[理学]河北科技大学物化知识总结.ppt

2019/4/14,物理化学总结,物理化学总结,2019/4/14,简单热力学总结,基 本 概 念,基 本 定 律,基 本 判 据,基本方程与关系式,基本过程热数据,2019/4/14,基本概念热力学函数,(1)热Q：绝热；恒容；恒压；恒温。,3. 途径函数：W、Q,1. 系统和环境；状态和状态函数；过程和途径,2. 状态函数：,(1)种类：T、p、V、U、H、S、G、A,(2)基本关系：pV=nRT；H=U+pV；dS=Qr/T G=HTS；A=UTS； G=A+pV；,真空膨胀；恒容；,恒压；恒外压；,恒温可逆；绝热可逆；,(2)功W：可逆 不可逆,2019/4/14,基本概念基础热数据,(1)pg气体：Cp,mCV,mR (2)单原子pg气体：CV,m1.5R；Cp,m2.5R； (3)双原子pg气体：CV,m2.5R；Cp,m3.5R；,4 pVT变化基础热数据（摩尔热容）：,5 相变化基础热数据（摩尔相变焓）：,6 化学变化基础热数据：,2019/4/14,基本概念基础热数据,7. 基础热数据随温度的变化：, 摩尔相变焓随温度变化, 标准摩尔反应焓随温度变化, 标准摩尔反应熵随温度变化,2019/4/14,基本定律,1.热一定律：能量守恒定律U=Q+ W 。,2.热二律：热功转换的不可逆性。,3.热三律：定义熵值的零点。,系统状态不变的前提下功可完全转化为热；热不可完全转化为功。,纯物质完美晶体0K时熵为零。,2019/4/14,基本判据,2019/4/14,基本方程与关系式,1.热力学基本方程：,dU=TdSpdV；dH=TdS+Vdp；,dA=SdTpdV；dG=SdT+Vdp,3.四个麦克斯韦关系式：,2.八个对应系数关系：p101,4.吉布斯-亥姆霍兹方程(p102)：用于讨论温度对化学平衡的影响：,5.循环公式：,z=(x、y)三个变量顺序求偏导的积为1,2019/4/14,基本方程与关系式,6.克拉佩龙方程：p190,纯物质；任意两相平衡；T-p关系,7.克克方程：p191,纯物质两相平衡有一相为气相；,2019/4/14,基本过程,1.pVT变化过程：可逆与不可逆,2.相变化：可逆相变与不可逆相变,3.化学变化：恒温反应,2019/4/14,1. pVT变化过程（理想气体为主总结）,pg恒温可逆过程：,U=H=0；,QrWr=nRTln(V1/V2)=nRTln(p2/p1),A=G =Wr；,pg绝热可逆过程：,Wr=U=nCV,mT;,H=nCp,mT,=U+nRT,Qr=0;,S=0；,绝热可逆过程方程式,S=nRln(p1/p2)；,2019/4/14,1. pVT变化过程（理想气体为主总结）,pg恒容过程,W=0,pg恒压过程,W=pV；,U= nCV,mT；,pg恒温恒外压过程,U=H=0；,QW=pamb(V2V1 )；,A=G=TS =Wr,pg绝热恒外压过程：,W=U=nCV,mT= pamb(V2V1 ) ；,H=nCp,mT,S=通式计算,Q=0；,A、G根据定义,2019/4/14,2. 相变化,W = p(V相变后V相变前),U = H (pV),=H p(V相变后V相变前), 可逆相变,G = 0；,S=H/T=n相变Hm/T；, 不可逆相变：设计可逆相变+pVT变化,A = Wr(凝聚相、始态为气相；末态为气相.),2019/4/14,2.相变化,.始末态与可逆相变相同的液体向真空蒸发过程,W=0；,U=HpV=Q,G=0；,2019/4/14,3.化学变化,恒温化学反应：,2019/4/14,多组分热力学,基本内容,2019/4/14,偏摩尔量,化学势,化学势判据应用,多组分热力学,拉乌尔定律：,亨利定律：,2019/4/14,多组分热力学,理想气体混合物任一组分化学势,理想液态混合物,重点掌握定义；,重点掌握混合性质。