《物理化學(xué)》系統(tǒng)闡述了物理化學(xué)的基本原理，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為主旨，結(jié)合物理化學(xué)在生活和化工單元操作中的應(yīng)用，闡述簡(jiǎn)明扼要，通俗易懂。本書共有八章，內(nèi)容包括：氣體、熱力學(xué)定律、化學(xué)平衡、電化學(xué)、分離提純基礎(chǔ)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、表面現(xiàn)象與膠體及物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)。
本書可作為高等職業(yè)院校化工類、制藥及藥學(xué)類、分析檢驗(yàn)等專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)教材，也可供相關(guān)專業(yè)人員參考。
物理化學(xué)運(yùn)用物理學(xué)的理論方法，揭示化學(xué)變化普適規(guī)律，構(gòu)建化工過程理論基礎(chǔ)，指導(dǎo)化工生產(chǎn)安全運(yùn)行。生活中仔細(xì)觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)，木條的燃燒能發(fā)熱、發(fā)光；爆炸反應(yīng)會(huì)伴隨著巨大的聲響和威力；化工生產(chǎn)中，溫度、壓力的數(shù)值能幫助你判斷產(chǎn)品是否合格，生產(chǎn)是否正常進(jìn)行�？傊�，物理化學(xué)不僅是一門有趣的學(xué)科，它還是現(xiàn)代化工生產(chǎn)的科學(xué)理論基礎(chǔ)，保障化工生產(chǎn)順利進(jìn)行，避免化工生產(chǎn)事故和危險(xiǎn)的發(fā)生。
本書在保留物理化學(xué)基本原理基礎(chǔ)上，精簡(jiǎn)了一些抽象難解的內(nèi)容，避免了繁雜的公式推導(dǎo)和相關(guān)計(jì)算，理論闡述簡(jiǎn)單明了，把學(xué)習(xí)重點(diǎn)放在日常生活的現(xiàn)象與化工單元的實(shí)際操作上。如民俗中燃放的孔明燈是怎么回事，第一章講解的氣體幫你解開其中之謎；水滴為什么呈球形，第七章講解的表面現(xiàn)象會(huì)為你解惑；生產(chǎn)中精餾和吸收等單元操作的控制要素，在第五章的分離提純基礎(chǔ)有詳盡的闡述。本書中注※的為選學(xué)內(nèi)容。
本書由河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院許新芳副教授和楊芙麗副教授主編。其中，第一、第二章由楊芙麗執(zhí)筆，第三至第七章由許新芳執(zhí)筆。第八章第一節(jié)及實(shí)驗(yàn)一至實(shí)驗(yàn)四由河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院李莉教授執(zhí)筆，實(shí)驗(yàn)五和實(shí)驗(yàn)六及附錄由河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院張賀執(zhí)筆。全書由許新芳統(tǒng)稿。
本書得到了河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院王萍副教授和化學(xué)工業(yè)出版社相關(guān)編輯的大力支持，在此一并致謝！
由于編者水平有限，不妥之處在所難免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
編者
2020年8月
第一章理想氣體與真實(shí)氣體1
第一節(jié)理想氣體1
一、氣體分子運(yùn)動(dòng)論的基本假定1
二、壓強(qiáng)、體積和溫度2
三、低壓氣體經(jīng)驗(yàn)定律4
四、理想氣體概念5
五、理想氣體狀態(tài)方程5
六、理想氣體混合物定律6
第二節(jié)真實(shí)氣體9
一、真實(shí)氣體對(duì)理想氣體的偏差9
二、真實(shí)氣體的液化10
三、真實(shí)氣體狀態(tài)方程13
本章小結(jié)16
思考題17
習(xí)題17
第二章熱力學(xué)定律19
第一節(jié)基本概念19
一、系統(tǒng)和環(huán)境19
二、系統(tǒng)的性質(zhì)20
三、狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)20
四、熱力學(xué)平衡態(tài)21
五、過程和途徑21
六、途徑函數(shù)熱和功23
第二節(jié)熱力學(xué)第一定律24
一、熱力學(xué)能24
二、熱力學(xué)第一定律概述25
三、焦耳實(shí)驗(yàn)26
四、恒容熱和恒壓熱27
五、熱的計(jì)算28
第三節(jié)熱力學(xué)第二定律46
