物理化学（李素婷）（第二版）

前言

根据多年的使用，在综合多方意见的基础上，本次对《物理化学》教材的修订主要注重了以下几个方面的问题：

1.对内容结构进行了适当调整。将原来的“第十章 知识拓展”中每节内容合并到相应的章节中，作为选学内容呈现。目的是使知识的前后连贯性更好，方便读者连续学习。

2.增加思考题的数量和形式。将原有的每一节后的“思考与练习”的内容增加，由原来的5个填空题、5个判断题，扩充为5个填空题、5个判断题、5个单选题和5个问答题。目的是使学习者思考、提高，通过反复练习达到巩固加深效果。

3.进一步修订学习目标。修改了每章前的“学习目标”，使“学习目标”更详细、叙述更具体，使读者在学习中目标更明确。

4.更新了新视野内容。每章后的“新视野”的内容适当进行了更新，紧密跟随学科发展和应用，拓宽读者的知识面和对相关知识的理解。

5.修订了部分文字叙述。对内容中叙述不够简洁的文字等进行了修改，力求以简洁的文字呈现知识内容。

由于作者水平有限，不足之处在所难免，恳请同行、读者批评指正。

编者

2019年2月

版前言

本教材是根据全国化工高等职业教育基础化学教学指导委员会教学改革会议精神和会议讨论制定的教学大纲编写的。

本教材在编写过程中充分考虑到高职高专培养高等技术应用性人才的目标要求，力求做到突出应用、够用和适用等特点。

1.以应用为主

① 在内容编排上做了大胆的尝试，强调结论在各领域的应用和使用范围。首先是热力学结论在相平衡、化学平衡、电化学平衡等方面的应用，例如，直接应用克拉贝龙方程、化学反应等温方程式、能斯特方程等，后讲述热力学、第二定律。这样做的目的是突出应用，使初学者将注意力放在应用上，避免了初学者在热力学、第二定律难点处的困惑和对后续内容的不理解。

② 淡化了部分理论知识的由来以及公式的推导过程等内容。例如，简化了熵的导出过程、吉布斯函数的导出过程等。

③ 例题和习题尽量联系生活或生产实际，避免纯理论的公式推导，内容涉及面广；相应的内容后编有实验，使学生在动手操作后既加深对知识的理解又提高了动手能力，同时避免了理论与实验“脱节”的现象。

④ 每章后编有“新视野”，重在介绍物理化学知识在各个领域的应用和新技术，旨在开阔读者视野、开放思维、启发创新。

2.以够用为度

在内容安排上，以选择基础的知识，使读者能掌握基本的应用，培养基本的技能为主要目标。在后一章编有“知识拓展”，是在前面几章的基础上对知识的延伸，内容上采取模块形式，方便不同专业、不同学时的课程作适当组合和选择。

3.突出适用性

在对知识的叙述上，力图语言精练、内涵丰富，多处设问使学生或读者思考后加深对知识的理解，同时也利于开阔思维。在每一节后都编有思考与练习，以加强对知识的理解、掌握、巩固和灵活应用。同时也为教者提供方便。

本书由李素婷主编。绪论，第三、四、九章由李素婷编写；、二章由张克峰编写；第五、六章及第十章第五～九节由侯炜编写；第七、八章由温泉编写；第十章～四节以及第十～十二节由赵红霞编写。全书由李素婷统稿。

本书由邬宪伟主审，参加审稿的有周健、陈佳。他们在审稿中提出了许多宝贵意见，在此表示衷心感谢。

由于编者水平有限、时间仓促，不足之处在所难免，恳请同行、读者批评指正。

编者

2007年4月

《物理化学》主要内容包括：相平衡、溶液、电化学、动力学、表面现象、热力学第 一定律和热力学第二定律等物理化学基本知识。知识的讲解重应用、轻推导，每节后设有思考题，每章后有习题，例题、思考题和习题与生产生活结合紧密，有助于对物理化学知识的理解和接受。为方便教学，本书配有电子课件。

