本書為“十四五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材,在講述專業(yè)知識的同時,有機融入了“推動綠色發(fā)展,促進人與自然和諧共生”“弘揚科學家精神”等黨的二十大報告內(nèi)容,有利于培養(yǎng)學生的家國情懷,提高學生的道德素養(yǎng)。
全書共分九章,內(nèi)容包括物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學反應速率和化學平衡、重要元素及其化合物、定量分析基礎(chǔ)、酸堿平衡與酸堿滴定法、配位化合物與配位滴定法、氧化還原反應與氧化還原滴定法、沉淀溶解平衡與沉淀滴定法、常用分離方法簡介。每章末均有同步練習,便于學生更好地理解和應用課程內(nèi)容。為拓寬學生視野,每章末還編排了相關(guān)的閱讀材料。
本書可作為高職高專制藥技術(shù)類、生物技術(shù)類、化工類、環(huán)境類、醫(yī)學類、農(nóng)林類、食品類、材料類等相關(guān)專業(yè)的教材,也可作為以上各相關(guān)專業(yè)成人教育、職業(yè)培訓教材,還可供有關(guān)專業(yè)人員參考。
韓忠霄,曾任學院環(huán)境與化學工程系直屬黨支部書記(2008年退居管理二線)。教授,雙師型教師,學院有突出貢獻的專業(yè)帶頭人,首批骨干教師,生化制藥技術(shù)專業(yè)教學團隊負責人。中國化學會會員,河北省化學會會員,河北省冶金學會會員,河北省醫(yī)藥行業(yè)協(xié)會會員。1982年3月至今從事《無機化學》、《分析化學》、《普通化學》、《無機及分析化學》等專業(yè)基礎(chǔ)課和《環(huán)境監(jiān)測》(填補全國冶金中?瞻祝、《鋼鐵材料分析》(填補全國冶金中專空白)、《藥物分析與檢驗技術(shù)》等專業(yè)課的教學及相關(guān)科研工作,特別是投身于高職環(huán)保類、化工類、制藥類等專業(yè)其專業(yè)基礎(chǔ)課幾大化學的整合研究實踐。主持參加“高職工科四大化學課程新體系的建設(shè)”、“無機及分析化學創(chuàng)新教育教學改革”等省級及院級教科研課題多項,其中獲全國冶金職業(yè)教育優(yōu)秀科研成果二等獎1項、院級優(yōu)秀教學成果一等獎1項。身為化學檢驗工考評員參加高職院校、相關(guān)企業(yè)化學檢驗工職業(yè)技能鑒定多次。作為主要指導教師指導我院三名學生選手參加第 二屆“全國石油與化工職業(yè)院校學生化學檢驗工技能大賽”,取得一等獎3項,二等獎7項的好成績,本人被聘為本屆技能大賽化學分析項目的裁判員參加大賽裁判工作。1992年始主持中國科學院“大型儀器功能開發(fā)項目--原子吸收間接法在農(nóng)業(yè)分析中的應用研究”、河北省科技廳“可見光響應光催化功能材料的制備、結(jié)構(gòu)和性能研究”等課題,主要參研河北省科技廳、教育廳課題多項。在河北大學學報、無機鹽工業(yè)、教育與職業(yè)等全國中文核心期刊發(fā)表“用原子吸收間接法測定水果蔬菜和果汁飲料中維生素C”、“聚苯胺改性納米二氧化鈦的制備及其對含氰廢水的降解”、“試論高職教育對創(chuàng)新人才的培養(yǎng)”等論文40余篇,其中“用原子吸收間接法測定水果蔬菜中水溶性總糖”等多篇論文被美國《ChemicalAbstracts》、我國的《分析化學文摘》、《中國化學化工文摘》收錄。獲得國家發(fā)明專利2項,F(xiàn)被聘為二級教授。
緒論1
一、無機及分析化學的任務和作用1
二、分析方法的分類1
三、無機及分析化學課程的基本內(nèi)容3
四、無機及分析化學課程的學習方法4
第一章物質(zhì)結(jié)構(gòu)6
第一節(jié)原子核外電子的運動狀態(tài)6
一、電子云6
二、核外電子的運動狀態(tài)7
第二節(jié)原子核外電子的排布9
一、電子排布和近似能級圖9
二、核外電子的排布規(guī)則9
三、原子的電子結(jié)構(gòu)與元素周期律11
