物理化學

本書為適應高職高專教學改革的要求,根據目前“物理化學”課程學時少的特點，在保留經典物理化學教材的框架下，對課程體系及教學內容進行了適當的調整。在教材內容的選取上，重概念的建立和結論的應用，刪去了許多公式的推導和證明，編入了較多的例題和典型案例，增加了教材的實用性和針對性。為了便於讀者鞏固所學到的知識，提高應用能力，各章之後附有大量的思考題和習題，並於書末給出了習題的答案。全書除緒論外共分為七章，包括：氣體；化學熱力學基礎；多組分系統與相平衡；化學平衡；化學動力學及催化作用；電化學；界面現象與膠體。本教材有如下特點:

1以人為本，重在服務。物理化學作為專業基礎課程要讓學生和用人單位滿意，必須從學生髮展和社會人才需求出發，按人才規格要求定課程。在內容的設計上，遵循“必須、夠用”原則，儘量簡明扼要,摒棄繁雜的數學推導，關注物理化學基本概念、結論在解決工程實際問題中的應用，着力塑造學生的良好素質，為社會提供滿意的服務。

2優化結構，重在創新。根據高職教育課程標準，優化物理化學課程結構，圍繞培養創新人才，提高學生的職業綜合素質。通過引入化工企業案例，使學生利用本書所學理論分析解決化工生產實際問題，建立有別於學科型人才培養的課程體系。

3以能力為本，面向專業。加強物理化學學科體系與化工原理、化學反應工程的交叉與融通,根據化工類各專業的需求調整知識結構，將專業基礎課準確導向專業技術，縮短理論與實踐之間的距離，有效實現學以致用的培養目標。

本教材主要作為高職高專石油化工生產技術、煉油生產技術、應用化工生產技術等化工類專業的教學用書，同時還可供高職高專輕工、材料、製藥、環保等專業教學使用。 ^[1] 

緒論1

01物理化學的研究內容1

02物理化學的研究方法2

03學習物理化學的方法2

第1章氣體4

11理想氣體p、V、T關係4

111理想氣體狀態方程4

112理想氣體混合物6

12真實氣體的液化9

121氣體的液化過程9

122物質的臨界狀態10

13真實氣體的p、V、T關係11

131範德華方程11

132維裏方程12

14對應態原理及普遍化壓縮因子圖13

【典型案例】氣體液化在裂解氣分離中的應用15

思考題16

習題17

第2章化學熱力學基礎19

21熱力學第一定律20

211熱力學基本概念20

212熱與功23

213可逆過程與可逆過程的功24

214熱力學能和熱力學第一定律26

22 恆容熱、恆壓熱和焓28

221恆容熱28

222恆壓熱及焓28

223QV=ΔU及Qp=ΔH兩關係式的意義28

224恆容熱與恆壓熱的計算29

23熱力學第一定律的應用32

231熱力學第一定律在單純pVT變化中的應用32

232熱力學第一定律在相變過程中的應用35

233熱力學第一定律在化學變化過程中的應用37

234熱力學第一定律的其他應用43

235節流過程(焦耳湯姆遜效應)45

24熱力學第二定律46

241第二類永動機的不可能性及卡諾定理46

242熱力學第二定律和過程的不可逆性48

25熱力學第二定律的應用——熵及熵判據50

251熵的導出50

252克勞修斯不等式51

253熵增原理及平衡的熵判據52

254環境熵變的計算53

255系統熵變的計算53

26熱力學第三定律59

261熱力學第三定律59

262熱力學第三定律——化學反應熵變的計算60

27亥姆霍茲函數與吉布斯函數63

271亥姆霍茲函數與亥姆霍茲函數判據 63

272吉布斯函數與吉布斯函數判據 64

273p、V、T變化及相變化過程ΔG、ΔA的計算64

28熱力學基本方程及函數關係68

281熱力學基本方程68

282吉布斯函數與温度的關係——吉布斯亥姆霍茲方程69

283吉布斯函數與壓力的關係70

【典型案例】人造金剛石71

思考題72

習題74

第3章多組分系統熱力學與相平衡80

31相律81

311相、組分及自由度81

312相律表達式及説明82

32單組分系統的相平衡83

321飽和蒸氣壓與沸點 83

322單組分體系的兩相平衡84

323單組分系統的相圖——水的相圖87

33多組分系統的分類及組成表示法88

331多組分系統的分類88

332多組分系統組成的表示方法89

34多組分系統中物質的偏摩爾量和化學勢90

341偏摩爾量91

342化學勢92

35理想液態混合物95

351拉烏爾定律95

352理想液態混合物96

353理想液態混合物的汽液平衡96 ^[1] 

