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1　热力学第一定律 1

1.1　热力学的方法、特点及化学热力学 1

1.2　热力学的基本概念 2

1.2.1　系统和环境 2

1.2.2　热力学平衡状态 2

1.2.3　状态函数 3

1.2.4　过程和途径 4

1.3　热力学第一定律简介 5

1.3.1　热力学第一定律的表述 5

1.3.2　热和功 5

1.3.3 内能 6

1.3.4　封闭系统的热力学第一定律数学表达式 6

1.4　可逆过程与体积功 7

1.4.1　体积功 7

1.4.2　功与过程 8

1.4.3　可逆过程 10

1.5　热的计算 11

1.5.1　等容热效应 11

1.5.2　等压热效应和焓 11

1.5.3　热容及简单变温过程热的计算 12

1.6　热力学第一定律对于理想气体的应用 13

1.6.1　理想气体的内能、焓和热容 13

1.6.2　理想气体的绝热过程 14

1.7　热力学第一定律对于相变过程的应用 17

1.8　热化学的基本概念 19

1.8.1　反应进度 19

1.8.2　反应的摩尔焓变和摩尔内能变 20

1.9　反应热的计算 21

1.9.1 Hess定律 21

1.9.2　生成焓与化学反应的标准摩尔焓变 22

1.9.3　燃烧焓与化学反应的标准摩尔焓变 23

1.9.4　摩尔溶解焓与摩尔稀释焓 24

1.9.5　反应热与温度的关系 26

本章基本学习要求 28

参考文献 28

思考题和习题 28

2　热力学第二定律 34

2.1　热力学第二定律及其数学表达式 34

2.1.1 自然界过程的方向性和限度 34

2.1.2　热力学第二定律的表述 35

2.1.3　熵函数和热力学第二定律的数学表达式 36

2.2　熵增加原理和熵判据 38

2.3　熵变的计算 39

2.3.1　简单物理过程的熵变 39

2.3.2　相变过程的熵变 41

2.3.3　混合过程的熵变 42

2.4　热力学第三定律和规定熵 44

2.4.1　热力学第三定律的表述 44

2.4.2　规定熵的计算 44

2.4.3　化学反应的熵变 45

2.5 Helmholtz函数判据和Gibbs函数判据 46

2.5.1 Helmholtz函数及Helmholtz函数减少原理 46

2.5.2　Gibbs函数及Gibbs函数减少原理 47

2.5.3　热和功在特定条件下与状态函数变的关系 48

2.6　各热力学函数间的关系 49

2.6.1　封闭系统的热力学基本关系式 49

2.6.2　对应系数关系式 50

2.6.3　Maxwell关系式 50

2.6.4　基本关系式的应用 51

2.7　△G和△AA的计算 53

2.7.1　简单物理过程的△G和△A 54

2.7.2 相变过程的△G和△A 54

2.7.3　混合过程的△G 55

2.7.4　△G与温度的关系 56

本章基本学习要求 57

参考文献 58

思考题和习题 58

3　液体混合物与溶液 63

3.1 偏摩尔量 64

3.1.1　偏摩尔量的概念 64

3.1.2　偏摩尔量的集合公式 65

3.2　化学势 66

3.2.1　化学势的表述与应用 66

3.2.2　化学势与压力的关系 68

3.2.3　化学势与温度的关系 68

3.3　气体的化学势 68

3.3.1　纯理想气体的化学势 69

3.3.2　理想气体混合物的化学势 69

3.3.3　逸度 70

3.4　液体混合物和溶液的组成表示法 71

3.4.1　液体混合物与溶液 71

3.4.2　组成表示法 72

3.5 Raoult定律和Henry定律 73

3.5.1 Raoult定律 73

3.5.2 Henry定律 74

3.6　理想液体混合物 76

3.6.1　理想液体混合物的定义 76

3.6.2　理想液体混合物的化学势 77

3.6.3　理想液体混合物的混合性质 77

3.7　理想稀薄溶液 78

3.7.1　理想稀薄溶液的化学势 78

3.7.2　依数性 81

3.8　非理想液体混合物及实际溶液的化学势 86

3.8.1　活度和活度系数 87

3.8.2　实际溶液的化学势 88

