傅献彩物理化学电子教桉课件第五版物理化学总复习 55页
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(完整版)傅献彩《物理化学》第五版课件及习题答案习题课2
解析 取1mol锡作为体系，设计如下过程：
Sn（白）283K 283K, p
G, H , S
1G
1H
1S
Sn（白）298K
298K，p
G, H, S
Sn（灰)283K
2G 2H 2S
Sn（灰)298K
298K，p下： Hm 2197J mol1
Sm (44.76 52.30)J K 1 mol 1
Gm H T S (2197 298 7.54)J mol1
49.9J mol1
Gm >0，由Gibbs自由能减少原理可知，298K、 p 下白锡稳定。那么在283K、p 下哪一种晶型 稳定呢？这属于由一个温度下的 求另一个 温度下的 Gm。其计算方法一般有两种：
解法1
Hm 1Hm 2Hm 2Hm
1. G 计算小结
（从G H TS及dG SdT Vdp
出发，可以导出下列公式） （1） 等温封闭体系，无其他功的过程
• 理想气体 G nRT ln( p2 / p1), G H T S
• 实际体系(g,l, s) G V p2 dp p1
（2） 变压变温过程
G H (T2S2 T1S1)
p T
v
S V
p
p T
S
T
Cp V T
p
,
S T
p
Cp T
以上各偏微商中有关 T、p、V 的只要知道
物态方程其结果就很容易知道。另外，实验上
很容易测的量是 Cp , , , 因此有时又把这些
关系式写出与它们有关的形式，如
U V
T
T
p,
H
p
T
TV
V
等。
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aB B
B
B
RTlnKa
溶液中反应的平衡常数
（2）在理想稀溶液中，溶质服从Henry定律：
B ( T ,p ,x B )B * ( T ,p ) R T ln x B
为什么化学反应通常不能进行到底？
R
因使D自、由E能混降合低
P
G
因D、生E成、F后F混合
后的自由能降低
S
T
1
nD
0
系统的Gibbs自由能在反应 过程中的变化（示意图）
为什么化学反应通常不能进行到底？
若要使反应进行到底，需在van‘t Hoff 平衡箱 中进行，防止反应物之间或反应物与产物之间的任 何形式的混合，才可以使反应从R点直接到达S点。
0 BB
B
G
T,p
BBrGmA
B
A> 0 A< 0 A= 0
反应正向进行 反应逆向进行 反应达平衡
§6.2 化学反应的平衡常数和等温方程式
气相反应的平衡常数——化学反应的等温方程式 液相中反应的平衡常数
混合理想气体中B的化学势表达式为：
B(T,p)B(T)RTlnp pB
pB pxB
B(T,p)B(T)RTlnppxB
用化学反应等温式判断反应方向
化学反应等温式也可表示为： rG m R T ln K f R T ln Q f
对理想气体
rG m R T lnK p R T ln Q p
K pQ p rG m0 反应向右自发进行 K pQ p rG m0 反应向左自发进行 K pQ p rG m0 反应达平衡
(rGm)T,p 0
BB = 0 B
反应达到平衡
判断化学反应的方向与限度
傅献彩物理化学ppt
而标准电池电动势只与镉汞 齐的活度有关，所以也有定值。
RT
标准电池的电动势与温度的关系
E(T
)
/
V
1.018
45
4.05 105
T K
293.15
9.5107
T K
2
293.15
1108
T K
293.15
3
通常要把标准电池恒温、恒湿存放，使电动势稳定。
我国在1975年提出的公式为：
5. 电池的电动势等于右边正极的还原电极电势减 去左边负极的还原电极电势
OH
(a
)ㅣAg
2
O(s)ㅣAg(s)
Ag2O(s) 2H2O 2e
2Ag(s) 2OH (a )
第三类电极的电极反应
电极
电极反应（还原）
Fe3 (a1 ), Fe2 (a2 )|Pt Sn4 (a1 ), Sn2 (a2 )|Pt Cu2 (a1 ), Cu (a2 )|Pt
Fe3 (a1) e Fe2 (a2 ) Sn4 (a1) 2e Sn2 (a2 )
第一类电极的电极反应
电极
电极反应（还原）
M z (a )ㅣM(s)
H (a )ㅣH (p)ㅣPt
