目 录 第1章 绪论 ………………………………… 1 1.1 化学的研究对象及其发展简史 …… 2 1.2 化学的学科分支及其在社会 发展中的作用 ……………………… 4 1.3 物理量的表示方法 ………………… 6 拓展实训数字化资源1 …………………… 9 本章小结 …………………………………… 9 习题 ………………………………………… 9 第2章 化学反应的基本规律…………… 10 2.1 气体 ………………………………… 12 2.2 化学反应中的能量变化 …………… 14 2.3 化学反应的方向 …………………… 21 2.4 化学反应的限度 …………………… 27 2.5 化学反应速率 ……………………… 33 拓展实训数字化资源2 ………………… 41 本章小结 ………………………………… 42 习题 ……………………………………… 44 第3章 溶液中的化学平衡 ……………… 49 3.1 水的性质和稀溶液的依数性 ……… 51 3.2 酸碱理论 …………………………… 57 3.3 弱电解质的解离平衡 ……………… 58 3.4 难溶电解质的沉淀溶解平衡 ……… 65 3.5 配位化合物和配离子的解离平衡…… 70 拓展实训数字化资源3 ………………… 76 本章小结 ………………………………… 78 习题 ……………………………………… 79 第4章 氧化还原反应与电化学 ……… 83 4.1 原电池 ……………………………… 85 4.2 原电池电动势 ……………………… 87 4.3 电极电势的应用 …………………… 92 4.4 电解的基本原理及应用 …………… 94 4.5 金属腐蚀与防护 …………………… 97 4.6 化学电源 ………………………… 103 拓展实训数字化资源4 ………………… 109 本章小结 ………………………………… 110 习题 ……………………………………… 112 第5章 物质结构基础…………………… 116 5.1 原子结构 ………………………… 118 5.2 分子结构 ………………………… 134 5.3 晶体结构………………………… 148拓展实训数字化资源5 ………………… 151 本章小结 ………………………………… 152 习题 ……………………………………… 154 第6章 化学与材料 ……………………… 158 6.1 金属材料 ………………………… 160 6.2 无机非金属材料 ………………… 166 6.3 高分子材料 ……………………… 173 6.4 复合材料 ………………………… 180 6.5 纳米材料 ………………………… 183 拓展实训数字化资源6 ………………… 188 本章小结 ………………………………… 189 习题 ……………………………………… 189 第7章 化学与能源 ……………………… 190 7.1 常规能源 ………………………… 192 7.2 新型能源 ………………………… 196 拓展实训数字化资源7 ………………… 208 本章小结 ………………………………… 209 习题 ……………………………………… 210 第8章 化学与环境 ……………………… 212 8.1 水污染及其防治 ………………… 214Ⅳ 8.2 大气污染及其防治 ……………… 218 8.3 土壤污染及其防治 ……………… 224 8.4 推动绿色发展,促进人与自然 和谐共生 ………………………… 229 本章小结 ………………………………… 231 习题 ……………………………………… 232 第9章 化学与生命 ……………………… 233 9.1 蛋白质与酶 ……………………… 235 9.2 核酸 ……………………………… 241 9.3 糖 ………………………………… 246 9.4 维生素 …………………………… 249 9.5 生命元素与人体健康 …………… 252 本章小结 ………………………………… 257 习题 ……………………………………… 257 附录 …………………………………………… 259 参考文献 …………………………………… 273
第3版前言 本书第2版出版已6年,期间中国科技突飞猛进,国际地位不断提高。党的二十大胜利召开,“中国式现代化”明确提出并加以系统阐述,中国式现代化是新时代全面推进中华民族伟大复兴的必由之路。2023年9月,习近平总书记首次提出 “新质生产力”概念,新质生产力是传统生产力基础之上的中国化、时代化的创新表达,是推动中国式现代化进程的新动能。发展新质生产力,培养高质量人才,是当代教育工作者的新使命。 “教育数字化是我国开辟教育发展新赛道和塑造教育发展新优势的重要突破口。”化学引导着发现与创造,是最具有创新性的一个学科,《工程化学 (第3版)》可以从化学知识储备的角度为培养适应新质生产力发展的人才助力! 教材是育人育才的重要依托,本书第3版在前两版基础上,守正创新,与时俱进,具有以下特点:(1)以习近平新时代中国特色社会主义思想为指引,突出课程育人。融入中国元素、思政内容,突出中国科技、中国特色、中国力量,提高学生的家国情怀、责任担当、工匠精神和民族自豪感,培养新时代 “四有”青年。(2)理论联系实际,注重学科素养与创新意识的培养。融入学科发展新成果、新技术、新思想和国家战略需求、工程实践案例,启发和引导学以致用。设有导入案例、阅读材料、网络导航等模块,突出学科交叉、产教融合、科教融汇及创新意识的培养,提升教材的时代性、工程性和实用性。(3)数字化素养与学科知识有机统合,适应数字化时代人才培养的需求。更新二维码集成平台,展示微课、短视频、动画;提供基于 “AI+超算”化学智能体、AI+化学可视化、化学智慧教学空间网络平台、AI课程+知识图谱、AI工具等拓展实训资源及实践场景,激发学生的创新潜能,促进学生个性化发展。