《简明工科基础化学》（第三版）是为工科类各专业（化学化工除外）开设少学时基础化学课程编写的教材，密切联系现代工程技术中遇到的问题，如材料的选择和寿命、环境的污染与防护、能源的开发与利用、信息传递、生命科学发展等与化学有关的问题，深入浅出、生动有趣地介绍工科化学基础理论知识。主要内容包括物质的聚集状态、化学反应原理、水溶液中的离子平衡、氧化还原反应与电化学基础、物质结构基础、工程化学实验。每章末附有科学家的贡献和科学发现的启示，可读性强，激发学生学习兴趣的同时给以科学创新的启发。每章后习题和思考与练习均附有答案。书后附录汇集了相关的资料和需要的数据、诺贝尔化学奖获奖情况表以及工程化学综合测试题。《简明工科基础化学》（第三版）可作为高等院校工科类各专业开设基础化学、大学化学、工程化学等课程的教材，也可供工程技术人员以及有兴趣了解化学的读者参考。
前言
《简明工科基础化学》（第三版）适合非化学化工专业的公共基础化学课教学。本教材既符合公共基础化学课教学大纲的要求，又深入浅出地将化学基础理论知识与工程实际相结合，涉及诸如环境污染与保护、能源的开发与应用、材料的选择与寿命等工程技术中有关的化学问题。本教材有两个突出特点，一是基础理论中的一些定律，从另一个角度来定性给出，其中渗透科学家发现定律的科学思维方法，避免了繁杂的公式推导。二是突出化学学科中的人文精神，激发学生自主学习兴趣。化学与人类的在线课程新增视频知识点，如手性药物、催化材料和先进电池材料等，可通过中国大学MOOC平台或学银在线进行学习（中国大学MOOC平台和学银在线）。第三版教材不仅注重知识深度与广度有机融合，而且更加注重培养学生正确的世界观、人生观和价值观。一是让学生不仅热爱祖国，增强民族自信，而且要奋发努力，为祖国的科技发展做贡献；二是培养学生严谨求实的科学精神、勇于探索的创新精神，使学生在掌握基础化学知识的基础上，具有利用化学知识解决工程中的相关化学问题的能力。
第三版教材在编写过程中全面贯彻党的二十大精神，用心打造培根铸魂、启智润心、适应时代需求的优秀教材，立足双碳目标，尊重学科发展规律，探索高等教育创新路径。在第一版和第二版的基础上，第三版在每章科学家的贡献和科学发现的启示部分，增加了中外科学家近年来的研究成果。该部分不仅更新了当代科学家精益求精的工匠精神案例，还增添了科学前沿、工程伦理案例、生活中的化学案例，旨在融理论知识、实践应用、职业素养于一体，严格落实立德树人的根本任务，该部分内容由王静和肖海燕撰写。每章中的习题和思考与练习题通过扫二维码可以查看答案。全书由李秋荣和谢丹阳统稿。
衷心希望教师和学生们在使用过程中，多提宝贵意见，以便我们及时更正。
编者
2024年12月
第一版前言
随着21世纪科学技术的飞速发展，化学已深入到生命、材料和信息等各个领域，与人类生活休戚相关，成为信息时代科技发展的重要基础学科之一。在高等学校，化学与数学、物理等同属于自然科学基础课。工程化学是高等工程教育中实施素质教育的基础课程，是高等工科学校大多数专业不可缺少的一门公共基础课，是化学与工程技术间的桥梁，是造就基础扎实、知识面宽、能力强、素质高的迎接新世纪挑战的高级科技人才所必需的课程。
本书从物质的化学组成、化学结构和化学反应出发，密切联系现代工程技术中遇到的如材料的选择和寿命、环境的污染与保护、能源的开发与利用、信息传递、生命科学发展等有关化学问题，深入浅出地介绍有现实应用价值和潜在应用价值的基础理论和基本知识，使学生在今后实际工作中能有意识地运用化学观点去思考、认识和解决问题。
针对非化学化工专业的化学课学时数少的特点及教师和学生对教材提出的反馈意见，我们在《工科基础化学》的基础上进行了修改，希望在有限的学时内，使学生学到更多的知识，拓宽视野、增强运用多学科知识解决问题的能力。
