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物理化学

战略性新兴领域-十四五 高等教育教材

作者:
主编 黄海燕 副主编 马跃 朱娣 韦岳长 岳长涛
定价:
65.00 元
版面字数:
510.00千字
开本:
16开
装帧形式:
平装
页数:
412
最新
印次时间:
2026年01月
ISBN:
978-7-04-063028-2
物料号:
63028-00
出版时间:
2024-10-17
读者对象:
高等教育
一级分类:
化学类
二级分类:
化学/应用化学/化学工程与工艺/制药工程公共课
三级分类:
物理化学及实验

本书是新能源(能源化学)战略性新兴领域教材。全书重点阐述物理化学的基本原理和研究方法,并介绍了与能源领域相关的应用研究内容。全书共九章,包括气体的性质、热力学基础、多组分系统热力学、化学平衡、电化学、相平衡、胶体与界面化学、统计热力学初步、化学动力学基础。与本书配套的数字化资源有电子课件、拓展阅读、习题答案等。

本书可作为高等学校化工类、能源类、材料类等专业的教学用书,也可供其他相关专业使用,并可作为科研和工程技术人员的参考用书。

  • 目录
    • 前辅文
      • 绪论
        • 0.1 物理化学的主要内容及知识体系
          • 0.1.1 化学热力学
            • 0.1.2 化学反应动力学
              • 0.1.3 统计热力学
              • 0.2 物理化学在新能源领域的应用
              • 第一章 气体的性质
                • 1.1 理想气体
                  • 1.1.1 理想气体状态方程
                    • 1.1.2 理想气体混合物
                    • 1.2 真实气体
                      • 1.2.1 真实气体的性质
                        • 1.2.2 范德瓦耳斯方程
                          • 1.2.3 对应状态原理
                            • 1.2.4 普遍化压缩因子图
                            • 1.3 超临界流体在能源领域的应用
                              • 1.3.1 超临界流体的性质
                                • 1.3.2 超临界CO2太阳能热发电技术
                                  • 1.3.3 超临界水气化制氢及超临界储氢技术
                                    • 1.3.4 超临界流体在石油加工中的应用
                                    • 思考题
                                      • 习题
                                      • 第二章 热力学基础
                                        • 2.1 热力学基本概念
                                          • 2.1.1 系统和环境
                                            • 2.7.2 状态和状态函数
                                              • 2.1.3 过程与途径
                                              • 2.2 热力学第一定律
                                                • 2.2.1 热与功
                                                  • 2.2.2 热力学能
                                                    • 2.2.3 热力学第一定律
                                                    • 2.3 热力学第一定律的应用
                                                      • 2.3.1 恒容热
                                                        • 2.3.2 恒压热和始
                                                          • 2.3.3 pVT变化过程热力学第一定律的应用
                                                            • 2.3.4 相变过程热力学第一定律的应用
                                                              • 2.3.5 化学反应过程热力学第一定律的应用
                                                              • 2.4 热力学第二定律
                                                                • 2.4.1 热力学第二定律
                                                                  • 2.4.2 卡诺循环和卡诺定理
                                                                  • 2.5 熵及熵判据
                                                                    • 2.5.1 熵的引出
                                                                      • 2.5.2 克劳修斯不等式
                                                                        • 2.5.3 嫡增原理及熵判据
                                                                          • 2.5.4 熵变的计算
                                                                          • 2.6 亥姆霍兹函数和吉布斯函数
                                                                            • 2.6.1 亥姆霍兹函数判据
                                                                              • 2.6.2 吉布斯函数判据
                                                                                • 2.6.3 ΔA和ΔG的计算
                                                                                • 2.7 热力学基本方程及应用
                                                                                  • 2.7.1 热力学基本方程
                                                                                    • 2.7.2 克拉佩龙方程
                                                                                    • 思考题
                                                                                      • 习题
                                                                                      • 第三章 多组分系统热力学
                                                                                        • 3.1 多组分系统
                                                                                          • 3.1.1 混合物、溶液
                                                                                            • 3.1.2 多组分系统组成表示
                                                                                            • 3.2 偏摩尔量
                                                                                              • 3.3 化学势及多组分系统热力学方程
                                                                                                • 3.3.1 化学势
                                                                                                  • 3.3.2 多组分系统热力学方程
                                                                                                    • 3.3.3 化学势判据
                                                                                                    • 3.4 气体化学势与逸度
                                                                                                      • 3.4.1 理想气体化学势
                                                                                                        • 3.4.2 真实气体化学势、逸度
                                                                                                        • 3.5 稀溶液中的两个经验定律
                                                                                                          • 3.5.1 拉乌尔定律
                                                                                                            • 3.5.2 亨利定律
                                                                                                            • 3.6 液态混合物的化学势与活度
                                                                                                              • 3.6.1 理想液态混合物(理想混合物)
                                                                                                                • 3.6.2 理想液态混合物中各组分化学势
                                                                                                                  • 3.6.3 真实液态混合物的化学势、活度
                                                                                                                  • 3.7 稀溶液的化学势
                                                                                                                    • 3.7.1 理想稀溶液
                                                                                                                      • 3.7.2 理想稀溶液中各组分的化学势
                                                                                                                        • 3.7.3 真实稀溶液的化学势
                                                                                                                          • 3.7.4 电解质溶液的化学势
                                                                                                                          • 3.8 多组分系统的化学势总结
                                                                                                                            • 3.9 稀溶液的依数性
                                                                                                                              • 思考题
                                                                                                                                • 习题
                                                                                                                                • 第四章 化学平衡
                                                                                                                                  • 4.1 化学反应的方向和限度
                                                                                                                                    • 4.2 理想气体反应的等温方程和标准平衡常数
                                                                                                                                      • 4.2.1 理想气体反应的等温方程
                                                                                                                                        • 4.2.2 标准平衡常数
