无机与分析化学教程

第1章绪论与数据处理1

1.1无机化学与分析化学的任务1

1.1.1无机化学的任务1

1.1.2分析化学的任务2

1.2实验数据与误差3

1.2.1数与数据的区别3

1.2.2实验数据误差的来源3

1.2.3随机误差的减免4

1.2.4偏差的计算和误差的估计5

1.2.5精确度与精密度8

1.3数据的取舍及运算规则8

1.3.1Q检验法取舍可疑数据8

1.3.2数据表达与运算规则9

【扩展知识】12

习题15

第2章原子结构16

2.1原子中的电子16

2.1.1氢原子光谱和玻尔理论16

2.1.2微观粒子的运动特征18

2.1.3波函数20

2.2核外电子的排布和元素周期系25

2.2.1多电子原子能级25

2.2.2核外电子的排布27

2.2.3原子的电子结构与元素周期表31

2.3元素基本性质与原子结构的关系33

2.3.1原子半径33

2.3.2电离能34

2.3.3电子亲和能35

2.3.4电负性36

【扩展知识】37

习题37

第3章化学键与分子结构39

3.1化学键的分类39

3.1.1金属键及能带理论39

3.1.2离子键41

3.1.3共价键43

3.2共价键的成键理论49

3.2.1价键理论49

3.2.2杂化轨道理论53

3.2.3分子轨道理论(MO)58

3.3分子间作用力62

3.3.1范德华力62

3.3.2氢键63

【扩展知识】66

习题67

第4章晶体结构69

4.1晶体的特征和分类69

4.1.1晶体的概念69

4.1.2晶体的特性69

4.1.3结晶与晶体结构分析72

4.1.4晶体的分类73

4.2离子晶体73

4.2.1离子晶体的特征73

4.2.2离子晶体的结构类型73

4.2.3离子半径74

4.2.4离子的电子构型76

4.2.5离子极化76

4.2.6离子晶体的晶格能78

4.2.7离子晶体化合物的物理性质79

4.3金属晶体79

4.3.1金属晶体的特征和内部结构79

4.3.2金属晶体的物理性质80

4.4分子晶体和原子晶体82

4.4.1分子晶体82

4.4.2分子晶体的物理性质82

4.4.3原子晶体82

4.4.4原子晶体的物理性质83

4.5氢键型晶体83

4.6混合型晶体83

4.7固体碳的存在形式84

4.8实际晶体85

4.8.1实际晶体85

4.8.2实际晶体的缺陷85

4.8.3晶体缺陷的影响86

4.8.4非整比化合物86

【扩展知识】86

习题87

第5章化学平衡89

5.1化学平衡89

5.1.1化学平衡的概念89

5.1.2化学平衡常数90

5.1.3平衡常数计算示例92

5.2溶度积93

5.2.1溶度积的概念93

5.2.2溶度积和溶解度间的关系94

5.3化学平衡的移动95

5.3.1化学平衡移动的概念95

5.3.2浓度对化学平衡的影响95

5.3.3勒·夏特列原理97

5.3.4压力对化学平衡的影响97

5.3.5惰性气体引入对平衡移动的影响98

5.3.6温度对化学平衡的影响100

5.3.7相变与存在形式对化学平衡的影响101

5.4化学反应速率101

5.4.1化学反应速率的概念及表达式101

5.4.2浓度对化学反应速率的影响102

5.4.3最小二乘法简介104

5.4.4反应速率的有关计算105

5.4.5温度与反应速率常数的关系——阿仑尼乌斯方程式106

5.4.6催化剂对反应速率的影响108

5.4.7化学反应速率与化学平衡原理的应用109

【扩展知识】110

习题112

第6章酸碱平衡及酸碱滴定法115

6.1酸碱理论与酸碱平衡115

6.1.1酸碱理论的发展概述115

6.1.2酸碱的共轭关系116

6.1.3酸碱平衡常数116

6.2酸碱平衡的移动118

6.2.1酸度对酸碱平衡移动的影响118

6.2.2浓度对酸碱平衡移动的影响118

6.2.3同离子效应及缓冲溶液原理119

6.2.4温度对酸碱平衡移动的影响120

6.2.5活度与盐效应120

6.3酸碱平衡中的计算120

6.3.1分布系数与分布曲线120

6.3.2酸碱平衡计算中的平衡关系122

6.3.3一元酸(碱)水溶液的pH值计算124

6.3.4两性物质水溶液pH的计算126

6.3.5缓冲溶液pH的计算127

6.4酸碱滴定分析129

6.4.1滴定法的基本原理及必须解决的基本问题129

6.4.2滴定分析中的酸碱反应130

6.4.3酸碱标准溶液浓度的确定131

6.4.4酸碱滴定曲线与滴定突跃131

6.4.5酸碱指示剂和终点的判断134

6.4.6滴定法中的计算136

6.5酸碱滴定法的应用示例138

6.5.1双指示剂法测定混合碱试样138

6.5.2磷酸盐的测定140

6.5.3弱酸的测定141

6.5.4铵盐的测定141

6.5.5氟硅酸钾法测定SiO2含量141

6.5.6酯的测定142

6.5.7醛和酮的测定142

