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第1章 气体 1

1.1 理想气体状态方程 1

1.1.1 气体经验定律 1

1.1.2 理想气体状态方程的形式 2

1.1.3 理想气体模型 3

1.2 气体混合物及分压定律 3

1.2.1 理想气体的混合 3

1.2.2 道尔顿分压定律 4

1.3 实际气体状态方程 6

1.3.1 实际气体的行为 6

1.3.2 范德华方程 7

1.4 气体的液化和物质的临界状态 9

1.4.1 气体的液化 9

1.4.2 气体的临界状态 9

1.4.3 对应状态原理 11

1.4.4 普遍化压缩因子图 11

习题 12

第二章 热力学第一定律 14

2.1 热力学简介 14

2.1.1 热力学的研究内容 14

2.1.2 热力学的研究方法和局限性 14

2.2 热力学基本概念 14

2.2.1 系统（体系）和环境 14

2.2.2 状态和状态函数 15

2.2.3 过程 15

2.2.4 热力学平衡态 16

2.2.5 热和功 16

2.2.6 过程功、可逆过程与不可逆过程 17

2.3 热力学第一定律概述 20

2.3.1 热力学能 20

2.3.2 热力学第一定律的形式 20

2.4 恒容热、恒压热、热容 21

2.4.1 恒容热 21

2.4.2 恒压热 22

2.4.3 热容 22

2.5 热力学第一定律对理想气体的应用 24

2.5.1 理想气体的内能和焓——焦耳实验 24

2.5.2 理想气体的定温过程 25

2.5.3 理想气体的绝热过程 26

2.5.4 真实气体的节流膨胀与焦耳-汤姆森效应 29

2.6 热化学 30

2.6.1 化学反应进度与摩尔反应进度 30

2.6.2 热化学反应方程式 31

2.6.3 热力学标准态 32

2.6.4 盖斯定律 32

2.6.5 标准摩尔生成热 33

2.6.6 标准摩尔燃烧热 35

2.7 热效应与温度的关系——基尔霍夫定律 36

习题 37

第3章 热力学第二定律 41

3.1 自发过程的特征 41

3.1.1 自发和非自发过程 41

3.1.2 自发过程的共同特征 41

3.1.3 热力学第二定律的表述 42

3.2 卡诺循环与卡诺定理 43

3.2.1 热机效率 43

3.2.2 卡诺循环 43

3.2.3 卡诺定理 45

3.3 熵的概念——熵与熵增原理 45

3.3.1 熵的引入 45

3.3.2 克劳修斯不等式 47

3.3.3 熵增原理 48

3.3.4 熵的物理意义 49

3.4 熵变的计算 49

3.4.1 理想气体单纯pVT变化 49

3.4.2 相变过程 53

3.5 热力学第三定律与规定熵 55

3.5.1 热力学第三定律 55

3.5.2 规定熵 55

3.5.3 化学反应过程的熵变 55

3.6 亥姆霍兹函数和吉布斯函数 56

3.6.1 亥姆霍兹函数 56

3.6.2 吉布斯函数 58

3.7 热力学函数间的基本关系 59

3.7.1 热力学函数定义式之间的关系 59

3.7.2 四个热力学基本公式 60

3.7.3 四组对应系数关系式 61

3.7.4 麦克斯韦关系式及其应用 62

3.8 △G的计算 63

3.8.1 理想气体的定温过程 63

3.8.2 相变过程 64

3.8.3 化学反应的△rGθm 65

3.8.4 △G随温度T的变化——吉布斯-亥姆霍兹公式 65

3.8.5 △G与压力的关系 66

习题 67

第4章 溶液热力学 71

4.1 溶液及其组成表示方法 71

4.2 偏摩尔量 72

4.2.1 偏摩尔量的概念 72

4.2.2 偏摩尔量的集合公式和吉布斯-杜亥姆方程 74

4.3 化学势概述 75

4.3.1 多组分系统热力学基本方程及化学势 75

4.3.2 化学势在相平衡中的应用 77

4.4 混合气体系统中各组分的化学势 77

4.4.1 纯理想气体的化学势 78

4.4.2 混合理想气体中物质B的化学势 78

4.4.3 实际气体的化学势 78

4.5 稀溶液的两个经验定律 79

4.5.1 Raoult定律 79

4.5.2 Henry定律 79

4.6 理想溶液中物质B的化学势 80

4.6.1 理想溶液的定义及特征 80

4.6.2 理想溶液中各组分的化学势 81

4.6.3 理想溶液混合热力学性质 82