《物理化学》主要内容包括：相平衡、溶液、电化学、动力学、表面现象、热力学第 一定律和热力学第二定律等物理化学基本知识。知识的讲解重应用、轻推导，每节后设有思考题，每章后有习题，例题、思考题和习题与生产生活结合紧密，有助于对物理化学知识的理解和接受。为方便教学，本书配有电子课件。

绪论/ 001

一、物理化学的内容/ 001

二、物理化学的研究方法/ 002

三、物理化学的学习方法/ 002

章相、相平衡/ 004

节物质的聚集状态/ 004

一、气体、液体和固体/ 004

二、相/ 005

三、相律/ 006

第二节气体/ 008

一、理想气体/ 008

二、混合气体/ 010

第三节实际气体/ 013

一、用压缩因子图计算实际气体/ 014

二、范德华方程/ 015

三、气体的液化/ 016

第四节单组分体系/ 018

一、液体的饱和蒸气压和沸点/ 018

二、克拉贝龙方程的应用/ 019

三、单组分体系相图/ 021

实验一液体饱和蒸气压的测定/ 023

※第五节简单双组分凝聚体系相图/ 026

一、相图分析/ 026

二、应用举例/ 028

新视野液体和液晶/ 029

习题/ 031

第二章溶液  / 034

节拉乌尔定律与理想溶液/ 034

一、拉乌尔定律/ 034

二、理想溶液/ 035

第二节实际溶液的相图/ 039

一、实际溶液/ 039

二、杠杆规则/ 042

三、精馏/ 043

实验二双液系气液平衡相图的绘制/ 045

第三节亨利定律/ 048

一、溶液组成的表示法及其换算/ 048

二、亨利定律/ 049

第四节稀溶液的依数性/ 051

一、蒸气压降低/ 051

二、沸点升高/ 052

三、凝固点降低/ 052

四、渗透压/ 053

实验三凝固点降低法测定溶质的摩尔质量——环己烷溶解萘/ 055

第五节不互溶液体混合物和水蒸气蒸馏/ 057

一、不互溶液体混合物/ 057

二、水蒸气蒸馏/ 057

第六节分配定律和萃取/ 059

一、分配定律/ 059

二、萃取/ 059

三、浸取/ 060

新视野现代分离技术简介/ 061

习题/ 063

第三章化学平衡  / 066

节化学反应平衡常数/ 066

一、化学平衡/ 066

二、平衡常数/ 067

三、多相反应平衡常数/ 068

实验四液相反应平衡常数的测定/ 070

第二节平衡常数和平衡组成的计算/ 073

一、平衡转化率或产率的计算/ 073

二、平衡常数的计算/ 074

第三节化学反应的方向/ 077

一、化学反应的标准摩尔反应吉布斯函数——ΔrGm/ 077

二、化学反应方向/ 079

第四节化学平衡的移动/ 083

一、温度变化引起化学平衡的移动/ 083

二、总压力变化引起化学平衡的移动/ 085

三、加入或减少惰性介质引起化学平衡的移动/ 086

四、原料配比不同引起化学平衡的移动/ 086

新视野人体血液中氧和二氧化碳的交换/ 088

习题/ 088

第四章化学动力学/ 091

节化学反应速率/ 091

一、化学反应速率的表示方法/ 091

二、化学反应速率的测定/ 092

三、影响化学反应速率的因素/ 093

第二节一级反应/ 095

一、一级反应速率方程的积分式/ 095

二、一级反应的特点/ 096

实验五过氧化氢催化分解反应速率常数的测定/ 098

实验六蔗糖水解反应速率常数的测定/ 101

第三节二级反应/ 103

一、两反应物初始浓度相等的二级反应/ 103

二、两反应物初始浓度不相等的二级反应/ 105

实验七乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定/ 107

第四节温度对化学反应速率的影响/ 109

一、阿伦尼乌斯方程/ 110

二、活化能/ 112

第五节催化剂对化学反应速率的影响/ 114

一、催化剂的一般性质/ 115

二、催化剂的活性与稳定性/ 115

第六节常见的催化反应/ 118

一、均相催化反应/ 118

二、酶催化反应/ 119

三、多相催化反应简介/ 119

