天津大学无机化学与化学分析课程经历了从国家级精品课、国家级资源共享课、国家级精品在线开放课到国家级一流课程的建设历程。作为课程建设的重要内容，适应当代社会发展的新形态教材建设也势在必行。《无机化学与化学分析》新形态教材在保持可读性、可讲授性和注重基础的前提下，秉承;承前启后，深入浅出，注重实验的理念，根据学科发展特性对内容进行及时更新。教材删减了无机化学和分析化学中重复的内容，合并了相近的内容。全书共16章：其中第1～8章讲述化学基本原理，包括化学热力学、化学平衡、化学动力学、物质的结构与性质、元素周期性、配合物等基本知识；第9～14章讲述元素化学中的核心内容；第15、16章讲述化学分析的基本知识。为方便读者巩固所学知识，提高解决问题的能力，每章均配有丰富的思考题和习题。同时考虑到不同读者的需求，每章适当介绍了一些本学科相关的前沿知识，读者可扫二维码阅读参考。与本书配套的;无机化学;化学分析在线开放课程已在中国大学MOOC平台上线，在线课程包括微课视频、章节课件、模拟动画、演示实验、学习笔记、习题库、在线作业与试题等多种形式，读者在使用本书的同时可开展线上学习。本书基于超星平台构建的知识图谱，突破传统知识呈现模式，将零散的化学概念、反应原理、分析方法等核心内容串联成系统的知识网络。既便于初学者快速把握学科脉络，也为进阶学习者提供了跨章节、跨领域的关联思考路径，极大地提升了教材的可读性与实用性。《无机化学与化学分析》是以国家级一流课程为依托，利用已有资源丰富、内容完备的中国大学MOOC和超星线上平台，在创新教育理念下对教学内容进行的重新整合。力求打造一套丰富教学手段、体现科技前沿、凸显工科背景的无机化学新形态教材体系，满足新工科建设的需求。本书由田昀、刘华姬、马亚鲁担任主编，具体编写分工为：田昀负责编写第12、15、16章，刘华姬负责编写第3、4、10、11章，马亚鲁负责编写绪论及第1、7、8章和附录，马骁飞负责编写第2、13、14章，鲁凡丽负责编写第5、6、9章；高洪苓、邢肖肖、靳晓宁、安颖、全迎萍、李萌萌负责演示实验。全书由田昀统稿，崔建中教授主审。在本书编写过程中，得到教研组许多教师的大力支持和协助，因此本书实际上是无机化学教研组教师共同努力的成果。本书的编写工作得到了天津大学的大力支持，在此深表感谢。由于编者水平所限，书中不足之处在所难免，恳请广大读者批评指正！

编者 ?2025年3月于天大北洋园

《无机化学与化学分析》全书共16章。其中第1～8章讲述化学基本原理，包括化学热力学、化学平衡、化学动力学、物质的结构与性质、元素周期性、配合物等基本知识；第9～14章讲述元素化学中的核心内容；第15、16章讲述化学分析的基本知识。为方便读者巩固所学知识，提高解决问题的能力，每章均配有丰富的思考题和习题。同时考虑到不同读者的需求，每章适当介绍了一些本学科相关的前沿知识，读者可扫二维码阅读参考。与本书配套的;无机化学;化学分析在线开放课程已在中国大学MOOC平台上线，在线课程包括微课视频、章节课件、模拟动画、演示实验、学习笔记、习题库、在线作业与试题等多种形式，读者在使用本书的同时可开展线上学习。本书可作为高等学校化学化工类、近化学类各专业的无机化学与化学分析课程教材或普通化学课程教材，亦可作为其他专业的参考书。

田昀，博士，天津大学副教授，2005年毕业于天津大学化工学院，获博士学位，同年就职于天津大学理学院化学系。主讲《无机化学与化学分析》、《无机化学》《无机化学实验》等多门课程。《无机化学与化学分析》首批国家 级一 流本科课程负责人。

绪论 ?0010.1 化学的研究对象 ?0010.2 化学的发展进程 ?0020.3 现代化学的主要分支 ?0030.4 无机化学与分析化学的发展趋势 ?0040.5 ;无机与分析化学课程的任务和内容 ?006