本书增加了实验内容（第7章为工程化学实验）。工程化学实践性教学环节分为基础实验、开放实验和课外科技活动，旨在通过实践性教学环节，让学生在化学实验过程中，验证教学过程中学到的理论知识，加深对理论知识的理解，借助仪器试剂观察在通常条件下难于发现和理解的自然现象和规律，培养学生的化学安全观念、基本仪器的操作能力，为化学在工程中的应用打下坚实的基础。工程化学实验的开设激发了学生的创新意识，工程化学课程结束以后，仍有部分学生与工程化学课程组教师联系，积极地参与到教师的科研活动中来，还有的学生请工程化学课程组的教师帮助分析解决他们在工程实践中遇到的疑难问题。
每章末附有科学家的贡献和科学发现的启示，学生在阅读过程中通过了解本章中一些定律或定理的发现过程，不仅可以加深对内容的理解，而且对其创新能力的培养非常有益。这部分内容告诉学生，一个人要在所研究领域有所发现和发明，除了天资和对科学研究的热爱外，还要有百折不挠和坚韧不拔的毅力。
附录中1901～2010年诺贝尔化学奖的获奖科学家的介绍也会激发学生阅读的兴趣，本书更便于学生自学、自练和自检等。学生只有主动去读书，才会自觉接受教师所传授的知识和思维方法。
全书共分7章，内容包括物质的聚集状态，化学反应原理，水溶液中的离子平衡，氧化还原反应与电化学基础，物质结构基础，化学与人类的进步，工程化学实验。其中第1章、第3章和第7章由谢丹阳编写，第2章、第5章和第6章由李秋荣编写，第4章由乔玉卿编写。全书由李秋荣教授统稿，高发明教授主审。由于编者的水平有限，书中的缺点在所难免，恳请读者批评指正。
编者
2011年2月于秦皇岛
第二版前言
化学的发展，给人们的生活带来了日新月异的变化，社会进步的各种需求都与化学相关联，从衣食住行到健康保健、从生存环境到新材料，化学与人类生活息息相关，化学就在我们身边。
《简明工科基础化学》（第二版）以化学原理为经，以化学在生活和工程实际中的应用为纬，注重知识的系统性和完整性。
在第一版的基础上，再版内容把原有第6章化学与人类的进步改为线上学习，由燕山大学李秋荣教授负责的化学与人类在中国大学MOOC平台和学银在线（中国大学MOOC平台https://www.icourse163.org/spoc/course/YSU-1206871801和学银在线https://www.xueyinonline.com/searchapi/sarchresult?searchword=化学与人类）上，有需要的读者可以进行学习、观看。
第7章实验内容改为第6章，肖海燕对实验内容进行了修改，将实验2固体氯化铵生成焓的测定改为深受学生喜欢的实验手工皂的制备。谢丹阳和董海峰对工程化学综合测试题进行了修改，增加了主观题内容。全书由谢丹阳和李秋荣统稿，高发明教授主审。衷心希望教师和学生们在使用过程中，多提宝贵意见，以便我们及时更正。
修订版的教材强调专业教育与通识教育融合，知识深度与广度融合，更适合教师在教学过程中采用线上线下混合式教学模式进行教学。
由于编者水平有限，书中的疏漏在所难免，恳请读者批评指正。
编者
2020年2月
第1章 物质的聚集状态 1
1.1 化学的基本概念 1
1.1.1 分子、原子及团簇 1
1.1.2 元素 3
1.1.3 系统、环境及相 3
1.1.4 状态与状态函数 5
1.1.5 物质的量 5
1.2 气体和等离子体 6
1.2.1 理想气体和实际气体 6
1.2.2 大气相对湿度 8
1.2.3 等离子体 9
1.2.4 大气污染及其防治 10
1.3 液体 13
1.3.1 水的结构和性质 14
1.3.2 稀溶液的依数性 17
1.3.3 水污染及其防治 21
1.4 固体 22
1.4.1 晶体和非晶体 22
1.4.2 晶体的基本类型 23
1.4.3 过渡型晶体 26
1.4.4 混合键型晶体 27
1.4.5 固体废物的污染及治理 28
科学家的贡献和科学发现的启示 29
习题 31
第2章 化学反应原理 32
2.1 化学反应的能量变化 32
2.1.1 热力学第一定律 32
2.1.2 化学反应中的能量变化 33
2.1.3 反应热效应的测量 35
2.1.4 反应热效应的计算 36
2.2 化学反应的方向与限度 40
2.2.1 自发过程 40
2.2.2 熵变与反应的方向 41
2.2.3 吉布斯函数变与反应自发性的判断 43
