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isbn号码:9780001056398

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远航探索：现代化学原理与应用 第一章：物质的奥秘——原子与分子世界的初探 本书旨在为读者构建一个全面、深入且富于启发性的现代化学知识体系。我们将从最基础的物质构成单元——原子与分子出发，揭示物质世界的内在规律。 1.1 元素周期表的演进与结构： 详细阐述元素周期表的历史发展，从道尔מבר列耶夫的早期尝试到现代科学对核电荷和电子排布的精确认识。我们将深入解析周期表的结构，包括主族、副族、内、外过渡元素以及镧系和锕系元素的特性。重点探讨周期性规律的本质，如原子半径、电离能、电子亲和能和电负性如何随原子序数的变化而呈现周期性变化，并解释这些性质如何决定元素的化学行为。 1.2 原子结构与电子排布： 超越经典模型的限制，深入探讨量子力学在描述原子结构中的核心作用。讲解波尔模型及其局限性，过渡到薛定谔方程的哲学基础。详细剖析四个量子数（主量子数n、角量子数l、磁量子数m和自旋量子数s）的物理意义，以及它们如何共同决定电子的能量、轨道形状和空间取向。通过洪特规则、泡利不相容原理和能量最低原理，系统地推导常见元素的电子排布，并解释价电子在化学反应中的决定性作用。 1.3 化学键的形成与类型： 化学键是连接物质世界的桥梁。本章将全面考察离子键、共价键和金属键的本质。对于共价键，将引入价层电子对互斥理论（VSEPR）来预测分子几何构型，并深入探讨杂化轨道理论（sp、sp²、sp³及其在复杂分子中的应用）。此外，还将详细阐述分子间作用力，包括范德华力（伦敦色散力、偶极-偶极力）和氢键，解释它们对物质宏观性质（如沸点、溶解度）的巨大影响。 第二章：从分子到宏观——化学反应的动力学与热力学 理解物质如何变化，是化学的核心任务。本章将聚焦于化学反应的能量、速率和限度。 2.1 化学热力学基础： 引入热力学的基本概念：系统、环境、功、热。详细阐述热力学第一定律（能量守恒）及其在化学过程中的应用。重点分析焓变（$Delta H$）的测定方法，如盖斯定律和标准生成焓。随后，引入熵（$Delta S$）和吉布斯自由能（$Delta G$）的概念，解释热力学第二定律和第三定律。通过$Delta G$与平衡常数（K）的关系，精确判断化学反应的自发性及其反应程度。 2.2 化学反应速率论： 深入研究反应速率的决定因素：反应物浓度、温度、催化剂和反应物表面积。介绍反应速率定律的建立过程，并详细阐述碰撞理论和过渡态理论，解释活化能（$E_a$）在速率控制中的关键作用。重点探讨阿伦尼乌斯方程及其在计算温度对速率影响中的实际应用。最后，分析催化剂的作用机理，区分均相催化、多相催化和酶催化，强调催化剂在工业生产中的重要性。 2.3 化学平衡的动态描述： 化学平衡并非静止，而是动态平衡。本章将巩固勒夏特列原理（浓度、压力、温度变化对平衡的影响），并将其应用于溶液中酸碱平衡的分析。讲解平衡常数$K_c$和$K_p$的差异与转换，并讨论在非理想体系中，如何利用活度和离子强度修正平衡常数。 