无机及分析化学教程 张剑 化学原理 物质结构 误差与数据处理 四大化学平衡 普通高等学校应用化学材料科学化学工程等专业应

本书将“无机化学”与“分析化学”的基本内容进行重新编排、组织与设计，形成了一个和谐关联的新体系，充分体现了轻工、食品类专业特色。本书内容包括：化学原理（热力学、动力学），物质结构（原子与分子），误差与数据处理，四大化学平衡（酸碱平衡、沉淀溶解平衡、氧化还原平衡、配位平衡）以及与之相对应的容量分析、重量分析、电位分析，元素化学，吸光光度法及应用，常用分离技术等。本书围绕教学综合改革和课堂教学方法创新，深入推进信息技术与教育教学深度融合，以学生为中心，利用二维码等现代网络教学技术将纸质教材与配套电子资源深度融合，便于学生自主学习、自我管理、自我发展，帮助学生掌握无机与分析化学知识。
本书可作为普通高等学校应用化学、材料科学、化学工程、轻化工程、高分子材料与物理、环境科学、环境工程、食品科学与工程、食品安全监测、动物生产、动物药学、水产养殖、生命科学、制药工程、药学、给排水工程、海洋科学等专业的本科教材，也可供相关专业选用和其他工程技术人员参考。

张剑，男，硕士，武汉轻工大学，副教授，硕士研究生导师。至2003年9月起一直从事《无机与分析化学》理论与实验课教学、此外，还承担了《有机化学》、《生化分析》、《分离科学与技术》课程的教学工作。2010年12月晋升为副教授。现为国家农业部科技特派员。2019-2021年，湖北省科技厅驻湖北省八峰药化有限公司科技特派员，2014-2016年，湖北省科技厅驻湖北春雨薯业有限公司，2010-2011年，湖北省教育厅驻武汉新华扬生物股份有限公司科技特派员。教育部博士、硕士、本科学位论文评审专家（先后评审硕士论文3篇、本科毕业论文3篇），以第*一作者或通讯作者发表教研论文50余篇，其中，SCI全文收录农业科学类论文4篇，中文核心期刊论文30余篇。以第*一发明人获授权发明专利6项。实现专利成果转化100余万元（浙江博聚新材料股份、湖北湖北立菲得生物科技）。指导本科生获湖北省优秀学士论文1项（2015年），湖北省大学生优秀科研成果叁等奖3项（2008年、2009年、2018年），湖北省普通高校大学生实验竞赛贰等奖1项（2023年），湖北省化学化工学术报告会贰等奖2项（2018年、2020年）和叁等奖若干项。

第1章化学热力学基础1
1.1化学反应中的计量关系1
1.1.1溶液的标度1
1.1.2气体的计量3
1.1.3化学反应的计量4
1.2化学热力学的基本概念和术语5
1.2.1系统与环境5
1.2.2状态与状态函数5
1.2.3过程与途径6
1.3热力学第一定律7
1.3.1热7
1.3.2功7
1.3.3热力学能和热力学第一定律8
1.4热化学9
1.4.1等容反应热和等压反应热9
1.4.2反应的焓变和热力学方程式10
1.4.3盖斯定律11
1.4.4反应焓变的计算12
1.5化学反应自发性及其判据15
1.5.1化学反应自发性15
1.5.2化学反应自发性与熵15
1.5.3规定熵16
1.5.4化学反应熵变的计算17
1.5.5化学反应自发性的熵判据17
1.5.6化学反应方向和吉布斯自由能18
习题22

第2章化学反应速率和化学平衡25
2.1化学反应速率25
2.1.1化学反应速率26
2.1.2反应速率理论简介27
2.1.3影响反应速率的因素30
2.2化学平衡38
2.2.1化学平衡38
2.2.2标准平衡常数39
2.2.3多重平衡规则43
2.2.4依据平衡常数的计算44
2.2.5化学反应的方向和限度44
2.2.6化学平衡的移动47
习题52

第3章原子结构与元素周期律56
3.1原子的组成56
3.2原子核外电子的运动状态57
3.2.1核外电子的量子化特征57
3.2.2微观粒子的波粒二象性59
3.2.3微观粒子运动的统计性60
3.2.4薛定谔方程与波函数61
3.2.5原子轨道与电子云62
3.2.6四个量子数65
3.3多电子原子的结构及核外电子的排布67
3.3.1多电子原子轨道的能级67
3.3.2近似能级图与近似能级公式68
3.3.3核外电子的排布规律70
3.4元素周期律71
3.4.1原子核外电子层结构的周期性71
3.4.2元素性质的周期性73
习题77

第4章分子结构80
4.1离子键和离子晶体80
4.1.1离子键的形成81
4.1.2离子键的本质和特点81
4.1.3离子的三个特征82
4.1.4离子晶体83
4.2共价键理论88
4.2.1现代价键理论88
4.2.2杂化轨道理论93
4.2.3价层电子对互斥理论98
4.2.4分子轨道理论101
4.3分子间作用力和氢键107
4.3.1非极性分子与极性分子107
4.3.2分子间作用力108
习题111