2
OH (a )ㅣH (p)ㅣPt
2
H (a )ㅣO (p)ㅣPt
2
OH (a )ㅣO (p)ㅣPt
2
Mz (a ) ze M(s)
2H (a ) 2e H (p)
2
2H O 2e H (p) 2OH (a )
物理化学电子教案—第九章
第九章 可逆电池的电动势及其应用
§9.1 可逆电池和可逆电极 §9.2 电动势的测定 §9.3 可逆电池的书写方法及电动势的取号 §9.4 可逆电池的热力学 §9.5 电动势产生的机理 §9.6 电极电势和电池的电动势 §9.7 电动势测定的应用 §9.8 内电位、外电位和电化学势
RT
标准电池的电动势与温度的关系
E(T
)
/
V
1.018
45
4.05 105
T K
293.15
9.5107
T K
2
293.15
1108
T K
293.15
3
通常要把标准电池恒温、恒湿存放，使电动势稳定。
我国在1975年提出的公式为：
5. 电池的电动势等于右边正极的还原电极电势减 去左边负极的还原电极电势
OH
(a
)ㅣAg
2
O(s)ㅣAg(s)
Ag2O(s) 2H2O 2e
2Ag(s) 2OH (a )
第三类电极的电极反应
电极
电极反应（还原）
Fe3 (a1 ), Fe2 (a2 )|Pt Sn4 (a1 ), Sn2 (a2 )|Pt Cu2 (a1 ), Cu (a2 )|Pt
Fe3 (a1) e Fe2 (a2 ) Sn4 (a1) 2e Sn2 (a2 )
第一类电极的电极反应
电极
电极反应（还原）
M z (a )ㅣM(s)
H (a )ㅣH (p)ㅣPt
2
OH (a )ㅣH (p)ㅣPt
2
H (a )ㅣO (p)ㅣPt
2
OH (a )ㅣO (p)ㅣPt
2
Mz (a ) ze M(s)
2H (a ) 2e H (p)
2
2H O 2e H (p) 2OH (a )
物理化学电子教案—第九章
第九章 可逆电池的电动势及其应用
§9.1 可逆电池和可逆电极 §9.2 电动势的测定 §9.3 可逆电池的书写方法及电动势的取号 §9.4 可逆电池的热力学 §9.5 电动势产生的机理 §9.6 电极电势和电池的电动势 §9.7 电动势测定的应用 §9.8 内电位、外电位和电化学势
傅献彩第五版物理化学ppt课件08章 电解质溶液分解
原电池和电解池
电化学主要是研究电能和化学能之间的 相互转化及转化过程中有关规律的科学。
电解
电能
化学能
电池
电化学的用途
⒈电解 精炼和冶炼有色金属和稀有金属 电解法制备各种化工原料、金属 复合材料和表面特种材料 电镀法保护和精饰金属 阳极钝化和氧化着色等
⒉ 电池 汽车、宇宙飞船、照明、通讯、生
化和医学等方面都要用不同类型的化学 电源。
在电解池中， 用惰性电极
-
- 电源 +
e-
+
e-
Pt
Pt
Na 2SO4
电解池
阳极上发生氧化作用
2H2Ol O2(g) 4H 4e
阴极上发生还原作用
2H aq 2e H2(g)
电极上的反应次序由 离子的活泼性决定
在电解池中，
阳极上发生氧化作用
都用铜作电极
-
- 电源 +
e-
+
e-
Cu
Cu
Cu(s,电极) Cu2 aq 2e
第二类导体的特点是：
A. 正、负离子作反向移动而导电 B. 导电过程中有化学反应发生 C. 温度升高，电阻下降 D. 导电总量分别由正、负离子分担 *固体电解质，如 AgBr、PbI2 等，也属于离子 导体，但它导电的机理比较复杂，导电能力不高， 本章以讨论电解质水溶液为主。
正极、负极、
正极： 电势高的极称为正极，电流从正极
⒊ 电化学分析
⒋ 生物电化学
能导电的物质称为导电体，通常分为两类： 第一类导体又称电子导体，如金属、石墨等 第一类导体的特点是：
A. 自由电子作定向移动而导电 B. 导电过程中导体本身不发生变化 C. 温度升高，电阻也升高 D. 导电总量全部由电子承担
电化学主要是研究电能和化学能之间的 相互转化及转化过程中有关规律的科学。
电解
电能
化学能
电池
电化学的用途
⒈电解 精炼和冶炼有色金属和稀有金属 电解法制备各种化工原料、金属 复合材料和表面特种材料 电镀法保护和精饰金属 阳极钝化和氧化着色等
⒉ 电池 汽车、宇宙飞船、照明、通讯、生
化和医学等方面都要用不同类型的化学 电源。
在电解池中， 用惰性电极
-
- 电源 +
e-
+
e-
Pt
Pt
Na 2SO4
电解池
阳极上发生氧化作用
