簡明物理化學（趙國華）

內容簡介

《簡明物理化學》是為高等院校工科類專局付拔業編寫的，是化工、材料、環境等專業的專業基礎課，內容符合工科類專業的需要，理論推導簡明扼要，例題結合工程實際，每章各知識點都有大量的練習題。本書內容涵蓋了物理化學基礎知識的各個方面，其中包括熱力學*定律、熱力學第二定律、多組分系統熱力學、相平衡、化學平衡、化學反應動力學、電化學、膠體與界面化學。在知識點的分布和先後次序安排方面，力求突出前後內容的連貫性、系統性和嚴密性。在對具體內容的敘述方法上，力求通俗易懂，不拘一格。

《簡明物理化學舉精白享》可以作為高等院校化工、製藥、材料、輕工、生物和環境工程等專業的教材，也可供相關專業的從業人員參考。

圖書目錄

第1章　熱力學第一定律/ 1

1.1 能量的轉換形式——熱與功 1

案例1.1 蒸汽機中的能量轉換 1

1.1.1 熱 2

1.1.2 功 3

1.2 熱力學第一定律與熱力學能 9

案例1.2 水升溫的兩種方式——加熱與做功 9

1.2.1 熱力學第一定律 9

1.2.2 熱力學能U的微觀理解 10

1.2.3 熱力學能變化ΔU的計算 10

1.3 焓與熱容 15

案例1.3 鳴笛水壺的熱量 15

1.3.1 焓 16

1.3.2 焓變ΔH的計算 16

1.3.3 Cp與CV的關係 18

1.4 熱化學與化學反應的戰船整焓變 21

案例1.4 優異清潔燃料:甲烷還是丁烷? 21

1.4.1 化學反應的熱效應 21

1.4.2 化學反應的標準摩爾焓變的計算 23

1.4.3 基爾霍夫定律 27

習題1 30

第遷歸晚2章　熱力學第二定律/ 35

2.1 能量轉換的方向和熵判據 35

案例2.1 汽車的發動機效率是多少? 35

2.1.1 熱力學第二定律 36

2.1.2 熵 37

2.1.3 熵的本質 40

2.1.4 等溫過程熵變的計算 41

2.1.5 變溫過程熵變的計算 43

2.1.6 環境熵變的計算 44

2.2 規定熵與化學反應熵變的計乃朽算 47

案例2.2 反應H2(g) Cl2(g)===2HCl(g)會自發進行嗎? 47

2.2.1 熱力學第三定律 47

2.2.2 規凶拒灶充定熵 48

2.2.3 化學反應熵變的計算 48

2.3 亥姆霍茲自由能和吉布斯自由能判據及其計算 50

案例2.3 氫氣在空氣中的燃燒(生成液態水)是自發反應嗎? 50

2.3.1 亥姆霍茲自由能 50

2.3.2 吉布斯自由能 51

2.3.3 ΔG和ΔA的計算 52

2.4 各種熱力學函式間的關係 56

案例2.4 石墨什麼條件下可以轉化為金剛石? 56

2.4.1 基本關係式 57

2.4.2 麥克斯韋關係式 58

2.4.3 基本關係式的推論 58

習題2 61

第3章　多組分系統熱力學/ 64

3.1 偏摩爾量 64

案例3.1 如何配製乙醇溶液? 64

3.1.1 偏摩爾量的概念 65

3.1.2 偏摩爾量的測量方法 68

3.1.3 吉布斯-杜亥姆方程 69

3.2 化學勢 71

案例3.2 為什麼染料會擴散? 71

3.2.1 化學勢的概念 71

3.2.2 化學勢與壓力、溫度的關係 72

3.2.3 化學勢判據 73

3.3 氣體的化學勢與逸度 75

案例3.3 為什麼鋼瓶中的壓力小於理論值? 75

3.3.1 純組分理想氣體的化學勢 75

3.3.2 混合組分理想氣體的化學勢 76

3.3.3 實際氣體的化學勢與逸度 76

3.4 理想液態混合物與理想稀溶液的熱力學 79

案例3.4-1 海洋中CO2組成標度的變化 79

3.4.1 兩個經驗公式 79

3.4.2 理想液態混合物 82

3.4.3 理想稀溶液 88

3.4.4 稀溶液的依數性 90

案例3.4-2 雪天為什麼向路上撒鹽? 90

