高等学校教材 物理化学 Physical Chemistry (简明版) 天津大学物理化学教研室编 高等教育出版社 HIGHER EDUCATION FI
高等学校教材 物理化学 Wuli Huaxue (简明版) 卷高等教方出服社北京 ER EDUCATION PRESS BEJING
内容提要 本书是在天津大学物理化学教研室编写的《物理化学》第五版（面向21世纪课程教材、 普通高等教育“十一五”国家级规划教材)的基础上精简编写而成的，以满足学时数较少的化 学化工类、非化学类专业的教学需求。 本书共分十章，包括：气体的pVT关系、热力学第一定律、热力学第二定律、多组分系统热 力学、化学平衡、相平衡、电化学、界面现象、化学动力学和胶体化学。 本书可作为化学、化工、制药、材料、环境、生物、医学、药学、食品、能源、地质等有关专业 的教学用书，也可供相关专业研究生及科研和工程技术人员参考。 图书在版编目(CIP)数据 物理化学：简明版/天津大学物理化学教研室编 一北京：高等教育出版社，2010.7 ISBN978-7-04-029178-0 Ⅰ.①物·· Ⅱ.①天·· Ⅲ①物理化学-高等 学校-教材V.①064 中国版本图书馆CIP数据核字(2010)第092363号 出版发行 高等教育出版社 购书热线 010-58581118 社址 北京市西城区德外大街4号 咨询电话 400-810-0598 邮政编码 100120 网址 http:/www.hep.edu.cn http:/www.hep.com.cn 网上订购 http://www.landraco.com 经销蓝色畅想图书发行有限公司 http:/www.landraco.com.cn 印刷廊坊市科通印业有限公司 畅想教育 http://www.widedu.com 开本787×9601/16 版次2010年7月第1版 印张30.5 印次2010年7月第1次印刷 字数570000 定价36.40元 本书如有缺页、倒页、脱页等质量问题，请到所购图书销售部门联系调换。 版权所有侵权必究 PDG 物料号29178-00
序 化学作为一门中心学科，它的实用性和创造性以及它的核心知识已经应用 到自然科学的方方面面，它与其他学科相互结合、相互交叉与渗透，在许多学科 领域里发挥了重要的作用。物理化学是化学的基础学科之一，物理化学课程是 许多涉及化学的学生必修的基础课，因此历来受到广大师生的高度重视。本书 是在天津大学物理化学教研室编写的《物理化学》第五版（面向21世纪课程教 材、普通高等教有“十一五”国家级规划教材)的基础上精简编写而成的，以满足 学时数较少的化学化工类和非化学类专业的教学需求。本书删去了原《物理化 学》第五版中“量子力学基础”和“统计热力学初步”两章，其他各章在内容的广 度及深度上也做了适当调整，使之便于教师教学和学生学习。 本书可作为化学、化工、制药、材料，环境、生物、医学、药学、食品、能源、地质 等有关专业学生的教学用书，也可作为相关专业研究生及科研和工程技术人员 的参考用书。 本书严格贯彻执行我国国家标准及IS0国际标准关于物理量的表示及运算 规则的规定，采用国际单位制及我国规定的法定计量单位。同时书中许多名词 和术语的解释及定义参考了UPAC的相关规定。 本书共分为十章，参加编写工作的有周亚平（第一、五、七、八章），刘俊吉 (第二、三、六、十章)，李松林（第四、九章）。全书插图全部由李松林绘制。 本书配有多媒体教学光盘，并同时出版包括该书全部习题解答的配套参考 书，以方便教师的教学和学生自学。 欢迎广大读者使用、关注本书，并提出宝贵意见。 编者 2009-10-21 于天津大学