2H2Ol O2(g) 4H 4e
阴极上发生还原作用
2H aq 2e H2(g)
电极上的反应次序由 离子的活泼性决定
在电解池中，
阳极上发生氧化作用
都用铜作电极
-
- 电源 +
e-
+
e-
Cu
Cu
Cu(s,电极) Cu2 aq 2e
第二类导体的特点是：
A. 正、负离子作反向移动而导电 B. 导电过程中有化学反应发生 C. 温度升高，电阻下降 D. 导电总量分别由正、负离子分担 *固体电解质，如 AgBr、PbI2 等，也属于离子 导体，但它导电的机理比较复杂，导电能力不高， 本章以讨论电解质水溶液为主。
正极、负极、
正极： 电势高的极称为正极，电流从正极
⒊ 电化学分析
⒋ 生物电化学
能导电的物质称为导电体，通常分为两类： 第一类导体又称电子导体，如金属、石墨等 第一类导体的特点是：
A. 自由电子作定向移动而导电 B. 导电过程中导体本身不发生变化 C. 温度升高，电阻也升高 D. 导电总量全部由电子承担
2024版傅献彩物理化学电子教案课件
01绪论Chapter物理化学概述物理化学的定义01物理化学的研究范围02物理化学在化学科学中的地位03物理化学的研究对象与任务研究对象研究任务实验方法通过实验手段观测和记录物质的物理现象和化学变化，获取实验数据。
理论方法运用数学、物理学等理论工具对实验数据进行处理和分析，揭示物质的基本规律。
计算方法利用计算机模拟和计算等方法，对物质的性质、结构和变化规律进行预测和研究。
物理化学的研究方法030201物理化学的学习方法与要求学习方法学习要求02热力学基础Chapter热力学基本概念与术语热力学系统状态与状态函数过程与途径热力学平衡态热力学第一定律能量守恒定律能量不能创造也不能消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
热力学能系统内能的变化等于传入系统的热量与外界对系统做功之和。
焓定义为系统的热力学能与体积的乘积，用于描述等压过程中的能量变化。
热力学第二定律热力学第二定律表述热力学温标熵增原理热力学函数与基本方程热力学函数热力学基本方程麦克斯韦关系式热力学在化学中的应用化学反应的热效应化学平衡相平衡03化学动力学基础Chapter化学反应速率的概念与表示方法化学反应速率表示方法摩尔浓度变化率、质量浓度变化率、气体分压变化率等化学反应速率理论简介碰撞理论过渡态理论01020304浓度越高，反应速率越快。
反应物浓度温度越高，反应速率越快。
温度催化剂可以降低反应的活化能，从而加快反应速率。
催化剂对于有气体参与的反应，压力的变化会影响反应速率。
压力影响化学反应速率的因素复杂反应动力学简介平行反应竞争反应连续反应根据反应条件（如温度、压力、浓度等）预测反应的速率。
预测反应速率通过调整反应条件（如温度、压力、催化剂等）来优化反应速率和选择性。
优化反应条件通过分析反应速率与各种因素的关系，可以推断出反应的机理和过渡态的性质。
研究反应机理化学反应速率理论的应用04电化学基础Chapter电化学基本概念与术语电化学电极电解质电离电导率将化学能转变为电能的装置。
傅献彩《物理化学》第五版课件及习题答案电解与极化作用
用搅拌和升温的方法可以减少浓差极化
也可以利用滴汞电极上的浓差极化进行极谱分析。
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§10.2 极化(jí huà)作用
例如电解(diànjiě)一定浓度的硝酸银溶液
阴极反应
Ag+ (mAg+ ) e Ag(s)
电解时
可逆
Ag |Ag
RT F
ln
1 aAg+
不可逆
Ag |Ag
RT F
电解池中两电极(diànjí)的极化曲线
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极化曲线（polarization curve）
(2) 原电池中两电极(diànjí)的极化 曲线 原电池中，负极是阳极(yángjí)，正极是阴极。
随着电流密度的增加，阳极析出电势变大，阴极 析出电势变小。
由于极化，使原电池的作功能力下降。
利用这种极化降低金属的电化腐蚀速度。
逐渐增加外加电压，
由安培计G和伏特计V分别 测定线路中的电流强度I 和电压E，画出I-E曲线。
电源
V
阳极 Pt
G
阴极
分解电压的测定