2.2.4 化学反应进行的程度化学平衡 47
2.3 化学反应的速率 50
2.3.1 反应速率与浓度的关系 50
2.3.2 温度对化学反应速率的影响 53
2.3.3 催化剂对反应速率的影响 56
科学家的贡献和科学发现的启示 57
习题 59
第3章 水溶液中的离子平衡 62
3.1 可溶弱电解质的单相离子平衡 62
3.1.1 酸碱理论概述 62
3.1.2 水溶液中单相离子平衡 65
3.1.3 酸碱平衡的应用人体血液酸碱平衡 72
3.2 难溶强电解质的多相离子平衡 73
3.2.1 溶度积 73
3.2.2 溶度积规则 76
3.2.3 溶度积规则的应用牙膏中为什么要加氟？ 80
3.3 配位化合物的离子平衡 80
3.3.1 配位化合物的基本概念 80
3.3.2 配位化合物的组成 82
3.3.3 配合物的命名 82
3.3.4 配合物在水溶液中的稳定性 83
3.3.5 配位反应的应用 85
科学家的贡献和科学发现的启示 87
习题 88
第4章 氧化还原反应与电化学基础 90
4.1 氧化还原反应 90
4.1.1 氧化数 90
4.1.2 氧化剂与还原剂 91
4.1.3 氧化还原电对 91
4.1.4 氧化还原反应方程式的配平 92
4.2 原电池 94
4.2.1 原电池的组成 94
4.2.2 电极反应 95
4.2.3 原电池的符号表示式 95
4.2.4 常用电极类型 96
4.3 电极电势及应用 97
4.3.1 双电层理论 97
4.3.2 标准电极电势 98
4.3.3 原电池的电动势与电池反应的摩尔吉布斯函数变 99
4.3.4 能斯特方程式 100
4.3.5 电极电势的应用 102
4.4 电解及应用 105
4.4.1 分解电压和超电势 105
4.4.2 电解产物的判断 106
4.4.3 电解的应用 107
4.5 金属的腐蚀与防护 110
4.5.1 腐蚀机理 110
4.5.2 金属腐蚀的防护 113
科学家的贡献和科学发现的启示 114
习题 116
第5章 物质结构基础 118
5.1 核外电子的运动状态 118
5.1.1 玻尔的氢原子结构理论 118
5.1.2 电子运动的特性 120
5.1.3 波函数 122
5.1.4 电子云 125
5.2 多电子原子结构和周期系 128
5.2.1 多电子原子轨道的能级 128
5.2.2 核外电子排布与周期系 130
5.3 化学键和分子间相互作用力 134
5.3.1 化学键及其类型 134
5.3.2 分子的极性 140
5.3.3 分子间相互作用力 141
科学家的贡献和科学发现的启示 143
习题 146
第6章 工程化学实验 149
实验1 水质检验及自来水硬度的测定 149
实验2 混合碱液中组分含量的测定（双知识指示剂法） 153
实验3 氧化还原反应与电化学 155
实验4 乙酰水杨酸（阿司匹林）的制备 158
实验5 手工皂的制备 159
附录 161
附录1 国际单位制 161
附录2 常见物质的标准摩尔生成焓、标准摩准摩尔生成吉布斯函数、标准摩尔熵尔熵的数据 162
附录3 水溶液中某些水合物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯函数、标准摩尔熵的数据 165
附录4 常见弱电解质在水溶液中的解离常数（298.15K） 166
附录5 常见难溶电解质的溶度积常数常数（298.15K） 167
附录6 常见配离子在标准状态的稳定常数（298.15K） 167
附录7 常见氧化还原电对的标准电极电势电势（298.15K） 168
附录8 常用化学试剂的等级标准 169
附录9-1 常用酸碱指示剂 170
附录9-2 常用金属指示剂 170
附录10 元素的原子序数、元素符号及中英文名称 171
附录11 1901～2024年诺贝尔化学奖获奖情况表 174
综合测试题 187
参考文献 196
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