【扩展知识】142

习题145

第7章配位化学与配位滴定法148

7.1配位化合物的基本概念148

7.1.1配位化合物的组成148

7.1.2配合物的命名150

7.1.3配合物的类型151

7.1.4配合物的空间异构现象152

7.2配位化合物的化学键理论153

7.2.1配位化合物的价键理论153

7.2.2配位化合物的晶体场理论156

7.3配合物在溶液中的离解平衡161

7.3.1配合物的平衡常数161

7.3.2配位平衡中的有关计算162

7.3.3影响配位平衡的主要因素163

7.3.4配合物的表观稳定常数165

7.4配合物的分析应用——配位滴定法166

7.4.1配位滴定法概述166

7.4.2EDTA的性质及其配合物167

7.4.3配位滴定分析中的配位反应168

7.4.4EDTA标准溶液浓度的确定170

7.4.5EDTA滴定曲线与滴定突跃171

7.4.6金属离子指示剂与滴定终点判断174

7.4.7EDTA滴定法中的有关计算176

7.5配位滴定法的应用177

7.5.1提高配位滴定选择性177

7.5.2配位滴定的滴定方式179

【扩展知识】180

习题183

第8章氧化还原反应与氧化还原滴定法186

8.1氧化还原方程式的配平186

8.1.1氧化数186

8.1.2原电池187

8.1.3氧化还原方程式的配平189

8.2电极电位191

8.2.1标准电极电位191

8.2.2能斯特方程193

8.2.3条件电极电位195

8.3氧化还原反应进行的方向和限度196

8.3.1氧化还原反应进行的方向196

8.3.2氧化还原反应进行的程度197

8.4元素电位图198

8.4.1元素电位图中的电位计算198

8.4.2歧化反应及其判断200

8.5氧化还原反应的次序与反应速率202

8.5.1氧化还原反应的次序202

8.5.2提高氧化还原反应速率的措施202

8.6氧化还原滴定法204

8.6.1氧化还原滴定分析中的氧化还原反应204

8.6.2标准溶液浓度的确定205

8.6.3氧化还原滴定曲线与滴定突跃206

8.6.4氧化还原滴定终点判断与氧化还原指示剂209

8.6.5氧化还原滴定前的预处理211

8.6.6高锰酸钾法212

8.6.7碘量法213

8.6.8其他氧化还原滴定方法214

8.7氧化还原滴定的计算215

8.7.1计算基本原理215

8.7.2应用示例216

【扩展知识】217

习题219

第9章沉淀平衡及其在分析中的应用222

9.1沉淀的形成过程222

9.1.1沉淀的形成222

9.1.2晶型沉淀条件的选择223

9.1.3非晶型沉淀条件的选择224

9.2沉淀的生成和溶解225

9.2.1同离子效应225

9.2.2酸效应227

9.2.3配位效应229

9.2.4氧化-还原效应230

9.2.5沉淀的转化230

9.3沉淀的净化230

9.3.1沉淀玷污的原因230

9.3.2沉淀条件的选择231

9.3.3沉淀的洗涤231

9.4重量分析法231

9.4.1重量分析法的基本过程和特点231

9.4.2沉淀形式232

9.4.3称量形式232

9.4.4沉淀剂的选择232

9.4.5重量分析法计算233

9.5沉淀滴定法234

9.5.1莫尔法——铬酸钾指示剂法234

9.5.2佛尔哈德法——铁铵矾指示剂法236

9.5.3法扬司法——吸附指示剂法237

9.5.4其他沉淀滴定方法简介238

【扩展知识】239

习题241

第10章s区元素243

10.1氢243

10.1.1氢的分布和同位素243

10.1.2氢气的性质244

10.1.3氢的成键类型及其氢化物245

10.1.4氢气的制取246

10.1.5氢能源247

10.2碱金属和碱土金属248

10.2.1碱金属和碱土金属物理通性248

10.2.2碱金属与碱土金属单质的化学通性249

10.2.3自然界中的碱金属和碱土金属250

10.2.4制备方法250

10.2.5重要化合物的性质和用途251

10.2.6锂、铍性质的特殊性及其对角线规则256

10.2.7钠、钾、钙、镁的生理作用257

10.2.8硬水及其软化258

【扩展知识】259

习题260

第11章p区元素261

11.1p区元素概论261

11.1.1p区元素的原子特性261

11.1.2p区元素单质概论264

11.1.3p区元素的化学通性265

11.2硼族268

11.2.1硼族元素概论268

11.2.2硼的重要化合物270

11.2.3铝的重要化合物271

11.3碳族元素272

11.3.1碳族元素概论272

11.3.2碳的重要化合物274

11.3.3硅的重要化合物276

11.3.4锡、铅的重要化合物278

11.4氮族279

11.4.1氮族元素单质279

11.4.2氮的重要化合物281

11.4.3磷的重要化合物286

11.4.4砷、锑、铋的氧化物及其水合物289