第1章 化学反应中的质量关系和能量关系 ?008学习要求 ?0081.1 气体的计量 ?0081.1.1 理想气体状态方程 ?0081.1.2 理想气体分压定律 ?0091.2 化学反应中的质量关系 ?0101.2.1 应用化学反应方程式的计算 ?0101.2.2 化学计量数与反应进度 ?0111.3 化学反应中的能量关系 ?0131.3.1 基本概念和术语 ?0131.3.2 化学反应的热效应 ?0151.3.3 应用标准摩尔生成焓计算标准摩尔反应焓变 ?017化学视野 化学与化工 ?019思考题 ?020习题 ?021

第2章 化学反应的方向、速率和限度 ?023学习要求 ?0232.1 化学反应的方向和吉布斯自由能变 ?0232.1.1 化学反应的自发过程 ?0232.1.2 影响化学反应方向的因素 ?0242.1.3 热化学反应方向的判断 ?0262.1.4 使用Delta;rGm判据的条件 ?0282.2 化学反应速率 ?0292.2.1 反应速率的定义 ?0292.2.2 反应速率理论 ?0302.2.3 影响化学反应速率的因素 ?0312.3 化学反应的限度 ?0342.3.1 可逆反应与化学平衡 ?0342.3.2 平衡常数 ?0352.3.3 化学平衡的计算 ?0392.4 化学平衡的移动 ?0402.4.1 浓度对化学平衡的影响 ?0412.4.2 压力对化学平衡的影响 ?0422.4.3 温度对化学平衡的影响 ?0432.4.4 催化剂和化学平衡 ?044化学视野 极端条件对化学反应的影响 ?045思考题 ?046习题 ?048

第3章 酸碱反应和沉淀反应 ?051学习要求 ?0513.1 水的解离反应和溶液的酸碱性 ?0513.1.1 酸碱的解离理论 ?0513.1.2 水的解离反应 ?0513.1.3 溶液的酸碱性和pH ?0523.2 弱电解质的解离反应 ?0533.2.1 解离平衡和解离常数 ?0533.2.2 解离度和稀释定律 ?0543.2.3 弱酸或弱碱溶液中离子浓度的计算 ?0543.2.4 多元弱酸的分步解离 ?0563.2.5 解离平衡的移动同离子效应 ?0573.2.6 缓冲溶液 ?0583.3 盐类的水解反应 ?0603.3.1 水解反应和水解常数 ?0603.3.2 分步水解 ?0623.3.3 盐溶液pH的近似计算 ?0623.3.4 影响盐类水解度的因素 ?0633.3.5 盐类水解的抑制和利用 ?0633.4 沉淀反应 ?0633.4.1 难溶电解质的溶度积和溶解度 ?0643.4.2 沉淀反应 ?0653.4.3 沉淀的溶解和转化 ?0713.4.4 沉淀反应的应用 ?073化学视野 近代酸碱理论 ?074思考题 ?075习题 ?076

第4章 氧化还原反应与应用电化学 ?078学习要求 ?0784.1 氧化还原方程式的配平 ?0784.1.1 氧化数法 ?0784.1.2 离子_电子法（或半电池法） ?0804.2 电极电势 ?0814.2.1 原电池 ?0814.2.2 电极电势的产生 ?0824.2.3 电极电势的测定 ?0824.2.4 影响电极电势的因素 ?0834.2.5 电极电势的应用 ?0854.3 氧化还原反应的方向和限度 ?0874.3.1 氧化还原反应的方向 ?0874.3.2 氧化还原反应的限度 ?0894.4 电势图及其应用 ?0904.5 实用电池 ?0924.5.1 一次电池 ?0924.5.2 二次电池 ?0934.5.3 锂离子电池 ?0934.5.4 燃料电池 ?094化学视野 无机非水溶液中的无机化学反应 ?094思考题 ?096习题 ?097

