化學與現代文明/面向21世界課程教材

內容概要

　　《成向21世紀課程教材：化學與現代文明》是教育部“高等教育面向21世紀教學內容和課程體系改革計劃”的研究成果，是“面向21世紀課程教材”。此次修訂，是為文、管、經、法、外類各專業(yè)及原來不開設化學課的數學、力學、計算機等專業(yè)編寫的綜合性較強的化學新教材。《成向21世紀課程教材：化學與現代文明》以化學為基礎，綜合地介紹了當代與化學有關的重要科技前沿領域和社會熱點問題，內容豐富，視野開闊，文理滲透。內容主要包括化學反應基本原理，大氣與水體污染及其防治，能源及其開發(fā)利用，原子結構與周期系及高新科技材料，DNA與生命，食物營養(yǎng)與健康等。通過《成向21世紀課程教材：化學與現代文明》的學習，可使學生在學習化學知識的同時體會化學在分析諸多社會熱點問題中的作用和價值，以及與許多相關學科的密切關系，有利于提高大學生科學素養(yǎng)，培養(yǎng)正確的科學觀和綜合分析社會問題的能力?！　　冻上?1世紀課程教材：化學與現代文明》可作為高等院校文、管、經、法、外類及有關理工科專業(yè)的教材，也可作為成人教育有關專業(yè)的教材和大一化學本科生的參考書。

