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第一章概述
化学是物质变化的自然科学最重要的分支,近百年来,化学的巨大发展是有目共睹的事实。许多与化学相关的交叉学科的创立和发展,都证实了化学是21世纪的中学科学。
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●1.1气体
理想气体是指分子之间没有引力,分子本身不占体积,理想气体的压强p、体积v、温度T、物质的量n之间的关系式称为理想气体状态方程。道尔顿在理想气体状态方程基础上提出了气体分压定律,是处理混合气体体系的基本定律。
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●1.2稀溶液的依数性
溶液的性质在很大程度上取决于溶质和溶剂的相对含量,因此,研究溶液时必须指明浓度。难溶性非电解质稀溶液的某些性质如蒸气压、沸点、凝固点及渗透压与溶质的粒子数目有关,与溶质本性无关的性质称之为稀溶液的依数性。
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第二章化学热力学基础
用热力学的理论和方法研究化学,则产生了化学热力学。化学热力学可以解决化学反应中的能量变化问题,同时可以解决化学反应进行的方向和进行的限度等问题。
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●2.1热力学第一定律
通过了解热力学的基本概念和常用术语重点掌握状态和状态函数的概念和热力学第一定律。
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●2.2化学反应热
化学反应总是伴有能量的吸收或放出,这种能量变化对化学反应来说十分重要。因此,掌握标准摩尔生成热的定义并能够根据其计算标准状态下化学反应的焓变是本节要重点掌握的内容。
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●2.3化学反应进行的方向
恒温恒压下化学反应,究竟能不能进行,以什么方式进行,显然是化学热力学中的重要课题。通过吉布斯自由能变化判断恒温恒压下化学反应进行的方向,能够知道化合物的合成等。
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第三章化学反应速率
化学反应速率属于反应的现实性问题,属于化学动力学范畴。
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●3.1浓度对化学反应速率的影响
实验结果表明:增加反应物的浓度可增大反应速率。对非基元反应根据实验数据推导出速率方程,而对于基元反应可由质量作用定律写出速率方程。
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●3.2温度对化学反应速率的影响
温度对化学反应速率的影响是较大的,温度高时分子运动速率增大,活化分子数增多,有效碰撞次数增加,反应速率增大。1899年阿仑尼乌斯总结大量实验事实,指出反应速率常数与温度之间的定量关系。并通过阿仑尼乌斯公式的对数形式判断温度对化学反应速率的影响。
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●3.3催化剂对反应速率的影响
催化剂是一种能够改变反应化学反应速率,其本身在反应前后质量和化学组成均不改变的物质。
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第四章化学平衡
化学平衡中要研究化学反应在指定的条件下,反应物可以转变成生成物的最大限度。如果化学反应的条件改变,则化学平衡将发生移动。
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●4.1化学平衡
化学平衡是一种动态平衡。当达到化学平衡状态时,各物质浓度不再随时间改变而改变,但各物质浓度之间存在一定的定量关系。
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●4.2化学平衡移动
如果改变平衡系统的条件之一,如浓度、压强或温度,平衡就向减弱这个改变的方向移动。
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第五章原子结构和元素周期律
学家们从来没有停止对原子内部结构的探索,原子结构属于微观领域的内容。通过了解原子核外电子的运动状态,了解元素周期的规律。
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●5.1核外电子运动状态的描述
奥地利物理学家薛定谔提出了适用于原子、分子等体系的波动方程,式中ѱ即为描述核外电子运动状态的波函数,或称为原子轨道。在求解波函数的过程中引入量子数的概念,由n、l、m和ms四个量子数可以确定电子的一种完整的运动状态。
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●5.2基态原子核外电子的排布
根据多电子原子轨道的能级以及核外电子的排布规则将基态原子的核外电子进行排布。
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●5.3元素周期表
通过元素周期表可知,化学元素之间的本质联系,理解和掌握原子核外电子层结构与元素性质变化规律的联系。
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●5.4元素基本性质的周期性
元素基本性质的周期性
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第六章分子结构和共价键理论
20世纪30年代前后,量子力学理论的建立及其在化学领域的应用,使得化学键理论及分子结构的研究工作得到飞速发展。多原子分子或离子内部原子之间的结合力一般是共价键。 共价键与分子或离子几何构型之间具有一定的关系。
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●6.1价键理论
价键理论是海特勒和伦敦用量子力学处理H2分子问题后,由斯莱脱和泡利等人加以发展和建立起来的。价键理论也常称为电子配对法。共价键的本质是电性引力,具有饱和性和方向性。
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●6.2杂化轨道理论
在量子力学基础上提出的杂化轨道理论可以从理论上解释多原子分子或离子的立体结构杂化轨道的成键能力比未杂化的原子轨道强,形成的分子更稳定。根据组成杂化轨道的原子轨道的种类和数目,以及杂化轨道之间能量的高低可以把杂化轨道分为不同的类型。
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●6.3价层电子对互斥理论
价层电子对互斥理论可以用于判断共价分子或离子的构型及中心原子的杂化方式。在判断分子或离子构型时,尽量选择价层电子对之间排斥力小且易于平衡的位置。价层电子对互相排斥作用的大小,决定于电子对之间的夹角和电子对参与成键的情况。