                                                                                                                                          • 4.2.3 理想气体反应的标准平衡常数
                                                                                                                                          • 4.3 各类反应的等温方程和标准平衡常数
                                                                                                                                            • 4.3.1 各类反应的等温方程
                                                                                                                                              • 4.3.2 各类反应的标准平衡常数
                                                                                                                                              • 4.4 标准平衡常数的计算与测定
                                                                                                                                                • 4.4.1 标准平衡常数的计算
                                                                                                                                                  • 4.4.2 标准平衡常数的测定
                                                                                                                                                    • 4.4.3 平衡组成的计算
                                                                                                                                                    • 4.5 温度对标准平衡常数的影响
                                                                                                                                                      • 4.6 各种因素对理想气体反应平衡移动的影响
                                                                                                                                                        • 4.6.1 压力对理想气体反应平衡移动的影响
                                                                                                                                                          • 4.6.2 惰性气体对理想气体反应平衡移动的影响
                                                                                                                                                          • 4.7 同时反应的化学平衡
                                                                                                                                                            • 4.8 化学反应热力学分析
                                                                                                                                                              • 4.8.1 液态有机储氩技术
                                                                                                                                                                • 4.8.2 丙烷脱氢制丙烯反应
                                                                                                                                                                • 思考题
                                                                                                                                                                  • 习题
                                                                                                                                                                  • 第五章 电化学
                                                                                                                                                                    • 5.1 电化学与热化学的区别
                                                                                                                                                                      • 5.2 电化学反应吉布斯函数
                                                                                                                                                                        • 5.2.1 电解质溶液的活度及活度因子
                                                                                                                                                                          • 5.2.2 德拜-休克尔极限公式
                                                                                                                                                                            • 5.2.3 电化学反应吉布斯函数的计算
                                                                                                                                                                            • 5.3 原电池装置及其工作原理
                                                                                                                                                                              • 5.3.1 原电池装置
                                                                                                                                                                                • 5.3.2 电极反应
                                                                                                                                                                                  • 5.3.3 原电池电动势的产生原理
                                                                                                                                                                                  • 5.4 电池与电极的种类
                                                                                                                                                                                    • 5.4.1 电池和电极符号的表达
                                                                                                                                                                                      • 5.4.2 电池种类
                                                                                                                                                                                        • 5.4.3 电极种类及其电极反应
                                                                                                                                                                                          • 5.4.4 电池反应
                                                                                                                                                                                          • 5.5 原电池的设计
                                                                                                                                                                                            • 5.5.1 氧化还原反应
                                                                                                                                                                                              • 5.5.2 中和反应和沉淀反应
                                                                                                                                                                                                • 5.5.3 扩散过程
                                                                                                                                                                                                • 5.6 原电池电动势的计算与应用
                                                                                                                                                                                                  • 5.6.1 可逆电池
                                                                                                                                                                                                    • 5.6.2 能斯特方程
                                                                                                                                                                                                      • 5.6.3 电极电势
                                                                                                                                                                                                        • 5.6.4 电池电动势的计算
                                                                                                                                                                                                          • 5.6.5 电池电动势的测定
