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第1篇 化学基础知识与基本原理3

第1章 气体与溶液3

1.1气体状态方程3

1.1.1理想气体状态方程及其应用3

1.1.2道尔顿分压定律4

1.1.3格雷姆气体扩散定律6

1.1.4实际气体状态方程6

1.2相变与相平衡7

1.2.1相的有关概念7

1.2.2相平衡8

1.3溶液10

1.3.1溶液浓度的表示方法10

1.3.2非电解质稀溶液的依数性11

第2章 化学动力学基础18

2.1化学反应速率的表示方法18

2.1.1化学反应速率18

2.1.2平均速率18

2.1.3瞬时速率19

2.2化学反应速率理论简介20

2.2.1有效碰撞理论20

2.2.2过渡状态理论21

2.3影响化学反应速率的因素22

2.3.1浓度对化学反应速率的影响22

2.3.2温度对化学反应速率的影响24

2.3.3催化剂对化学反应速率的影响25

第3章 化学热力学基础29

3.1基本概念29

3.1.1体系与环境29

3.1.2状态与状态函数29

3.1.3过程与途径30

3.1.4热、功、热力学能31

3.1.5热容32

3.2热力学第一定律32

3.3热化学33

3.3.1化学反应的热效应33

3.3.2Qp与Qv的关系34

3.3.3焓变与热力学能变的表示方法与单位34

3.3.4反应热的计算35

3.4化学反应进行的方向38

3.4.1自发过程和可逆过程38

3.4.2化学反应方向的判据39

第4章 化学平衡常数46

4.1可逆反应与化学平衡46

4.1.1可逆反应46

4.1.2化学平衡46

4.1.3标准平衡常数46

4.1.4多重平衡原理49

4.2化学平衡常数的计算49

4.2.1解题步骤49

4.2.2平衡转化率与平衡常数的相互换算49

4.2.3计算平衡组成50

4.3化学反应方向的判断50

4.3.1通过比较反应商与标准平衡常数的关系来判断反应方向50

4.3.2通过标准平衡常数与自由能变的关系来判断反应方向51

4.4化学平衡的移动51

4.4.1浓度对化学平衡移动的影响51

4.4.2压力对化学平衡移动的影响52

4.4.3温度对化学平衡移动的影响53

4.4.4催化剂对化学平衡的影响54

第5章 酸碱解离平衡58

5.1电解质溶液理论58

5.2弱酸弱碱的解离平衡60

5.2.1水的解离平衡和溶液的pH60

5.2.2一元弱酸弱碱的解离平衡63

5.2.3多元弱酸弱碱的解离平衡66

5.3缓冲溶液66

5.3.1定义与组成66

5.3.2缓冲溶液的缓冲原理67

5.3.3缓冲溶液pH的计算67

5.3.4缓冲溶液的缓冲能力和有效缓冲范围68

5.4盐的水解69

5.4.1弱酸强碱盐的水解——溶液显碱性69

5.4.2弱碱强酸盐的水解———溶液显酸性71

5.4.3一元弱酸弱碱盐的水解（双水解）72

5.4.4多元弱酸酸式盐的水解72

5.4.5影响盐类水解的因素74

5.5溶液酸碱理论的发展75

5.5.1酸碱质子理论75

5.5.2酸碱电子理论77

5.5.3酸碱溶剂体系理论78

第6章 沉淀溶解平衡82

6.1溶度积82

6.1.1溶度积常数82

6.1.2溶度积规则83

6.1.3溶度积与溶解度之间的换算83

6.2影响沉淀溶解平衡的因素84

6.2.1同离子效应84

6.2.2盐效应85

6.2.3酸度的影响86

6.3沉淀的生成和溶解86

6.3.1沉淀的生成86

6.3.2分步沉淀87

6.3.3沉淀的转化88

6.3.4沉淀的溶解88

第7章 氧化还原反应93

7.1基本概念93

7.1.1化合价与氧化数93

7.1.2氧化还原反应相关概念93

7.2氧化还原方程式的配平95

7.2.1氧化数法95

7.2.2离子-电子法96

7.3原电池97

7.3.1原电池的工作原理97

7.3.2电极的类型97

7.3.3原电池符号98

