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第1章 热力学第一定律 1

1.1能量的转换形式——热与功 1

案例1.1蒸汽机中的能量转换 1

1.1.1热 2

1.1.2功 3

1.2热力学第一定律与热力学能 9

案例1.2水升温的两种方式——加热与做功 9

1.2.1热力学第一定律 9

1.2.2热力学能U的微观理解 10

1.2.3热力学能变化△U的计算 10

1.3焓与热容 15

案例1.3鸣笛水壶的热量 15

1.3.1焓 16

1.3.2焓变△H的计算 16

1.3.3 Cp与Cv的关系 18

1.4热化学与化学反应的焓变 21

案例1.4优异清洁燃料：甲烷还是丁烷？ 21

1.4.1化学反应的热效应 21

1.4.2化学反应的标准摩尔焓变的计算 23

1.4.3基尔霍夫定律 27

习题1 30

第2章 热力学第二定律 35

2.1能量转换的方向和熵判据 35

案例2.1汽车的发动机效率是多少？ 35

2.1.1热力学第二定律 36

2.1.2熵 37

2.1.3熵的本质 40

2.1.4等温过程熵变的计算 41

2.1.5变温过程熵变的计算 43

2.1.6环境熵变的计算 44

2.2规定熵与化学反应熵变的计算 47

案例2.2反应H2（g）＋Cl2（g）？2HCl（g）会自发进行吗？ 47

2.2.1热力学第三定律 47

2.2.2规定熵 48

2.2.3化学反应熵变的计算 48

2.3亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能判据及其计算 50

案例2.3氢气在空气中的燃烧（生成液态水）是自发反应吗？ 50

2.3.1亥姆霍兹自由能 50

2.3.2吉布斯自由能 51

2.3.3 △G和△A的计算 52

2.4各种热力学函数间的关系 56

案例2.4石墨什么条件下可以转化为金刚石？ 56

2.4.1基本关系式 57

2.4.2麦克斯韦关系式 58

2.4.3基本关系式的推论 58

习题2 61

第3章 多组分系统热力学 64

3.1偏摩尔量 64

案例3.1如何配制乙醇溶液？ 64

3.1.1偏摩尔量的概念 65

3.1.2偏摩尔量的测量方法 68

3.1.3吉布斯-杜亥姆方程 69

3.2化学势 71

案例3.2为什么染料会扩散？ 71

3.2.1化学势的概念 71

3.2.2化学势与压力、温度的关系 72

3.2.3化学势判据 73

3.3气体的化学势与逸度 75

案例3.3为什么钢瓶中的压力小于理论值？ 75

3.3.1纯组分理想气体的化学势 75

3.3.2混合组分理想气体的化学势 76

3.3.3实际气体的化学势与逸度 76

3.4理想液态混合物与理想稀溶液的热力学 79

案例3.4-1海洋中CO2组成标度的变化 79

3.4.1两个经验公式 79

3.4.2理想液态混合物 82

3.4.3理想稀溶液 88

3.4.4稀溶液的依数性 90

案例3.4-2雪天为什么向路上撒盐？ 90

3.5真实液态混合物、真实溶液的热力学 95

案例3.5为什么NaOH溶液的蒸气压比理论值小？ 95

3.5.1真实液态混合物中任意组分B的化学势、活度、活度因子 95

3.5.2真实溶液中溶剂和溶质的化学势、活度、活度因子 97

习题3 100

第4章 相平衡 103

4.1相与相律 103

案例4.1冷冻干燥是如何实现的？ 103

4.1.1相 104

4.1.2相律 105

4.2单组分系统 108

案例4.2为什么棒冰在口腔中会融化？ 108

4.2.1单组分系统的相图 108

4.2.2水的相图 110

4.2.3克劳修斯-克拉贝龙方程 111

4.3二组分理想液态混合物的气液平衡相图 114

案例4.3如何分离煤焦油中的苯和甲苯？ 114

4.3.1二组分理想液态混合物的压力-组成图 115

4.3.2二组分理想液态混合物的温度-组成图 117

4.3.3蒸馏与精馏原理 119

4.4二组分真实溶液的气液相图 121

案例4.4在汞面上加一层水能降低汞的蒸气压吗？ 121

4.4.1二组分完全互溶真实溶液的气-液平衡相图 121

4.4.2二组分部分互溶真实溶液的液-液平衡相图 124

4.4.3二组分不互溶双液系的气-液平衡相图 127

4.5二组分固态不互溶系统的液-固相图 130

案例4.5为什么感觉棒冰越吃越不甜？ 130

4.5.1简单低共熔混合物系统的相图 130

4.5.2有化合物生成的系统 132

4.6二组分固态互溶系统的液固相图 136

案例4.6如何制备高纯度材料？ 136

4.6.1形成完全互溶的固溶体系统 136

4.6.2形成部分互溶的固溶体系统 137

4.7三组分系统 141

案例4.7工业上怎样制取无水乙醇？ 141

4.7.1三组分系统的图解表示法 142

4.7.2一对液体部分互溶的三液平衡相图 143

4.7.3二盐一水相图 144

习题4 146

第5章 化学平衡 153

5.1化学反应的平衡条件 153