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分解电压的测定
外加电压很小时，几乎
(jīhū)无电流通过，阴、阳 电 极上无H2 (g) 和Cl2(g)放出。流I
随着E的增大，电极表面产生 少量(shǎoliàng)氢气和氯气，但 压力低于大气压，无法逸出。
溶液中生成 Fe(OH)3 沉淀， Fe(OH)3 又可能部分失水生
成
Fe2O3
所以铁锈是一个由 Fe2+ , Fe3+ , Fe(OH)3, Fe2O3 等 化合物组成的疏松的混杂物质。
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腐蚀时阴极(yīnjí)上的反应
(1)析氢腐蚀 酸性介质中 H+在阴极上还原成氢气析出。
也可以利用滴汞电极上的浓差极化进行极谱分析。
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§10.2 极化(jí huà)作用
例如电解(diànjiě)一定浓度的硝酸银溶液
阴极反应
Ag+ (mAg+ ) e Ag(s)
电解时
可逆
Ag |Ag
RT F
ln
1 aAg+
不可逆
Ag |Ag
RT F
电解池中两电极(diànjí)的极化曲线
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极化曲线（polarization curve）
(2) 原电池中两电极(diànjí)的极化 曲线 原电池中，负极是阳极(yángjí)，正极是阴极。
随着电流密度的增加，阳极析出电势变大，阴极 析出电势变小。
由于极化，使原电池的作功能力下降。
利用这种极化降低金属的电化腐蚀速度。
逐渐增加外加电压，
由安培计G和伏特计V分别 测定线路中的电流强度I 和电压E，画出I-E曲线。
电源
V
阳极 Pt
G
阴极
分解电压的测定
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分解电压的测定
外加电压很小时，几乎
(jīhū)无电流通过，阴、阳 电 极上无H2 (g) 和Cl2(g)放出。流I
随着E的增大，电极表面产生 少量(shǎoliàng)氢气和氯气，但 压力低于大气压，无法逸出。
溶液中生成 Fe(OH)3 沉淀， Fe(OH)3 又可能部分失水生
成
Fe2O3
所以铁锈是一个由 Fe2+ , Fe3+ , Fe(OH)3, Fe2O3 等 化合物组成的疏松的混杂物质。
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腐蚀时阴极(yīnjí)上的反应
(1)析氢腐蚀 酸性介质中 H+在阴极上还原成氢气析出。
傅献彩第五版物理化学ppt课件第13章表面物理化学
或碳环有机化合物。亲水基团进入水中，憎水基团企图离开 水而指向空气，在界面定向排列。 表面活性物质的表面浓度大于本体浓度，增加单位面积 所需的功较纯水小。非极性成分愈大，表面活性也愈大。
稀溶液的
c 曲线的三种类型
Ⅱ
d 曲线Ⅰ： 0 表面活性物质 dc 曲线Ⅱ：d > 0 非表面活性物质 dc 曲线Ⅲ：d 0 表面活性剂 dc
入水中，非表面活性物质在表面的浓度低于在本体的浓度。
如果要增加单位表面积，所作的功中还必须包括克服静 电引力所消耗的功，所以表面张力升高。 表面活性物质
加入后能使水的表面张力明显降低的溶质称为表面活性物质。
§13.1 表面张力及表面Gibbs自由能
溶液的表面张力与溶液浓度的关系
表面活性物质 这种物质通常含有亲水的极性基团和憎水的非极性碳链
dU TdS pdV dAs B dnB U U S ,V , As , nB
所以考虑了表面功的热力学基本公式为
B
B
从基本公式可得
U H As S ,V ,nB As S , p ,nB A G As T ,V ,nB As T , p ,nB
表面和界面
界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区，若其中 一相为气体，这种界面通常称为表面。 严格讲表面应是液体或固体与其饱和蒸气之间的界面， 但习惯上把液体或固体与空气的界面称为液体或固体的表面。 气-液界面，气-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。
界面现象的本质
