工程化學

《工程化學》分三大模塊，共8章。第1～3章，重點介紹物質的聚集狀態和物質結構，側重從物質結構和元素化學的角度討論物質的狀態、性質和特性；第4～6章，重點論述化學反應基本原理、化學平衡原理和過程及其在工程科學中的應用；第7～8章，介紹了化學在船舶與海洋工程、機械與土建工程、能源工程等領域的應用及危險化學品的特性和安全管理。

《工程化學》可作為高等院校非化學化工類專業學生的教材，同時可供化學化工類專業的科研、生產和管理人員閲讀。

彭銀仙，江蘇科技大學，教授，自1985年起長期從事化學及相關學科的教學和科研工作，所授課程主要為：分析化學、物理化學、無機及分析化學、普通化學、工業分析、環境監測、化工安全現環保、天然物功能成分提取與純化、綠色化學等本科和研究生的課程教學工作。先後主編出版《工業分析》、《化學工藝學》、《無機及分析化學》。

主要負責人完成國家自然基金3項、重大專項1項、江蘇省自然基金1項，主持完成江蘇省高校基金1項，在研鎮江市社會發展項目1項；主持省級教研教改項目1項，校級教研教改項目4項，1作或通訊公開發表SCI收錄論文近30篇，授權國家專利12項。獲評校優 秀教師、校教學優 秀獎，獲鎮江市科技論文二等、三等獎各1次；指導本科學生獲江蘇省優 秀論文三等獎1項、省優 秀論文團隊1項、省挑戰盃賽三等獎1項；指導研究生和本科生獲批省重點創新項目各2項，校優 秀畢業生3人。

