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绪论1

0.1 能量的基本概念1

0.1.1 能量的定义1

0.1.2 能量单位1

0.1.3 能量的分类与形式1

0.1.4 能量的性质2

0.2 能量的基本理论2

0.2.1 能量守恒定律2

0.2.2 能量耗散原理2

0.2.3 能量最低原理3

0.3 以能量作为研究对象的观念转变——新的能量观3

第1章 能量与热力学4

1.1 热力学概述4

1.1.1 热力学的研究对象4

1.1.2 热力学的研究方法和局限性4

1.2 热力学的一些基本概念5

1.2.1 体系与环境5

1.2.2 体系的宏观性质5

1.2.3 状态与状态函数5

1.2.4 过程与途径6

1.3 热力学的能量守恒定律6

1.3.1 热和功6

1.3.2 热力学能7

1.3.3 热力学第一定律7

1.4 可逆过程与最大功8

1.4.1 功与过程的关系8

1.4.2 可逆过程9

1.5 焓与热熔10

1.5.1 焓10

1.5.2 热容10

1.6 化学反应热11

1.6.1 反应进度11

1.6.2 热化学方程式12

1.6.3 等压反应热与定容反应热的关系12

1.6.4 化学反应的焓变13

1.6.5 盖斯定律14

1.6.6 相变热14

1.6.7 几种反应热15

1.6.8 反应热与温度的关系16

1.6.9 化学反应的内能变化17

1.7 理想气体的热力学18

1.7.1 焦耳实验18

1.7.2 理想气体△U、△H的计算18

1.7.3 理想气体Cp，m与Cv，m的关系19

1.7.4 理想气体的绝热可逆过程19

1.7.5 从能量角度看U、H、Q、W19

1.8 能量与热力学第二定律20

1.8.1 自发过程的特点21

1.8.2 热力学第二定律21

1.8.3 卡诺（Carnot）定理22

1.8.4 熵增加原理23

1.8.5 规定熵和熵的物理意义26

1.8.6 熵变的计算28

1.9 亥姆霍兹自由能、吉布斯自由能和化学势31

1.9.1 亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能的定义31

1.9.2 热力学判据32

1.9.3 从能量的角度看S、A、G34

1.9.4 △G的计算36

1.10 热力学函数间的关系38

1.10.1 四个基本公式38

1.10.2 麦克斯韦关系式及其应用40

1.11 能量与化学平衡42

1.11.1 化学反应的等温式42

1.11.2 平衡常数45

1.11.3 平衡常数的计算47

1.11.4 化学平衡的影响因素51

思考题53

练习题54

第2章 能量与化学动力学58

2.1 能量与化学动力学的关系58

2.1.1 化学动力学的研究对象58

2.1.2 从能量的角度理解化学动力学58

2.2 化学动力学的基本概念59

2.2.1 转化速率59

2.2.2 化学反应速率60

2.2.3 基元反应和非基元反应60

2.2.4 反应级数和反应速率常数61

2.3 简单级数反应62

2.3.1 一级反应62

2.3.2 二级反应63

2.3.3 三级反应和零级反应63

2.3.4 反应级数的确定64

2.4 温度对反应速率的影响65

2.4.1 阿伦尼乌斯方程66

2.4.2 活化能Ea66

2.4.3 活化能的测定与计算67

2.5 复杂反应及近似处理68

2.5.1 平行反应68

2.5.2 对峙反应68

2.5.3 连串反应69

2.5.4 链反应69

2.5.5 复合反应的近似处理70

2.6 反应速率理论71

2.6.1 碰撞理论71

2.6.2 过渡态理论73

2.7 快速反应及其研究技术75

2.7.1 快速反应75

2.7.2 现代动力学研究技术75

2.8 催化反应动力学76

2.8.1 催化剂与催化作用76

2.8.2 均相催化77

2.8.3 酶催化反应78

2.9 光化学78

2.9.1 光化学基本定律78

2.9.2 光化学反应的初级过程79

2.9.3 光化学反应的次级过程和量子效率81

2.9.4 光化学反应动力学81

思考题82

练习题82

第3章 能量与电化学86

3.1 电化学的基本概念和法拉第定律86

3.1.1 基本概念86

3.1.2 法拉第定律88

3.2 可逆电池88

3.2.1 电池88

3.2.2 可逆电池88

3.2.3 可逆电极的类型和电极反应89

3.3 电动势的产生90

3.3.1 电极与电解质溶液界面间电势差的形成90

3.3.2 标准电极电势91

3.3.3 能斯特公式91

3.4 可逆电池热力学92

3.4.1 可逆电池电动势与活度和平衡常数92

3.4.2 电动势与各热力学量93

3.5 电池电动势的测定及其应用94

3.5.1 对消法测电动势94

3.5.2 标准电池95

3.5.3 电动势测定的运用96

3.6 电子活度及pH电势图100

3.6.1 电子活度100

3.6.2 电势pH图及应用101

3.7 不可逆电极过程103

3.7.1 分解电压103

3.7.2 极化现象和超电势104

思考题107

练习题107

第4章 能量与物质结构109

4.1 能量与原子结构109

4.1.1 微观粒子的波粒二象性109

4.1.2 能量与实物微粒的运动规律——薛定谔方程110

4.1.3 能量与原子轨道、电子云的关系122

4.1.4 能量和核外电子的排布126

4.1.5 能量和元素性质131

4.2 能量和分子结构137

4.2.1 能量和离子化合物137

4.2.2 能量和共价化合物140

4.2.3 能量和金属晶体150

4.2.4 能量与共轭分子结构152

4.2.5 能量和配位化合物159

思考题165

第5章 化学能源168

5.1 概述168

5.1.1 能源的基本概念和分类168

5.1.2 能量与能量利用169

5.1.3 能源与社会进步169

5.1.4 节能170

5.2 燃料能源170

5.2.1 煤171

5.2.2 石油和天然气172

5.3 化学电源173

5.3.1 原电池174

5.3.2 蓄电池175

5.3.3 燃料电池177

5.4 新化学能源178

5.4.1 氢能178

5.4.2 核能181

5.4.3 生物质能183

思考题185

附录186

附录Ⅰ 一些物质的标准热力学数据（298.15K，p？＝105kPa）186

附录Ⅱ 一些有机化合物的热力学数据（298.15K，p？＝105kPa）187

附录Ⅲ 国际单位制188

参考文献189