物理化學

全書共分為八章。內容包含：熱力學基礎、能量的轉化及計算、過程變化方向判斷和平衡限度計算、物質分離提純基礎、電化學、表面現象與膠體、化學動力學基礎、物理化學實驗。

本書可作為高職高專化學化工、醫藥、冶金、輕工、材料、環保類專業教材，亦可作為廠礦企業相關專業的工程技術人員的參考書。 ^[1] 

第1章 熱力學基礎

1．1 理想氣體

1．1．1 理想氣體概念

1．1．2 理想氣體狀態方程

1．1．3 混合理想氣體性質

1．2 真實氣體

1．2．1 真實氣體對理想氣體的偏差

1．2．2 真實氣體狀態方程

1．2．3 氣體的液化

1．2．4 壓縮因子

1．3 熱力學基本概念

1．3．1 體系與環境

1．3．2 體系性質

1．3．3 狀態與狀態函數

1．3．4 熱力學平衡態

1．3．5 過程與途徑

1．3．6 熱

1．3．? 功

1．3．8 熱力學能

思考題

習題

第2章 能量轉化及計算

2．1 熱力學第一定律

2．1．1 熱力學第一定律的數學表達式

2．1．2 焦耳實驗

2．2 過程熱的計算

2．2．1 兩個特殊過程熱

2．2．2 户y丁變化過程熱的計算

2．2．3 相變熱及其計算

2．2．4 化學反應熱及其計算

2．3 體積功的計算

2．3．1 恆外壓過程

2．3．2 恆壓過程

2．3．3 恆温可逆過程

2．3．4 理想氣體絕熱可逆過程

思考題

習題

第3章 過程變化方向判斷和平衡限度計算

3．1 熱力學第二定律

3．1．1 自發過程及其特徵

3．1．2 熱力學第二定律

3．2 熵及其判據

3．2．1 卡諾循環

3．2．2 熵

3．3 熵變的計算

3．3．1 户、y、丁狀態變化過程熵變的計算

3．3．2 相變化過程熵變的計算

3．3．3 化學反應熵變的計算

3．4 吉布斯函數和亥姆霍茲函數

3．4．1 吉布斯函數

·3．4．2 亥姆霍茲函數

3．5 熱力學基本方程及麥克斯韋關係

3．5．1 熱力學基本方程

3．5．2 對應係數關係式

3．5．3 麥克斯韋關係式

3．6 偏摩爾量與化學勢

3．6．1 偏摩爾量

3．6．2 化學勢及其判據

3．6．3 理想氣體的化學勢

3．7 等温方程式與標準平衡常數

3．7．1 理想氣體反應的等温方程式

3．7．2 理想氣體反應的標準平衡常數

3．7．3 多相反應標準平衡常數的表示

3．7．4 用不同方式表示的平衡常數之間的關係

3．8 標準平衡常數及平衡組成的計算

3．8．1 標準平衡常數的計算

3．8．2 平衡組成的計算

3．9 標準平衡常數與温度的關係

3．9．1 等壓方程式

3．9．2 標準摩爾反應焓為常數時標準平衡常數與温度的關係

3．9．3 標準摩爾反應焓為温度的函數時標準平衡常數與温度的關係

3．10 影響理想氣體反應平衡的其他因素

3．10．1 壓力對理想氣體反應平衡的影響

3．10．2 惰性介質對化學平衡的影響

3．10．3 反應物的原料配比對平衡組成的影響 ^[1] 