36理想稀溶液100

361亨利定律100

362稀溶液的汽液平衡101

363稀溶液的依數性102

37二組分真實液態混合物的汽液平衡105

371具有正偏差系統的液態混合物106

372具有負偏差系統的液態混合物107

38二組分液相部分互溶和完全不互溶系統的相圖108

381二組分液態部分互溶系統的液液平衡相圖108

382二組分液態完全不互溶系統的汽液平衡相圖109

383水蒸氣蒸餾109

39簡單低共熔系統液固平衡相圖111

391熱分析法111

392溶解度法112

393相圖在工業上的應用114

310分配定律及萃取114

3101分配定律114

3102萃取技術及其應用115

【典型案例】化工產品精餾過程工藝設計基礎116

思考題118

習題119

第4章化學平衡124

41化學反應的等温方程式125

411化學反應的方向和平衡判據125

412化學反應的等温方程126

42理想氣體化學反應的標準平衡常數127

421標準平衡常數127

422平衡常數的其他表示方法128

43平衡常數的測定及相關計算129

431平衡常數的測定129

432平衡常數的計算130

433平衡組成的計算131

434有純凝聚態物質參加的理想氣體化學反應132

44各種因素對化學平衡的影響133

441温度對平衡常數的影響133

442壓力對平衡轉化率的影響134

443惰性組分對平衡轉化率的影響135

45真實氣體反應的化學平衡136

【典型案例】工業合成氨工藝參數的優化138

思考題140

習題140

第5章化學動力學及催化作用144

51化學反應速率及速率方程145

511化學反應速率145

512化學反應速率的測定146

513基元反應146

514速率方程146

52速率方程的積分形式147

521零級反應147

522一級反應148

523二級反應150

524n級反應152

53温度對反應速率的影響152

531阿倫尼烏斯方程153

532活化能154

54反應速率方程的建立方法154

541積分法155

542微分法156

543半衰期法158

544孤立法158

55複合反應動力學159

551平行反應159

552對峙反應160

553連串反應161

56催化劑的通性163

561催化作用的基本特徵163

562催化劑的活性與穩定性164

57單相催化反應165

571氣相催化165

572液相催化165

58多相催化反應167

581催化反應的一般歷程167

582催化反應動力學167

【典型案例】化學動力學在乙烯氧化制環氧乙烷中的應用168

思考題170

習題170

第6章電化學174

61電化學基礎知識174

611導體的分類174

612原電池和電解池175

613法拉第定律176

614離子的遷移數176

62電導、電導率、摩爾電導率176

621電導和電導率177

622摩爾電導率177

63電解質離子的平均活度和平均活度因子180

631活度和活度因子180

632離子的平均活度和平均活度因子180

633離子強度181

634德拜休克爾極限公式182

64可逆電池182

641電極反應和電池反應182

642電池符號表示法183

643可逆電池與不可逆電池183

644可逆電極的類型及其電極反應184

65電極電勢185

651電勢的種類185

652電池電動勢186

66可逆電池熱力學187

67電解與極化189

671分解電壓189

672極化與超電壓190

673析出電位190

674金屬的共沉積及其分離191

【典型案例】金屬的腐蝕與防腐192

思考題193

習題194

第7章界面現象與膠體197

71界面張力197

711界面現象的產生197

712界面張力198

713液液界面張力199

72界面現象199

721彎曲液麪的附加壓力199

722液體對固體的潤濕作用200

73吸附201

731固體表面上的吸附201

732固體吸附理論202

733溶液表面的吸附204

734溶液表面的吸附理論——吉布斯吸附等温式204

74表面活性劑205

741表面活性劑的結構205

742臨界膠束濃度205

743表面活性劑的用途205

75膠體的製備與性質206

751分散系統的分類206

752膠體的性質207

753膠體的結構208

754溶膠的穩定性和聚沉209

755膠體的製備210

【典型案例】雙子表面活性劑的合成及在製革業中的應用210

思考題211

習題211

部分習題答案214

附錄218

附表1相對原子質量表218

附表2一些氣體的摩爾質量和臨界參數219

附表3某些氣體的摩爾定壓熱容與温度的關係219

附表4一些物質的標準熱力學數據220

附表5某些有機物化合物的標準摩爾燃燒焓(25℃)223

附表6標準電極電勢表224

參考文獻230 ^[1]