7.4电极电势99

7.4.1电极电势产生的原因99

7.4.2标准电极电势的测量99

7.4.3标准电极电势表100

7.5电池反应的热力学101

7.5.1电动势与自由能变的关系101

7.5.2电动势与平衡常数的关系101

7.6影响电极电势大小的因素102

7.6.1能斯特方程102

7.6.2氧化型、还原型离子浓度对E的影响103

7.6.3酸度对E的影响103

7.6.4沉淀生成对E的影响104

7.7电极电势的应用105

7.7.1元素电势图及其应用105

7.7.2电势-pH图及其应用105

7.7.3判断氧化还原反应进行的方向107

7.7.4求反应的平衡常数108

第2篇 物质结构基础115

第8章 原子结构与元素周期律115

8.1经典的原子结构模型115

8.1.1古希腊的原子概念115

8.1.2道尔顿的原子论115

8.1.3原子模型的早期探索与发现116

8.1.4卢瑟福的原子核式模型117

8.2玻尔氢原子结构理论和微观粒子运动规律118

8.2.1氢原子光谱与玻尔的原子模型118

8.2.2电子的波粒二象性120

8.2.3微观粒子的测不准原理121

8.3核外电子运动状态的描述122

8.3.1主量子数n123

8.3.2角量子数l123

8.3.3磁量子数m124

8.3.4自旋量子数ms124

8.4原子核外电子的排布与元素周期律125

8.4.1原子核外电子的排布125

8.4.2元素周期律129

第9章 共价分子结构与共价键理论136

9.1路易斯电子配对理论136

9.2现代价键理论137

9.2.1现代价键理论的提出137

9.2.2现代价键理论的基本要点138

9.2.3杂化轨道理论141

9.2.4价层电子对互斥理论146

9.3分子轨道理论148

9.3.1分子轨道理论的基本要点148

9.3.2原子轨道线性组合成分子轨道的原则149

9.3.3同核双原子分子的分子轨道能级图150

9.3.4异核双原子分子的分子轨道能级图151

9.4键参数152

9.4.1键级152

9.4.2键能152

9.4.3键长153

9.4.4键角153

第10章 晶体结构157

10.1晶体结构基础知识157

10.1.1晶体与非晶体的结构特点157

10.1.2晶系与晶格157

10.1.3晶体的类型158

10.2离子键与离子晶体159

10.2.1离子键159

10.2.2离子晶体163

10.2.3离子的极化与变形165

10.3分子间力与分子晶体168

10.3.1分子的极性与磁性168

10.3.2分子间作用力170

10.3.3氢键171

10.4金属键与金属晶体173

10.4.1金属键与金属原子的堆积方式173

10.4.2金属键理论173

10.5原子晶体与混合型晶体175

第11章 配位化学基础179

11.1配合物的基本概念179

11.1.1 配合物的定义179

11.1.2配合物的组成180

11.1.3配合物的命名182

11.1.4配合物的类型184

11.2配合物的异构现象185

11.2.1立体异构185

11.2.2结构异构187

11.3配合物的价键理论188

11.3.1配合物价键理论的基本要点188

11.3.2内轨型配合物与外轨型配合物190

11.3.3配合物中的反馈π键193

11.4配合物的晶体场理论194

11.4.1晶体场理论的基本要点194

11.4.2中心原子或离子的d轨道能级分裂194

11.4.3影响中心原子或离子d轨道分裂能的因素197

11.4.4电子成对能199

11.4.5晶体场稳定化能200

11.4.6晶体场理论的应用200

11.5配位平衡203

11.5.1配合物的形成常数203

11.5.2配位平衡的移动205

第3篇 元素化合物215

第12章s区元素215

12.1 s区元素概述215

12.1.1元素的存在形式215

12.1.2碱金属和碱土金属的通性215

