物理化學（第二版）

緒論/ 001
一、物理化學的內容/ 001
二、物理化學的研究方法/ 002
三、物理化學的學習方法/ 002

第一章 相、相平衡/ 004
第一節 物質的聚集狀態/ 004
一、氣體、液體和固體/ 004
二、相/ 005
三、相律/ 006
第二節 氣體/ 008
一、理想氣體/ 008
二、混合氣體/ 010
第三節 實際氣體/ 013
一、用壓縮因數圖計算實際氣體/ 014
二、范德華方程/ 015
三、氣體的液化/ 016
第四節 單組分體系/ 018
一、液體的飽和蒸氣壓和沸點/ 018
二、克拉貝龍方程的應用/ 019
三、單組分體系相圖/ 021
實驗一液體飽和蒸氣壓的測定/ 023
※第五節 簡單雙組分凝聚體系相圖/ 026
一、相圖分析/ 026
二、應用舉例/ 028
新視野液體和液晶/ 029
習題/ 031

第二章 溶液  / 034
第一節 拉烏爾定律與理想溶液/ 034
一、拉烏爾定律/ 034
二、理想溶液/ 035
第二節 實際溶液的相圖/ 039
一、實際溶液/ 039
二、杠杆規則/ 042
三、精餾/ 043
實驗二雙液系氣液平衡相圖的繪製/ 045
第三節 亨利定律/ 048
一、溶液組成的標記法及其換算/ 048
二、亨利定律/ 049
第四節 稀溶液的依數性/ 051
一、蒸氣壓降低/ 051
二、沸點升高/ 052
三、凝固點降低/ 052
四、滲透壓/ 053
實驗三凝固點降低法測定溶質的摩爾品質——環己烷溶解萘/ 055
第五節 不互溶液體混合物和水蒸氣蒸餾/ 057
一、不互溶液體混合物/ 057
二、水蒸氣蒸餾/ 057
第六節 分配定律和萃取/ 059
一、分配定律/ 059
二、萃取/ 059
三、浸取/ 060
新視野現代分離技術簡介/ 061
習題/ 063

第三章 化學平衡  / 066
第一節 化學反應平衡常數/ 066
一、化學平衡/ 066
二、平衡常數/ 067
三、多相反應平衡常數/ 068
實驗四液相反應平衡常數的測定/ 070
第二節 平衡常數和平衡組成的計算/ 073
一、平衡轉化率或產率的計算/ 073
二、平衡常數的計算/ 074
第三節 化學反應的方向/ 077
一、化學反應的標準摩爾反應吉布斯函數——ΔrGm/ 077
二、化學反應方向/ 079
第四節 化學平衡的移動/ 083
一、溫度變化引起化學平衡的移動/ 083
二、總壓力變化引起化學平衡的移動/ 085
三、加入或減少惰性介質引起化學平衡的移動/ 086
四、原料配比不同引起化學平衡的移動/ 086
新視野人體血液中氧和二氧化碳的交換/ 088
習題/ 088

第四章 化學動力學/ 091
第一節 化學反應速率/ 091
一、化學反應速率的表示方法/ 091
二、化學反應速率的測定/ 092
三、影響化學反應速率的因素/ 093
第二節 一級反應/ 095
一、一級反應速率方程的積分式/ 095
二、一級反應的特點/ 096
實驗五過氧化氫催化分解反應速率常數的測定/ 098
實驗六蔗糖水解反應速率常數的測定/ 101
第三節 二級反應/ 103
一、兩反應物初始濃度相等的二級反應/ 103
二、兩反應物初始濃度不相等的二級反應/ 105
實驗七乙酸乙酯皂化反應速率常數的測定/ 107
第四節 溫度對化學反應速率的影響/ 109
一、阿倫尼烏斯方程/ 110
二、活化能/ 112
第五節 催化劑對化學反應速率的影響/ 114
一、催化劑的一般性質/ 115
二、催化劑的活性與穩定性/ 115
第六節 常見的催化反應/ 118
一、均相催化反應/ 118
二、酶催化反應/ 119
三、多相催化反應簡介/ 119
新視野鉑-鈀-銠系汽車尾氣淨化劑/ 121
習題/ 122

