当前课程知识点：大学化学 > 第八章 化学动力学基础 > 8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（二） > Video
同学们好
这一节我们继续
浓度和温度
对化学反应速率影响的讨论
在上一节当中
我们跟大家讨论了
过渡态理论的基本要点
为大家讨论了
活化配合物
与活化能之间的关系
也为大家留下一个问题
也就是说
活化配合物是真实存在的吗
这样的实验证据
人们在什么时候
才突破了呢
首先我们来看
对于这样一个
典型的化学反应
在这样的一个反应当中
NO2和CO
反应生成
NO和CO2
如果依据过渡态理论
对于活化配合物的描述
我们就期待着
在这样一个反应进程当中
会出现一个既不同于
反应物也不同于产物的
中间状态
也就是
过渡态的活化配合物
这个活化配合物当中
是以CO当中的C原子
与NO2当中的O原子
取一定的空间位向
相互结合
最后形成了一个
具有高能量的活化状态
这种活化状态
既表征了化学反应的
一种能量状态
同时呢
也预示着
随着环境的改变
它既可能再分解成
原来的反应物
也可能分解成
我们最终的目标产物
从过渡态理论的分析当中
我们接受了这一观点
并且通过这一模型的讨论呢
解释了许多
化学反应过程当中的
能量变化关系
但是像NO2和
CO的反应过程当中
这样的活化配合物
是真实存在的吗
这一直是
二十世纪初以来
过渡态理论体系建立以后
科学家们苦苦追寻的
实验证据
要讲清楚这个问题
我们还要从侧面来讨论
人们怎么样在实验过程当中
去改变实验手段
去抓住快速变化过程当中的
细节的一些技术要领
首先同学们可以从
这四张照片的对比当中
去找到它们有什么不同
这张照片拍摄的主体
是花园中的一个小瀑布
为什么要选择这个小瀑布呢
是因为这样的水流
靠我们人为的力量
是没有办法去改变的
但是我们在同一个时间
同一个角度
所拍摄出来的水流的变化
给我们的视觉感受
却是不一样的
从最开始这样的水流
似乎是连续的
而逐渐逐渐的呢
水流变得不连续了
是什么在影响着
我们观察的感受呢
实际上它的谜底就是
在我们拍摄的过程当中
调整了快门的开关的速度
当快门的曝光时间
比较长的时候
这时候
水流看起来是连续的
随着快门曝光的时间
逐渐的缩短
我们发现
水流似乎变得不连续了
也就是
我们可以看到
水流变化的细节
而实际上无论是
快门在1/6400秒
还是在1/250秒
曝光的前提下
水流这个客观主体
并没有变化
只是我们观察它的感受
发生了变化
这就意味着
如果我们提高快门的
曝光的速率
我们就有可能观察到
水流过程当中的
更加细致的细节
而同样
借助高速摄影的技巧
人们弄清楚了
猫在从高空坠落到
地面的瞬间
如何能依靠它强健的腹肌
发生瞬间的旋转
使它以最安全的方式
平稳的着地
从而最大限度的
保证了自身的安全
如果没有高速摄影
在过去这样转瞬即逝的瞬间
人们就没有办法
用我们的肉眼
见证到它的每一个细节
所以在那种情况下
人们只能凭猜测
给猫落地呢
安插了许多神秘的故事
和神秘的话题
高速摄影帮我们解开了
这样用肉眼方式
难以观察到的过程的细节
同时
当一颗快速运动的子弹
穿破苹果的时候
如果没有高速摄影的帮助
我们很难看到
这样一个完整的瞬间
我们肉眼或许观察到的
就是一个破碎的苹果
还有子弹落地以后的残骸
所以高速摄影是帮我们把握
转瞬即逝的一个过程的
最有效的工具
但是
高速摄影往往会受到
曝光时间的局限
比如说
像我们刚才的几幅作品
都要求
我们的曝光时间要小于
1/20000秒
而熟悉摄影的同学们
马上就会反应
老师 据我们所知
一直到目前位置
我们的电子快门
它的最快的曝光速度
也难以突破
1/20000/秒的极限
而实际上刚才展示的
猫和苹果的
这样的高速摄影作呢
都是在二十世纪末
所推出的杰作
那么他们是怎么样实现的呢
实际上
科学家和工程师们
研究发现
既然我们的快门曝光的速度
不能够在短时间内
有大幅度的提升
但是我们把曝光的快门
把它全开
这时候
只是调整我们闪光灯的
频闪的频率
我们同样可以达到
高速摄影的效果
而调整闪光灯的频闪频率
要比我们制造高速开关的
机械快门
难度要小的多
所以利用这样的
快速闪光技术呢
人们拍到了
苹果的破碎的瞬间
和猫转瞬即逝的
这样一个逃生的机遇
有了这样的研究作为基础
在二十世纪末
一位杰出的化学家泽维尔
他成功的利用了
在物理学科发展的
最新的一种激光技术
也就是
利用钛宝石激光器
所产生的
脉宽只有100飞秒的
这样的激光
把这样的激光呢作为
研究分子运动和
化学变化的一个闪光灯
因为1飞秒实际上只有
10-15秒
钛宝石激光器的出现
是物理学科领域的一大突破
泽维尔敏锐的抓住了
相关学科的
这一重要的突破
特别是他能为我们提供
脉宽在100飞秒的
这样的激光
利用这样的激光器
作为一个新型的闪光灯
那么就有可能通过
典型化学反应的中间过程
转瞬即逝的现象的把握
来揭开活化配合物
存在的实验证据
依据这样的思路
泽维尔巧妙的选择了
有机化学当中的一个
典型反应
也就是
由环丁烷变成乙烯的反应
用脉宽小于100飞秒的
激光源作为闪光灯
敏锐的铺捉到了四亚甲基
这种活化配合物
存在的实验证据
四亚甲基据观测
它在整个的反应过程当中
存在的寿命
只有700飞秒
如果我们的闪光
它的频率不够高
脉宽不够窄
这时候我们就很难抓住
这个转瞬即逝的时间
来揭示环丁烷变为乙烯的
它的反应过程的细节
长期以来
人们一直在争论的
就是在环丁烷变为乙烯的
过程当中
它的分解模型
到底是一次断开
两个碳碳键而形成
两个乙烯分子的
这样只有一个势垒的
反应机制
还是一次先断开一个碳碳键
跨越一个势垒
再断开另一个碳碳键
而跨越第二个势垒的
双势垒模型
两种模型同时并存争论不休
谁也没有办法说服对方
所幸的是
泽维尔借助这种超强的
短脉冲激光
终于在实验当中
拍到了寿命只有
700飞秒的四亚甲基存在
从而为第一种模型的正确性
提供了最直接的
实验证据
从而也结束了
在环丁烷与乙烯
变化过程当中
两个模型长期争论的
这样一种被动局面
通过这样的一个研究
泽维尔还发现
在许多无机反应当中
也有类似的
活化配合物的存在
通过大量实验证据的总结呢
为人们提供了一个
新的研究化学变化过程的
有利工具
同时也为一个
新的学科的建立
奠定了坚实的
物理和化学基础
这就是飞秒化学
飞秒化学研究的主要对象
就是这样
在化学反应过程当中
转瞬即逝的瞬间
所存在的
活化配合物的实验证据
同时
泽维尔的研究成功
也再一次为我们印证了
他山之石可以攻玉的
这样一个客观的道理
同学们借助飞秒化学的
发展历程就不难想象
在未来的学习和工作当中
当你在自己所擅长的
领域当中
所遇到的难题
苦苦找不到解决的
答案的时候
也许你不妨把眼光看到
周围的相关领域的发展
也许借助周围
其它相关领域的
最新的进展
可以为你难以逾越的障碍
提供最坚实的台阶
泽维尔利用飞秒激光器
成功的奠定了飞秒化学的
物理和化学基础
也同时为他赢得了
化学的诺贝尔奖
而与之相对应的
飞秒激光技术
在物理学科当中
而没有像化学家那样
获得最高的学术的荣誉
有关这样的例子啊
同学们在生活和工作当中
可能还会遇到很多
但是千万别忘了
他山之石可以攻玉
不仅可以用在化学
还可以用在你未来的生活
未来的工作
和你解决许许多多的
困难问题当中
过渡态理论很好的吸收了
碰撞理论当中合理的成分
当反应当中涉及到的
物质微观结构与
反应速率
进行了很好的连接
这当中特别是关于
活化配合物的构建和
其与相关反应物和
产物之间的能量变化关系
进行了完美的连接
这也为我们正确的把握
反应的进程和
反应过程当中的能量变化呢
奠定了坚实的理论基础
但是呢 过渡态理论
关于活化配合物的结构
仍有待于我们在实验当中
寻找更多的直接的
准确的证据
因为
对于大多数的反应来讲
由于活化配合物存在的
时间极短
结构复杂
化学反应的条件
又千变万化
所以在许多的化学反应当中
有关活化配合物的结构
性质以及存在的实验证据呢
还有待与我们
利用更新的技术手段去
加以研究和加以辨析
学习完了过渡态理论和
碰撞理论
就为我们更好的理解
化学反应过程当中的
浓度和温度变化
对于化学反应速率
和化学反应进程的
影响机制的理解
同时也为我们构建了
整个化学反应的
动力学的理论体系的基础
同学们
可以借助这两个理论
以及这两个理论带给我们
新的知识体系
去更好的理解
化学反应过程当中的
化学变化的实质
有关这部分的内容
我们这节课
就介绍到这
-1.1 不一样的大学化学
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-1.2 化学体系的建立
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-1.3 应该了解的化学
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-1.4 课程学习的必要准备
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-第一章 绪论--第一章 习题
-2.1 物质的聚集状态—物质的相与相变
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-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
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-2.1 物质的聚集状态—气体—实际气体的状态方程
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-2.1 物质的聚集状态—液体
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-2.1 物质的聚集状态—固体—单晶多晶与非晶结构；晶体的宏观性质
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—晶体的对称性
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-2.1 物质的聚集状态—等离子体
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-2.1 物质的聚集状态—液晶
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-2.1 物质的聚集状态—等离子、液晶与平板显示技术
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-2.2 溶液的性质—溶液的特点与分类
