工科大学化学_宿辉主编_9787111802570

本书以新时代中国特色社会主义思想为指引，以立德树人为根本，立足于新工科人才培养、新质生产力发展、工程教育专业认证等理念，以培养机械、车辆、土木、材料等理工科专业学生的化学素养为目标，突出大学化学在工程实践中的实际应用，旨在拓展学生视野，启迪学生思维。全书共8章，包括物质的聚集状态与环境保护、化学反应方向与能源的开发利用、化学平衡与反应速率、溶液中的化学平衡、物质结构基础、电化学与新能源汽车、化学与工程材料、化学安全知识与意外防护。
本书内容简练、实用性强，既具专业性又有科普性，不仅适用于普通高等院校非化学、化工类专业的化学基础课教学，也适用于各类成人教育、自学考试备考等，还可供相关工程技术人员参考使用。

本书第1版出版已近6年，期间全球科技革命与产业变革迅猛发展，对高等教育特别是工程教育提出了更为迫切和多元化的需求。在此背景下，新工科建设蓬勃开展，旨在培养能够适应未来科技发展、引领工程技术创新的高素质复合型人才，完成从中国制造到中国创造的飞跃。与此同时，随着国际竞争的日益加剧，我国人才培养体系也面临着诸多挑战。2023年，习近平总书记在地方考察调研期间首次提出新质生产力这一重要概念。新质生产力是传统生产力基础之上的中国化、时代化的创新表达，是推动中国式现代化进程的新动能。发展新质生产力，培养高质量人才，是当代教育工作者的新使命。
化学是创造对人类更有用的新物质的科学。大学化学是普通高等院校车辆、土木、机械、能源、材料等专业的重要基础课程。本书以立德树人为根本，立足于新工科人才培养、新质生产力发展、工程教育专业认证等理念，联系工程实际应用问题讲授化学基本概念和基本理论，以拓展学生视野，启迪学生思维，培养学生的探究意识，提高学生的创新能力，为培养适应新质生产力发展的人才助力。
本次修订的主要内容如下：
1）深入挖掘课程的思政元素，并润物无声地传导给学生，培养四有青年。
2）校企合作共同更新教学内容，引入新能源汽车、新材料、新能源、绿色发展等科技新成果、先进理念及工程实践案例，由浅入深，突出课程的工程性、实用性。
3）叙述力求简洁，适当压缩了篇幅，适应少学时的需要。
4）更新了部分思考与练习题，使其能更紧密地配合教学内容，便于学生自学、复习。
5）更新了二维码，添加了思维导图、微课视频、慕课等数字化内容，给予读者更好的阅读体验。
6）对第3、4、6章进行了较大幅度的修改，以更好地适应教材定位。
本书绪论及第1章、第5章、第7章、第8章由宿辉编写，第3章、第6章由刘云夫、宿辉共同编写，第2章由宿辉、吴溶、张迎共同编写，第4章由宿辉、原小寓共同编写。全体编写人员共同完成书稿的通读、整理和定稿工作。在本书的编写过程中，学校和机械工业出版社给予了大力支持，同时，编者参考了国内外同类文献的部分内容，在此一并表示衷心感谢!
由于编者水平所限，书中疏漏之处在所难免，恳请使用本书的师生及其他读者提出宝贵意见。