書籍目錄

第1章 化學反應的基本原理 1.1 幾個基本概念 1.1.1 系統(tǒng)與環(huán)境 1.1.2 單相系統(tǒng)與多相系統(tǒng) 1.1.3 狀態(tài)與狀態(tài)函數 1.1.4 過程和可逆過程 1.2 化學反應中的能量守恒定律 1.2.1 熱力學第一定律 1.2.2 化學反應的反應熱 1.2.3 反應標準摩爾焓變的計算 1.3 化學反應進行的方向 1.3.1 反應的熵變 1.3.2 自發(fā)過程與吉布斯自由能 1.4 化學反應進行的限度 1.5 化學反應速率 1.5.1 化學反應速率的定義 1.5.2 化學反應的速率方程 1.5.3 溫度對反應速率的影響 1.5.4 反應的活化能和催化劑 1.5.5 鏈反應和光化反應 思考題與習題 第2章 大氣與人類 2.1 人類生存的珍貴資源——空氣在污染中 2.1.1 大氣圈及其結構 2.1.2 重要大氣污染物和大氣污染事件 2.1.3 我國的大氣環(huán)境狀況與環(huán)境空氣質量標準 2.2 保護臭氧層 2.2.1 臭氧層空洞對人類的威脅 2.2.2 氟利昂的功與過 2.2.3 保護臭氧層的全球對策 2.3 全球變暖的化學 2.3.1 二氧化碳與溫室效應 2.3.2 全球變暖及其對人類的影響 2.3.3 控制全球變暖的綜合對策 2.4 汽車與光化學煙霧 2.4.1 光化學煙霧的特征與危害 2.4.2 光化學煙霧的形成機制 2.4.3 光化學煙霧的控制對策 2.5 環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展 2.5.1 可持續(xù)發(fā)展是人類的惟一選擇 2.5.2 中國的環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略 2.5.3 綠色化學與清潔生產 思考題與習題 第3章 水與生活 3.1 水的結構及物理化學特性 3.1.1 水分子的結構、締合和氫鍵 3.1.2 水的滲透性與溶液的滲透壓 3.2 酸雨與酸堿平衡 3.2.1 酸雨的威脅與防治 3.2.2 酸堿理論與溶液的酸度 3.3 水的污染及其危害 3.3.1 我國水污染概況 3.3.2 水中主要污染物及其危害 3.4 水處理 3.4.1 水質標準與水質指標 3.4.2 溶度積規(guī)則與污水處理 3.4.3 自來水的處理 3.5 水資源的合理利用、保護與開發(fā) 3.5.1 世界及中國水資源概況 3.5.2 水資源的合理利用和保護 3.5.3 海水淡化 思考題與習題 第4章 能源與社會 4.1 世界和中國能源的現狀與發(fā)展趨勢 4.1.1 能源的分類 4.1.2 世界能源的結構與消耗 4.1.3 我國能源的現狀和未來 4.2 化石燃料的有效與清潔利用 4.2.1 煤炭及其有效清潔利用 4.2.2 石油和天然氣 4.3 電極電勢與化學電源 4.3.1 原電池與電極電勢 4.3.2 化學電源 4.4 核能及其風險利弊 4.4.1 核裂變和核聚變 4.4.2 利用核能的意義和風險 4.4.3 核能開發(fā)利用的步驟和前景 4.5 清潔能源 4.5.1 氫能 4.5.2 太陽能 4.5.3 生物質能與沼氣——垃圾能源 思考題與習題 第5章 材料與高科技 5.1 原子結構與周期系 5.1.1 原子結構的近代概念 5.1.2 多電子原子的結構和周期系 5.2 化學鍵與分子結構 5.2.1 金屬鍵和金屬晶體 5.2.2 離子鍵和離子化合物 5.2.3 共價鍵和共價化合物 5.2.4 分子間相互作用力 5.3 常用無機材料在周期系中的分布與應用 5.3.1 s區(qū)元素及其有關的材料 5.3.2 p區(qū)與ⅡB族元素及其有關的材料 5.3.3 d區(qū)與ⅠB族元素及其有關的材料 5.4 有機高分子材料 5.4.1 高分子化合物的特性與結構 5.4.2 重要的高分子材料 5.5 復合材料 5. 5.1 復合材料的組成與特性 5.5.2 重要的復合材料 5.6 納米材料 5.7 分子設計與材料未來 5.7.1 分子設計與新材料 5.7.2 材料的未來 思考題與習題 第6章 DNA與生命 6.1 氨基酸、蛋白質和酶 6.1.1 氨基酸及其分子的構型 6.1.2 多肽與蛋白質的一級結構 6.1.3 構象、氫鍵與蛋白質的空間結構 6.1.4 酶與生物催化 6.2 DNA與RNA 6.2.1 核酸的組成與一級結構 6.2.2 核酸的二級結構—DNA雙螺旋 6.2.3 DNA的復制、遺傳和進化 6.2.4 遺傳密碼與生命的起源 6.3 DNA重組與基因工程 6.3.1 基因工程 6.3.2 基因工程的應用 6.3.3 人類基因組計劃與基因治療 6.4 藥物化學與人類健康 6.4.1 抗生素的發(fā)明 6.4.2 阿司匹林與天然藥物 6.4.3 逆轉錄病毒與抗艾滋病藥物 6.4.4 癌癥與基因治療 思考題與習題 第7章 食物與健康 7.1 食物營養(yǎng)學 7.1.1 碳水化合物 7.1.2 蛋白質 7.1.3 脂類 7.1.4 維生素 7.1.5 合理營養(yǎng)與平衡膳食 7.2 食品中的化學制品 7.2.1 食品添加劑 7.2.2 營養(yǎng)強化劑與強化食品 7.2.3 食品中的致癌物質 7.3 無機鹽、微量元素與人體健康 7.3.1 無機鹽的分類和生理功能 7.3.2 常量元素的生理功能 7.3.3 微量元素與人體健康 思考題與習題 小論文的要求與供參考的論文題目 一、小論文的要求 二、供參考的論文題目 附表 附轟1 一些物質的標準摩爾生成焓、標準摩爾生成吉布斯函數和標準摩爾熵 附表2 居住區(qū)大氣中有害物質的最高容許濃度 習題答案與提示 參考文獻 索引 元素周期表