緒論001

0.1化學的研究對象001

0.2化學在現代科學中的地位001

0.3化學的發展簡史和趨勢002

0.4化學學科分類004

0.5工程化學的主要內容005

閲讀拓展海洋化學006

第1章物質的聚集狀態007

1.1物質聚集狀態007

1.1.1分散系007

1.1.2氣體008

1.1.3液體009

1.1.4溶液009

1.1.5相010

1.2溶液濃度的表示及化學計算問題010

1.2.1溶液濃度的表示方式及計算010

1.2.2溶解度013

閲讀拓展膠體和高分子化合物溶液014

習題017

第2章原子結構和配合物019

2.1原子的量子力學模型019

2.1.1微觀粒子的波粒二象性019

2.1.2核外電子運動狀態描述020

2.2核外電子分佈和週期系026

2.2.1多電子原子的能級026

2.2.2核外電子排布原理和電子排布027

2.2.3原子的電子結構與元素週期性的關係028

2.2.4原子結構與元素性質的關係030

2.3化學鍵和分子間相互作用力034

2.3.1離子鍵034

2.3.2共價鍵035

2.3.3雜化軌道理論038

2.3.4分子間力和氫鍵042

2.4晶體結構046

2.4.1晶體特徵046

2.4.2離子晶體048

2.4.3原子晶體050

2.4.4分子晶體050

2.4.5金屬晶體050

2.5配位化合物的價鍵理論051

2.5.1配位化合物的組成和命名052

2.5.2 價鍵理論的要點053

2.5.3配位化合物的空間結構054

2.5.4配位化合物的磁性055

閲讀拓展X射線的發展及其在表徵物質結構中的應用055

習題058

第3章元素及其化合物的性質與變化規律061

3.1物質的熔點和沸點061

3.1.1單質的熔點和沸點061

3.1.2離子晶體的熔點和沸點062

3.1.3氧化物的熔、沸點064

3.2化合物的溶解性066

3.2.1離子化合物的溶解性及其規律066

3.2.2含氧酸鹽的溶解性規律066

3.3無機物的顏色及其變化規律067

3.3.1常見無機物的顏色067

3.3.2無機物顯色的原因067

3.4化合物的酸鹼性068

3.4.1共價型氫化物的酸鹼性068

3.4.2氧化物及其水合物的酸鹼性068

3.4.3酸鹼的應用070

3.5化合物的熱穩定性071

3.5.1鹵化物的熱穩定性規律071

3.5.2含氧酸鹽的熱穩定性072

閲讀拓展元素化學與材料073

習題073

第4章化學反應基本原理075

4.1化學反應熱效應及其計算075

4.1.1熱力學基本概念075

4.1.2熱力學定律076

4.1.3化學反應熱與焓變077

4.1.4化學反應熱的計算078

4.2化學反應的方向及其判據082

4.2.1化學反應的自發性082

4.2.2化學反應的熵變083

4.2.3吉布斯自由能變與化學反應的方向084

4.2.4摩爾吉布斯自由能變的計算085

4.3化學反應的限度和化學平衡087

4.3.1化學平衡和標準平衡常數087

4.3.2化學平衡的計算091

4.3.3化學平衡的移動092

4.4化學反應的速率及其控制095

4.4.1化學反應速率及其表示法095

4.4.2影響化學反應速率的因素097

閲讀拓展納米反應器的設計及在催化反應中的應用103

習題104

第5章水溶液化學110

5.1水溶液通性110

5.1.1溶液蒸氣壓的下降110

5.1.2溶液沸點的升高111

5.1.3溶液凝固點的下降112

5.1.4溶液的滲透壓113

5.1.5電解質溶液的通性115

5.2酸鹼理論與酸鹼平衡115

5.2.1酸鹼的概念115

5.2.2水的解離平衡117

5.2.3酸鹼的解離平衡117

5.3酸鹼溶液pH計算及控制118

5.3.1溶液的酸鹼性和pH值118

5.3.2一元弱酸（弱鹼）離子濃度及pH計算119

5.3.3多元弱酸（弱鹼）離子濃度的計算120

5.4同離子效應和緩衝溶液121

5.4.1同離子效應121

5.4.2緩衝溶液122

5.4.3緩衝溶液的選擇和配製123

5.4.4緩衝溶液的應用123

5.5溶解度和溶度積124

5.5.1溶度積124

5.5.2溶解度與溶度積的關係125

5.5.3溶度積規則125

5.6沉澱的生成和溶解126

5.6.1沉澱的生成126

5.6.2沉澱的溶解127

5.6.3沉澱的轉化127

閲讀拓展表面活性劑及其應用128

習題130

第6章氧化還原反應與電化學132

6.1氧化數132

6.1.1氧化數的概念132

6.1.2確定元素氧化數的規則132

6.2原電池與電極電勢133

6.2.1原電池133

6.2.2電極電勢134

6.2.3電池的電動勢和化學反應吉布斯自由能變143

6.3化學電源144

6.3.1一次電池144

6.3.2二次電池145

6.3.3連續電池147

6.3.4化學電源與生態環境污染147

6.4電解148

6.4.1分解電壓和超電壓148

6.4.2電解池中兩極的電解產物150

6.4.3電解的應用151

6.5金屬的腐蝕152

6.5.1金屬的化學腐蝕152

6.5.2金屬的電化學腐蝕153

閲讀拓展船體防護與監測154

習題155

第7章工程及材料中的化學157

7.1工程材料結構與性能157

7.1.1工程材料概述157

7.1.2工程材料的性能特徵158

7.2工程材料腐蝕與防護161

7.2.1材料腐蝕概述161

7.2.2材料防護概述166

7.3材料表面處理173

7.3.1氣相沉積技術173

7.3.2等離子體表面處理技術176

7.4船舶與海洋工程中的化學177

7.4.1船舶化學177

7.4.2海洋工程化學179

7.5機械與土建工程材料化學180

7.5.1機械工程材料化學180

7.5.2土建工程材料化學181

7.6能源工程中的化學183

7.6.1能源的定義與分類183

7.6.2煤化工184

7.6.3石油化工185

7.6.4化學儲能187

7.6.5新型能源——海洋能188

閲讀拓展焊接技術與工程中的化學189

第8章危險化學品管理191

8.1危險化學品安全管理191

8.1.1危險化學品定義191

8.1.2危險化學品分類191

8.1.3危險化學品的危害特性194

8.1.4危險化學品安全生產信息195

8.1.5危險化學品的安全儲存198

8.1.6危險化學品的安全運輸198

8.1.7危險化學品的安全包裝199

8.2危險化學品事故預防與處理199

8.2.1危險化學品事故的概述199

8.2.2危險化學品事故預防205

8.2.3危險化學品事故處理207

8.3危險化學品消防211

8.3.1消防的指導思想211

8.3.2滅火器的分類214

8.3.3常用滅火方法216

閲讀拓展危險化學品安全管理條例216

習題217

附錄218

附錄1一些常見化合物的分子量218

附錄2標準熱力學數據（298.15K, 100kPa）219

附錄3常見弱電解質在水溶液中的解離常數Ka(Kb)（298.15K）222

附錄4常見微溶電解質的溶度積Ksp（298.15K）223

附錄5常見的氧化還原電對的標準電極電勢（298.15K）223

參考文獻228