11.5氧族元素290

11.5.1氧族元素概论290

11.5.2氧的化合物292

11.5.3硫的重要化合物293

11.6卤素296

11.6.1卤素概述296

11.6.2卤素单质297

11.6.3卤素的重要化合物299

11.7稀有气体303

11.7.1稀有气体简介303

11.7.2稀有气体的化合物304

【扩展知识】305

习题306

第12章d区元素309

12.1d区元素的通性309

12.1.1d区元素的原子结构309

12.1.2d区元素的物理性质310

12.1.3d区元素的化学通性310

12.1.4d区元素化合物的通性311

12.1.5d区元素在生产中的重要作用312

12.2钛副族312

12.2.1钛元素概述312

12.2.2钛的化学性质及重要化合物312

12.2.3锆和铪元素概述314

12.2.4锆、铪的化学性质及重要化合物314

12.3钒副族315

12.3.1钒元素概述315

12.3.2钒的化学性质及重要化合物315

12.3.3铌和钽元素概述317

12.3.4铌、钽的化学性质及重要化合物317

12.4铬副族318

12.4.1铬元素概述318

12.4.2铬的化学性质和重要化合物318

12.4.3钼元素概述323

12.4.4钼的化学性质及重要化合物323

12.4.5钨元素概述324

12.4.6钨的化学性质及重要化合物324

12.5锰副族325

12.5.1锰元素概述325

12.5.2锰单质的化学性质与制备325

12.5.3锰的重要化合物及其性质326

12.6铁系元素329

12.6.1铁系元素概述329

12.6.2铁系元素单质的化学性质329

12.6.3铁的重要化合物330

12.6.4钴和镍的重要化合物334

12.7铂系元素336

12.7.1铂系元素概述336

12.7.2铂系元素的化学性质及重要化合物336

【扩展知识】337

习题339

第13章ds区元素341

13.1铜副族341

13.1.1铜元素概述341

13.1.2铜的化学性质及重要化合物341

13.1.3银及其重要化合物345

13.2锌副族346

13.2.1锌元素概述346

13.2.2锌的化学性质及重要化合物346

13.2.3镉元素及其重要化合物348

13.2.4汞元素及其重要化合物349

13.2.5镉、汞的毒性和防治351

【扩展知识】352

习题354

第14章f区元素355

14.1镧系元素355

14.1.1镧系元素概论355

14.1.2镧系元素的重要化合物356

14.1.3镧系元素的分离359

14.2锕系元素359

14.2.1锕系元素概论359

14.2.2锕系元素的重要化合物360

【扩展知识】362

习题364

第15章无机与分析化学中的分离

方法365

15.1沉淀分离法365

15.1.1氢氧化物沉淀分离法365

15.1.2无机盐沉淀分离法366

15.1.3有机沉淀剂分离法367

15.1.4共沉淀分离与富集法368

15.2萃取分离法370

15.2.1分配系数和分配比370

15.2.2萃取体系370

15.2.3萃取效率和分离因数371

15.2.4萃取分离的种类和条件选择372

15.3色谱分离法374

15.3.1固定相和流动相374

15.3.2色谱分离的基本原理375

15.3.3柱色谱分离法375

15.3.4薄层色谱分离法376

15.3.5纸色谱分离法377

15.4离子交换分离法377

15.4.1离子交换树脂377

15.4.2离子交换过程及交换树脂特性378

15.4.3离子交换分离法的操作379

15.4.4应用示例381

【扩展知识】382

习题384

附录385

附录1常见弱酸和弱碱的离解常数(25℃)385

附录2难溶电解质的溶度积常数(25℃)386

附录3标准电极电位（298.15K）387

附录4金属配合物的稳定常数391

附录5化合物式量表394

附录6国际相对原子质量表(1993年国际原子量)397

附录7常用缓冲溶液及其配制方法398

附录8氧化还原指示剂399

附录9沉淀及金属指示剂399

附录10金属离子的lgαM(OH)400

附录11一些基本物理常数400

附录12国际单位制(SI)单位400

参考文献401

本书内容包括误差和实验数据处理、原子结构、化学键与分子结构、晶体结构，化学平衡和化学反应速率、酸碱平衡、配位平衡、氧化还原平衡、沉淀平衡四大平衡理论及其在分析中的应用，元素周期表s区、p区、d区、ds区和f区的元素等基础理论，并对化学分析中常用的几种分离方法进行了简单介绍。每章后的扩展知识可以拓宽学生视野，与本书配套出版的《无机与分析化学习题详解》可以帮助学生更好地学习本课程。
本书可作为高等院校化工、材料、环境、生物工程、食品、轻化工程等专业的教材，也可供农、林、医、地质、冶金、安全工程等相关专业的师生使用。