物理化學

物理化學（第二版）

作者：鄔憲偉 主編

叢書名：

出版日期：2007年7月 書號：978-7-122-00442-0

開本：16 裝幀：平 版次：2版1次 頁數：252頁

本書為第二版，全面介紹了物理化學的基本理論和基本概念，包括理想氣體狀態方程、熱力學定律、相平衡、溶液、化學平衡、電化學、表面現象和分散體系、化學動力學和催化作用。全書以狀態函數和動態平衡的概念為核心，對概念及其應用進行了分析和討論。

本教材在編寫中簡化了一些方程式的推導和定律的表述，直接引出結論，把重點放在對結論的正確應用和對引出結論的討論上。書中每章前有學習指南，指出本章的學習重點；章后附有科海拾貝，介紹現代技術及其發展，有利於拓寬學生視野；各章均配有練習及答案，有利於教與學。

本書適合作為中等職業學校化工、輕工、材料、冶金、醫藥等相關專業的教材，也可作為生產單位對技術工人培訓時的參考書。

緒論1

1氣體3

1.1理想氣體狀態方程4

1.1.1理想氣體的概念4

1.1.2理想氣體狀態方程4

1.2分壓定律和分體積定律6

1.2.1分壓定律6

1.2.2分體積定律7

1.2.3壓力分數、體積分數和摩爾分數的相互關係8

1.2.4混合氣體的平均摩爾質量9

1.3真實氣體10

1.3.1真實氣體對理想氣體的偏差10

1.3.2真實氣體的液化11

1.3.3真實氣體的近似計算12

科海拾貝15

練習16

2熱力學第一定律19

2.1基本概念20

2.1.1體系和環境20

2.1.2狀態函數21

2.1.3熱力學平衡狀態22

2.1.4過程22

2.2熱力學第一定律22

2.2.1熱22

2.2.2功23

2.2.3內能24

2.2.4熱力學第一定律24

2.3焓26

2.3.1恆容熱與恆壓熱26

2.3.2焓與焓變26

2.4熱容與顯熱的計算27

2.4.1熱容27

2.4.2熱容與溫度的關係28

2.4.3理想氣體的熱容29

2.4.4顯熱的計算29

2.5可逆過程與最大功30

2.5.1功與過程的關係30

2.5.2最大功與最小功32

2.5.3可逆過程33

2.6熱力學第一定律對理想氣體的應用33

2.6.1恆容過程34

2.6.2恆壓過程34

2.6.3恆溫過程34

2.7熱力學第一定律對相變過程的應用36

2.8化學反應熱效應37

2.8.1化學反應熱效應38

2.8.2恆容熱效應與恆壓熱效應的關係39

2.9生成焓與燃燒焓40

2.9.1標準反應焓40

2.9.2標準生成焓40

2.9.3利用標準生成焓計算反應熱效應41

2.9.4標準燃燒焓42

2.9.5利用標準燃燒焓計算反應熱效應43

2.10反應熱效應與溫度的關係45

科海拾貝48

練習49

3熱力學第二定律53

3.1熱力學第二定律54

3.1.1自發過程54

3.1.2熵的物理意義55

3.1.3熵變的定義56

3.1.4熱力學第二定律56

3.2熵變計算58

3.2.1熵隨體積和壓力的變化58

3.2.2熵隨溫度的變化59

3.2.3熵隨體系混合的變化61

3.2.4熵隨相態的變化62

3.2.5熵隨化學反應的變化63

3.3吉氏函數64

3.3.1吉氏函數及其判據64

3.3.2理想氣體的吉氏函數65

3.4恆溫過程ΔG的計算66

3.4.1理想氣體的恆溫過程66

3.4.2恆溫恆壓下的可逆相變67

3.4.3恆溫過程ΔG的通式67

科海拾貝68

練習71

4相平衡75

4.1基本概念75

4.1.1相75

4.1.2獨立組分76

4.1.3自由度77

4.2相律78

4.3單組分體系的相圖79

4.3.1單組分體系的特點79

4.3.2單組分體系的相圖——水的相圖79

4.4單組分體系兩相平衡時溫度和壓力的關係81

4.4.1液體的飽和蒸氣壓與沸點81

4.4.2單組分體系兩相平衡時溫度和壓力的關係82

4.5簡單雙組分凝聚體系相圖86

4.5.1熱分析法繪製相圖86

4.5.2簡單雙組分凝聚體系相圖87

4.5.3槓桿規則88

4.6相圖應用舉例89

4.7形成穩定化合物的雙組分體系91

科海拾貝93

練習93

5溶液95

5.1溶液及溶液的濃度95

5.1.1溶液的概念95

5.1.2溶液組成的表示方法及其換算96

5.2理想溶液97

5.2.1理想溶液的定義和通性97

5.2.2拉烏爾定律98

5.2.3理想溶液的氣、液平衡組成計算99

5.2.4理想溶液的相圖100

5.3稀溶液102

5.3.1稀溶液的依數性102

5.3.2亨利定律104

5.3.3稀溶液的相圖106

5.4真實溶液107

5.4.1具有正偏差的溶液107

5.4.2具有負偏差的溶液108

5.4.3真實溶液產生偏差的原因109

5.5溶液的精餾109

5.5.1二元溶液的精餾109

5.5.2具有最低恆沸點溶液的精餾110

5.5.3具有最高恆沸點溶液的精餾111

5.6不互溶液體混合物111

5.6.1不互溶液體混合物的蒸氣壓111