3.5 真實液態混合物、真實溶液的熱力學 95

案例3.5 為什麼NaOH溶液的蒸氣壓比理論值小? 95

3.5.1 真實液態混合物中任意組分B的化學勢、活度、活度因子 95

3.5.2 真實溶液中溶劑和溶質的化學勢、活度、活度因子 97

習題3 100

第4章　相平衡/ 103

4.1 相與相律 103

案例4.1 冷凍乾燥是如何實現的? 103

4.1.1 相 104

4.1.2 相律 105

4.2 單組分系統 108

案例4.2 為什麼冰棍在口腔中會融化? 108

4.2.1 單組分系統的相圖 108

4.2.2 水的相圖 110

4.2.3 克勞迎習企修斯-克拉貝龍方程 111

4.3 二組分理想液態混合物的氣-液平衡相圖 114

案例4.3 如何分離煤焦油中的苯和甲苯? 114

4.3.1 二組分理想液態混合物的壓力-組成圖 115

4.3.2 二組分理想液態混合物的溫度-組成圖 117

4.3.3 蒸餾與精餾原理 119

4.4 二組分真實溶液的氣-液相圖 121

案例4.4 在汞面上加一層水能降低汞的蒸氣壓嗎? 121

4.4.1 二組分完全互溶真實溶液的氣-液平衡相圖 121

4.4.2 二組分部分互溶真實溶液的液-液平衡相圖 124

4.4.3 二組分不互溶雙液系的氣-液平衡相圖 127

4.5 二組分固態不互溶系統的液-固相圖 130

案例4.5 為什麼感覺冰棍越吃越不甜? 130

4.5.1 簡單低共熔混合物系統的相圖 130

4.5.2 有化合物生成的系統 132

4.6 二組分固態互溶系統的液-固相圖 136

案例4.6 如何製備高純度材料? 136

4.6.1 形成完全互溶的固溶體系統 136

4.6.2 形成部分互溶的固溶體系統 137

4.7 三組分系統 141

案例4.7 工業上怎樣製取無水乙醇? 141

4.7.1 三組分系統的圖解表示法 142

4.7.2 一對液體部分互溶的三液平衡相圖 143

4.7.3 二鹽一水相圖 144

習題4 146

第5章　化學平衡/ 153

5.1 化學反應的平衡條件 153

案例5.1 為什麼夏天雞蛋殼會比較薄? 153

5.1.1 化學反應的平衡條件 154

5.1.2 化學反應等溫方程和標準平衡常數 155

5.2 標準平衡常數及平衡組成的計算 159

案例5.2 如何使金屬不被空氣氧化? 159

5.2.1 各類反應的標準平衡常數 159

5.2.2 相關化學反應標準平衡常數之間的關係 164

5.2.3 標準平衡常數K的測定 165

5.2.4 由ΔrGm計算標準平衡常數K 166

5.2.5 平衡組成的計算 167

5.3 影響化學平衡的因素 171

案例5.3 為什麼蛋清煮的時候會變性，但在常溫下保持液態? 171

5.3.1 溫度對化學平衡的影響 171

5.3.2 壓力和惰性氣體對化學平衡的影響 173

5.3.3 組成對化學平衡的影響 176

習題5 177

第6章　化學反應動力學/ 181

6.1 化學反應速率與濃度的關係 181

案例6.1 強效漂白劑還是普通漂白劑? 181

6.1.1 化學反應速率 182

6.1.2 化學反應速率的測定 183

6.1.3 化學反應的速率方程 185

6.2 簡單級數反應的動力學規律 188

案例6.2 古文物年代的確認 188

6.2.1 一級反應 189

6.2.2 二級反應 191

6.2.3 零級反應 193

6.2.4 n 級反應 194

6.3 反應級數的確定和反應速率常數的計算 198

案例6.3 為什麼在工業中乙烯催化加氫的反應速率會隨著乙烯濃度的增加而減慢? 198

6.3.1 反應級數的確定 198

6.3.2 反應速率常數的計算 205

6.4 複合反應的動力學 207