案例5.1为什么夏天鸡蛋壳会比较薄？ 153

5.1.1化学反应的平衡条件 154

5.1.2化学反应等温方程和标准平衡常数 155

5.2标准平衡常数及平衡组成的计算 159

案例5.2如何使金属不被空气氧化？ 159

5.2.1各类反应的标准平衡常数 159

5.2.2相关化学反应标准平衡常数之间的关系 164

5.2.3标准平衡常数Ke的测定 165

5.2.4由△rG？m计算标准平衡常数K？ 166

5.2.5平衡组成的计算 167

5.3影响化学平衡的因素 171

案例5.3为什么蛋清煮的时候会变性，但在常温下保持液态？ 171

5.3.1温度对化学平衡的影响 171

5.3.2压力和惰性气体对化学平衡的影响 173

5.3.3组成对化学平衡的影响 176

习题5 177

第6章 化学反应动力学 181

6.1化学反应速率与浓度的关系 181

案例6.1强效漂白剂还是普通漂白剂？ 181

6.1.1化学反应速率 182

6.1.2化学反应速率的测定 183

6.1.3化学反应的速率方程 185

6.2简单级数反应的动力学规律 188

案例6.2古文物年代的确认 188

6.2.1一级反应 189

6.2.2二级反应 191

6.2.3零级反应 193

6.2.4n级反应 194

6.3反应级数的确定和反应速率常数的计算 198

案例6.3为什么在工业中乙烯催化加氢的反应速率会随着乙烯浓度的增加而减慢？ 198

6.3.1反应级数的确定 198

6.3.2反应速率常数的计算 205

6.4复合反应的动力学 207

案例6.4-1为何砷是有毒的？ 207

6.4.1平行反应 207

案例6.4-2工业合成氨为什么要在高温高压条件下进行？ 209

6.4.2对峙反应 210

案例6.4-3醒酒的奥秘 213

6.4.3连续反应 213

案例6.4-4煤气为什么会发生爆炸？ 216

6.4.4链反应 216

6.5温度对反应速率的影响 222

案例6.5为什么要在冰箱中储存食物？ 222

6.5.1阿伦尼乌斯公式 222

6.5.2活化能 223

6.6基元反应速率理论 227

案例6.6为什么烹饪都需要加热？ 227

6.6.1碰撞理论 227

6.6.2过渡态理论 228

6.7溶剂对反应速率的影响 231

案例6.7为何泡沫灭火器用溶解的硫酸铝和碳酸氢钠，而不用固态硫酸铝和碳酸钠？ 231

6.7.1溶剂的笼效应 231

6.7.2溶剂自身性质对反应速率的影响 233

6.8催化剂对反应速率的影响 235

案例6.8稻谷降解过程的差异 235

6.8.1催化剂 235

6.8.2催化反应的基本原理 236

6.8.3几种经典的催化反应 237

6.9光化学反应动力学 241

案例6.9为什么在阳光强烈的夏、秋季，天空中会出现一种极淡蓝色的“烟雾”？ 241

6.9.1光化学反应基本定律及量子效率 241

6.9.2分子的光化学过程 242

6.9.3光反应动力学 243

习题6 244

第7章 电化学 250

7.1电解质溶液 250

案例7.1为什么将铝箔放进嘴里会感觉到疼痛？ 250

7.1.1原电池和电解池 251

7.1.2电解质溶液的电导 252

7.1.3电解质溶液的离子活度 256

7.2可逆电池的电动势及其应用 259

案例7.2新型“水锂电”可使电动车行程达400km？ 259

7.2.1可逆电池 259

7.2.2可逆电池的热力学 261

7.2.3电池电动势的产生 263

7.2.4电极电势 264

7.2.5电动势测定的应用 267

7.3电解与极化 271

案例7.3如何生产彩色（氧化）铝？ 271

7.3.1电解与分解电压 271

7.3.2极化作用 271

7.3.3电解时电极的竞争反应 274

7.4电化学的应用 276

案例7.4电鳗是如何产生电流的？ 276

7.4.1金属的电化学腐蚀 276

7.4.2化学电源 278

7.4.3电化学在处理环境污染物方面的应用 279

习题7 280

第8章 胶体与表面化学 284

8.1界面现象及界面自由能 284

案例8.1为什么气泡、小液滴都呈球形？ 284

8.1.1界面现象与界面特征 285

8.1.2表面能与表面张力 285

8.1.3弯曲表面上的附加压力 286

8.1.4弯曲表面上的蒸气压 289

8.1.5表面铺展和润湿 290

8.2溶液的界（表）面吸附 293

案例8.2为什么生活中很多食物会产生泡沫？ 293

8.2.1溶液的界面吸附 293

8.2.2表面活性剂 295

8.3固体的界（表）面吸附 297

案例8.3水蒸气如何液化到玻璃上？ 297

8.3.1吸附作用 297

8.3.2吸附曲线 298

8.4胶体性质和结构 301

案例8.4为什么在空气清新时能看见蓝天白云？ 301

8.4.1胶体分散系统 301

8.4.2胶体的结构 302

8.4.3胶体的动力学和光学性质 303

8.4.4溶胶的电动现象 304

8.4.5溶胶的稳定性和聚沉作用 305

习题8 307

参考文献 310