本章基本学习要求……一 91

参考文献 91

思考题和习题 91

4　相平衡 97

4.1　基本概念 97

4.1.1　相数 97

4.1.2　独立组分数 97

4.1.3 自由度和自由度数 98

4.1.4　相律 98

4.2　纯物质的相平衡 100

4.2.1　Clapeyron方程 100

4.2.2　纯物质的相图 102

4.3　两组分系统的气-液平衡 104

4.3.1 理想溶液的p-x（y）相图和T-x（y）相图 104

4.3.2　非理想溶液的p-x（y）相图和T-x（y）相图 106

4.4　两组分部分互溶系统的液-液平衡 108

4.5　两组分系统的固-液平衡 109

4.5.1　形成低共熔混合物的相图 110

4.5.2　形成化合物的相图 111

4.5.3　形成固溶体的相图 113

4.6　三组分系统的分配平衡 115

本章基本学习要求 116

参考文献 116

思考题和习题 116

5　化学平衡 123

5.1　化学反应的方向和限度 123

5.1.1　化学反应的平衡条件 123

5.1.2　化学反应的标准平衡常数 124

5.1.3　化学反应等温式 125

5.2　标准平衡常数及平衡组成的计算 126

5.2.1　各类反应的标准平衡常数 126

5.2.2　平衡组成的计算 129

5.3　化学反应的标准摩尔Gibbs函数变 132

5.3.1 由反应的△rH？m和△rS？m计算△rG？m 132

5.3.2 由标准生成Gibbs函数计算△rG？m 134

5.4 平衡移动 135

5.4.1 温度对化学平衡的影响 136

5.4.2 压力和惰性气体对化学平衡的影响 139

5.4.3 浓度对化学平衡的影响 143

5.5 同时平衡 143

本章基本学习要求 146

参考文献 146

思考题和习题 147

6 电化学 152

6.1 电解质溶液的导电机理与Faraday定律 152

6.1.1 电解质溶液的导电机理 152

6.1.2 物质的量的基本单元 153

6.1.3 Faraday电解定律 154

6.2　离子的电迁移和电解质溶液的导电能力 155

6.2.1　离子的电迁移率和迁移数 155

6.2.2 电解质溶液的电导和电导率 157

6.2.3 电解质溶液的摩尔电导率 158

6.3　离子独立迁移定律及离子的摩尔电导率 160

6.4　电导法的应用 161

6.4.1　水质的检验 161

6.4.2　弱电解质电离常数的测定 162

6.4.3　难溶盐溶度积的测定 163

6.4.4 电导滴定 163

6.5　电解质溶液热力学 164

6.5.1　强电解质溶液的活度和活度系数 164

6.5.2 电解质溶液中离子的热力学性质 166

6.5.3　电化学势判据 167

6.6　可逆电池 168

6.6.1　化学能与电能的相互转换 169

6.6.2　电池的习惯表示方法 169

6.6.3　可逆电池的必备条件 170

6.6.4　可逆电极的分类 170

6.7　可逆电池与化学反应的互译 171

6.7.1 电极反应和电池反应 171

6.7.2　根据反应设计电池 172

6.8 电极的相间电位差与电池的电动势 173

6.9　可逆电池电动势的测量与计算 175

6.9.1 电动势的测量 175

6.9.2 电动势与电池中各物质状态的关系——Nernst公式 176

6.9.3 由电极电势计算电动势 177

6.10　液接电势及其消除 181

6.10.1　液接电势的产生与计算 181

6.10.2　盐桥的作用 182

6.11 电化学传感器及离子选择性电极 183

6.11.1　膜平衡与膜电势 183

6.11.2　离子选择性电极简介 184

6.12　电动势法的应用 185

6.12.1 求取化学反应的Gibbs函数变和平衡常数 185

6.12.2　测定化学反应的熵变 186

6.12.3　测定化学反应的焓变 187

6.12.4 电解质溶液活度系数的测定 187

6.12.5　pH的测定 188

6.12.6 电势滴定 189

6.13　电极过程动力学 190

6.13.1 电极的极化与超电势 191