界面层分子与内部分子相比所处的环境不同，因此，界
§13.2 弯曲表面上的附加压力和蒸气压
弯曲表面上的蒸汽压——Kelvin公式
物理化学第五版南京大学傅献彩相平衡ppt课件
在相同温度下，过 冷水的蒸气压大于冰的 蒸气压，所以OD线在 OB线之上
p / Pa
C
水f
E
超 临
A
界 水
F
冰
P
610.62 D O
q
B
水蒸气
273.16
TC T / K
过冷水处于不稳定状态，一旦有凝聚中心出现， 就立即全部变成冰。
两相平衡线上的任 何一点都可能有三种情 况。如OA线上的P点：
d ln p sub Hm
dT
RT 2
sub Hm 0 斜率为正。
OC线 dp H fus m
dT T V fus
E超
p / Pa
C
水f
A
临 界
F
水
fus H 0, fusV 0
斜率为负。
冰
P
O
610.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2D
q
B
水蒸气
273.16
TC T / K
OD 是AO的延长线 是过冷水和水蒸气
的介稳平衡线。
Φ(S 1) 2
根据化学势相等导出联系浓度变量的方程式数为
S(Φ 1)
§5.3 相 律
根据自由度的定义
f (S 1) 2S( 1)
f S2
这是相律的一种表示形式
（1）若化学反应中有R个独立的化学平衡
（2）系统的强度性质还要满足R‘ 附加条件，例 如浓度限制条件
§5.3 相 律
则相律表示式为
水的相 图是根 据实验 绘制的
水的相图
水的相图
p / Pa
C
水
A
f
610.62
冰
D B
P O
q
水蒸气
p / Pa
C
水f
E
超 临
A
界 水
F
冰
P
610.62 D O
q
B
水蒸气
273.16
TC T / K
过冷水处于不稳定状态，一旦有凝聚中心出现， 就立即全部变成冰。
两相平衡线上的任 何一点都可能有三种情 况。如OA线上的P点：
d ln p sub Hm
dT
RT 2
sub Hm 0 斜率为正。
OC线 dp H fus m
dT T V fus
E超
p / Pa
C
水f
A
临 界
F
水
fus H 0, fusV 0
斜率为负。
冰
P
O
610.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2D
q
B
水蒸气
273.16
TC T / K
OD 是AO的延长线 是过冷水和水蒸气
的介稳平衡线。
Φ(S 1) 2
根据化学势相等导出联系浓度变量的方程式数为
S(Φ 1)
§5.3 相 律
根据自由度的定义
f (S 1) 2S( 1)
f S2
这是相律的一种表示形式
（1）若化学反应中有R个独立的化学平衡
（2）系统的强度性质还要满足R‘ 附加条件，例 如浓度限制条件
§5.3 相 律
则相律表示式为
水的相 图是根 据实验 绘制的
水的相图
水的相图
p / Pa
C
水
A
f
610.62
冰
D B
P O
q
水蒸气
傅献彩第五版物理化学ppt课件03章热力学第二定律
SAB
i
Q T
R,AB
0
将两式合并得 Clausius 不等式：
Q
SAB (
i
T )AB 0
Q是实际过程的热效应，T是环境温度。若是不 可逆过程，用“>”号，可逆过程用“=”号，这时 环境与系统温度相同。
Clausius 不等式
对于微小变化：
dS Q 0 T
或 dS Q T
这些都称为 Clausius 不等式，也可作为热力 学第二定律的数学表达式。
一个隔离系统的熵永不减少。
Clausius 不等式的意义
对于隔离系统
dSiso 0
可以用来判断自发变化的方向和限度
等号表示可逆过程，系统已达到平衡；不等 号表示不可逆过程，也是自发过程。
因为系统常与环境有着相互的联系，若把与系 统密切相关的环境部分包括在一起，作为一个隔离 系统，则有：
dSiso Ssys Ssur 0
“>” 号为自发过程，“=” 号为可逆过程
熵的特点
（1）熵是系统的状态函数，是容量性质。
（2）可以用Clausius不等式来判别过程的可逆性
（3）在绝热过程中，若过程是可逆的，则系统的 熵不变。若过程是不可逆的，则系统的熵增加。 绝热不可逆过程向熵增加的方向进行，当达到平 衡时，熵达到最大值。
（4）在任何一个隔离系统中，若进行了不可逆过 程，系统的熵就要增大，一切能自动进行的过程 都引起熵的增大。
等温过程中熵的变化