第5章误差与数据处理113
5.1测量误差113
5.1.1绝对误差和相对误差113
5.1.2系统误差和偶然误差114
5.1.3准确度和精密度115
5.2分析数据的统计处理115
5.2.1数据的集中趋势和分散程度的表示116
5.2.2偶然误差的分布117
5.2.3置信度与置信区间118
5.2.4显著性检验120
5.3有效数字及其运算规则121
5.3.1有效数字121
5.3.2运算规则122
习题122

第6章酸碱平衡与酸碱滴定法125
6.1酸碱理论125
6.1.1电离理论125
6.1.2质子理论126
6.1.3电子理论128
6.2酸碱平衡及移动129
6.2.1酸碱的解离平衡常数129
6.2.2酸碱的强弱130
6.2.3酸碱平衡的移动131
6.3分布系数和分布曲线133
6.3.1一元酸的分布系数和分布曲线134
6.3.2二元酸的分布系数和分布曲线134
6.3.3多元酸的分布系数和分布曲线136
6.4pH的计算137
6.4.1质子条件式137
6.4.2常见溶液的pH计算139
6.5缓冲溶液145
6.5.1缓冲溶液的缓冲原理146
6.5.2缓冲指数和缓冲范围146
6.5.3缓冲溶液的相关计算147
6.5.4缓冲溶液的分类和选择148
习题149
6.6分析方法的分类152
6.6.1定性分析、定量分析和结构分析152
6.6.2化学分析和仪器分析152
6.6.3常量分析、半常量分析、微量分析和痕量分析152
6.6.4无机分析和有机分析153
6.7滴定分析法概述153
6.7.1滴定分析法对反应的要求153
6.7.2滴定分析法的分类154
6.7.3标准溶液和基准物质154
6.7.4滴定分析结果的计算156
6.8酸碱指示剂157
6.8.1酸碱指示剂及其变色原理157
6.8.2酸碱指示剂的变色范围158
6.9滴定曲线159
6.9.1强酸（强碱）的滴定159
6.9.2一元弱酸（弱碱）的滴定162
6.9.3多元弱酸（弱碱）的滴定164
6.10应用实例165
6.10.1酸碱标准溶液的配制与标定165
6.10.2应用实例166
习题168

第7章沉淀溶解平衡、沉淀滴定法和重量分析法172
7.1沉淀的生成与溶解平衡及其影响因素172
7.1.1溶度积与溶解度172
7.1.2溶度积规则174
7.1.3影响沉淀溶解平衡的因素175
7.2溶度积规则的应用177
7.2.1判断沉淀的生成177
7.2.2判断沉淀的溶解179
7.2.3沉淀的转化181
7.2.4分步沉淀182
7.3沉淀滴定法184
7.3.1莫尔法184
7.3.2福尔哈德法185
7.3.3法扬斯法187
7.3.4银量法的应用188
7.4重量分析法189
7.4.1重量分析法及其分类189
7.4.2重量分析法的特点189
7.4.3沉淀重量法对沉淀的要求190
7.4.4影响沉淀纯净的因素191
7.4.5沉淀的形成与沉淀条件的选择192
7.4.6沉淀称量前的处理195
7.4.7重量分析的结果计算与应用实例196
习题199

第8章氧化还原平衡与氧化还原滴定法204
8.1氧化还原反应的基本概念204
8.1.1氧化数204
8.1.2氧化还原反应205
8.2原电池与电极电势208
8.2.1原电池208
8.2.2电极电势210
8.2.3标准电极电势211
8.2.4原电池电动势的计算213
8.2.5能斯特方程式214
8.2.6条件电极电势216
8.3电极电势的应用218
8.3.1计算原电池的电动势218
8.3.2判断氧化还原反应进行的方向218
8.3.3确定氧化还原反应的平衡常数221
8.3.4计算Ksp、Ka（或Kb）或配合物的稳定平衡常数223
8.4元素电极电势图及其应用224
8.4.1元素电势图224
8.4.2元素电势图的应用225
8.5氧化还原反应的速率及其影响因素226
8.5.1氧化还原反应的复杂性227
8.5.2氧化还原反应速率的影响因素227
8.6氧化还原滴定法229
8.6.1氧化还原滴定曲线229
8.6.2氧化还原指示剂231
8.6.3氧化还原滴定前的预处理232
8.7常用氧化还原滴定方法233
8.7.1重铬酸钾法234
8.7.2高锰酸钾法235
8.7.3碘量法237
8.7.4氧化还原滴定结果的计算240
习题242