第5章 原子结构与元素周期性 ?100学习要求 ?1005.1 原子结构的经典概念 ?1005.2 原子结构的近代概念 ?1015.2.1 电子的波粒二象性 ?1015.2.2 不确定原理 ?1025.2.3 概率 ?1025.2.4 原子轨道 ?1025.2.5 电子云 ?1065.2.6 量子数 ?1075.3 原子中电子的分布 ?1075.3.1 基态原子中电子分布原理 ?1075.3.2 多电子原子轨道的能级 ?1085.3.3 基态原子中电子的分布 ?1095.3.4 简单基态阳离子的电子分布 ?1125.3.5 元素周期系与核外电子分布的关系 ?1135.3.6 元素周期表 ?1145.4 原子性质的周期性 ?1145.4.1 原子半径 ?1145.4.2 电离能和电子亲和能 ?1155.4.3 电负性 ?1165.4.4 元素的氧化数 ?1175.4.5 元素的金属性和非金属性 ?118化学视野 微观物质的深层次剖示 ?118思考题 ?119习题 ?120

第6章 分子的结构与性质 ?122学习要求 ?1226.1 键参数 ?1226.1.1 键能 ?1236.1.2 键长 ?1236.1.3 键角 ?1246.2 价键理论 ?1246.2.1 共价键 ?1256.2.2 离子键 ?1276.3 分子的几何构型 ?1286.3.1 经典价键理论的局限性 ?1286.3.2 杂化轨道理论 ?1286.3.3 价层电子对互斥理论 ?1316.4 分子轨道理论 ?1356.4.1 分子轨道的基本概念 ?1366.4.2 分子轨道的形成 ?1366.4.3 分子轨道的能级 ?1386.4.4 分子轨道理论的应用 ?1396.5 分子间力和氢键 ?1416.5.1 分子的极性和变形性 ?1416.5.2 分子间力 ?1436.5.3 氢键 ?145化学视野 分子概念的拓展与化学定义的演化 ?147思考题 ?147习题 ?149

第7章 固体的结构与性质 ?151学习要求 ?1517.1 晶体和非晶体 ?1517.1.1 晶体的特征 ?1517.1.2 晶体的内部结构 ?1527.1.3 单晶体和多晶体 ?1537.1.4 非晶体物质 ?1537.1.5 液晶 ?1547.2 离子晶体及其性质 ?1547.2.1 离子晶体的特征和性质 ?1547.2.2 离子晶体中最简单的结构类型 ?1557.2.3 离子晶体的稳定性 ?1557.3 原子晶体和分子晶体 ?1567.3.1 原子晶体 ?1567.3.2 分子晶体 ?1577.4 金属晶体 ?1577.4.1 金属晶体的内部结构 ?1577.4.2 金属键 ?1587.4.3 金属键的能带理论 ?1587.5 混合型晶体和晶体的缺陷 ?1607.5.1 混合型晶体 ?1607.5.2 实际晶体的缺陷及其影响 ?1607.5.3 非化学计量化合物 ?1627.5.4 实际晶体的键型变异 ?1627.6 离子极化对物质性质的影响 ?1627.6.1 离子的电子构型 ?1637.6.2 离子极化的概念 ?1637.6.3 离子极化对物质结构和性质的影响 ?1657.7 固体的物性 ?1667.7.1 解理性 ?1667.7.2 硬度 ?1667.7.3 磁性 ?1677.7.4 非线性光学效应 ?1677.7.5 超导性 ?1677.7.6 纳米物质的特异性 ?168化学视野 固相反应 ?169思考题 ?170习题 ?171

第8章 配合物的结构与性质 ?173学习要求 ?1738.1 配合物的基本概念 ?1738.1.1 配合物的组成 ?1738.1.2 配合物的化学式及命名 ?1758.2 配合物的化学键理论 ?1768.2.1 配合物的价键理论 ?1768.2.2 晶体场理论 ?1798.3 配合物在水溶液中的稳定性 ?1848.3.1 配位_解离平衡及其平衡常数 ?1848.3.2 配离子稳定常数的有关计算 ?1858.4 几类典型的配合物 ?1888.4.1 简单配合物 ?1888.4.2 螯合物 ?1888.4.3 羰合物 ?1888.4.4 配合物形成体和配位原子在周期系中的分布 ?1898.5 配位化学的应用 ?1898.5.1 在分析化学方面 ?1898.5.2 在配位催化方面 ?1908.5.3 在冶金工业方面 ?1908.5.4 在电镀工业方面 ?1918.5.5 在生物、医药学方面 ?191化学视野 配位化学发展前景 ?191思考题 ?192习题 ?193