例1：1 mol理想气体在等温下通过：(1)可逆 膨胀，(2)真空膨胀，体积增加到10倍，分别求其 熵变，并判断过程的可逆性。
解：（1）可逆膨胀
Ssys
Q T
R
Wmax T
傅献彩第五版物理化学
的 r Hm 和 rSm
Nernst 方程 Pt|H2 (p1)|HCl (a)|Cl2 (p2 )|Pt
负极,氧化 H2 (p1) 2H (aH ) 2e
正极,还原 Cl2 (p2 ) 2e 2Cl (aCl )
净反应 H2 (p1) Cl2 (p2 ) 2H+ (aH ) 2Cl (aCl )
() Ag (aAg ) e Ag(s)
净反应：
Ag (aAg ) Cl(aCl )AgCl(s)
可逆电池电动势的取号
rGm zEF
自发电池 非自发电池
rGm < 0 rGm > 0
例如：
E>0 E<0
Zn(s)|Zn2+||Cu2+|Cu(s)
Zn(s)+Cu2+→Zn2++Cu(s) rGm<0，E>0
9.5107
T K
293.15
2
1108
T K
293.15
3
通常要把标准电池恒温、恒湿存放，使电动势稳定。
我国在1975年提出的公式为：
ET/V=E(293.15K)/V-{39.94(T/K-293.15) +0.929(T/K-293.15)2 - 0.009(T/K-293.15)3 +0.00006(T/K-293.15)4}×10-6
RT ln
zF
a B B B
这就是计算可逆电池电动势的 Nernst 方程
从E求电池反应平衡常数K
rGm zE F rGm RT ln Ka
E
RT zF
Nernst 方程 Pt|H2 (p1)|HCl (a)|Cl2 (p2 )|Pt
负极,氧化 H2 (p1) 2H (aH ) 2e
正极,还原 Cl2 (p2 ) 2e 2Cl (aCl )
净反应 H2 (p1) Cl2 (p2 ) 2H+ (aH ) 2Cl (aCl )
() Ag (aAg ) e Ag(s)
净反应：
Ag (aAg ) Cl(aCl )AgCl(s)
可逆电池电动势的取号
rGm zEF
自发电池 非自发电池
rGm < 0 rGm > 0
例如：
E>0 E<0
Zn(s)|Zn2+||Cu2+|Cu(s)
Zn(s)+Cu2+→Zn2++Cu(s) rGm<0，E>0
9.5107
T K
293.15
2
1108
T K
293.15
3
通常要把标准电池恒温、恒湿存放，使电动势稳定。
我国在1975年提出的公式为：
ET/V=E(293.15K)/V-{39.94(T/K-293.15) +0.929(T/K-293.15)2 - 0.009(T/K-293.15)3 +0.00006(T/K-293.15)4}×10-6
RT ln
zF
a B B B
这就是计算可逆电池电动势的 Nernst 方程
从E求电池反应平衡常数K
rGm zE F rGm RT ln Ka
E
RT zF
物理化学 第五版 傅献彩沈文霞姚天扬侯文华编 高等教育出版社 化工学院
1.抓住每章重点; 2.掌握主要公式的物理意义和使用条件; 3.课前自学，认真做笔记，及时复习; 4.注意章节之间的联系，做到融会贯通; 5.重视做习题，培养独立思考的能力，检查自 己对课程内容的掌握程度。
第一章 气体
§1.1 气体分子动理论 §1.2 摩尔气体常数（R） §1.3 理想气体的状态图 §1.4 分子运动的速率分布 §1.5 分子平动能的分布 §1.6 气体分子在重力场中的分布 §1.7 分子的碰撞频率与平均自由程 §1.8 实际气体 §1.9 气液间的转变 §1.10 压缩因子图
物理化学
第五版
傅献彩 沈文霞 姚天扬 侯文华 编
高等教育出版社 化工学院 庄淑娟
绪论 §0.1 物理化学的建立与发展 §0.2 物理化学的目的与内容 §0.3 物理化学的研究方法 §0.4 物理化学课程的学习方法
§0.1 物理化学的建立与发展
18世纪开始萌芽：
从燃素说到能量守 恒与转化定律。
俄国科学家罗蒙诺 索夫(1711－1765)最 早使用“物理化学” 这一术语。
医用 化学
生物
天文
医学
§0.1 物理化学的建立与发展
(6) 从平衡态的研究到非平衡态的研究 平衡态热力学只研究平衡态和可逆过程的 系统，主要研究封闭系统或孤立系统。 对处于非平衡态的敞开系统的研究更具有 实际意义。自1960年以来，逐渐形成了非平衡 态热力学这个学科分支。