新视野铂-钯-铑系汽车尾气净化剂/ 121

习题/ 122

第五章电解质溶液  / 125

节弱电解质的电离平衡/ 125

一、电离度/ 125

二、电离常数/ 125

三、电离度与电离常数的关系/ 127

实验八醋酸电离常数的测定/ 129

第二节盐类的水解/ 131

一、盐溶液的酸碱性/ 131

二、盐的水解及水解平衡常数/ 131

三、影响水解平衡的因素/ 134

四、盐类水解平衡的应用/ 134

第三节缓冲溶液/ 136

一、同离子效应/ 136

二、缓冲溶液和缓冲原理/ 136

三、缓冲溶液的pH计算/ 137

第四节配位平衡/ 140

一、配合物的稳定性/ 140

二、EDTA及其配合物/ 141

第五节沉淀平衡/ 143

一、溶度积规则/ 143

二、沉淀生成与溶解的相互转化/ 144

新视野pH与人类健康/ 149

习题/ 149

第六章电化学基础/ 151

节电解质溶液的导电能力/ 151

一、电导率和摩尔电导率/ 151

二、电导测定的应用/ 155

第二节原电池/ 157

一、原电池的组成和原理/ 157

二、原电池的记载方法/ 158

三、可逆电池/ 159

第三节电极电位/ 160

一、电极电位/ 160

二、标准电极电位/ 161

三、标准氢电极/ 162

第四节电极的种类/ 163

一、类电极/ 163

二、第二类电极/ 164

三、第三类电极/ 165

第五节原电池电动势的计算/ 166

一、由E=E -E-计算/ 166

二、用能斯特方程计算/ 167

第六节原电池电动势的有关应用/ 169

一、原电池电动势的应用/ 169

二、电位滴定/ 173

第七节电解/ 174

一、法拉第定律/ 174

二、电解时电极上的反应/ 175

三、金属电镀/ 176

第八节分解电压与极化作用/ 178

一、分解电压/ 178

二、极化作用/ 180

三、超电压与超电位/ 180

四、电解工业/ 182

第九节化学电源/ 183

一、化学电源的概念/ 183

二、几种常见的化学电源及其工作原理/ 184

第十节金属的腐蚀与保护/ 188

一、金属的腐蚀/ 188

二、金属的防腐/ 189

新视野电化学生物传感器/ 191

习题/ 192

第七章热力学定律/ 195

节热力学定律/ 195

一、基本概念/ 195

二、热力学定律/ 197

三、恒容热与恒压热/ 200

第二节功与过程的关系/ 202

一、功/ 202

二、可逆过程/ 204

第三节热量计算/ 206

一、热容/ 206

二、热量计算/ 207

三、理想气体简单变化过程的ΔU和ΔH/ 208

第四节相变热的计算及相变化过程/ 210

一、相变热的计算/ 210

二、相变化过程的内能变化和功/ 211

第五节化学反应热效应/ 213

一、恒容反应热和恒压反应热/ 213

二、化学反应热效应的计算/ 214

第六节化学反应热效应与温度的关系/ 217

一、基尔霍夫定律/ 217

二、有相变发生的化学反应/ 218

实验九燃烧焓的测定/ 220

新视野能量的有效利用/ 223

习题/ 224

第八章热力学第二定律/ 227

节热力学第二定律/ 227

一、自发过程/ 227

二、熵的物理意义/ 228

三、熵变的定义/ 229

四、热力学第二定律/ 229

第二节熵变计算/ 232

一、没有非体积功的单纯pVT变化过程/ 232

二、相变过程的熵变计算/ 234

三、化学反应熵变计算/ 236

第三节吉布斯函数/ 238

一、吉布斯函数定义/ 238

二、吉布斯函数判据/ 238

三、热力学基本关系式/ 239

四、吉布斯函数变化值的计算/ 240

第四节吉布斯函数的应用/ 243

一、吉布斯函数在相平衡中的应用/ 244

二、吉布斯函数在化学平衡中的应用/ 244

三、吉布斯函数在电化学中的应用/ 245

新视野热力学第二定律的应用领域/ 246

习题/ 248

第九章表面化学/ 250

节物质的表面特性/ 250