,理想稀溶液,重点掌握溶质标准态；,重点掌握稀溶液的依数性及其条件.,2019/4/14,化学平衡,反应物,基本内容,温 度,惰 性 组 分,总 压,化学反应方向及限度,平衡常数、平衡组成计算,平衡影响因素,相 关 反 应,2019/4/14,化学平衡,1.化学反应方向,rGm =A,0 反应可正向自发进行；,0 反应达到平衡；,0 反应可逆向自发进行。,2.标准平衡常数,注意：相关化学反应或同一化学反应计量式写法不同时， 之间的关系。,3.等温方程：,2019/4/14,化学平衡, T的影响：范特霍夫方程,4.平衡影响因素,判断反应方向,2019/4/14,化学平衡,T一定，增加总压有利于气体分子数减小的反应, 总压的影响,T、p一定，加入惰性气体有利于气体分子数增加的反应, 惰性气体的影响,若引入的反应能提供原反应的产物，则原反应的平衡将反向移动；,若引入的反应能消耗原反应的产物，则原反应 的平衡将正向移动。,相关反应,2019/4/14,增加反应物的量或减少生成物的量都可使化学平衡正向移动，而减少反应物的量或增加生成物的量都可使化学平衡反向移动。,化学平衡,加入平衡系统的物质B应在化学反应方程中计量系数的绝对值之和较大的一侧；,平衡系统中物质B的量分数 。,失效的条件,反应物的影响,2019/4/14,恒温、恒压下,气相反应,若原料气中只有反应物，起始配比 r=nB/nA，0r,总压p一定，随着r的增加，A的转化率，B的转化率，当r=b/a时，产物在混合气中的平衡摩尔分数(产量）最大。,化学平衡,2019/4/14,固相生成化合物,基本内容,液相完全互溶,液相不互溶,液相部分互溶,相律及应用,二 组 分 相 图,固相完全不互溶,固相完全互溶,固相部分互溶,l-g,s-l,真实,理想,yB在中间,yB在一侧,稳定、相合熔点,不稳、不相合熔点,相图 绘制,相平衡,2019/4/14,电化学,极化作用,基本内容,可 逆 电 池,电 极 电 势,原电池热力学,原电池过程,电 极 种 类,分解电压,原电池设计,导 电 机 理,电解质 溶液,电解与极化,电解产物,离 子的 迁 移 数,电解质的导电能力,电解质溶液的浓度,2019/4/14,电化学,阴、阳离子的定向移动,1. 电解质溶液导电机理,2. 电解质导电能力,重点掌握G、m的概念；,重点掌握离子独立运动定律的应用。,2019/4/14,电化学,3. 电解质溶液浓度, 离子强度,2019/4/14,电化学,4.原电池热力学,5.电池反应能斯特方程,6.电极电势,2019/4/14,电化学,7.电极极化,8.电解产物,重点掌握极化结果及极化电极电势的计算。,重点掌握电解产物产生的原则。,阳(阴)极极化电极电势高(低)于平衡电极电势,E阴E阴，平阴,E阳E阳，平+阳,阳极：,阳极极化电极电势最低的优先发生氧化反应。,阴极：,阴极极化电极电势最高的优先发生还原反应。,2019/4/14,界面现象,基本内 容,纯弯液面：拉普拉斯方程与开尔文公式,固液界面：润湿和固体自溶液中的吸附,固体表面：基本概念和朗缪尔吸附等温式,几种典型界面,溶液表面：吸附分类与吉布斯吸附等温式,产 生 原 因,界面 张力,界面张力的定义及影响因素,界面吉布斯函数及界面功,热力学公式及应用,2019/4/14,动力学,光化学反应,催 化 反 应,基本内 容,温度与 k,特殊反应,链反应,2019/4/14,动力学,1.反应速率,2.基元反应速率方程,重点掌握质量作用定律的使用.,3.非基元反应速率方程,重点掌握零级、一级与二级反应积分式及其特征；,重点掌握三种速率方程近似处理方法。,2019/4/14,动力学,4.温度对反应速率常数的影响-阿伦尼乌斯方程,微分式重点掌握温度对k的影响；,定积分式重点掌握T、Ea、k的计算；,不定积分式重点掌握指数式。,5.活化能,重点理解活化能的概念；,重点掌握基元反应活化能与反应热、非基元表观活化能与基元活化能之间的关系及其推导。,2019/4/14,动力学,6.光化学过程,简单理解基本过程与基本概念；,重点掌握基本定律与的计算；,重点掌握初级过程反应机理特征。