编者

前言
绪论1
0.1化学的研究对象及作用1
0.2化学的学科分支1
0.3化学的学科特点2
0.4化学学科的发展趋势3
0.5工科大学化学的学习内容3
第1章物质的聚集状态与环境保护4
1.1气体4
1.1.1理想气体4
1.1.2气体分压定律4
1.1.3大气污染与防治6
1.2溶液8
1.2.1溶液组成的表示方法8
1.2.2稀溶液的依数性8
1.2.3水资源保护12
1.3固体14
1.3.1晶体和非晶体14
1.3.2固体表面的吸附与干燥15
1.3.3固体废弃物的利用及处理16
1.4环境保护与可持续发展17
本章小结19
思考与练习题19
第2章化学反应方向与能源的开发
利用22
2.1化学反应中的质量关系22
2.1.1化学计量数22
2.1.2反应进度22
2.2化学反应中的能量关系23
2.2.1热力学常用术语23
2.2.2热力学第一定律24
2.2.3化学反应热和焓变26
2.2.4热化学方程式27
2.2.5化学反应的焓变28
2.3化学反应的方向30
2.3.1自发过程30
2.3.2焓变与反应的自发性31
2.3.3混乱度与熵31
2.4吉布斯函数与反应方向的判据33
2.4.1吉布斯函数33
2.4.2吉布斯函数变与反应的方向34
2.5能源的开发利用37
2.5.1能源概述37
2.5.2常规能源38
2.5.3新型能源39
2.5.4人类利用能源的历史及现状
展望42
2.5.5我国能源现状及面临的挑战43
本章小结47
思考与练习题48
第3章化学平衡与反应速率50
3.1化学平衡50
3.1.1化学平衡概述50
3.1.2化学平衡常数51
3.1.3化学平衡的移动53
3.2化学反应速率56
3.2.1化学反应速率的定义56
3.2.2影响化学反应速率的因素58
3.2.3化学反应速率理论62
3.2.4催化剂和催化作用64
本章小结66
思考与练习题66
第4章溶液中的化学平衡69
4.1酸碱电离平衡69
4.1.1酸碱理论69
4.1.2弱电解质的电离平衡70
4.2难溶电解质的沉淀溶解平衡77
4.2.1沉淀溶解平衡与溶度积77
4.2.2分步沉淀80
4.2.3沉淀的溶解和转化81
4.3配位化合物及配位平衡82
4.3.1配位化合物的组成和命名82
4.3.2配位平衡85
4.3.3配位化合物的应用87
本章小结88
思考与练习题88
第5章物质结构基础92
5.1原子结构92
5.1.1核外电子的运动状态92
5.1.2多电子原子核外电子分布97
5.2元素周期律102
5.2.1原子电子层结构与元素周期表102
5.2.2元素的周期性103
5.3化学键与分子结构106
5.3.1离子键107
5.3.2共价键107
5.3.3分子间力和氢键113
5.3.4金属键117
5.4晶体结构118
本章小结120
思考与练习题120
第6章电化学与新能源汽车123
6.1氧化还原反应的基本原理123
6.1.1氧化值及其确定规则123
6.1.2氧化还原反应的类型及判断123
6.1.3氧化还原反应方程式的配平125
6.2原电池及其电动势127
6.2.1原电池的构成127
6.2.2原电池的设计128
6.2.3原电池的热力学129
6.3电极电势及其应用131
6.3.1电极电势的产生131
6.3.2标准电极电势131
6.3.3影响电极电势的因素134
6.3.4电极电势的应用135
6.4电解137
6.4.1电解的基本原理137
6.4.2分解电压和超电势137
6.4.3电解产物的判断139
6.5化学电源139
6.5.1一次电池139
6.5.2二次电池141
6.5.3燃料电池142
6.5.4绿色电池143
6.6新能源汽车及其发展趋势143
6.6.1新能源汽车及其类型143
6.6.2新能源汽车的发展历程144
6.6.3新能源汽车的关键化学技术144
6.6.4我国新能源汽车的现状及发展
趋势146
本章小结147
思考与练习题147
第7章化学与工程材料150
7.1工程材料概述150
7.1.1工程材料的分类150
7.1.2金属材料150
7.1.3无机非金属材料153
7.1.4高分子材料153
7.1.5复合材料154
7.2工程材料的腐蚀与防护155
7.2.1金属的腐蚀与防护155
7.2.2混凝土的腐蚀与防护158
7.2.3高分子材料的腐蚀与防护160
7.3材料的摩擦与润滑161
7.3.1机械与化学抛光162
7.3.2纳米润滑剂162
7.3.3高分子摩擦材料163
7.4材料的表面处理164
7.4.1材料表面处理技术164
7.4.2钢表面的化学强化方法166
7.4.3高分子材料的表面化学处理168
本章小结168
思考与练习题169
第8章化学安全知识与意外防护171
8.1化学试剂171
8.1.1化学试剂的分类171
8.1.2化学试剂的贮存172
8.2化学安全常识及意外事故处理173
8.2.1化学安全常识173
8.2.2化学意外事故处理173
8.3危险化学品175
8.3.1危险化学品的分类与特性175
8.3.2危险化学品的储存和运输177
8.3.3危险化学品事故的预防和处理178
本章小结180
思考与练习题180
附录182
附录1常见物质的标准摩尔生成焓、标准
摩尔吉布斯函数、标准摩尔熵
（298.15K，100kPa）182
附录2常见弱电解质的电离常数
（298.15K）186
附录3难溶电解质的溶度积Ksp
（298.15K）188
附录4配离子的稳定常数189
附录5氧化还原电对的标准电极电势
（298.15K）189
附录6地表水环境质量标准
（GB 38382002）192
参考文献193

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