                                                                                                                                                                                                            • 5.6.6 电池电动势的应用
                                                                                                                                                                                                            • 5.7 电解质溶液
                                                                                                                                                                                                              • 5.7.1 法拉第定律
                                                                                                                                                                                                                • 5.7.2 离子的电迁移和离子迁移数
                                                                                                                                                                                                                  • 5.7.3 电导
                                                                                                                                                                                                                    • 5.7.4 摩尔电导率
                                                                                                                                                                                                                      • 5.7.5 离子独立运动定律
                                                                                                                                                                                                                        • 5.7.6 电导测定的应用
                                                                                                                                                                                                                        • 5.8 电解与极化
                                                                                                                                                                                                                          • 5.8.1 分解电压
                                                                                                                                                                                                                            • 5.8.2 极化与极化电势
                                                                                                                                                                                                                              • 5.8.3 极化电势的应用
                                                                                                                                                                                                                              • 5.9 金属的电化学腐蚀与防护
                                                                                                                                                                                                                                • 5.9.1 金属的电化学腐蚀
                                                                                                                                                                                                                                  • 5.9.2 金属的防腐
                                                                                                                                                                                                                                  • 5.10 电解水制氢
                                                                                                                                                                                                                                    • 5.10.1 电解水析氢概述
                                                                                                                                                                                                                                      • 5.10.2 析氩反应(HER)机理
                                                                                                                                                                                                                                        • 5.10.3 析氧反应(OER)机理
                                                                                                                                                                                                                                          • 5.10.4 电解水制氲的技术及应用
                                                                                                                                                                                                                                          • 思考题
                                                                                                                                                                                                                                            • 习题
                                                                                                                                                                                                                                            • 第六章 相平衡
                                                                                                                                                                                                                                              • 6.1 相律
                                                                                                                                                                                                                                                • 6.1.1 基本概念
                                                                                                                                                                                                                                                  • 6.1.2 相律
                                                                                                                                                                                                                                                  • 6.2 单组分系统相图
                                                                                                                                                                                                                                                    • 6.3 二组分系统的气-液平衡相图
                                                                                                                                                                                                                                                      • 6.3.1 二组分理想液态混合物系统的气-液平衡相图
                                                                                                                                                                                                                                                        • 6.3.2 精馏原理
                                                                                                                                                                                                                                                          • 6.3.3 二组分真实液态混合物系统的气-液平衡相图
                                                                                                                                                                                                                                                            • 6.3.4 二组分液态部分互溶系统的气-液平衡相图
                                                                                                                                                                                                                                                              • 6.3.5 二组分液态完全不互溶系统的气-液平衡相图