思考題

習題

第4章 物質分離提純基礎

4．1 相律

4．1．1 相與相數

4．1．2 獨立組分數

4．1．3 自由度數

4．2 單組分體系相平衡

4．2．1 相圖的繪製

4．2．2 相圖分析

4．2．3 單組分體系兩相平衡時的户、丁關係

4. 3 氣相組分的分離提純

4．3．1 亨利定律

4．3．2 亨利定律的應用

4．4 組分液相分離提純

4．4．1 二組分完全互溶雙液系

4．4．2 組分部分互溶及不互溶體系

4．4．3 稀溶液的依數性

4．4．4 逸度與逸度係數

4. 4. 5 活度及活度係數

4．5 二組分固液平衡體系相圖

4．5．1 具有簡單低共熔點體系相圖

4．5．2 生成化合物體系的相圖

思考題

習題

第5章 電化學

5．1 電化學基本概念

5. 1．1 導體

5．1．2 原電池

5，1．3 電解池

5．1．4 法拉第定律

5．2 電解質溶液的導電

5．2．1 離子的電遷移數

5．2．2 電導與電導率

5．2．3 摩爾電導率

5．2．4 摩爾電導率與濃度的關係

5．2．5 離子獨立運動定律

5．2．6 電導測定及其應用

5．3 電解質離子的平均活度及活度係數

5．3．1 電解質離子的平均活度及活度係數

5．3．2 德拜—許克爾極限公式

5．4 原電池

5．4．1 原電池的表示法

5．4．2 鹽橋

5．4．3 可逆電池

5．4．4 韋斯登標準電池

5．4．5 電池電動勢的測定

5．5 原電池熱力學

5．5．1 原電池電動勢的温度係數

5．5．2 與及可逆熱的關係

5．5．3 能斯特方程

5，6 電極電勢與電極的種類

5．6．1 電極電勢

5．6．2 電極的種類

5．7 電池電動勢的計算

5．7．1 已知電池書寫電池反應並計算電動勢

5．7. 2 已知電池反應設計電池並計算電動勢

5．7．3 電極電位與電極電動勢的應用

5．8 電解與極化

5．8．1 分解電壓

5．8．2 極化與超電勢

5．8．3 電解池與原電池極化

5．8．4 電解時的電極反應

5．9 電化學腐蝕與防腐

5．9．1 金屬的腐蝕

5．9．2 金屬的防腐

5．10 化學電源簡介

5．10. 1 化學電源的分類

5．10. 2 化學電源的性能

思考題

習題

第6章 表面現象與膠體

6．1 表面現象

6．1．1 表面現象 ^[1] 

6．1 表面現象

6．1．1 表面現象

6. 1．2 表面張力

6．1．3 潤濕現象

6．1．4 彎曲液麪附加壓力

6．1．5 開爾文公式

6．1．6 溶液的表面吸附

6．1．7 表面活性劑

6．2 固體表面上的吸附作用

6．2．1 物理吸附與化學吸附

6．2．2 弗戎德利希吸附經驗式

6．2．3 蘭格繆爾吸附等温式

6. 3 膠體與粗分散體系

6．3．1 膠體及其製備

6．3．2 溶膠的基本性質

6．3．3 憎液溶膠的膠團結構

6．3．4 溶膠的穩定性與聚沉

6．4 乳狀液

6．4．1 乳狀液類型的鑑別

6．4. 2 乳狀液的形成與破壞

思考題

習題

第7章 化學動力學基礎

7．1 化學反應速率

7．1．1 反應速率的表示法

7．1．2 反應速率的測定

7．2 化學反應速率方程

7．2．1 基元反應與非基元反應

7．2．2 質量作用定律

7．2．3 速率方程的一般形式

7．3 速率方程的積分形式

7．3．1 零級反應

7．3．2 一級反應

7．3．3 二級反應

7．3．4 n級反應

7．4 反應速率常數與温度的關係

7．4．1 阿倫尼烏斯方程

7．4．2 活化能

7．5 典型複合反應

7．5．1 對行反應

7．5．2 平行反應

7．5．3 連串反應

7．6 催化作用

7．6．1 催化劑的基本特徵

7．6．2 單相催化反應

7．6．3 多相催化反應

思考題

習題

第8章 物理化學實驗

8．1 導言

8．1. 1 物理化學實驗目的與要求

8．1．2 實驗室規則

8．1，3 安全用電

8．2 實驗項目

8. 2．1 恆温槽的組裝和性能測定

8．2．2 燃燒熱的測定

8．2．3 中和熱的測定

8．2．4 純液體物質飽和蒸氣壓的測定

8．2．5 凝固點下降法測定物質的摩爾質量

8．2．6 二組分體系氣液平衡相圖的繪製

8．2．7 液相反應平衡常數的測定

8．2．8 電導法測定醋酸的電離常數

8．2．9 電池電動勢的測定及其應用

8．2．10 蔗糖水解反應速率常數的測定

8．3 常用儀器

8．3．1 6402型電子繼電器

8．3．2 温度温差儀

8．3．3 阿貝折光儀

8．3．4 721型分光光度計

8．3．5 DDS-11A型電導率儀

8．3．6 檢流計

8．3．7 標準電池

8．3．8 UJ—25型電勢差計

8．3．9 旋光儀

附錄

附錄1 國際單位制

附錄2 元素的相對原子質量表(1997)

附錄3 基本常數

附錄4 換算因數

附錄5 某些物質的臨界參數

附錄6 某些氣體的範德華常數

附錄7 某些氣體的摩爾定壓熱容與温度的關係

附錄8 某些物質的標準摩爾生成焓、標準摩爾生成吉布斯函數、標準摩爾熵及摩爾定

壓熱容

附錄9 某些有機化合物的標準摩爾燃燒焓

附錄10 25~C時在水溶液中某些電極的標準電極電勢

參考文獻 ^[1] 