第三章：水溶液中的化学过程——酸碱、沉淀与氧化还原 水是生命和许多化学过程的溶剂。本章关注离子在水溶液中的行为。 3.1 酸碱理论的深化： 从阿伦尼乌斯酸碱理论出发，过渡到布朗斯特-洛里酸碱理论（质子得失），并引入路易斯酸碱理论（电子对接受与给出）。详细分析强酸、强碱的电离与pH计算。着重讲解弱酸、弱碱的解离平衡，引入$K_a$和$K_b$的概念，并推导缓冲溶液的Henderson-Hasselbalch方程及其应用。通过滴定曲线的分析，识别等当量点和半当量点的特征。 3.2 沉淀与溶解平衡： 探讨离子化合物在水中的溶解度与溶解度积常数（$K_{sp}$）。讲解溶度积规则，预测沉淀的生成与否。深入分析同离子效应和盐效应如何影响溶解度。讨论沉淀的控制性分离技术，如分步沉淀和pH控制沉淀。 3.3 氧化还原反应： 定义氧化数，掌握配平复杂氧化还原反应的半反应法（离子电子法）。详细介绍电化学基础，包括原电池和电解池。阐述标准电极电势（$E^circ$）的意义及其与吉布斯自由能、平衡常数的关系。讨论能斯特方程，用于计算非标准条件下的电池电动势，并将其应用于腐蚀、电池技术和电镀过程。 第四章：有机化学导论——碳骨架的无限可能 本章将系统介绍有机化合物的基本结构、命名法和反应类型，为深入学习有机化学打下坚实基础。 4.1 有机化合物的基础结构与命名： 讨论碳原子独特的成键能力（四价性、成链性、成环性）。介绍烷烃、烯烃、炔烃的结构特点和IUPAC命名法。重点解析同分异构现象（结构异构、立体异构——顺反异构和对映异构）。 4.2 官能团及其典型反应： 系统分类介绍主要的官能团，如卤代烃、醇、醚、醛、酮、羧酸及其衍生物（酯、酰胺）。对每类化合物，讲解其关键的物理性质和代表性的化学反应，如取代反应、加成反应、消除反应和亲核/亲电反应机理。着重分析羰基化合物（醛、酮）的亲核加成特性。 4.3 基础反应机理与合成策略： 引入亲电取代反应（如苯环的硝化、磺化）和亲核取代反应（$S_N1$与$S_N2$）的基本路径。初步探讨有机合成中的基本逆合成分析思路，理解如何通过官能团转化来设计简单的合成路线。 第五章：材料化学前沿与应用 本章将视角从基础理论转向现代化学在材料科学中的实际应用。 5.1 高分子化学基础： 解释聚合物的形成过程（加聚反应和缩聚反应）。讨论聚合物的分子量、分子量分布及其对材料力学性能（强度、韧性、弹性）的影响。简要介绍热塑性塑料和热固性塑料的区别。 5.2 固体材料的结构与性能： 回顾晶体结构的基本类型（离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体）。重点探讨半导体材料的能带理论基础，解释导电、绝缘和半导电的微观机制。介绍陶瓷材料、复合材料在现代工程中的应用优势。 5.3 分析化学与现代技术： 简要介绍化学分析的定性与定量方法。重点阐述光谱分析（如紫外-可见光、红外光谱）的基本原理及其在结构确证中的作用。介绍色谱技术（如高效液相色谱HPLC）在复杂混合物分离与检测中的高效性。 结论：化学的未来与挑战 总结化学作为中心科学的地位，展望其在可持续能源（如燃料电池、光催化）、环境修复和生命科学交叉领域中的前沿研究方向。强调化学在解决全球性挑战中肩负的责任。

