本书在概述全球能源发展挑战与环境问题的基础上，系统讲解了化学与电化学的基本原理，深入剖析了化石能源、电化学能源和相关清洁能源的应用现状，并详细阐述了大气、水体、土壤污染治理及固体废物资源化技术。本书紧扣碳达峰与碳中和目标，阐释了清洁生产及循环经济理念，旨在引导未来工程师建立可持续发展的科学观。 本书主要面向高等院校电子信息类、机械类、电气类及建筑与交通类专业的学生，可作为其学习化学、能源与环境领域基础知识的入门教材，也可供相关领域的工程技术人员参考，以拓展其在绿色能源与环境保护方面的跨学科视野。

第1章 化学基本原理 001 1.1 化学热力学 001 1.1.1　热力学系统的基本概念 001 1.1.2　化学热力学的基本原理 003 1.1.3　化学反应进行的方向 007 1.2 化学动力学 011 1.2.1　反应速率 011 1.2.2　速率方程 011 1.2.3　影响反应速率的因素 012 1.3 化学平衡 014 1.3.1　平衡常数 015 1.3.2　水溶液中的离子平衡 017 1.3.3　沉淀溶解平衡 022 1.3.4　配位平衡 024 1.3.5　工程应用实例 025 1.4 原子结构和元素周期律 027 1.4.1　原子结构 027 1.4.2　元素周期律与元素周期表 029 1.4.3　工程应用实例 032 1.5 化学键和分子结构 033 1.5.1　化学键 033 1.5.2　分子结构 035 1.6 晶体和非晶体 037 1.6.1　晶体 037 1.6.2　非晶体 040 1.6.3　晶体缺陷 040 1.6.4　工程应用实例 043 参考文献 044 习题 045 第2章 电化学原理及应用 047 2.1 原电池 047 2.1.1　原电池的组成 047 2.1.2　原电池的原理及表示方法 048 2.1.3　原电池的发展与应用 050 2.2 电极电势 050 2.2.1　电极电势的产生与测量 050 2.2.2　标准电极电势表及其物理意义 052 2.2.3　能斯特方程 053 2.2.4　电极电势的应用 053 2.3 电解及其应用 055 2.3.1　法拉第定律 056 2.3.2　离子放电顺序 058 2.3.3　电解的主要工程应用 059 2.4 金属的腐蚀与防护 062 2.4.1　化学腐蚀 062 2.4.2　电化学腐蚀 063 2.4.3　金属腐蚀的防护 065 2.4.4　典型工程案例分析 067 参考文献 069 习题 069 第3章 能源 070 3.1 能源概述 070 3.1.1　能源的概念与分类 070 3.1.2　能源利用现状及面临的挑战 072 3.2 化石能源 073 3.2.1　煤炭 073 3.2.2　石油 075 3.2.3　天然气 076 3.2.4　化石能源的未来与转型 078 3.3 电化学能源 079 3.3.1　传统电池技术 079 3.3.2　锂离子电池 082 3.3.3　全固态锂电池 087 3.3.4　其他新兴电化学储能器件 088 3.4 清洁能源 089 3.4.1　氢能 089 3.4.2　核能 096 3.4.3　太阳能 098 3.4.4　水能 100 3.4.5　生物质能 101 3.5 节能减排技术 103 3.5.1　清洁能源替代技术 103 3.5.2　能源梯级利用技术 107 3.5.3　化学链技术 110 参考文献 111 习题 111 第4章 环境污染与治理 113 4.1 大气污染与治理 113 4.1.1　大气环境与大气污染物 113 4.1.2　大气污染事件 120 4.1.3　大气污染防治技术 129 4.2 水体污染与治理 132 4.2.1　水体污染概述 132 4.2.2　水体富营养化 133 4.2.3　水体中有毒元素污染 136 4.2.4　水体污染治理 138 4.3 土壤污染与控制 141 4.3.1　土壤的基本特性 141 4.3.2　土壤污染 145 4.3.3　土壤污染物 146 4.3.4　土壤重金属污染 148 4.3.5　土壤农药污染 151 4.3.6　土壤污染防治 154 4.4 固体废物污染与控制 161 4.4.1　固体废物概况 161 4.4.2　固体废物处理处置与资源化技术 163 4.4.3　危险废物管理体系与特殊要求 169 4.4.4　综合处理系统案例分析 170 4.5 新污染物与控制 174 4.5.1　持久性有机污染物及其控制方法 174 4.5.2　微塑料污染及其控制方法 177 4.5.3　药品和个人护理品污染及其控制方法 181 4.5.4　其他新污染物及其控制方法 183 参考文献 185 习题 186 第5章 可持续发展与碳中和 188 5.1 可持续发展战略 188 5.1.1　可持续发展理念的提出 188 5.1.2　可持续发展的原则 189 5.1.3　中国可持续发展战略总目标 190 5.2 循环经济与清洁生产 191 5.2.1　循环经济的基本原则 192 5.2.2　循环经济案例 192 5.2.3　清洁生产 194 5.2.4　清洁生产与循环经济的关系 197 5.3 碳达峰和碳中和 198 5.3.1　碳达峰和碳中和的含义 198 5.3.2　“双碳”目标的产生 199 5.3.3　如何实现“双碳”目标 200 5.3.4　“双碳”战略的中国路径 202 5.3.5　从愿景到行动的实际案例 203 5.3.6　碳排放权交易市场 204 5.4 中国可持续发展的实践 206 5.4.1　生态文明建设与美丽中国 206 5.4.2　中国在清洁能源领域的贡献 208 5.4.3　绿色低碳的生活转型 210 5.5 青年工程师的使命与能力 212 5.5.1　时代赋予的重要使命 212 5.5.2　面向未来的能力准备 213 参考文献 215 习题 216