物理化學是從物質的物理現象和化學現象的聯繫人手來探求化學變化基本規律的一門學科。

化學變化表面上千變萬化，錯綜複雜，究其本質都是原子或原子團的重新組合，舊的化學鍵斷裂，形成新的化學鍵。變化過程也並非雜亂無章，而是遵循了一定的規律性。化學與物理學之間有着密切的聯繫：化學運動中包含或伴隨有物理運動，物理因素的變化也可能引起化學變化，粒子的微觀物理運動狀態則直接決定了物質的性質及化學反應能力。

物理化學是勞動人民通過長期的生產實踐，積累了大量的生產經驗，同時提出了不少需要解決的問題，再經科學家對經驗進行總結，對科學實驗進行理論概括所創立的。作為一門獨立的學科分支，一般認為其研究內容大致包括三個方面：

①化學體系的宏觀平衡性質 以熱力學三個基本定律為理論基礎，研究宏觀化學體系在氣態、液態、固態、溶解態以及高分散狀態的平衡物理化學性質及其規律性。主要研究體系在變化過程中的能量轉換，以及過程變化的方向和限度。對熱力學平衡體系，時間是一個不變的量。屬於這方面的內容有化學熱力學、溶液、膠體和表面化學。

②化學體系的動態性質 研究由於化學或物理因素的擾動而引起體系中發生的化學變化過程的速率和變化機理。與熱力學平衡體系不同，此處時間是重要的變量。屬於這方面的內容有化學動力學、催化、光化學和電化學(介於熱力學和動力學之間)。

③化學體系的微觀結構和性質 以量子理論為理論基礎，研究原子和分子的結構，物體的體相中原子和分子的空間結構、表面相的結構，以及結構與物性的規律性。屬於這方面的內容有結構化學和量子化學。

組成物理化學的這三大部分，相互之間密切聯繫，相互補充和完善。

物理化學也是一門實驗的科學，它建立在大量實驗事實的基礎上，離開實驗也就無從談起物理化學。

本書的教學內容包括：熱力學基礎、能量的轉化及計算、過程變化方向判斷和平衡限度計算、物質分離提純基礎、電化學、表面現象與膠體、化學動力學基礎、物理化學實驗。

物理化學是高職化工、冶金、醫藥、環保等類專業學生一門重要的主幹課程。通過物理化學學習，對化學反應的本質、規律會有更深入的瞭解，併為後續課程的學習奠定堅實的基礎。其學習目的是：

①進一步擴大知識面，打好專業基礎。瞭解化學變化過程中的一些基本規律，掌握處理熱力學問題的方法。

②學習前人提出問題、考慮問題和解決問題的科學方法，逐步培養學生獨立思考和解決問題的能力，以便於自己在今後的工作和生產實踐中碰到類似問題時，能從中得到啓發和幫助。

③通過實驗，瞭解物理化學的一些實驗方法，掌握一些基本操作技能、數據處理及相圖繪製，熟悉所使用的儀器設備，以便在將來的工作中加以選擇應用。

物理化學屬於交叉學科，所涉及的知識面極為廣泛，內容非常豐富，相對而言是一門比較難學的課程。難就難在它涉及面廣、概念性強，條條框框多、公式多。所以，學習本門課程必須講究方法。

①抓主線。學習時要明確每一章節的主要內容是什麼，要解決什麼問題，得出了什麼結論，公式的適用條件是什麼。只有抓住了每一章的骨架，學完之後才會做到心中有數，條理清楚。

②事先做好預習，帶着問題學習，聽老師釋疑解惑，或在參考書中、在網上尋找問題的答案。

③注意知識的銜接，把新學的知識與已掌握的知識有機聯繫起來，弄清來龍去脈。同時要理解性的記憶，不要強記，要融會貫通。

④重視習題的訓練。做習題是培養學生獨立思考和獨立分析問題、解決問題能力的一個重要環節。通過習題訓練可以檢驗自己對學習內容的把握、理解程度，發現自己哪些地方需要加強，同時調整自己的學習方法。

⑤重視物理化學實驗。物理化學實驗就是一個小小的課題，通過實驗訓練自己的操作技能，加深對所學知識的理解，掌握實驗的方法和儀器的操作使用，掌握實驗數據的處理和圖表的繪製。

本書由湖南工程職業技術學院湯瑞湖、河北化工醫藥職業技術學院李莉主編。第1～3章由李莉編寫；第4～7章及附錄由湯瑞湖編寫，第8章物理實驗由李莉和湖南化工職業技術學院陳東旭編寫。全書由湯瑞湖統稿。本書適用於高職高專化學化工類專業，也可作為相關專業的教學用書及參考書。本書中標有“，”號的部分為選學內容，各校可結合專業需要選擇講授。

由於編者水平有限，時間倉促，不足之處在所難免，敬請同行、讀者批評指正。

編者

2008年4月 ^[1]