Prigogine对非平衡态热力学有突出贡献，这个 学科分支成为当前理论化学的研究前沿之一。
（1）化学变化的方向和限度问题 各种因素如温度、压力和浓度等对化学变化
的影响等。这类问题属于化学热力学的范畴。 （2）化学反应的速率和机理问题 外界条件如温度、压力、浓度和催化剂等对
第一章 气体
§1.1 气体分子动理论 §1.2 摩尔气体常数（R） §1.3 理想气体的状态图 §1.4 分子运动的速率分布 §1.5 分子平动能的分布 §1.6 气体分子在重力场中的分布 §1.7 分子的碰撞频率与平均自由程 §1.8 实际气体 §1.9 气液间的转变 §1.10 压缩因子图
物理化学
第五版
傅献彩 沈文霞 姚天扬 侯文华 编
高等教育出版社 化工学院 庄淑娟
绪论 §0.1 物理化学的建立与发展 §0.2 物理化学的目的与内容 §0.3 物理化学的研究方法 §0.4 物理化学课程的学习方法
§0.1 物理化学的建立与发展
18世纪开始萌芽：
从燃素说到能量守 恒与转化定律。
俄国科学家罗蒙诺 索夫(1711－1765)最 早使用“物理化学” 这一术语。
医用 化学
生物
天文
医学
§0.1 物理化学的建立与发展
(6) 从平衡态的研究到非平衡态的研究 平衡态热力学只研究平衡态和可逆过程的 系统，主要研究封闭系统或孤立系统。 对处于非平衡态的敞开系统的研究更具有 实际意义。自1960年以来，逐渐形成了非平衡 态热力学这个学科分支。
Prigogine对非平衡态热力学有突出贡献，这个 学科分支成为当前理论化学的研究前沿之一。
（1）化学变化的方向和限度问题 各种因素如温度、压力和浓度等对化学变化
的影响等。这类问题属于化学热力学的范畴。 （2）化学反应的速率和机理问题 外界条件如温度、压力、浓度和催化剂等对
傅献彩第五版物理化学课件全解共111页
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傅献彩第五版物理化学课件全解
21、静念园林好，人间良可辞。 22、步步寻往迹，有处特依依。 23、望云惭高鸟，临木愧游鱼。 24、结庐在人境，而无车马喧；问君 何能尔 ？心远 地自偏 。 25、人生归有道，衣食固其端。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
ห้องสมุดไป่ตู้
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
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r H m ( T ) B fH m (B ,T )
B C H m (B ,T )
反应 C (石 )O 2(g)C2O (g)
rH m (2K 9) 8 C H m (石 ,2K 9)8
rH m (2K 9) 8 fH m (C2,2 OK 9)8
反应 H 2 (g ) 0 .5 O 2 (g ) H 2 O (l) rH m (2K 9 ) 8 C H m (H 2 ,2K 9 )8
fHm (H2O,l,29K8 )
反应的恒压热效应与恒容热效应的关系：
r H m ( 2K ) 9 r U 8 m ( 2K ) 9 8 B ( g ) RT
WV2PdV PV V1
UT T 12nV C ,mdT nV C ,mT HQ PT T 12nP C ,m dT nP C ,m T SPT T 12nTC P,mdT nC P,mlnT T1 2
AU(T)S GH(T)S 理想气体绝热可逆 S0,Qr0
yxAA
A
▶ 基本计算： 1. 溶液组成及气液相组成、分压、相数量
的计算； 2. 单组分气液两相平衡时平衡温度、 3. 压力的计算；
3. 相图分析及相律计算； 4. Van’t Hoff等温方程、等压方程应用，
平衡常数及平衡组成的计算。
1.苯和甲苯构成理想液态混合物，已知 358K时
P 苯 *11.9k6P ,P 甲 a * 苯 4.0kPa
理想气体自由膨胀
W Q U H 0
SnRlnV2 nRlnP1
V1
P2
GATSnRln TV1
V2
理想气体等温可逆过程
U H0
WQnRln T V2nRln T P 1
V1
P 2
SnRlnV2 nRlnP1
V1
P2
GATSnRln TV1 V2