第五章 電解質溶液  / 125
第一節 弱電解質的電離平衡/ 125
一、電離度/ 125
二、電離常數/ 125
三、電離度與電離常數的關係/ 127
實驗八醋酸電離常數的測定/ 129
第二節 鹽類的水解/ 131
一、鹽溶液的酸鹼性/ 131
二、鹽的水解及水解平衡常數/ 131
三、影響水解平衡的因素/ 134
四、鹽類水解平衡的應用/ 134
第三節 緩衝溶液/ 136
一、同離子效應/ 136
二、緩衝溶液和緩衝原理/ 136
三、緩衝溶液的pH計算/ 137
第四節 配位平衡/ 140
一、配合物的穩定性/ 140
二、EDTA及其配合物/ 141
第五節 沉澱平衡/ 143
一、溶度積規則/ 143
二、沉澱生成與溶解的相互轉化/ 144
新視野pH與人類健康/ 149
習題/ 149

第六章 電化學基礎/ 151
第一節 電解質溶液的導電能力/ 151
一、電導率和摩爾電導率/ 151
二、電導測定的應用/ 155
第二節 原電池/ 157
一、原電池的組成和原理/ 157
二、原電池的記載方法/ 158
三、可逆電池/ 159
第三節 電極電位/ 160
一、電極電位/ 160
二、標準電極電位/ 161
三、標準氫電極/ 162
第四節 電極的種類/ 163
一、第一類電極/ 163
二、第二類電極/ 164
三、第三類電極/ 165
第五節 原電池電動勢的計算/ 166
一、由E=E -E-計算/ 166
二、用能斯特方程計算/ 167
第六節 原電池電動勢的有關應用/ 169
一、原電池電動勢的應用/ 169
二、電位滴定/ 173
第七節 電解/ 174
一、法拉第定律/ 174
二、電解時電極上的反應/ 175
三、金屬電鍍/ 176
第八節 分解電壓與極化作用/ 178
一、分解電壓/ 178
二、極化作用/ 180
三、超電壓與超電位/ 180
四、電解工業/ 182
第九節 化學電源/ 183
一、化學電源的概念/ 183
二、幾種常見的化學電源及其工作原理/ 184
第十節 金屬的腐蝕與保護/ 188
一、金屬的腐蝕/ 188
二、金屬的防腐/ 189
新視野電化學生物感測器/ 191
習題/ 192

第七章 熱力學第一定律/ 195
第一節 熱力學第一定律/ 195
一、基本概念/ 195
二、熱力學第一定律/ 197
三、恒容熱與恒壓熱/ 200
第二節 功與過程的關係/ 202
一、最大功/ 202
二、可逆過程/ 204
第三節 熱量計算/ 206
一、熱容/ 206
二、熱量計算/ 207
三、理想氣體簡單變化過程的ΔU和ΔH/ 208
第四節 相變熱的計算及相變化過程/ 210
一、相變熱的計算/ 210
二、相變化過程的內能變化和功/ 211
第五節 化學反應熱效應/ 213
一、恒容反應熱和恒壓反應熱/ 213
二、化學反應熱效應的計算/ 214
第六節 化學反應熱效應與溫度的關係/ 217
一、基爾霍夫定律/ 217
二、有相變發生的化學反應/ 218
實驗九燃燒焓的測定/ 220
新視野能量的有效利用/ 223
習題/ 224

第八章 熱力學第二定律/ 227
第一節 熱力學第二定律/ 227
一、自發過程/ 227
二、熵的物理意義/ 228
三、熵變的定義/ 229
四、熱力學第二定律/ 229
第二節 熵變計算/ 232
一、沒有非體積功的單純pVT變化過程/ 232
二、相變過程的熵變計算/ 234
三、化學反應熵變計算/ 236
第三節 吉布斯函數/ 238
一、吉布斯函式定義/ 238
二、吉布斯函數判據/ 238
三、熱力學基本關係式/ 239
四、吉布斯函數變化值的計算/ 240
第四節 吉布斯函數的應用/ 243
一、吉布斯函數在相平衡中的應用/ 244
二、吉布斯函數在化學平衡中的應用/ 244
三、吉布斯函數在電化學中的應用/ 245
新視野熱力學第二定律的應用領域/ 246
習題/ 248

第九章 表面化學/ 250
第一節 物質的表面特性/ 250
一、表面張力/ 250
二、分散度和比表面/ 251
第二節 彎曲液面的表面現象/ 253
一、彎曲液面下的附加壓力/ 253
二、彎曲液面的蒸氣壓/ 253
三、亞穩狀態/ 254
第三節 吸附作用/ 256
一、固體表面的吸附/ 256
二、溶液表面的吸附/ 257
三、介面現象在複合材料中的應用/ 257
實驗十固體在溶液中的吸附/ 260
第四節 分散體系/ 261
一、分散體系的定義、分類及研究方法/ 261
二、膠體的性質/ 262
第五節 溶膠的穩定性和聚沉/ 265
一、溶膠的穩定性/ 265
二、溶膠的聚沉/ 265
三、高分子化合物溶液與溶膠/ 266
新視野納米材料及其應用概況/ 267