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   1.1.1 系統(tǒng)與環(huán)境 為了明確研究的對象，人為地將一部分物質或空間與其余物質或空間分開（可以是實際的，也可以是假想的），被劃定的研究對象稱為系統(tǒng)；系統(tǒng)之外，與系統(tǒng)密切相關、影響所能及的部分稱為環(huán)境。 按照系統(tǒng)和環(huán)境之間物質和能量的交換情況，通常可將系統(tǒng)劃分為以下三類： （1）孤立系統(tǒng)系統(tǒng)和環(huán)境間沒有任何物質和能量交換。 （2）封閉系統(tǒng)系統(tǒng)和環(huán)境間沒有物質交換，但可以有能量交換。 （3）敞開系統(tǒng)系統(tǒng)和環(huán)境間既有物質交換，又有能量交換。 1.1.2單相系統(tǒng)與多相系統(tǒng) 系統(tǒng)中具有相同的物理性質和化學性質的均勻部分稱為相。所謂均勻是指其分散度達到分子或離子大小的數量級。相與相之間有明確的界面，越過此相界面，一定有某些宏觀性質（如密度、折射率、組成等）要發(fā)生突變。系統(tǒng)若按其相的組成來分，可分為單相系統(tǒng)和多相系統(tǒng)。 對于相的概念，要分清以下幾種情況。 （1）一個相不一定只含一種物質。例如空氣（或溶液）雖然是多種物質的混合物，但由于內部完全均勻，所以是一個相的單相系統(tǒng)。 （2）同一種物質可因聚集狀態(tài)不同而形成多相系統(tǒng)。例如，水和水面上的水蒸氣，其組成雖同是H2O，但因有不同的物理性質，所以是兩個相；如果系統(tǒng)中還有冰共存，就構成了三相系統(tǒng)。注意，數塊大小不等的晶體冰仍屬同一個相。這種有兩個相以上的系統(tǒng)都均為多相系統(tǒng)。 （3）聚集狀態(tài)相同的（固態(tài)或液態(tài)）物質在一起并不一定是單相系統(tǒng)。液態(tài)乙醇與水可完全互溶，其混合液為單相系統(tǒng)；甲苯和水不互溶而分層，是相界面很清楚的兩相系統(tǒng)。兩種固態(tài)物質混合（除非形成合金）一般均為多相系統(tǒng)。因為即使肉眼看來很均勻的固相混合物，其分散度亦遠遠達不到分子或離子級。 1.1.3狀態(tài)與狀態(tài)函數 系統(tǒng)的狀態(tài)就是系統(tǒng)一切性質的總和。當系統(tǒng)處于某一確定狀態(tài)時，它所具有的一系列性質都具有完全確定的數值。這些性質是系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數，隨著系統(tǒng)狀態(tài)的變化而變化，故稱之為狀態(tài)函數。 1.1.4 過程和可逆過程 系統(tǒng)的狀態(tài)隨時間發(fā)生一系列的變化，這種變化稱為過程。完成這個過程的具體步驟是途徑。 系統(tǒng)經過某過程由狀態(tài)Ⅰ變到狀態(tài)Ⅱ之后，當系統(tǒng)沿該過程的逆過程回到原來狀態(tài)時，則原來過程對環(huán)境產生的一切影響同時被消除（即環(huán)境也同時復原），這種理想化的過程稱為可逆過程。例如等溫可逆、絕熱可逆、可逆相變等。 實際過程都是不可逆過程。可逆過程是一種理想的過程，是一種科學的抽象，客觀世界中的實際過程只能無限地趨近于它。但是可逆過程的概念卻很重要?？赡孢^程是在一系列無限接近平衡條件下進行的過程，因此它和平衡態(tài)密切相關。以后我們可以看到一些重要的熱力學函數的增量，只有通過可逆過程才能求得。從實用的觀點看，可逆過程最經濟、效率最高。所以，研究可逆過程的意義在于，可逆過程指出了能量利用的最大極限值（系統(tǒng)做最大功，環(huán)境消耗最小功），可用來衡量實際過程完善的程度，從而確定提高實際過程效率的可能性。

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《面向21世紀課程教材:化學與現代文明(第3版)》可作為高等院校文、管、經、法、外類及有關理工科專業(yè)的教材，也可作為成人教育有關專業(yè)的教材和大一化學本科生的參考書。

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