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第一章物质结构基础
本章主要呈现电子在核外的运动状态、核外电子分布的一般规律以及周期系与原子结构的关系等内容。介绍化学键、分子间力、分子的空间构型及晶体的基本类型等有关分子结构和晶体结构的基础知识。
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●1.1核外电子运动的特殊性
电子的运动具有波粒二象性、量子化,服从微观统计性规律。
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●1.2原子轨道和电子云
核外电子有轨道运动和自旋运动。ψ与|ψ|2的角度分布的区别与用途,四个量子数的物理意义与取值规律。电子云是一个统计概念,表示在核外空间某点附近电子出现的概率密度。
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●1.3核外电子分布
多电子原子的核外电子排布规律:遵守泡利不相容原理、能量最低原理和洪德规则。等价轨道全满、半满或全空时比较稳定。
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●1.4元素周期律
核外电子分布或特征电子构型与元素在周期表中的位置(周期、族、区)密切相关,并且使得元素性质(如原子半径、电离能、电子亲和能及元素电负性)也呈现相应的周期性。
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●1.5离子键与金属键
正负离子间通过静电作用力而形成的化学键叫离子键。自由电子与正离子之间的作用力将金属原子黏合在一起而成为金属晶体,这种作用力称为金属键。离子键和金属键都没有饱和性,没有方向性。
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●1.6共价键
价键理论认为,原子间自旋方向相反的未成对电子,轨道匹配重叠,可以形成稳定的化学键,这种化学键称为共价键,共价键具有饱和性和方向性。共价键分为σ键和π键。表征化学键的键参数有键能、键长和键角。
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●1.7价层电子对互斥理论
AXn型分子或离子,总是取电子对相互排斥最小的几何构型。若中心原子价层电子对全部成σ键,电子对的空间分布就是该分子的空间构型;若有孤对电子,则分子的空间构型将不同于电子对的空间分布。
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●1.8杂化轨道理论
杂化轨道理论认为,原子中能量相近的轨道可以混杂成相同数量的等价轨道。杂化轨道理论可以很好地说明分子的空间构型并解释分子极性。
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●1.9分子间力与氢键
分子间作用力包含色散力、诱导力、取向力和氢键等。分子间普遍存在色散力,色散力随相对分子质量增加而增大。氢键只存在于特定分子间。分子间作用力越大,物质的凝聚程度越大,沸点和熔点越高。
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●1.10晶体结构
晶体具有规则的几何外形、固定的熔点以及各向异性的特征。按照晶格点阵粒子间相互作用的类型,可以将晶体分为离子晶体、原子晶体、金属晶体和分子晶体。各种偏离晶体结构质点周期性重复排列的因素称为晶体的缺陷。
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第二章化学反应的基本规律
化学热力学是研究反应的可能性,化学动力学是解决如何把可能性变为现实性。本章从化学热力学和化学动力学两方面综合深入了解化学反应变化的规律。
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●2.1热力学术语和基本概念
系统与环境;状态与状态函数;热力学能;热和功。
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●2.2热力学第一定律与化学反应热
热力学第一定律;恒容反应热QV;恒压反应热Qp。
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●2.3化学反应热的计算
盖斯定律;利用物质的标准摩尔生成焓计算反应热。
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●2.4熵与熵变
热力学第二定律;熵与熵变;化学反应标准摩尔熵变的计算。
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●2.5吉布斯函数与化学反应方向
吉布斯自由能(吉布斯函数);化学反应自发进行的吉布斯自由能判据;计算反应的标准摩尔自由能变。
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●2.6化学平衡
可逆反应与化学平衡;标准平衡常数;多重平衡规则;利用平衡常数进行有关转化率的计算。
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●2.7化学平衡的移动
浓度、压力、温度对化学平衡的影响;勒夏特列原理。
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●2.8化学反应速率理论简介
化学反应速率及其表示方法;活化能的概念;碰撞理论;过渡状态理论。
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●2.9影响化学反应速率的因素
浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响;质量作用定律;阿伦尼乌斯公式。