案例6.4-1 為何砷是有毒的? 207

6.4.1 平行反應 207

案例6.4-2 工業合成氨為什麼要在高溫高壓條件下進行? 209

6.4.2 對峙反應 210

案例6.4-3 醒酒的奧秘 213

6.4.3 連續反應 213

案例6.4-4 煤氣為什麼會發生爆炸? 216

6.4.4 鏈反應 216

6.5 溫度對反應速率的影響 222

案例6.5 為什麼要在冰櫃中儲存食物? 222

6.5.1 阿倫尼烏斯公式 222

6.5.2 活化能 223

6.6 基元反應速率理論 227

案例6.6 為什麼烹飪都需要加熱? 227

6.6.1 碰撞理論 227

6.6.2 過渡態理論 228

6.7 溶劑對反應速率的影響 231

案例6.7 為何泡沫滅火器用溶解的硫酸鋁和碳酸氫鈉,而不用固態硫酸鋁和碳酸鈉? 231

6.7.1 溶劑的籠效應 231

6.7.2 溶劑自身性質對反應速率的影響 233

6.8 催化劑對反應速率的影響 235

案例6.8 稻穀降解過程的差異 235

6.8.1 催化劑 235

6.8.2 催化反應的基本原理 236

6.8.3 幾種經典的催化反應 237

6.9 光化學反應動力學 241

案例6.9 為什麼在陽光強烈的夏、秋季,天空中會出現一種極淡藍色的“煙霧”? 241

6.9.1 光化學反應基本定律及量子效率 241

6.9.2 分子的光化學過程 242

6.9.3 光反應動力學 243

習題6 244

第7章　電化學/ 250

7.1 電解質溶液 250

案例7.1 為什麼將鋁箔放進嘴裡會感覺到疼痛? 250

7.1.1 原電池和電解池 251

7.1.2 電解質溶液的電導 252

7.1.3 電解質溶液的離子活度 256

7.2 可逆電池的電動勢及其套用 259

案例7.2 新型“水鋰電”可使電動車行程達400km? 259

7.2.1 可逆電池 259

7.2.2 可逆電池的熱力學 261

7.2.3 電池電動勢的產生 263

7.2.4 電極電勢 264

7.2.5 電動勢測定的套用 267

7.3 電解與極化 271

案例7.3 如何生產彩色(氧化)鋁? 271

7.3.1 電解與分解電壓 271

7.3.2 極化作用 271

7.3.3 電解時電極的競爭反應 274

7.4 電化學的套用 276

案例7.4 電鰻是如何產生電流的? 276

7.4.1 金屬的電化學腐蝕 276

7.4.2 化學電源 278

7.4.3 電化學在處理環境污染物方面的套用 279

習題7 280

第8章　膠體與表面化學/ 284

8.1 界面現象及界面自由能 284

案例8.1 為什麼氣泡、小液滴都呈球形? 284

8.1.1 界面現象與界面特徵 285

8.1.2 表面能與表面張力 285

8.1.3 彎曲表面上的附加壓力 286

8.1.4 彎曲表面上的蒸氣壓 289

8.1.5 表面鋪展和潤濕 290

8.2 溶液的界(表)面吸附 293

案例8.2 為什麼生活中很多食物會產生泡沫? 293

8.2.1 溶液的界面吸附 293

8.2.2 表面活性劑 295

8.3 固體的界(表)面吸附 297

案例8.3 水蒸氣如何液化到玻璃上? 297

8.3.1 吸附作用 297

8.3.2 吸附曲線 298

8.4 膠體性質和結構 301

案例8.4 為什麼在空氣清新時能看見藍天白雲? 301

8.4.1 膠體分散系統 301

8.4.2 膠體的結構 302

8.4.3 膠體的動力學和光學性質 303

8.4.4 溶膠的電動現象 304

8.4.5 溶膠的穩定性和聚沉作用 305

習題8 307

參考文獻/310

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