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-2.2 溶液的性质—气体、液体和固体的溶解
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—饱和蒸气压降低
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-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—稀溶液的沸点升高
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—溶液的凝固点降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性— 溶液的渗透压
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-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—反渗透现象
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-第二章 物质的聚集状态与溶液的性质--第二章习题
-3.1原子核外电子运动的描述-原子结构理论的发展
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-3.1原子核外电子运动的描述-核外单电子运动的量子化模型
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-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
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-3.2电子运动的波函数与原子轨道- 电子运动的波函数与原子轨道
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-3.2电子运动的波函数与原子轨道-量子数的取值与原子轨道
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-3.2电子运动的波函数与原子轨道-自旋量子数的取值原则
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-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
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-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
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-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
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-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
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-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
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-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 小论文
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 习题
-4.1 离子键理论—离子键理论
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-4.1 离子键理论—离子键价键构型
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-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
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-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
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-4.2 共价键理论—现代价键理论
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-4.2 共价键理论—共价键的性质
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（一）
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
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-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）I
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）II
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
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-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
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-4.6 分子间作用力-分子的极性
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-4.6 分子间作用力-分子间作用力
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-4.7 氢键
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-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 小论文
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 习题
-5.1 配合物的基本特征-配合物的形成
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-5.1 配合物的基本特征-配合物的命名规则
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-5.2 配合物的化学键理论-配位学说
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-5.2 配合物的化学键理论-配合物价键理论
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-5.2 配合物的化学键理论-晶体场理论
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-5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（一）
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（二）
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-第五章 配位化学概论--第五章 习题
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
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-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
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-6.2 化学平衡-化学平衡的规则
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-第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡--第六章 习题
-7.1 自发过程与自发反应（一）
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-7.1 自发过程与自发反应（二）
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵与Entropy
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-7.2 熵与热力学第二定律—热力学第二定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—热力学第三定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—孤立系统熵判据
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（一）
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（二）
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-7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算