目 录 第一章气体的pVT关系… §1.1理想气体状态方程………2 1.理想气体右方程…2 2.理想气体模型…3 §1.2理想气体混合物……4 ,混合物的组成…4 2.理想气体状态方程对理想气体况合物的应用…4 3.道尔顿定律……5 4阿马加定排……6 §1.3真实气体的液化及临界参数…门 1,液体的饱和蒸气压…7 2。临界参教…8 3。真实气体的p-.困及气体的液化… 9 §1.4真实气体状态方程……10 1.真实气体的pyn-p困及波义尔温度…10 2.范德华方程…12 3.维里方程……13 §1.5对应状态原理及普遍化压缩因子图………14 1.压缩因子……………………14 2.对应状态原理……15 3.普遍化压缩因子困… …16 本章小结……1门 习题………18 第二章热力学第一定律…21 §2.1基本概念及术语………22 1.系统与环境 22 2.状态与找态函教…22 3.过程与途径…………24 4.功和热 …24
5.热力学能………26 82.2热力学第-定律…26 1.热力学第一定律……26 2.封闭系统热力学第一定律的教学形式……27 3.焦耳实验……27 §2.3恒容热、恒压热及烙…………28 1.恒客热(Q,) …28 2.恒压热(0，)及…29 3.Q,=△U与Q,=△H关系式的意义…29 §2.4摩尔热容…3引 1.摩尔定客热容(C)…3引 2.座尔定压热容(C,）…32 3.C,.m与C。的关系…34 4.C,.m(Cg。)随T的变化…36 5.平均摩尔热容………36 2.5相变… … 37 .摩尔相变……38 2。摩尔相变欲随温度的变化………·…+…………………………·40 52.6化学反应焰…4引 1反应进度…42 2.摩尔反应…43 3.标准摩尔反应………43 4.Q与Q,的关系…………45 2.7标准摩尔反应的计算…46 1.标准摩尔生成… …46 2.标准摩尔燃烧…48 3.△，呢随T的变化—基希霍夹公式…49 4.非恒温反应过程热的计算举倒………52 §2.8可逆过程与可逆体积功…。 …54 1,可过程……54 2.可逆体积功的计算…………58 §2.9节流膨胀与焦耳-汤姆逊实验…61 1.焦耳-汤妈实验………61 2。节流澎胀的热力学特征 61 本章小结…62
习题…63 第三章热力学第二定律……6们 §3.1热力学第二定律… 68 .自发过程…68 2。热、功转换*…4”……44…4”………**……………0…4…68 3。热力学第二定律…………………………………………·70 §3.2卡诺循环与卡诺定理……7列 1.卡诺循环…7 2.卡活定理…4…+…4…++…4………………+……………4…4…73 §3.3熵与克劳修斯不等式………75 1.的导出…75 2。克劳修新不等式 77 3.摘增原理…………78 §3.4嫡变的计算………………79 1。单纯DVT变化过程摘变计算“”……”……………………… 79 2相变化过程嫡变计算…… … 84 3.环境变计算……86 §3.5热力学第三定律及化学变化过程熵变的计算……87 1,热力学第三定律…………88 2.规定炼与标准…88 3.标准摩尔反应摘 …90 §3.6亥姆霍兹函数和吉布斯函数…………92 1.亥姆寝兹函教……见 2.吉有新函数…94 3.4及△G的计算… 95 §3.7热力学基本方程及麦克斯韦关系式…… 1.热力学基本方程…………………96 2.U、H、A、G的一阶编导教关系式…8 3,麦克新韦关系式…99 4.其他重要的热力学关系式… …100 §3.8热力学第二定律在单组分系统相平衡中的应用…105 1,克拉佩龙方程…105 2。克劳修斯-克拉佩龙方程…10们 本章小结… 109 习题…… …1l0