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我不得不说，《暂E新课标科学4上》的设计实在是太吸引人了！它不是那种枯燥乏味的教科书，而是像一本充满惊喜的探险手册。每一次翻开，都能发现新的有趣事物。书中关于“能量”的讲解，让我耳目一新。它没有直接去定义“能量”，而是通过各种生动的例子，比如我们跑步时身体产生的热量、电灯发光的光能，以及风吹动风车产生的风能，来引导读者体会能量的存在和转化。书中有一些小实验，可以让读者亲手操作，比如利用橡皮筋的弹性来制作一个简易的发射器，从而体会势能和动能的转化。这种动手实践的方式，让抽象的能量概念变得具体可感。我还特别喜欢它关于“电路”的介绍，它用非常直观的图示，展示了电路的组成部分以及电流是如何流动的。甚至还指导读者如何用简单的材料制作一个简易的电路，点亮一个小灯泡。这种成就感是无可比拟的。这本书在语言的使用上也非常讲究，它避免使用过于专业的术语，而是用贴近生活的语言进行解释，即使是对科学不太了解的读者，也能轻松读懂。

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这本《暂E新课标科学4上》给我带来了一种前所未有的阅读体验，它就像一个知识的宝库，又像一位耐心的老师，循循善诱地引领我探索科学的奥秘。我一直对地球的运作方式很好奇，这本书恰好满足了我这份求知欲。它用非常形象的语言和精美的插图，详细地介绍了地球的构造，从地壳到地核，再到板块运动，每一个概念都被阐释得通俗易懂。我特别喜欢它关于火山爆发和地震成因的讲解，它不仅仅是描述现象，更是深入浅出地解释了地壳板块相互作用产生的巨大能量。读完之后，我仿佛能够“看到”地球内部的活动，感受到它的脉搏。书中还涉及到了天气和气候的知识，比如风的形成、云的种类以及降雨的过程，这些都与我们的日常生活息息相关。它鼓励读者观察天气变化，记录生活中的科学现象，这种将科学融入生活的理念，让我觉得非常棒。我印象最深刻的是关于“水循环”的讲解，它以生动的图示展示了水从海洋蒸发、形成云、降落到陆地、最终汇入江河的完整过程，让我对水的珍贵有了更深的理解。这本书不仅提供了知识，更重要的是培养了我对自然界的好奇心和敬畏感。

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我不得不说，这本书真的刷新了我对科普读物的认知。它在内容的选择上非常独到，不仅仅是罗列一些现成的科学事实，而是着重于培养读者的科学思维方式。例如，在讲解“力”的概念时，它并没有直接给出定义，而是通过引导读者观察推拉、摩擦等日常生活中的现象，让他们自己去体会力的存在和影响。书中设计了一些小小的思考题，鼓励读者去观察、去假设、去验证，这种循序渐进的过程，让科学探究变得充满趣味性。我特别欣赏它在科学史方面的介绍，它不是简单地介绍某位科学家的生平，而是通过讲述科学发现背后的故事，让读者了解科学是如何一步步发展起来的，以及科学家们是如何克服困难，探索未知的。这对于培养孩子的毅力和探索精神非常有益。书中还有很多关于科学工具的介绍，比如显微镜、望远镜等，并且会解释这些工具是如何帮助我们认识世界的。这让我觉得，科学不仅仅是理论，更是解决问题、认识世界的有力武器。这本书的编排也非常人性化，章节之间过渡自然，知识点环环相扣，整体结构清晰明了，阅读起来毫无压力。

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这本书真的让我对科学产生了全新的认识。我以前总觉得科学离我生活很远，但《暂E新课标科学4上》却用一种非常亲切的方式，将科学融入了我的日常。它在讲解“磁”的性质时，并没有仅仅列出一些枯燥的定义，而是通过展示磁铁吸附金属的现象，以及指南针如何指向南北极，来让读者直观地感受磁力的存在。书中还有关于电磁感应的介绍，它用一个简单的发电机模型，解释了磁场变化如何产生电流，让我对发电的原理有了初步的认识。我最喜欢的部分是关于“声音”的讲解，它不仅仅介绍了声音的产生和传播，还探讨了声音的高低、强弱以及如何区分不同的声音。书中还提供了一些简单的声学实验，比如利用不同的材料制作简易的乐器，来体会声音的传播和变化。这种将科学知识与实践相结合的方式，让我觉得学习过程充满了乐趣。而且，这本书的排版设计也十分用心，大量的插图和图表，让原本复杂的科学概念变得清晰易懂。读完这本书，我感觉自己好像掌握了一把解锁科学世界的钥匙，对周围的一切都充满了探索的欲望。

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这本书简直是打开了新世界的大门！我一直对科学世界充满好奇，但总觉得很多概念过于抽象，难以理解。这本《暂E新课标科学4上》却用一种非常生动有趣的方式，将复杂的科学知识变得触手可及。比如，它讲到关于声音的传播，不是干巴巴地列出公式，而是通过模拟声波的震动，配上清晰的插图，甚至还指导读者自己动手做一个简单的“土电话”，亲身体验声音是怎么通过介质传递的。这种“做中学”的方式，让我觉得科学不再是书本上的死知识，而是生活中随处可见的现象。更让我惊喜的是，书中的例子都非常贴近我们的生活，比如解释光的折射时，会用我们喝水时看到的筷子好像折断了来举例，一下子就拉近了科学与我们的距离。而且，它的语言非常浅显易懂，即使是第一次接触科学的孩子，也能轻松理解。我最喜欢的部分是关于植物生长的介绍，它详细讲解了光合作用的过程，并用图示说明了植物如何从土壤中吸收养分。读完之后，我对家里的那盆绿萝有了全新的认识，甚至开始尝试为它提供更适宜的生长环境。这本书不仅让我增长了知识，更激发了我对科学探索的兴趣，让我觉得原来科学也可以这么好玩！

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