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●6.4分子轨道理论
分子轨道理论从整体出发,考虑电子在分子内部的运动状态,是一种化学键的量子理论,能够更广泛地解释共价分子的形成和性质。
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第七章晶体结构
不同的晶体类型与其物理性质和化学性质都有一定的关系。本章重点在于离子晶体,介绍离子极化理论及其应用。
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●7.1分子晶体和分子间作用力
分子晶体和分子间作用力
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●7.2离子键理论
活泼金属和活泼非金属的原子反应时,生成的化合物如NaCl等都是离子化合物,它们具有固有的特征,如它们都以晶体的形式存在,具有较高的熔、沸点,在熔融态或水溶液中可导电。
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●7.3离子极化作用
当离子中的电子置于外加电场中,离子的原子核就会受到正电场的排斥和负电场的吸引;而离子中的电子则会受到正电场的吸引和负电场的排斥,原子核与电子发生相对位移,导致离子变形而产生诱导偶极。此过程称为离子的极化。离子的极化力与离子的电荷、半径以及离子的电子构型密切相关。离子极化的强弱主要取决于两个因素:①离子的极化力;②离子的变形性。
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●7.4离子极化对化合物结构与性质的影响
离子极化的实质,就是阳离子将阴离子的电子向回拉动,所以随着离子极化作用的增强,势必引起化学键键型的变化,必然对化合物的结构、键型,物理性质及热稳定性有一定的影响。
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第八章 酸碱解离平衡
人们对于酸碱的认识经历了由浅入深、由表及里、由现象到本质的过程,阿伦尼乌斯的酸碱理论使人们对于酸碱的认识上升到理性阶段。弱酸弱碱电解质在水溶液中发生不完全解离,而且存在着解离平衡。
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●8.1一元弱电解质的解离平衡
一元弱电解质包含一元弱酸和一元弱碱,弱酸、弱碱解离出离子的趋势大小可以用电离平衡常数表示。酸碱解离平衡也是化学平衡的一种,当外界条件发生变化时,一元弱电解质的解离平衡也会发生移动,涉及到同离子效应和盐效应。
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●8.2多元弱酸的解离平衡
根据分子中可以解离的氢原子的个数来判断是几元酸。多元弱酸的解离是分步进行的,但一般以第一步解离为主。
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●8.3盐的水解
盐解离产生的离子与水作用,使水的解离平衡发生移动从而影响溶液的酸碱性,这种作用就是盐的水解。发生水解的盐包含弱酸强碱盐,强酸弱碱盐和弱酸弱碱盐。
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第九章沉淀溶解平衡
沉淀溶解平衡是难溶性的强电解质与其溶解后生成的离子之间的平衡,也是化学平衡中的一种,属于动态平衡。
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●9.1难溶电解质的溶度积常数
溶度积平衡常数是能够反映出物质溶解性质的乘积形式的平衡常数,随温度变化而改变。可以利用比较反应商Q和Ksp的大小来判断沉淀的生成和溶解。
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●9.2沉淀生成的计算与应用
根据溶度积原理,当溶液中反应商Q大于Ksp时,将有沉淀生成。因为溶度积常数大小的不同,产生分布沉淀现象,可以通过分步沉淀分离溶液中的离子。
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●9.3沉淀的溶解、转化和应用
当沉淀物与饱和溶液共存,如果能使反应商小于Ksp,则沉淀物会发生溶解。若难溶性强电解质解离生成的离子,与溶液中存在的另一种沉淀剂结合而生成一种新的沉淀,该过程称为沉淀的转化。
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第十章氧化还原反应
氧化还原反应是一类及其重要的化学反应。对氧化还原反应的研究具有重要的实际意义和理论意义。本章重点讨论恒温恒压下有非体积功——电功的化学反应。通过讨论该类反应的进行程度,以及计算该类反应的平衡常数的特有的方法,提出判断该类反应进行方向的特有的热力学判据,从而掌握更加完善的化学热力学理论。
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●10.1氧化还原反应和原电池
化合价和氧化态是两个不同的概念,要注意区别。将化学能转变成电能的装置称为原电池,它利用化学反应中电子转移产生电流。原电池装置中的盐桥作用很重要,可以使两个半电池反应乃至电池反应得以继续,电流得以维持。
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●10.2电极电势及电动势
电极的电极电势表示电极中极板与溶液之间的电势差,而两电极的电极电势之差就是原电池的电动势。氧化还原反应可以以原电池方式完成。
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●10.3电池反应的热力学
电池反应的热力学
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●10.4元素电势图
元素电势图也称为提拉莫图,可以用于表明物质酸性的强弱,获得电对的电极电势数据,判断某种氧化态的稳定性。
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第十一章配位化学
配位化学
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●11.1配合物的基本概念
配合物的基本概念
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●11.2配位化合物的价键理论
配位化合物的价键理论
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●11.3晶体场理论
晶体场理论
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●11.4配合物的稳定性
配合物的稳定性
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第十二章碱金属和碱土金属
碱金属和碱土金属
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●12.1碱金属和碱土金属单质
碱金属和碱土金属单质