(4)教学内容注重 “少而精”的原则,尽量做到由浅入深、叙述简洁、压缩篇幅,适应少学时的需要。(5)线上教学资源优质丰富,配套 “工程化学”慕课获评黑龙江省线上一流课程,在学堂在线及智慧树平台运行多年。提高版课程 “无机化学”为国家级首批精品在线开放课程,国家级一流课程.教学案例获评黑龙江省课程思政优秀教学案例。(6)更新了 “网络导航”模块,删除了陈旧链接,增加了国内外相关的重要网站,便于学生搜索,拓展知识。(7)教学资源丰富,设有慕课、微课、课程思政资料、工程案例、习题、本章小结等,其中习题持续更新,通过扫描二维码,可以 看 到 部 分 习 题 答 案 及 详 解,便 于 学 生自学。全书共9章,由黑龙江工程学院宿辉、哈尔滨工业大学张兴文、黑龙江科技大学景介辉担任主编,黑龙江工程学院原小寓、山东大学王春、黑龙江工程学院张迎担任副主编, 黑龙江科技大学白洋、青岛农业大学白玉兰、黑龙江工程学院刘英参加编写。其中宿辉、 张兴文编写、修订了第1章、第2章、第6章及附录部分;原小寓、王春编写、修订了第3章、第5章;白洋编写、修订了第4章;景介辉、张迎、刘英编写、修订了第7章、 第8章、第9章。同组人员共同完成书稿的通读、整理和定稿。北京大学吴凯教授担任主审。本书第1版出版至今,期间多次印刷,得到全国数十所学校的使用,同时教材编写过程中参考了国内同类教材的部分内容,在此表示衷心感谢! 由于本书编者水平所限,书中疏漏之处在所 难 免,恳 请 使 用 本 书 的 师 生 多 提 宝 贵意见。 编 者 2024年6月
《工程化学 (第3版)》在前两版基础上,守正创新,与时俱进,具有以下特点:(1)以习近平新时代中国特色社会主义思想为指引,突出课程育人。融入中国元素、思政内容,突出中国科技、中国特色、中国力量。(2)理论联系实际,注重学科素养与创新意识的培养。融入学科发展新成果、新技术、新思想和国家战略需求、工程实践案例,启发和引导学以致用。设有导入案例、阅读材料、网络导航等模块,突出学科交叉、产教融合、科教融汇及创新意识的培养,提升教材的时代性、工程性和实用性。(3)数字化素养与学科知识有机统合,适应数字化时代人才培养的需求.更新二维码集成平台,展示微课、短视频、动画;提供基于 “AI+超算”化学智能体、AI+化学可视化、化学智慧教学空间网络平台、AI课程+知识图谱、AI工具等拓展实训资源及实践场景,激发学生的创新潜能,促进学生个性化发展。(4)教学内容注重 “少而精”的原则,尽量做到由浅入深、叙述简洁、压缩篇幅,适应少学时的需要。(5)线上教学资源优质丰富,配套 “工程化学”慕课获评黑龙江省线上一流课程,提高版课程 “无机化学”为国家级首批精品在线开放课程,国家级一流课程。教学案例获评黑龙江省课程思政优秀教学案例。(6)更新了 “网络导航”模块,删除了陈旧链接,增加了国内外相关的重要网站,便于学生搜索,拓展知识。(7)教学资源丰富,设有慕课、微课、课程思政资料、工程案例、习题、本章小结等,其中习题持续更新,通过扫描二维码,可以看到部分习题答案及详解,便于学生自学。
宿辉【主编】【现当代】————————————————————黑龙江工程学院材料与化学学院教授、系主任、工学博士,黑龙江省模范教师,北京大学访问学者。从事高校化学、材料类教学与科研工作26年,讲授工程化学、物理化学、材料化学等多门课程,主要科研方向为材料表面技术及改性后新结构、新性能等。主持或主要参加国家自然科学基金、黑龙江省科技攻关项目、省自然科学基金等项目近20项;获黑龙江省高校科技成果一等奖等奖励十余项,发表论文60余篇,主编《材料化学》《工程化学》《物理化学实验》等教材多本。张兴文【主编】【现当代】————————————————————张兴文、哈尔滨工业大学化工与化学学院教授,博士生导师,国家一流课程负责人,黑龙江省教学名师,宝钢优秀教师,中国大学MOOC优秀教师,连续获得2次黑龙江省在线开放课程优秀教师奖。创建了化学智慧教学空间网络平台,主持工信部“十二五”规划教材建设项目、省教育科学研究“十二五”规划项目等教改项目多项。获全国高校教师教学创新大赛三等奖,黑龙江省高校教师教学创新大赛特等奖,黑龙江省教学新秀奖,黑龙江省教学成果二等奖(排序1),哈工大教学成果一等奖1项(排序1)等奖励多项。景介辉【主编】【现当代】————————————————————景介辉、黑龙江科技大学环境与化工学院副院长,教授,负责学院本科教学及专业建设等工作。主要从事新型功能碳材料制备及应用方向研究,主持或参与完成国家973项目子课题、省教育厅、市科技局等科研项目多项,获得黑龙江省科技进步一等奖1项,获得国家专利授权4项,主持或参与完成黑龙江省教育科学规划重点课题、校教学研究重点课题等6项,获得校教学成果一、二等奖各1项,煤炭工业教学成果二等奖1项,发表教研和科研论文30余篇,指导学生参加国家、省级竞赛等多次获奖,多次荣获校“优秀教师”称号
本书以习近平新时代中国特色社会主义思想为指引,以立德树人为根本,根据应用型本科院校定位和教学实践的特点编写而成,内容精炼、实用性强,突出工程化学在生产实践中的实际应用,同时引入化学发展的新思想、新成果,彰显中国式现代化,反映学科发展的新趋势。全书共分 9 章,包括绪论、化学反应的基本规律、溶液中的化学平衡、氧化还原反应与电 化 学、物质结构基础、化学与材料、化学与能源、化学与环境、化学与生命。其中第 2~5 章属于化学原理部分,第 6~9 章为化学在社会生活、科学技术中的实际应用,涉及内容既有专业性又有科普性。 本书不仅可作为高等院校化学化工类、近化学类专业的基础课教学用书,也可供自学者、工程技术人员参考使用。