4.7 稀溶液中各组分的化学势 82

4.7.1 稀溶液的定义 82

4.7.2 溶剂的化学势 83

4.7.3 溶质的化学势 83

4.8 化学势在稀溶液中的应用 85

4.8.1 凝固点下降 85

4.8.2 沸点升高 87

4.8.3 渗透压 88

4.8.4 分配定律 89

4.9 真实溶液中组分B的化学势 91

4.9.1 真实溶液及其特点 91

4.9.2 真实溶液组分B的化学势及其活度的概念 91

习题 93

第5章 化学平衡 96

5.1 化学反应的方向和限度 96

5.1.1 化学反应系统的吉布斯函数 96

5.1.2 化学反应方向的判据及反应平衡条件 97

5.1.3 化学反应等温方程 98

5.2 化学反应的标准平衡常数 98

5.2.1 化学反应标准平衡常数的定义 98

5.2.2 气相反应的标准平衡常数 100

5.2.3 液相反应的标准平衡常数 102

5.2.4 多相反应的标准平衡常数 103

5.3 平衡常数的测定与计算 104

5.3.1 平衡常数的实验测定 104

5.3.2 平衡常数的热力学计算 104

5.3.3 平衡转化率及平衡组成的计算 107

5.4 各种因素对化学平衡的影响 109

5.4.1 温度对化学平衡的影响 109

5.4.2 压力对化学平衡组成的影响 112

5.4.3 惰性气体对化学平衡组成的影响 114

5.4.4 原料配比对化学平衡组成的影响 115

习题 116

第6章 相平衡 119

6.1 相平衡的基本规律 119

6.1.1 相和相数 119

6.1.2 物种数和（独立）组分数 119

6.1.3 系统的自由度 120

6.1.4 吉布斯相律的推导 120

6.2 单组分系统相平衡的基本规律 122

6.2.1 克劳修斯-克拉佩龙方程 122

6.2.2 气-液平衡 123

6.2.3 固-液平衡 124

6.2.4 固-气平衡 124

6.3 单组分系统相图 125

6.3.1 水的相图 125

6.3.2 硫的相图 126

6.4 二组分理想液态混合物的气-液平衡相图 126

6.4.1 理想液态混合物的蒸气压-组成图 127

6.4.2 理想液态混合物的沸点-组成图 128

6.4.3 杠杆规则 128

6.4.4 精馏原理 129

6.5 非理想液态混合物的气-液平衡相图 130

6.5.1 蒸气压-组成图 130

6.5.2 温度-组成图 131

6.5.3 二组分液态部分互溶系统的气-液平衡相图 132

6.5.4 液相完全不互溶系统的气-液平衡相图 132

6.6 凝聚系统相图 133

6.6.1 水-盐二组分系统 133

6.6.2 热分析法及具有简单低共熔混合物的二组分固-液系统 134

6.6.3 有化合物生成的二组分固-液系统 135

6.6.4 二组分固溶系统的相图 136

6.7 三组分系统相图 139

6.7.1 三组分系统组成的等边三角坐标表示法 139

6.7.2 三组分盐水系统 141

6.7.3 三组分液态系统相图 142

习题 143

第7章 电化学 147

7.1 电化学基本概念和法拉第定律 147

7.1.1 电化学基本概念和术语 147

7.1.2 法拉第定律 149

7.2 离子迁移数 151

7.2.1 离子迁移数的定义 151

7.2.2 离子迁移数的测定 153

7.3 电解质溶液的导电性质 154

7.3.1 电导、电导率、摩尔电导率 154

7.3.2 离子独立运动定律和离子的摩尔电导率 156

7.3.3 电导的测定及其应用 157

7.4 强电解质溶液的活度和活度系数 160

7.4.1 活度、活度系数和离子强度 160

7.4.2 德拜-休克尔极限公式 163

7.5 可逆电池电动势 164

7.5.1 可逆电池 164

7.5.2 原电池的设计和原电池符号的书写规则 165

7.5.3 可逆电池电动势的产生 166

7.5.4 可逆电池电动势的测定 168

7.6 可逆原电池热力学 169

7.6.1 能斯特方程 169

7.6.2 标准电动势与平衡常数的关系 170

7.6.3 由电动势E及其温度系数求电池反应的△rSm和△rHm 170

7.6.4 原电池可逆放电时反应热的计算 171

7.7 可逆电极电势 172

7.7.1 电极电势 172

7.7.2 标准电极电势 173