第三節(jié)元素性質(zhì)的周期性變化13
一、原子半徑13
二、電負性15
三、元素的金屬性與非金屬性16
四、氧化數(shù)16
第四節(jié)化學鍵16
一、離子鍵17
二、共價鍵18
*三、雜化軌道理論22
第五節(jié)分子的極性24
一、鍵的極性與分子的極性24
*二、分子的極性與偶極矩25
*第六節(jié)分子間的作用力25
一、分子的極化25
二、分子間力26
三、氫鍵27
閱讀材料1四個量子數(shù)29
閱讀材料2晶體知識29
閱讀材料3納米技術(shù)與納米材料30
同步練習31
第二章化學反應速率和化學平衡33
第一節(jié)化學反應速率33
一、化學反應速率的概念及表示方法33
二、影響化學反應速率的因素34
第二節(jié)化學平衡36
一、可逆反應和化學平衡36
二、化學平衡常數(shù)37
三、有關(guān)化學平衡的計算39
四、化學平衡的移動41
五、反應速率與化學平衡的綜合應用43
閱讀材料化學反應速率理論簡介43
同步練習44
第三章重要元素及其化合物48
第一節(jié)概述48
一、元素在自然界中的分布48
二、元素的分類49
三、元素在自然界中的存在形態(tài)49
第二節(jié)非金屬元素及其化合物50
一、鹵素及其化合物50
二、氧、硫及其化合物52
三、氮、磷及其化合物55
四、碳、硅、硼及其化合物58
第三節(jié)金屬元素及其化合物59
一、過渡元素的通性59
二、銅、銀、鋅和汞60
三、鉻、錳和鐵62
*第四節(jié)生命元素簡介64
一、宏量元素64
二、微量元素64
三、有害元素65
閱讀材料1 化學元素家族的新成員——113號、115號、117號、118號元素65
閱讀材料2 過渡元素的生物作用67
同步練習68
第四章定量分析基礎(chǔ)70
第一節(jié)定量分析的一般程序70
一、試樣的采集與制備71
二、試樣的分解71
三、試樣的預處理72
四、測定73
五、數(shù)據(jù)處理73
六、分析檢驗記錄與檢驗報告73
第二節(jié)提高分析結(jié)果準確度的方法74
一、分析檢驗中的誤差74
二、分析檢驗的準確度與精密度75
三、提高分析結(jié)果準確度的方法78
第三節(jié)分析數(shù)據(jù)的處理79
一、有效數(shù)字及其運算規(guī)則79
*二、置信度與平均值的置信區(qū)間82
三、可疑數(shù)據(jù)的取舍83
第四節(jié)滴定分析概述85
一、滴定分析的基本概念86
二、滴定分析方法86
三、滴定分析對化學反應的要求87
四、滴定方式87
第五節(jié)標準滴定溶液的制備88
一、溶液濃度的表示方法88
二、標準滴定溶液的制備方法90
第六節(jié)滴定分析的計算93
一、基本單元的概念93
二、計算示例94
閱讀材料1 在線分析97
閱讀材料2 人工智能算法在化學分析數(shù)據(jù)處理中的應用97
同步練習98
第五章酸堿平衡與酸堿滴定法103
第一節(jié)酸堿質(zhì)子理論104
一、質(zhì)子酸堿的概念104
二、酸堿反應105
三、水溶液中的酸堿反應及其平衡105
*第二節(jié)影響酸堿平衡的因素107
一、稀釋作用108
二、同離子效應與鹽效應108
三、酸度及其對弱酸弱堿型體分布的影響109
第三節(jié)酸堿水溶液pH的計算112
一、質(zhì)子條件式112
二、一元弱酸、弱堿水溶液pH的計算113
三、多元弱酸、弱堿水溶液pH的計算114
四、兩性物質(zhì)水溶液pH的計算115
五、緩沖溶液及其pH的計算116
第四節(jié)酸堿指示劑120
一、酸堿指示劑的變色原理120
二、酸堿指示劑的變色范圍120
三、混合指示劑122
第五節(jié)酸堿滴定曲線和指示劑的選擇123
一、強酸強堿的滴定123
二、一元弱酸弱堿的滴定125
三、多元酸堿的滴定127
第六節(jié)酸堿滴定法的應用129
一、酸堿標準滴定溶液的制備130
二、應用實例131
三、計算示例135
第七節(jié)非水溶液中的酸堿滴定137
一、溶劑的種類與性質(zhì)138
