域课程开发、双主体师资队伍建设、校企双元协同育人、引入德国化工职业资格考试等方面进行了创新与实践。
伴随“中德化工双元培育项目”的实施，开发了一系列行动导向课程，其特点是课程来自于真实的工作过程，充分考虑行动过程中涉及的理论知识与相关实践的技能。对照德国化工操作员人才培养方案及企业培训框架，确定了适合于我国实际的石油化工操作人员培养方案的8个行动领域课程，其中责任行动措施、工艺物料处理、工艺单元操作、工艺监控、设备维护与保养、工艺执行与稳定等6个行动领域是基础部分，石油加工的化学技术、石油化工中的分析2个行动领域是专业方向。该课程体系是国际化专业标准本土化的重要标志。
为保证该课程体系在实际教学中落地，急需开发适合行动导向教学的教材。为此，学院成立了教材编写委员会，组成教材开发小组。经过企业走访与调研，结合“中德化工双元培育项目”的成果，编写了以行动导向为主的中德“双元制”职业教育化工专业系列教材。该系列教材采用新型活页式，包含理论部分和各种学习情境下的任务单，使用灵活、方便。系列教材学习情境来自于化工职业和化工生产的工作情境，学习任务源于职业体验和岗位真实的生产任务，情境和任务的设计尽可能地与职业和岗位生产无缝对接，内容的选取突出对准职业人核心素养的培养。
中德“双元制”职业教育化工专业系列教材是德国化工“双元制”培养模式在我国本土化过程中的有益尝试。引入相关国家标准、规范，实现了德国双元培养模式的本土化，引领了学校、企业、培训生等不同教育主体的学习方向，打破了教育主体之间的壁垒，更好地诠释了“双元制”校企协同、标准统一、学生主体的理念。我们衷心希望该系列教材的出版，能够为我国化工领域的职业教育和职业培训带来实质性的促进与贡献。

盘锦职业技术学院副院长
2024 年8 月