12.2碱金属和碱土金属的单质217

12.2.1单质的冶炼217

12.2.2单质的物理性质218

12.2.3单质的化学性质219

12.3碱金属和碱土金属的化合物220

12.3.1氧化物和氢氧化物220

12.3.2氢化物224

12.3.3盐类224

第13章P区元素（一）232

13.1硼、铝232

13.1.1 硼单质的结构232

13.1.2 硼、铝单质的制备233

13.1.3硼、铝单质的化学性质与用途235

13.1.4硼的化合物236

13.1.5铝的化合物240

13.2镓、铟、铊242

13.2.1镓、铟、铊的单质242

13.2.2镓、铟、铊的主要化合物242

13.3碳、硅、锗、锡、铅244

13.3.1碳、硅的单质244

13.3.2碳、硅的化合物246

13.3.3锗、锡、铅的单质及其化合物253

第14章P区元素（二）262

14.1氮族元素262

14.1.1氮及其化合物263

14.1.2磷及其化合物270

14.1.3砷、锑、铋及其化合物276

14.2氧族元素281

14.2.1氧族元素概述281

14.2.2自然界中的氧元素281

14.2.3硫的单质与化合物286

14.3卤族元素296

14.3.1卤族元素的通性296

14.3.2卤族元素的单质297

14.3.3卤族元素的化合物302

14.4无机酸强度的变化规律311

14.4.1影响无机酸强度的直接因素311

14.4.2氢化物酸性强弱的变化规律311

14.4.3含氧酸酸性强弱的变化规律312

第15章ds区元素318

15.1铜副族318

15.1.1铜族元素的原子结构与性质318

15.1.2铜族元素的单质318

15.1.3铜族元素的化合物320

15.2锌副族327

15.2.1锌族元素的原子结构与性质327

15.2.2锌族元素的单质328

15.2.3锌族元素的化合物329

第16章d区元素336

16.1 d区元素概述336

16.1.1 d区元素原子的电子构型336

16.1.2 d区元素的通性336

16.1.3 d区元素在自然界的存在形式336

16.2钛副族338

16.2.1单质钛338

16.2.2钛的化合物339

16.3钒副族341

16.3.1钒副族的单质341

16.3.2钒的氧化物和钒酸盐341

16.4铬副族343

16.4.1铬、钼、钨单质的制备与性质343

16.4.2铬的化合物345

16.4.3钼和钨的化合物348

16.5锰副族349

16.5.1锰副族单质的冶炼349

16.5.2锰的单质和化合物350

16.6铁系元素354

16.6.1铁系元素的单质354

16.6.2铁系元素的化合物356

16.7铂系元素366

16.7.1铂系元素的单质366

16.7.2铂系元素的化合物368

第17章 镧系和锕系元素373

17.1镧系元素373

17.1.1镧系元素的分布373

17.1.2镧系元素的制备和用途373

17.1.3镧系元素的性质374

17.1.4镧系元素的化合物376

17.2锕系元素377

17.2.1锕系元素与镧系元素的相似之处378

17.2.2锕系元素的氧化态和离子的颜色378

17.2.3锕系元素的离子半径和配位数379

17.2.4锕系元素的氧化还原反应379

附录382

附录1常用物理化学常数382

附录2无机化合物的标准热力学数据（298 K）382

附录3常见无机酸、有机酸在水溶液中的解离常数（298 K）394

附录4常见无机碱、有机碱在水溶液中的解离常数（298 K）395

附录5难溶化合物的溶度积常数396

附录6标准电极电势（298 K）398

附录7元素的第一电离能（kJ·mol-1）406

附录8元素的电子亲和能（kJ·mol-1）406

附录9元素的原子半径（pm）407

附录10元素的电负性408

附录11金属-无机配位体配合物的稳定常数408

附录12常见离子和化合物的颜色411