第9章配位化合物、配位平衡和配位滴定法247
9.1配位化合物247
9.1.1基本概念247
9.1.2命名250
9.2配位化合物的化学键理论251
9.2.1价键理论251
9.2.2晶体场理论254
9.3配位平衡及其影响因素258
9.3.1配位化合物的稳定平衡常数258
9.3.2配位平衡的移动259
习题262
9.4EDTA及其配合物265
9.4.1EDTA和EDTA的解离平衡265
9.4.2EDTA与金属离子的配合物266
9.5配合物的条件稳定常数267
9.5.1配位反应中的副反应和副反应系数267
9.5.2配合物的条件稳定常数270
9.6滴定曲线270
9.6.1滴定曲线的绘制270
9.6.2影响滴定突跃的主要因素272
9.6.3准确滴定单一金属离子的条件272
9.7金属指示剂273
9.7.1金属指示剂及其作用原理273
9.7.2金属指示剂的使用条件274
9.7.3常用金属指示剂275
9.8配位滴定的应用275
9.8.1标准溶液的配制与标定275
9.8.2混合离子的选择性滴定276
9.8.3应用实例277
习题278

第10章s区元素282
10.1碱金属与碱土金属的单质283
10.1.1物理性质283
10.1.2化学性质284
10.1.3单质的制备285
10.2碱金属与碱土金属的重要化合物286
10.2.1氧化物286
10.2.2氢氧化物287
10.2.3盐类289
10.3对角线规则290
10.4氢291
10.4.1氢的制备、性质和用途291
10.4.2氢化物293
习题295

第11章p区元素298
11.1硼族元素298
11.1.1硼族元素的单质299
11.1.2硼族元素的重要化合物302
习题306
11.2碳族元素308
11.2.1碳单质及其化合物309
11.2.2硅单质及其化合物311
11.2.3锡、铅及其化合物315
习题318
11.3氮族元素320
11.3.1氮及其化合物321
11.3.2磷及其化合物328
11.3.3砷、锑、铋及其化合物332
习题334
11.4氧族元素338
11.4.1氧及其化合物338
11.4.2硫及其化合物344
习题352
11.5卤族元素356
11.5.1单质356
11.5.2卤化氢与氢卤酸361
11.5.3卤化物363
11.5.4卤素的含氧酸及其盐364
11.5.5拟卤素366
习题367

第12章过渡族元素选论371
12.1过渡元素的特征371
12.1.1电子层结构371
12.1.2多变的氧化数372
12.1.3化合物的颜色372
12.1.4磁性373
12.1.5形成配合物373
12.1.6单质的物化性质差异大373
12.2过渡元素与人类的关系374
12.3钛、钒、铬、锰374
12.3.1钛375
12.3.2钒378
12.3.3铬380
12.3.4锰384
习题387
12.4铁、钴、镍393
12.4.1单质393
12.4.2主要化合物394
习题398
12.5铜、银、金400
12.5.1单质401
12.5.2主要化合物402
习题406
12.6锌、镉、汞408
12.6.1单质408
12.6.2主要化合物410
习题413

第13章吸光光度法416
13.1光的基本性质416
13.2物质对光的选择性吸收417
13.2.1物质的颜色与吸收光的关系417
13.2.2吸收光谱418
13.3光吸收的基本定律419
13.3.1朗伯-比尔定律419
13.3.2吸光系数和摩尔吸光系数420
13.4偏离朗伯-比尔定律的原因421
13.4.1物理性因素421
13.4.2化学性因素422
13.5比色法和分光光度法及其仪器423
13.5.1比色法423
13.5.2分光光度法423
13.5.3分光光度计424
13.6显色反应及其影响因素425
13.6.1显色反应425
13.6.2显色反应的选择标准426
13.6.3显色剂426
13.6.4显色反应条件的选择428
13.7吸光度测量条件的选择430
13.7.1入射光波长的选择431
13.7.2参比溶液的选择431
13.7.3吸光度读数范围的选择432
13.8分光光度法的应用433
13.8.1微量组分含量的测定433
13.8.2高含量组分的测定——示差分光光度法435
13.8.3酸碱解离常数的测定437
13.8.4配合物组成及稳定常数的测定438
13.8.5双波长分光光度法439
习题440

第14章常用的分离方法443
14.1萃取分离法444
14.1.1萃取分离的基本原理444
14.1.2萃取体系的分类和萃取条件的选择446
14.2色谱分离法448
14.2.1柱色谱449
14.2.2纸色谱452
14.3离子交换分离法453
14.3.1离子交换剂的种类与性能指标454
14.3.2离子交换反应和离子交换亲和力455
14.3.3离子交换的分离操作456
习题457

附录458
附录1常见物质的标准热力学数据ΔfHm、ΔfGm和Sm(298.15K)458
附录2一些弱酸、弱碱的标准解离平衡常数（298.15K）462
附录3常见难溶电解质的溶度积常数Ksp（298.15K，离子强度I=0）464
附录4常见氧化还原电对的标准电极电势（298.15K）465

参考文献468

无