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●12.2含氧化合物
含氧化合物
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●12.3盐类
盐类
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第十三章硼族元素
硼族元素
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●13.1硼单质及其化合物
硼单质及其化合物
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●13.2铝及其化合物
铝及其化合物
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第十四章碳族元素
碳族元素
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●14.1碳的氧化物
碳的氧化物
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●14.2碳酸和碳酸盐
碳酸和碳酸盐
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第十五章氮族元素
氮族元素
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●15.1氮的单质
氮的单质
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●15.2氨
氨
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●15.3铵盐
铵盐
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●15.4氮的氧化物
氮的氧化物
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●15.5氮的含氧酸及其盐
氮的含氧酸及其盐
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●15.6磷的单质及氧化物
磷的单质及氧化物
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●15.7砷、锑、铋的硫化物
砷、锑、铋的硫化物
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第十六章氧族元素
氧族元素
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●16.1氧及其化合物
氧及其化合物
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●16.2硫的单质及硫化物
硫的单质及硫化物
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●16.3硫的氧化物
硫的氧化物
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●16.4硫的含氧酸及其盐
硫的含氧酸及其盐
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第十七章卤族元素
卤族元素
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●17.1卤素单质
卤素单质
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●17.2卤化氢和氢卤酸
卤化氢和氢卤酸
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●17.3卤化物和拟卤素
卤化物和拟卤素
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●17.4卤素的氧化物
卤素的氧化物
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●17.5卤素的含氧酸及其盐
卤素的含氧酸及其盐
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第十八章氢和稀有气体
氢和稀有气体
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●18.1氢
氢
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●18.2稀有气体
稀有气体
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第十九章铜副族元素和锌副族元素
铜副族元素和锌副族元素
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●19.1铜副族元素概述及单质
铜副族元素概述及单质
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●19.2铜族元素的化合物
铜族元素的化合物
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●19.3锌族元素单质与化合物的性质
锌族元素单质与化合物的性质
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第二十章钛副族元素和钒副族元素
钛副族元素和钒副族元素
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●20.1钛族元素概述及性质
钛族元素概述及性质
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●20.2钒副族元素概述及性质
钒副族元素概述及性质
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第二十一章铬副族元素和锰副族元素
铬副族元素和锰副族元素
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●21.1铬副族概述
铬副族概述
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●21.2铬的重要化合物
铬的重要化合物
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●21.3锰副族
锰副族
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第二十二章铁系元素及铂系元素
铁系元素及铂系元素
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●22.1铁系元素
铁系元素
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●22.2铂系元素
铂系元素