5.6.2水蒸氣蒸餾112

科海拾貝113

練習114

6化學平衡116

6.1化學反應平衡常數和恆溫方程式117

6.1.1化學反應平衡常數117

6.1.2化學反應恆溫方程式118

6.2平衡常數的各種表示方法119

6.2.1Kp的不同表示法119

6.2.2用平衡時各物質的量濃度c表示的平衡常數Kc120

6.2.3用平衡時各物質的摩爾分數表示的平衡常數Ky121

6.3化學平衡實例122

6.3.1氣相反應的化學平衡122

6.3.2液相反應的化學平衡123

6.3.3多相反應的化學平衡124

6.4化學反應平衡常數的計算126

6.4.1標準生成吉氏函數ΔGf127

6.4.2用ΔHf和ΔSm計算128

6.4.3用已知ΔG的反應計算128

6.5溫度對平衡常數的影響——恆壓方程式129

6.6其他因素對平衡組成的影響130

6.6.1壓力對平衡組成的影響130

6.6.2惰性氣體對平衡組成的影響131

6.6.3反應物配料比對平衡組成的影響133

科海拾貝133

練習134

7電化學137

7.1電解質溶液的導電機理138

7.1.1兩類導體138

7.1.2電能與化學能相互轉化裝置138

7.2電導和摩爾電導率139

7.2.1電導139

7.2.2摩爾電導率139

7.3電導率和摩爾電導率與溶液濃度的關係140

7.3.1電導率與溶液濃度的關係140

7.3.2摩爾電導率與溶液濃度的關係141

7.3.3離子獨立移動定律142

7.4電導的測定及其應用143

7.4.1電導的測定143

7.4.2計算弱電解質的電離度和電離常數145

7.4.3計算難溶鹽的溶解度145

7.5原電池146

7.5.1原電池的電動勢146

7.5.2電池的表示方法147

7.6原電池電動勢的測定148

7.6.1可逆電池148

7.6.2可逆電極的種類149

7.6.3電動勢的測定150

7.7能斯特方程式151

7.7.1電池反應的能斯特方程式151

7.7.2電極反應的能斯特方程式152

7.7.3標準電極電位153

7.7.4電極電位的計算155

7.8電池電動勢及其計算155

7.8.1電池電動勢的計算155

7.8.2溶液pH值的測定157

7.8.3反應自發方向的判斷159

7.8.4平衡常數的計算159

7.8.5電位滴定160

7.9濃差電池160

7.9.1第一類濃差電池160

7.9.2第二類濃差電池161

7.10電解與極化161

7.10.1法拉第定律161

7.10.2分解電壓162

7.10.3極化現象163

7.11超電壓與超電位165

7.11.1電流密度對超電位的影響165

7.11.2電極材料對超電位的影響166

7.12電解時電極上的反應166

7.12.1陰極反應167

7.12.2陽極反應167

科海拾貝169

練習171

8表面現象和分散體系174

8.1物質的表面特性174

8.1.1分散度與比表面175

8.1.2表面張力與表面功176

8.1.3表面吉氏函數與比表面吉氏函數176

8.2介穩狀態和新相生成178

8.2.1微小液滴的飽和蒸氣壓178

8.2.2微小晶體的溶解度180

8.2.3介穩狀態和新相生成180

8.3吸附作用182

8.3.1固體表面的吸附作用182

8.3.2典型的吸附等溫線183

8.3.3物理吸附與化學吸附184

8.4分散體系186

8.4.1分散體系的分類和性質186

8.4.2膠體187

8.5溶膠的穩定性和聚沉187

8.5.1溶膠的電學性質187

8.5.2溶膠的穩定性189

8.5.3溶膠的聚沉190

科海拾貝191

練習196

9化學動力學和催化作用197

9.1化學反應速率198

9.1.1反應速率的概念198

9.1.2反應速率的表示法198

9.1.3反應速率的測定199

9.2化學反應動力學方程式200

9.2.1基元反應200

9.2.2基元反應的速率方程式201

9.2.3化學反應的速率方程式201

9.3濃度對反應速率的影響202

9.3.1一級反應202

9.3.2二級反應204

9.4溫度對反應速率的影響208

9.4.1阿侖尼烏斯方程208

9.4.2活化能210

9.5催化劑的基本特徵211

9.6單相催化反應214

9.6.1氣相催化反應214

9.6.2液相催化反應214

9.7多相催化反應216

9.8固體催化劑的活性及其影響因素219

9.8.1固體催化劑的活性219

9.8.2影響催化劑活性的因素219

科海拾貝221

練習221

附錄224

附錄一部分物質的標準摩爾生成焓、標準摩爾生成吉氏函數、標準摩爾熵和

摩爾恆壓熱容(298.15K)224

附錄二部分有機化合物的標準燃燒焓（298.15K）229

附錄三國際單位制（SI）229

附錄四元素的相對原子質量（以12C=12相對原子質量為標準）230

練習題答案231

參考文獻239