一、自發(fā)過程47
二、熱力學(xué)第二定律的經(jīng)典表述48
三、熵的定義及熵的物理意義48
四、熵變的計(jì)算50
五、亥姆霍茲函數(shù)與吉布斯函數(shù)57
六、偏摩爾量62
七、化學(xué)勢(shì)64
第四節(jié)氣體的節(jié)流膨脹※65
一、焦耳-湯姆生實(shí)驗(yàn)65
二、節(jié)流膨脹65
本章小結(jié)67
思考題68
習(xí)題69
第三章化學(xué)平衡73
第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)等溫方程式73
一、化學(xué)反應(yīng)的方向73
二、化學(xué)反應(yīng)等溫方程式74
第二節(jié)平衡常數(shù)75
一、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K75
二、平衡常數(shù)的其他表示方法75
三、有純態(tài)固體或者液體參加的理想氣體反應(yīng)平衡常數(shù)76
第三節(jié)平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率78
一、平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率的計(jì)算78
二、平衡常數(shù)的計(jì)算79
三、標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)的計(jì)算80
第四節(jié)各種因素對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響82
一、溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響82
二、總壓力和惰性組分對(duì)化學(xué)平衡的影響83
本章小結(jié)87
思考題88
習(xí)題89
第四章電化學(xué)92
第一節(jié)法拉第定律92
一、兩類導(dǎo)體92
二、法拉第定律概述93
第二節(jié) 電導(dǎo)、電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率95
一、電導(dǎo)95
二、電導(dǎo)率95
三、摩爾電導(dǎo)率96
四、離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律96
第三節(jié) 電導(dǎo)測(cè)定的應(yīng)用97
一、計(jì)算待測(cè)溶液的電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率98
二、檢驗(yàn)水的純度98
三、求弱電解質(zhì)的電離度和電離常數(shù)98
四、求難溶鹽的溶解度和溶度積99
五、電導(dǎo)滴定100
第四節(jié) 原電池101
一、原電池概述101
二、原電池的書寫101
三、原電池電動(dòng)勢(shì)102
四、可逆電池103
第五節(jié) 電極種類103
一、第一類電極103
二、第二類電極 104
三、第三類電極105
第六節(jié) 電極電勢(shì)與能斯特方程106
一、標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)106
二、電極電勢(shì)107
三、電池電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算與能斯特方程107
第七節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)的應(yīng)用109
一、計(jì)算電池反應(yīng)的摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)，并由E的符號(hào)判斷電池反應(yīng)的方向109
二、計(jì)算電池反應(yīng)的K109
三、計(jì)算溶液的pH值111
第八節(jié)電解與極化112
一、分解電壓112
二、極化作用和超電勢(shì)114
三、電解時(shí)的電極反應(yīng)116
第九節(jié)金屬的腐蝕117
一、電化學(xué)腐蝕的機(jī)理117
二、腐蝕電流與腐蝕速率118
三、金屬的防腐119
本章小結(jié)119
思考題120
習(xí)題121
第五章分離提純基礎(chǔ)123
第一節(jié)基本概念123
一、相與相平衡123
二、混合液體的組成表示法124
三、拉烏爾定律和亨利定律125
四、混合物和溶液126
第二節(jié)氣體混合物的分離127
一、稀溶液127
二、吸收131
第三節(jié)液體的純化132
一、純液體的飽和蒸氣壓132
二、液體的沸點(diǎn)與正常沸點(diǎn)132
三、水的相圖133
四、減壓蒸餾與升華136
第四節(jié)完全互溶液態(tài)混合物的分離136