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第三章溶液
本章主要介绍稀溶液的依数性以及溶液中重要的一些化学平衡,包括弱电解质的解离平衡、配位平衡和溶解沉淀平衡等。
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●3.1溶液的浓度
溶液浓度的概念;溶液浓度的表示方法。
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●3.2溶液的蒸汽压
蒸汽压;溶液的蒸汽压下降,拉乌尔定律;溶液的沸点升高、凝固点降低。
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●3.3溶液的渗透压
渗透压的概念,范特霍夫公式;反渗透;依数定律。
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●3.4酸碱质子理论
酸碱质子理论及酸碱反应;酸碱的强弱;酸碱质子转移平衡
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●3.5弱电解质的解离平衡
弱电解质的解离平衡。
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●3.6同离子效应与缓冲溶液
弱电解质解离中的同离子效应;缓冲溶液的概念,缓冲溶液pH值的有关计算。
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●3.7配位平衡
配合物的相关概念;配位平衡;配位平衡的移动。
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●3.8难溶电解质的沉淀溶解平衡
溶度积;溶解度;溶度积规则及其应用;沉淀平衡中的同离子效应;沉淀的转化;分步沉淀与沉淀分离。
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●3.9胶体及表面活性剂
分散系与胶体;胶体的性质;表面活性剂的概念;表面活性剂分子的结构特点;表面活性剂的作用与应用。
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第四章电化学原理及应用
在化学反应过程中有电子转移的反应称为氧化还原反应。若氧化还原反应的反应物之间不直接接触,而是通过导体实现电子的转移,于是就发生了电子的定向流动,即有电流与氧化还原反应相联系。这样的氧化还原反应被称为电化学反应。电化学所研究的是化学能与电能的相互转变,它是化学与电学之间的边缘学科,对工业生产和科学研究起着重要的作用。本章重点阐述电化学中的一些基本原理,并根据这些原理讨论金属材料的腐蚀和防护。
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●4.1氧化还原反应及氧化数
氧化还原反应的概念;氧化数的概念;氧化还原方程式的配平。
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●4.2电极电势
原电池、电极反应、电池符号;电动势、电极电势、标准电极电势
;能斯特方程、离子浓度及介质酸碱性改变对电极电势的影响及计算;原电池电动势与吉布斯函数变的关系。 -
●4.3电极电势的应用
利用电极电势判断原电池的正负极、计算电动势、比较氧化剂与还原剂的相对强弱;氧化还原反应方向的判据;计算氧化还原反应的平衡常数并判断氧化还原反应进行的程度。
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●4.4应用电化学简介
电解反应、分解电压、电解产物(盐类水溶液电解产物);
金属的腐蚀:化学腐蚀、电化学腐蚀(析氢腐蚀、吸氧腐蚀);
金属腐蚀的防止。
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第五章化学与材料
对化学与材料进行了概述,包括材料的定义与分类、地位与作用。重点介绍了金属材料、无机非金属材料、高分子材料以及复合材料的结构、基本特性和用途等内容。
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●5.1化学与材料
对化学与材料进行了概述,包括材料的定义与分类、地位与作用。重点介绍了金属材料、无机非金属材料、高分子材料以及复合材料的结构、基本特性和用途等内容。
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第六章化学与能源
简述了能源的分类及能源的利用史。对常规能源的分类与组成,新能源中的核能、氢能、太阳能和生物质能做了较全面的介绍。特别介绍了煤的气化、液化技术,核裂变反应、核聚变反应的原理。
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●6.1化学与能源
简述了能源的分类及能源的利用史。对常规能源的分类与组成,新能源中的核能、氢能、太阳能和生物质能做了较全面的介绍。特别介绍了煤的气化、液化技术,核裂变反应、核聚变反应的原理。
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第七章可持续发展与绿色化学
分为人类与环境、环境污染、环境污染的防治、废物的综合利用以及绿色化学5个小节。主要介绍了大气、水和土壤的污染及防治。分别列举了废气、废水和废渣几个经典的处理方法,以说明废物的综合利用。
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●7.1可持续发展与绿色化学
分为人类与环境、环境污染、环境污染的防治、废物的综合利用以及绿色化学5个小节。主要介绍了大气、水和土壤的污染及防治。分别列举了废气、废水和废渣几个经典的处理方法,以说明废物的综合利用。