第9章 氢及稀有气体 ?195学习要求 ?1959.1 元素概述 ?1959.1.1 元素的分类 ?1959.1.2 元素在自然界中的存在形态 ?1969.1.3 元素分布和我国的自然资源 ?1979.1.4 单质的晶体结构和物理性质 ?1979.1.5 单质的化学性质 ?1999.1.6 单质的制取方法 ?2009.2 氢 ?2019.2.1 氢原子的性质及其成键特征 ?2019.2.2 氢气的性质和用途 ?2019.2.3 氢气的制备方法 ?2039.3 稀有气体 ?2049.3.1 稀有气体的结构、性质和用途 ?2049.3.2 稀有气体化合物 ?205化学视野 元素的起源和演化 ?206思考题 ?206习题 ?207

第10章 碱金属和碱土金属元素 ?208学习要求 ?20810.1 s区元素概述 ?20810.2 碱金属和碱土金属的性质 ?20910.3 氢化物 ?21010.4 氧化物 ?21110.4.1 正常氧化物 ?21110.4.2 过氧化物和超氧化物 ?21210.5 氢氧化物 ?21310.5.1 碱金属和碱土金属氢氧化物的碱性 ?21310.5.2 碱金属和碱土金属氢氧化物的溶解性 ?21410.6 盐类 ?21410.6.1 盐类的性质 ?21410.6.2 某些盐类的生产和用途 ?21610.7 配合物 ?217化学视野 我国盐湖资源的开发 ?218思考题 ?218习题 ?219

第11章 卤素和氧族元素 ?220学习要求 ?22011.1 p区元素概述 ?22011.2 卤族元素 ?22111.2.1 卤族元素通性 ?22111.2.2 卤素单质 ?22211.2.3 卤化氢和氢卤酸 ?22511.2.4 卤化物 ?22611.2.5 氯的含氧酸及其盐 ?22811.3 氧族元素 ?23111.3.1 氧族元素概述 ?23111.3.2 氧和臭氧 ?23111.3.3 过氧化氢 ?23311.3.4 硫化氢、硫化物和多硫化物 ?23511.3.5 硫的氧化物、含氧酸及其盐 ?237化学视野 海洋资源的综合利用 ?242思考题 ?244习题 ?244

第12章 氮族、碳族和硼族元素 ?246学习要求 ?24612.1 氮族元素 ?24712.1.1 氮族元素概述 ?24712.1.2 氮气 ?24812.1.3 氨及铵盐 ?24812.1.4 氮的氧化物、含氧酸及其盐 ?25012.1.5 磷的含氧酸及其盐 ?25412.1.6 砷、锑、铋及其重要化合物 ?25612.2 碳族元素 ?25812.2.1 碳族元素概述 ?25812.2.2 碳及其重要化合物 ?25912.2.3 硅及其重要化合物 ?26212.2.4 锡、铅的重要化合物 ?26512.3 硼族元素 ?26812.3.1 硼族元素概述 ?26812.3.2 硼的氢化物 ?26912.3.3 硼酸及其盐 ?27012.3.4 氧化铝和氢氧化铝 ?27112.3.5 铝盐 ?27112.4 对角关系 ?273化学视野 氮、碳元素在自然界中的循环 ?274思考题 ?275习题 ?275

第13章 过渡元素（一） ?278学习要求 ?27813.1 过渡元素概述 ?27813.1.1 过渡元素原子的特征 ?27913.1.2 单质的物理性质 ?27913.1.3 金属活泼性 ?27913.1.4 氧化数 ?28013.1.5 非整比化合物 ?28113.1.6 化合物的颜色 ?28113.1.7 配位催化 ?28213.1.8 磁性 ?28213.2 钛族、钒族元素 ?28213.2.1 钛族、钒族元素概述 ?28213.2.2 钛的重要化合物 ?28313.2.3 钒的重要化合物 ?28513.3 铬族元素 ?28613.3.1 铬族元素概述 ?28613.3.2 铬的重要化合物 ?28713.4 锰族元素 ?28913.4.1 锰族元素概述 ?28913.4.2 锰的重要化合物 ?29013.5 铁系和铂系元素 ?29213.5.1 铁系和铂系元素概述 ?29213.5.2 铁、钴、镍的化合物 ?293化学视野 过渡金属有机配合物及其催化作用 ?297思考题 ?297习题 ?299