一、理想液態(tài)混合物136
二、實(shí)際液態(tài)混合物139
三、精餾140
第五節(jié)完全不互溶液體142
一、完全不互溶液體的特征142
二、水蒸氣蒸餾142
第六節(jié)分配定律和萃取143
一、分配定律143
二、萃取144
第七節(jié)固態(tài)混合物的分離145
一、合金相圖——熱分析法145
二、水鹽系統(tǒng)——溶解度法146
三、應(yīng)用148
本章小結(jié)149
思考題150
習(xí)題151
第六章化學(xué)動(dòng)力學(xué)154
第一節(jié)反應(yīng)速率與速率方程154
一、反應(yīng)速率的定義154
二、反應(yīng)速率的圖解表示155
三、反應(yīng)級(jí)數(shù)156
四、反應(yīng)速率常數(shù)156
第二節(jié)簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)反應(yīng)157
一、一級(jí)反應(yīng)157
二、二級(jí)反應(yīng)159
第三節(jié)溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響161
一、范特霍夫規(guī)則161
二、阿倫尼烏斯方程式162
三、基元反應(yīng)和復(fù)合反應(yīng)163
四、基元反應(yīng)的速率方程——質(zhì)量作用定律164
五、活化能165
第四節(jié)復(fù)合反應(yīng)166
一、對(duì)峙反應(yīng)166
二、平行反應(yīng)167
三、連串反應(yīng)168
四、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)170
五、支鏈反應(yīng)與爆炸界限171
第五節(jié)催化劑172
第六節(jié)多相催化反應(yīng)174
一、氣-固相催化反應(yīng)的一般機(jī)理174
二、氣-固相催化反應(yīng)的速率方程175
本章小結(jié)176
思考題177
習(xí)題179
第七章表面現(xiàn)象與膠體181
第一節(jié)表面張力181
一、表面張力181
二、比表面吉布斯函數(shù)※183
第二節(jié)吸附現(xiàn)象184
一、吸附184
二、固體表面對(duì)氣體的吸附186
三、溶液表面層的吸附現(xiàn)象188
第三節(jié)表面活性劑190
一、表面活性劑的結(jié)構(gòu)190
二、表面活性劑的分類190
三、表面活性劑在溶液中的基本性質(zhì)191
四、表面活性劑的應(yīng)用192
第四節(jié)分散系統(tǒng)分類與膠體的性質(zhì)195
一、分散系統(tǒng)的分類195
二、溶膠的性質(zhì)196
三、溶膠的穩(wěn)定與聚沉199
本章小結(jié)201
思考題202
習(xí)題203
第八章物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)206
第一節(jié)導(dǎo)言206
一、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求206
二、實(shí)驗(yàn)室規(guī)則207
三、安全用電207
第二節(jié)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目208
實(shí)驗(yàn)一凝固點(diǎn)的測(cè)定208
實(shí)驗(yàn)二純物質(zhì)飽和蒸氣壓的測(cè)定212
實(shí)驗(yàn)三兩組分體系氣液平衡相圖的測(cè)繪216
實(shí)驗(yàn)四蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定221
實(shí)驗(yàn)五液相反應(yīng)平衡常數(shù)的測(cè)定225
實(shí)驗(yàn)六電導(dǎo)法乙酸的電離常數(shù)的測(cè)定228
習(xí)題答案234
附錄239
附錄一某些氣體的范德華參數(shù)239
附錄二某些物質(zhì)的臨界參數(shù)239
附錄三某些氣體的摩爾定壓熱容與溫度的關(guān)系240
附錄四某些物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵及摩爾定壓熱容(298.15K)241
附錄五某些有機(jī)化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓(298.15K)244
附錄六一些電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)(298.15K)244
附錄七元素的原子量246
參考文獻(xiàn)247
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