附錄/ 270
附錄一 國際單位制(SI)/ 270
附錄二 不同溫度下水的飽和蒸氣壓/ 270
附錄三 弱酸、弱鹼的電離平衡常數/ 271
附錄四 常見難溶電解質的溶度積/ 271
附錄五 標準電極電位表/ 272
附錄六 常見配離子的穩定常數/ 275
附錄七 常見物質的ΔfHm、ΔfGm和Sm(298.15K)/ 275


參考文獻/ 280

前言

根據多年的使用，在綜合多方意見的基礎上，本次對《物理化學》教材的修訂主要注重了以下幾個方面的問題：

1.對內容結構進行了適當調整。將原來的“第十章 知識拓展”中每節內容合併到相應的章節中，作為選學內容呈現。目的是使知識的前後連貫性更好，方便讀者連續學習。

2.增加思考題的數量和形式。將原有的每一節後的“思考與練習”的內容增加，由原來的5個填空題、5個判斷題，擴充為5個填空題、5個判斷題、5個單選題和5個問答題。目的是使學習者思考、提高，通過反復練習達到鞏固加深效果。

3.進一步修訂學習目標。修改了每章前的“學習目標”，使“學習目標”更詳細、敘述更具體，使讀者在學習中目標更明確。

4.更新了新視野內容。每章後的“新視野”的內容適當進行了更新，緊密跟隨學科發展和最新應用，拓寬讀者的知識面和對相關知識的理解。

5.修訂了部分文字敘述。對內容中敘述不夠簡潔的文字等進行了修改，力求以最簡潔的文字呈現知識內容。

由於作者水準有限，不足之處在所難免，懇請同行、讀者批評指正。

編者
2019年2月

第一版前言

本教材是根據全國化工高等職業教育基礎化學教學指導委員會教學改革會議精神和會議討論制定的教學大綱編寫的。

本教材在編寫過程中充分考慮到高職高專培養高等技術應用性人才的目標要求，力求做到突出應用、夠用和適用等特點。

1.以應用為主

① 在內容編排上做了大膽的嘗試，強調結論在各領域的應用和使用範圍。首先是熱力學結論在相平衡、化學平衡、電化學平衡等方面的應用，例如，直接應用克拉貝龍方程、化學反應等溫方程式、能斯特方程等，最後講述熱力學第一、第二定律。這樣做的目的是突出應用，使初學者將注意力放在應用上，避免了初學者在熱力學第一、第二定律難點處的困惑和對後續內容的不理解。

② 淡化了部分理論知識的由來以及公式的推導過程等內容。例如，簡化了熵的匯出過程、吉布斯函數的匯出過程等。

③ 例題和習題儘量聯繫生活或生產實際，避免純理論的公式推導，內容涉及面廣；相應的內容後編有實驗，使學生在動手操作後既加深對知識的理解又提高了動手能力，同時避免了理論與實驗“脫節”的現象。

④ 每章後編有“新視野”，重在介紹物理化學知識在各個領域的最新應用和新技術，旨在開闊讀者視野、開放思維、啟發創新。

2.以夠用為度

在內容安排上，以選擇最基礎的知識，使讀者能掌握最基本的應用，培養最基本的技能為主要目標。在最後一章編有“知識拓展”，是在前面幾章的基礎上對知識的延伸，內容上採取模組形式，方便不同專業、不同學時的課程作適當組合和選擇。

3.突出適用性

在對知識的敘述上，力圖語言精練、內涵豐富，多處設問使學生或讀者思考後加深對知識的理解，同時也利於開闊思維。在每一節後都編有思考與練習，以加強對知識的理解、掌握、鞏固和靈活應用。同時也為教者提供方便。

本書由李素婷主編。緒論，第三、四、九章由李素婷編寫；第一、二章由張克峰編寫；第五、六章及第十章第五～九節由侯煒編寫；第七、八章由溫泉編寫；第十章第一～四節以及第十～十二節由趙紅霞編寫。全書由李素婷統稿。

本書由鄔憲偉主審，參加審稿的有周健、陳佳。他們在審稿中提出了許多寶貴意見，在此表示衷心感謝。

由於編者水準有限、時間倉促，不足之處在所難免，懇請同行、讀者批評指正。

編者
2007年4月