第14章 过渡元素（二） ?302学习要求 ?30214.1 铜族元素 ?30214.1.1 铜族元素概述 ?30214.1.2 铜的重要化合物 ?30414.1.3 银的重要化合物 ?30714.2 锌族元素 ?30814.2.1 锌族元素概述 ?30814.2.2 锌的重要化合物 ?31014.2.3 汞的重要化合物 ?31114.3 镧系和锕系元素概述 ?31414.3.1 价层电子构型与氧化数 ?31514.3.2 原子半径、离子半径和镧系收缩 ?31614.3.3 金属活泼性 ?31614.3.4 离子的颜色 ?31714.3.5 离子的磁性 ?31714.4 稀土元素 ?31814.4.1 稀土元素资源 ?31814.4.2 稀土元素的提取 ?31814.4.3 稀土元素的应用 ?31914.5 核反应和超铀元素的合成 ?32014.5.1 放射性衰变和应用 ?32014.5.2 粒子轰击原子核和新元素的合成 ?32214.5.3 核裂变和原子弹 ?32314.5.4 核聚变和氢弹 ?323化学视野 铜的冶炼、金的提取、银的回收 ?324思考题 ?325习题 ?326

第15章 化学分析概述 ?329学习要求 ?32915.1 绪论 ?32915.1.1 分析化学的任务和作用 ?32915.1.2 分析方法的分类 ?33015.1.3 定量分析的一般步骤 ?33015.2 定量分析中的误差 ?33115.2.1 准确度和误差 ?33115.2.2 精密度和偏差 ?33215.2.3 准确度与精密度 ?33315.2.4 系统误差和随机误差 ?33415.2.5 提高分析结果准确度的方法 ?33415.3 定量分析的数据处理 ?33515.3.1 随机误差的正态分布 ?33515.3.2 有限次测定数据的统计处理 ?33715.3.3 显著性检验 ?33815.3.4 可疑数据的取舍 ?34015.4 有效数字及其运算规则 ?34215.4.1 有效数字的意义和位数 ?34215.4.2 有效数字的运算规则 ?34315.4.3 有效数字的修约规则 ?343化学视野 离子交换法 ?344思考题 ?344习题 ?345

第16章 滴定分析法 ?346学习要求 ?34616.1 滴定分析法概述 ?34616.1.1 滴定分析法的特点 ?34616.1.2 滴定分析法的类型、对滴定反应的要求和滴定方式 ?34716.1.3 标准溶液的配制方法 ?34816.1.4 滴定分析的计算 ?34916.2 酸碱滴定法 ?35116.2.1 酸碱质子理论 ?35116.2.2 滴定曲线和分布系数 ?35316.2.3 酸碱滴定曲线和指示剂的选择 ?35516.2.4 酸碱滴定法的基本原理 ?35716.2.5 酸碱滴定法的应用示例 ?36416.3 配位滴定法 ?36516.3.1 EDTA及其配合物 ?36516.3.2 配位反应的副反应系数和条件稳定常数 ?36716.3.3 金属指示剂 ?37016.3.4 配位滴定法的基本原理 ?37216.3.5 配位滴定法的应用 ?37516.4 氧化还原滴定法 ?37616.4.1 条件电极电势 ?37616.4.2 条件平衡常数 ?37716.4.3 氧化还原滴定指示剂 ?37816.4.4 氧化还原滴定法的基本原理 ?37916.4.5 重要的氧化还原滴定法 ?38116.5 沉淀滴定法 ?38516.5.1 莫尔法 ?38516.5.2 佛尔哈德法 ?38616.5.3 法扬斯法 ?386化学视野 重量分析法 ?387思考题 ?388习题 ?389

附录 ?391附录1 本书常用量、单位的符号 ?391附录2 SI制和我国法定计量单位及国家标准 ?393附录3 一些基本的物理常数 ?394附录4 标准热力学数据（298.15K，100kPa） ?394附录5 解离常数（298.15K） ?397附录6 溶度积常数（298.15K） ?398附录7 标准电极电势（298.15K） ?399附录8 常用氧化剂、还原剂及其反应产物 ?402附录9 常见阴、阳离子的主要鉴定方法 ?403附录10 金属配合物的累积稳定常数 ?406附录11 一些金属离子的lgalpha;(MOH)值 ?407附录12 常见化合物的分子量 ?408

参考文献 ?410