6.13.2　不可逆情况下的电池和电解池 193

6.13.3 电解池中的电极反应 195

6.13.4　金属的腐蚀与防护 196

6.14　化学电源 198

6.14.1　原电池 198

6.14.2　蓄电池 199

6.14.3　燃料电池 199

本章基本学习要求 200

参考文献 200

思考题和习题 201

7　表面与胶体化学基础 206

7.1 比表面能与表面张力 206

7.1.1 比表面能 206

7.1.2　表面张力 207

7.2　弯曲表面现象 208

7.2.1 弯曲液面的附加压力和Young-Laplace公式 208

7.2.2　弯曲液面的饱和蒸气压和Kelvin方程 209

7.3　溶液的表面吸附 210

7.3.1 溶液表面的吸附现象和Gibbs吸附公式 210

7.3.2　表面活性剂及其应用 211

7.4 固体表面的吸附 212

7.4.1 吸附作用 212

7.4.2　物理吸附和化学吸附 212

7.4.3　吸附曲线和吸附方程 213

7.4.4　固-液界面的吸附 215

7.5　胶体分散系统概述 215

7.5.1　分散系统的种类 216

7.5.2　胶体的制备与净化 216

7.6　溶胶的动力性质和光学性质 217

7.6.1　Brown运动 217

7.6.2　扩散现象 217

7.6.3　沉降和沉降平衡 217

7.6.4　溶胶的光学性质 218

7.7　溶胶的电学性质 219

7.7.1　溶胶带电的原因 219

7.7.2　胶粒的带电结构 219

7.7.3　ζ电势 221

7.7.4　电动现象 221

7.7.5　溶胶的稳定性 222

7.8　纳米技术与胶体化学 223

本章基本学习要求 224

参考文献 224

思考题和习题 225

8　化学动力学基础 230

8.1　基本概念 231

8.1.1　化学反应速率 231

8.1.2　元反应和反应分子数 232

8.1.3　简单反应和复合反应 233

8.2　物质浓度对反应速率的影响 233

8.2.1　速率方程 233

8.2.2　元反应的速率方程——质量作用定律 234

8.2.3　反应级数与速率系数 234

8.3　具有简单级数的化学反应 235

8.3.1　一级反应 235

8.3.2　二级反应 236

8.3.3　零级反应 237

8.4　反应级数的测定 239

8.4.1　r=kcnA型反应级数的测定 239

8.4.2　r=kcαACβB…型反应级数的测定 243

8.5　温度对反应速率的影响 245

8.5.1　Arrhenius经验公式 245

8.5.2　活化能及其对反应速率的影响 246

8.6　元反应速率理论 249

8.6.1　碰撞理论 250

8.6.2　过渡状态理论 253

8.7　反应机理 256

8.7.1　对峙反应 256

8.7.2　平行反应 257

8.7.3　连续反应 258

8.7.4　链反应 260

8.7.5　根据反应机理推导速率方程 263

8.7.6　反应机理的推测 266

8.8　快速反应研究技术简介 268

8.8.1　弛豫过程和弛豫方程 269

8.8.2　弛豫技术和弛豫时间 269

8.9　催化剂对反应速率的影响 270

8.9.1　催化剂和催化作用 271

8.9.2　催化剂的一般知识 271

8.10　均相催化反应和酶催化反应 272

8.10.1　均相催化反应 272

8.10.2　酶催化反应 273

8.11　复相催化反应 274

8.11.1　催化剂的活性与中毒 274

8.11.2　催化剂表面活性中心的概念 276

8.11.3　气-固复相催化反应的一般步骤 277

8.11.4　催化作用与吸附的关系 278

8.12　溶剂对反应速率的影响 278

8.12.1　溶剂与反应物分子无特殊作用 279

8.12.2　溶剂与反应物分子有特殊作用 280

8.13　光化学反应 282

8.13.1　光化学基本定律 282

8.13.2　光化学反应的特点 283

8.13.3　光化学反应的速率方程 284

8.13.4　光化学平衡 285

本章基本学习要求 286

参考文献 287

思考题和习题 287

附录 294