二、非水滴定條件的選擇139
三、非水滴定的標準滴定溶液和終點的檢測139
四、非水滴定法的應用實例141
閱讀材料綠色化學141
同步練習142
第六章配位化合物與配位滴定法147
第一節(jié)概述149
一、配位化合物及配位平衡149
二、配位滴定對反應的要求152
三、氨羧配位劑152
第二節(jié)EDTA及其配合物153
一、EDTA的性質(zhì)及其解離平衡153
二、EDTA與金屬離子的配位特點154
第三節(jié)EDTA配合物的解離平衡155
一、EDTA 與金屬離子的主反應及配合物的穩(wěn)定常數(shù)155
二、影響配位平衡的主要因素156
三、條件穩(wěn)定常數(shù)158
四、滴定所允許的最低pH和酸效應曲線159
第四節(jié)配位滴定法的基本原理161
一、配位滴定曲線161
二、金屬指示劑162
第五節(jié)提高配位滴定選擇性的方法165
一、利用控制溶液酸度的方法165
二、利用掩蔽和解蔽的方法166
三、選用其他配位劑滴定169
第六節(jié)配位滴定法的應用169
一、EDTA標準滴定溶液的制備169
二、應用實例170
閱讀材料配合物在生化、醫(yī)藥中的應用172
同步練習173
第七章氧化還原反應與氧化還原滴定法179
第一節(jié)氧化還原反應179
一、基本概念179
二、氧化還原反應方程式的配平182
*第二節(jié)電極電勢184
一、能斯特方程式184
二、標準電極電勢185
三、條件電極電勢185
四、電極電勢的應用188
第三節(jié)氧化還原滴定法的基本原理189
一、氧化還原滴定曲線190
二、氧化還原滴定中的指示劑191
第四節(jié)常用的氧化還原滴定法193
一、高錳酸鉀法193
二、重鉻酸鉀法197
三、碘量法198
四、亞硝酸鈉法203
五、其他氧化還原滴定法簡介206
第五節(jié)氧化還原滴定計算示例207
閱讀材料1 能斯特209
閱讀材料2 雙氧水在日常生活和生產(chǎn)中的作用210
同步練習210
第八章沉淀溶解平衡與沉淀滴定法215
第一節(jié)難溶電解質(zhì)的溶解平衡215
一、溶度積216
二、分步沉淀218
三、沉淀的溶解方法218
四、沉淀的轉(zhuǎn)化219
第二節(jié)沉淀滴定法220
一、莫爾法220
*二、佛爾哈德法221
*三、法揚司法223
第三節(jié)沉淀滴定法的應用224
一、銀量法標準滴定溶液的制備224
二、應用實例225
第四節(jié)稱量分析法226
一、沉淀法226
*二、揮發(fā)法230
*三、萃取法230
同步練習231
第九章常用分離方法簡介235
第一節(jié)組分分離的意義及回收效果235
一、分離與富集235
二、分離與富集的效果評價236
第二節(jié)沉淀與共沉淀分離法236
一、常量組分的沉淀分離236
二、共沉淀及微(痕)量組分的分離富集238
第三節(jié)溶劑萃取分離法238
一、溶劑萃取的基本原理239
二、重要的萃取體系240
三、溶劑萃取分離技術(shù)及操作242
第四節(jié)離子交換分離法242
一、離子交換樹脂的種類及性質(zhì)242
二、離子交換樹脂的性能參數(shù)243
三、離子交換樹脂對離子的親和力244
四、離子交換分離技術(shù)及操作244
第五節(jié)色譜分離法245
一、紙色譜法245
二、薄層色譜法246
三、色譜分離操作與定性定量方法246
閱讀材料1 超臨界流體萃取247
閱讀材料2 物質(zhì)分離新技術(shù)248
同步練習248
世界職業(yè)院校技能大賽相關(guān)賽項基礎(chǔ)知識練習題251
附錄258
附錄1弱酸弱堿在水中的解離常數(shù)(25℃,I =0)258
附錄2金屬配合物的穩(wěn)定常數(shù)lgK(18~25℃,I=0. 1)260
附錄3標準電極電勢(25℃)261
附錄4條件電極電勢264
附錄5一些常見難溶化合物的溶度積(18~25℃)266
附錄6一些化合物的分子量267
附錄7不同溫度下標準滴定溶液的體積補正值269
參考文獻271