第四章多组分系统热力学……11巧 4.1偏摩尔量……116 1,问题的提出 4…444…,…4+…4…4,+…4…4 116 2，纪登尔量…”4…44：……：…：： 117 3.偏摩尔量的测定法举创1川8 4偏摩尔量与摩尔量的羞别… 119 5吉布新-社姆方程… 120 6.编摩尔量之间的函数关系……12引 §4.2化学势……12训 礼，化学势的定义… 2 2。多相多组分系统的热力学基本方程…… 3。化学势判据及应用举例………123 §4.3气体组分的化学势 ,,40e40 125 125 2理想气体混合物中任一组分的化学势… 126 3.纯真实气体的化学势…126 4。真实气体混合物中任一组分的化学势………127 §4.4逸度及逸度因子…129 1,逸度及度因子…129 2.选度因子的计算及普运化度因子图………130 3.路易新-兰德尔选度规则……………13引 §4.5拉乌尔定律和亨利定律……133 1.拉乌尔定律……133 2。亨利定律… 133 ·3.拉乌尔定和亨利定律的微观解…134 4。拉岛尔定律与亨利定律的对比………135 §4.6理想液态混合物…137 1。理想液态混合物 137 2。理想液态混合物中任一组分的化学势……137 3.理想液态混合物的混合性质…138 §4.7理想稀溶液……140 1,溶刑的化学势 … 140 2.溶质的化学势 3。其他组成标度表示的溶质的化学势…42 4.溶质化学势表示式的应用举例一分配定律…43
§4.8活度及活度因子144 1.真尖液态混合物…14科 2。直实流液……………+…+…………………………145 员4.9稀溶液的依数性…14 1溶剂蒸气压下降…147 2.疑点降低（析出态纯溶剂）…147 3,沸友升高（溶盾不挥发）。+。*。·*……。。150 4.渗凌压………15引 本章小结……153 习题 … 154 第五章化学平衡…158 §5.1化学反应的方向及平衡条件…158 §52理想气体反应的等温方程及标准平衡常数 …160 1.理想气体反应的学温方程… 60 2.理想气体反应的标准平街常数…16 3。相关化学反应标准平衡常数之间的关系…162 4.有纯装聚态物质参加的理想气体化学反应…163 5.理想气体反应平衡常数的不问表示法……164 85.3平衡常数及平衡组成的计算…165 1,△G及的计算…165 2.k9的实验测定及平衡组成的计算…165 §5.4温度对标准平衡常数的影响… 168 1.范特夫方程 168 2.△9不随温度变化时人9的计算…169 3.△，9随温度变化时人的计算……170 §5.5其他因素对理想气体反应平衡移动的影响…172 1.压力对理想气体反应平衡移动的影响……门2 2.惰性组分对平街移动的形响 173 3.增加反应物的量对平衡移动的影响…174 ·55.6同时反应平衡组成的计算…176 §5.7真实气体反应的化学平衡 177 本章小结…… 178 习题… 178 第六章相平衡……184 S6.1相律………184
1,基本瓶念……185 2.相律……185 3.几点说明 18 6.2单组分系统相图…… S63二组分系统理想液态混合物的气一液平衡相图…19列 1,压力-组成图…192 2.杆规则…194 3.温度-组成图… 195 36.4二组分真实液态混合物的气-液平衡相图……196 1.压力-组成图…197 2.温度-组成图…200 6.5精馏原理………20 §6.6二组分液态部分互溶及完全不互溶系统的气-液平衡相图…202 1.部分至溶液体的相互溶解度……202 2。共死溶液的饱和落气压………203 3.部分互溶系统的温度-组成图…204 4.完全不互溶系统的温度一组成围… 206 §6.7二组分固态不互溶系统液-固平衡相图…207 1。相图的分析…“…4…………………………*…”*……208 2.热分析法 3.溶解度法… …211 §6.8生成化合物的二组分凝聚系统相图……213 1.生成稳定化合物系统………………213 2.生成不稳定化合物系统………214 §6.9二组分固态互溶系统液-固平衡相图…215 1.国态完全互溶系统…215 2.固态部分互溶系统…217 本章小结………2引9 习题…220 第七章电化学… 226 §7.1电极过程、电解质溶液及法拉第定律………227 1.电解池和原电池……227 2.电解质溶液和法拉第定律…228 §7.2离子的迁移数……230 【.离子的电迁移与迁移教的定义 …230