7.7.3 可逆电极电势与浓度的关系 174

7.7.4 可逆电极 175

7.8 浓差电池 176

7.9 电动势测定的应用 177

7.9.1 标准电极电势和平均活度系数的测定 177

7.9.2 难溶盐活度积的测定 178

7.9.3 溶液pH的测定 179

7.10 极化现象 180

7.10.1 分解电压 180

7.10.2 电极极化 181

7.10.3 极化曲线 182

7.11 电解的应用 183

7.11.1 金属的阴极析出及阳极溶出 183

7.11.2 电解在水处理中的应用 184

7.12 金属的腐蚀与防护 185

7.12.1 金属的腐蚀 185

7.12.2 金属的防腐 186

7.13 化学电源概要 187

习题 189

第8章 表面现象 194

8.1 比表面、表面吉布斯自由能和表面张力 194

8.1.1 比表面 194

8.1.2 表面吉布斯自由能和表面张力 195

8.2 表面热力学 196

8.3 弯曲液面的特性 197

8.3.1 附加压力 197

8.3.2 弯曲液面的饱和蒸气压 199

8.3.3 毛细管效应 200

8.3.4 微小物质的特性 201

8.4 润湿现象 202

8.4.1 液体对固体表面的润湿作用 202

8.4.2 液体和气体对固体表面润湿的关系 203

8.5 气体在固体表面上的吸附 204

8.5.1 物理吸附和化学吸附 204

8.5.2 弗里德利希吸附经验式 206

8.5.3 兰格谬尔单分子层吸附理论 207

8.5.4 BET多分子层理论 209

8.6 溶液表面的吸附 210

8.6.1 溶液的表面张力和表面活性物质 210

8.6.2 特洛贝规则 212

8.6.3 吉布斯吸附等温式 212

8.6.4 表面活性剂及其应用 213

习题 216

第9章 胶体化学 219

9.1 胶体系统的分类及制备 219

9.1.1 胶体的分类 219

9.1.2 胶体系统的特征 221

9.1.3 胶体溶液的制备 221

9.1.4 胶体溶液的纯化 221

9.2 胶体溶液的光学性质和动力性质 222

9.2.1 胶体溶液的光学性质 222

9.2.2 溶胶的动力性质 224

9.3 溶胶的电学性质 227

9.3.1 电泳 227

9.3.2 电渗 227

9.4 双电层理论 228

9.4.1 固体粒子表面电荷的来源 228

9.4.2 平板式双电层理论 228

9.4.3 扩散双电层理论 229

9.5 憎液溶胶的胶团结构和ζ电势 230

9.5.1 胶粒的扩散双电层结构 230

9.5.2 动电势——ζ电势 232

9.6 胶体的稳定性与聚沉作用 235

9.6.1 胶体的稳定性 235

9.6.2 溶胶的聚沉 236

9.7 乳状液和泡沫 239

9.7.1 乳状液的概念和类型 239

9.7.2 乳化剂的作用与乳状液的形成 239

9.7.3 影响乳状液类型的因素 240

9.7.4 乳状液类型的鉴定方法 241

9.7.5 乳状液的转化和破乳 241

9.7.6 乳状液在水处理中的应用 243

9.7.7 泡沫的形成及其应用 243

习题 246

第10章 化学动力学基础 248

10.1 化学反应的速率、速率方程式和反应级数 248

10.1.1 化学反应的速率 248

10.1.2 化学反应的速率方程式和反应级数 250

10.1.3 简单级数反应的速率方程式 252

10.1.4 反应级数的实验确定 259

10.2 温度对反应速率的影响 261

10.2.1 阿累尼乌斯方程 262

10.2.2 活化能 264

10.2.3 基元反应活化能的物理意义 265

10.3 反应速率理论简介 266

10.3.1 碰撞理论 267

10.3.2 过渡状态理论 269

10.4 典型的复合反应 270

10.4.1 对峙反应 270

10.4.2 平行反应 272

10.4.3 连串反应 273

10.4.4 复合反应的近似处理方法 274

10.4.5 链反应 276

10.5 催化剂对化学反应的影响 277

10.5.1 催化剂及其机理简介 277

10.5.2 催化剂在环境工程中的应用 280

10.6 光化学概要 281

10.6.1 光化学 281

10.6.2 光化学反应的作用与光化学污染 283

习题 284

参考文献 287