                                                                                                                                                                                                                                                              • 6.4 二组分系统的液-固平衡相图
                                                                                                                                                                                                                                                                • 6.4.1 固态完全不互溶系统的简单低共熔相图
                                                                                                                                                                                                                                                                  • 6.4.2 形成化合物的液-固平衡相图
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 6.4.3 二组分固态互溶系统的液-固平衡相图
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 6.5 三组分系统液-液平衡相图
                                                                                                                                                                                                                                                                      • 6.6 相平衡关系在单元操作过程中的应用
                                                                                                                                                                                                                                                                        • 6.6.1 蒸馏过程的相平衡关系应用
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 6.6.2 萃取过程的相平衡关系应用
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 思考题
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 第七章 胶体与界面化学
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 7.1 表面张力及表面热力学
                                                                                                                                                                                                                                                                                • 7.1.1 表面张力和表面吉布斯函数
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.1.2 表面热力学
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.1.3 影响表面张力的因素
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.2 弯曲液面的附加压力和蒸气压
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 7.2.1 弯曲液面的附加压力
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 7.2.2 弯曲液面的饱和蒸气压
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 7.2.3 亚稳状态
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 7.3 固体表面的吸附
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 7.3.1 物理吸附和化学吸附
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 7.3.2 吸附等温线和吸附等温式
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 7.4 液-固界面的润湿现象
                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 7.4.1 接触角和杨氏方程
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.4.2 润湿现象
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.5 溶液表面的吸附
                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.5.1 溶液表面的吸附现象
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 7.5.2 表面过剩和吉布斯吸附等温式
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 7.5.3 表面活性剂
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 7.6 分散系统及其分类
                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 7.7 溶胶的制备
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 7.8 溶胶的性质
                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 7.8.1 溶胶的光学性质
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 7.8.2 溶胶的动力性质
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.8.3 溶胶的电学性质
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.8.4 溶胶的稳定性和聚沉
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.9 乳状液、泡沫和凝胶
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 7.9.1 乳状液
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 7.9.2 泡沫
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 7.9.3 凝胶
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 7.10 胶体与界面化学在能源领域中的应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 7.10.1 胶体与界面化学在石油领域中的应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 7.10.2 胶体与界面化学在能源转换中的应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 思考题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 第八章 统计热力学初步
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.1 能级分布与系统的微态数
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.1.1 独立定域子系统
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.1.2 独立离域子系统
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.2 玻耳兹曼分布及配分函数
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.2.1 最概然分布
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.2.2 玻耳兹曼分布
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.2.3 粒子的配分函数
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.3 配分函数的计算
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.3.1 粒子的能量与配分函数的析因子性质
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 8.3.2 平动配分函数的计算
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.3.3 转动配分函数的计算
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.3.4 振动配分函数的计算
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.3.5 电子运动与核运动配分函数的计算
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.4 宏观系统热力学函数的计算
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.4.1 热力学能与配分函数的关系
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.4.2 热力学能的求算
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.4.3 熵与配分函数的关系
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.4.4 统计熵的计算
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.5 H、A、G与配分函数的关系思考题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 第九章 化学动力学基础
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.1 化学动力学的基本概念
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.1.1 化学反应速率的定义
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.1.2 基元反应与非基元反应
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.1.3 化学反应的速率方程
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.2 简单级数反应速率方程及特点
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 9.2.1 零级反应
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.2.2 一级反应
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 9.2.3 二级反应
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.2.4 n级反应
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.3 速率方程的确定
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.3.1 尝试法(积分法)
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.3.2 半衰期法
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.3.3 微分法
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.3.4 隔离法
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.4 反应速率与温度、活化能的关系
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 9.4.1 温度对反应速率的影响
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.4.2 活化能
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.5 反应速率理论
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 9.5.1 碰撞理论
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.5.2 过渡态理论
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.5.3 单分子理论
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.6 几种典型的复杂反应
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.6.1 对行反应
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.6.2 连串反应
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.6.3 平行反应
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.7 反应机理与反应速率的近似处理方法
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 9.7.1 平衡态近似法
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.7.2 稳态近似法
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.8 不同类型反应的动力学
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 9.8.1 链反应
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.8.2 光化学反应
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.8.3 催化反应
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.9 反应动力学的应用实例解析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.9.1 生物质、煤和油页岩的热解反应动力学
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.9.2 丙烷脱氩反应微观反应动力学的研究
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 思考题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 附录
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