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-7.4 吉布斯自由能的判据—反应方向的标准吉布斯自由能判据
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-7.4 吉布斯自由能的判据—非标准状态下自发反应方向性的判据
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-7.4 吉布斯自由能判据—吉布斯-亥姆霍兹方程
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（二）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（二）
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-第七章 化学反应的方向--第七章 小论文
-第七章 化学反应的方向--第七章 习题
-8.1 化学反应速率-化学反应的方向与反应速率
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-8.1 化学反应速率-化学反应速率的表示方式
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（一）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（二）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-一级反应速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-二级反应速率方程
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-温度对化学反应速率的影响
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（二）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（二）
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-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
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-第八章 化学动力学基础--第八章 习题
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（一）
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-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（二）
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-9.1 酸碱平衡—水的解离平衡
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（一）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（二）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（三）
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-9.1 酸碱平衡—同离子效应
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（一）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（二）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（三）
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-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
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-9.2 配位平衡—配合物解离平衡的移动
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积常数
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（一）
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（二）
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-第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡--第九章 习题
-10.1 氧化还原反应方程式配平
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-10.2 原电池与电极电势—原电池
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（一）
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（一）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电极电势的影响
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
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-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（一）
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（二）
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-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
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-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 小论文
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 习题
-无机元素化学-s区元素
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-无机元素化学-p区元素
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-无机元素化学-过渡元素
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-生命化学概论-生命有机化合物官能团
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-生命化学概论-生命元素-碳
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-生命化学概论-生命元素-氧
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-生命化学概论-蛋白质
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-生命化学概论-核酸
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-生命化学概论-糖
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-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
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-生命化学概论-药物
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-第十一章 元素与生命化学概论--第十一章 习题
-纳米科学与化学-自然界中的纳米现象
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-纳米科学与化学-微观结构与仿生
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-纳米科学与化学-纳米结构的观察
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-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
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-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
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-化学与材料-正渗透与水处理技术
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-化学与材料-相变材料（一）
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-化学与材料-相变材料（二）
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-化学与材料-范德华力与二维材料
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-第十二章 化学与现代科学--第十二章 习题
-大学化学期末考试
