工程化学是高等工科院校非化学化工类专业一门重要的基础课程,是化学学科与工程科学交叉融合的桥梁,肩负着为学生筑牢化学根基、开启科学思维大门的重要使命,旨在为新材料研发、能源转化、环境治理、智能制造等工程领域发挥基础性支撑作用,这也是新工科背景下复合型人才培养的必然要求。
《工程化学》一书立足于培养复合型工程技术人才的目标,紧密围绕化学原理在工程实践中的应用,不仅让学生掌握高等教育必需的基础化学知识,还能深入理解科学研究的方法论,提升科学素养,增强分析与解决实际工程问题的能力。
本书由吉林大学、内蒙古科技大学、鄂尔多斯应用技术学院等多所高校教学一线教师合作共同完成。编写团队秉持夯实化学基础、强化工程应用、融入课程思政的编写理念,依托多年教学积累,力求实现理论深度与实践广度的平衡。
其一,对教材内容进行了精心设计。以化学热力学、化学动力学、化学平衡、溶液化学、物质结构理论、电化学为核心主线,系统阐述化学基本原理,着力夯实化学的理论基础。
其二,以工程应用和实验能力培养为导向,聚焦能源、材料、环境工程等跨学科应用,体现化学在工程技术中的关键作用;注重操作规范与安全意识培养,通过典型实验案例提升学生动手能力,培养科学思维,强化综合实践能力培养。
其三,隐性融入课程思政,将科学家的探索故事、化学发展史与献身科学精神、工程伦理教育与家国情怀等融入教材中,强调绿色化学理念与可持续发展观、科技报国的使命与担当,通过知识载体传递价值观念,力图实现知识传授与价值引领的统一。
限于编者水平,书中难免存在疏漏与不足之处,恳请广大师生和读者批评指正,以便再版修订时得以完善。
编者
2025年6月
第1章化学基础知识1
1.1气体1
1.2液体4
1.3固体8
1.4等离子体9
第2章化学热力学基础12
2.1热力学基本概念12
2.2热化学16
2.3熵与吉布斯自由能22
第3章化学反应速率与化学平衡29
3.1化学反应速率29
3.2化学平衡40
第4章解离平衡与沉淀溶解平衡51
4.1电解质的解离51
4.2弱电解质的解离平衡52
4.3酸碱理论简介60
4.4盐的水解61
4.5配位解离平衡65
4.6沉淀溶解平衡70
第5章原子结构与元素周期律75
5.1微观粒子运动的特点75
5.2核外电子运动的描述76
5.3核外电子排布和元素周期律80
5.4元素基本性质85
第6章化学键与结构理论92
6.1离子键理论与离子晶体92
6.2共价键理论与分子结构95
6.3离域键和d-p 配键107
6.4金属键理论与金属晶体结构110
6.5分子间作用力113
第7章氧化还原反应118
7.1基本概念118
7.2氧化还原反应方程式的配平123
7.3电池反应热力学126
7.4化学电源与电解131
7.5图解法讨论电极电势133
第8章化学与应用工程141
8.1化学与材料141
8.2化学与能源146
8.3化学与土木151
8.4化学与机械156
8.5化学与地矿161
8.6化学与交通165
8.7化学与环境169
8.8化学与生活173
第9章化学实验基础178
9.1化学实验的学科地位与教学目标178
9.2实验室安全知识与守则181
9.3几个化学基础实验案例187
附录195
附录1常用物理化学常数195
附录2常用换算关系195
附录3元素的一些性质196
附录4一些弱酸的解离常数199
附录5常见难溶电解质的溶度积200
附录6一些单质和化合物的热力学数据(298.15K,100kPa)201
附录7标准电极电势(298.15 K)205
参考文献208