W UT T 12nV C ,m dT nV C ,m T WV V 12PdV n(R T1 1T2) HT T 12nC P,mdT nC P,mT
AU(T)S
GH(T)S
可逆相变化过程 WV2PdV PV V1
▶基本计算 1、电导、电导率、摩尔电导率等计算； 2、电解质的活度、离子的平均活度、平
均活度系数、离子强度的计算； 3、电池电动势、电极电势及电池反应的
rG m , rH m , rSm ,Q r,K a的计算；
4、会将简单反应设计成原电池等。
1. 298K时电池: Zn(s)|ZnCl2 (b=0.0102mol.kg-1 ) | AgCl(s)|Ag(s) 电动势为 E=1.156V （1）写出电极反应和电池反应；
（2）计算298K时电池标准电动势Eθ 设活度系数为1。
2. 写出电池 Zn(s)|Zn2+ (a Zn2+ =0.9 ) | Cu2+ (a Cu2+ =0.7 ) |Cu(s) 的电极反应和电池反应。 已知25℃时
Z 2n/Zn0.76V8 , C 2u/Cu0.34V0
2 4 5 1 ( 2 2)3 k.m J 5 1ol
58kJ.mo1l
B C P ,m ( B ) ( 3 4 . 0 2 1 .1 ) J 9 .K 1
6.7J.K1
rH m ( 7K 7 ) 3 rH m (2K 9 ) 2 8 79 78 3 B C P ,m (B )d
求总压为101.325kPa时气、液相浓度各为 多少？
2.一定温度A和B构成的理想溶液中A的摩 尔分数浓度xA=0.5，求平衡气相的总压 和气相中A的摩尔分数浓度。
已知该温度下纯A的饱和蒸气压
P A *11 kP 5 ,P B * a 6.0 0 kPa
3. 298.15K，反应 12N2 23H2 NH3
Hn相 HQ P
U Q P W H P V
S n相H T相
G0
AU(T)S
4. 例题
1. 298K时，将2mol的N2理想气由0.1
MPa恒温可逆压缩到2MPa，试计算此
过程的W、Q、U、H、S及G 。如果 被压缩了的气体做恒温膨胀再回到原来 状态，问此过程的W、Q、U、H、S及 G又是多少？
1）求此过程的Q，W，U，H，S，A和 G；
2）应用有关原理，判断此过程是否为可 逆过程。
4.气相反应 A(g) + B(g) == Y(g) 在500℃， 100kPa 进行，试计算该反应的 rHm (77K3)
rUm (77K3) 及过程的Q、 W各为多少
(气体可视为理想气体)
(4) 理想稀溶液中的溶质遵守拉乌尔定律；溶 剂遵守亨利定律。
(5) 相是指系统处于平衡时，系统中物理性质 及化学性质都完全相同的均匀部分。
(6) 依据相律，纯液体在一定温度下，蒸气压
应该是定值。
(7) 范特荷夫等温方程
rG m (T ) rG m (T )RlT n Jp
表示系统标准状态下性质的是 ,用来判
三、溶液、相平衡及化学平衡 ▶ 基本概念： 理想溶液、理想稀溶液、独立组分数、 自由度数、相律、标准生成吉布斯自 由能、标准平衡常数等。
▶ 概念题辨析 (1)克拉佩龙方程式用于纯物质的任何两相平衡。
(2)一定温度下的乙醇水溶液，可应用克—克 方程计算其饱和蒸气压。
(3)任一化学反应的标准平衡常数都只是温度 的函数。
理想气体等容可逆过程 W0
UQ VT T 12nV C ,m dT nV C ,m T
HT T 12nC P,mdT nC P,mT SVT T 12nTV C ,mdT nV C ,mlnT T1 2
AU(T)S GH(T)S
理想气体等压可逆过程
求电池的电动势E和通电2F时的ΔG。
五、化学动力学 ▶基本概念 反应速率、基元反应、反 应分子数、反应级数等。 ▶基本计算
1.一级反应、二级反应的微分方程、积分 方程及其特征，会进行相应计算；
2.温度对反应速率的影响—阿累尼斯公式的 应用及相关计算。
1、某物B的分解反应是一级反应，800K时 速 率 常 数 k=3.4s-1 ， 求 分 解 掉 50% 需 多 长 时 间 ？ 若 反 应 的 活 化 能 Ea=60kJ/mol ， 850K时分解的速率常数是多少？
ST
T Qr
0K T
偏摩尔量、化学势及化学势判据：
Z nB
T,P,nc
ZB,m
ZU ,H ,V,A ,G ,S
B nGB T,P,nc GB,m
有可能发生过程
BB0 可逆过程
3. 基本过程、基本公式
W、Q、U、H、S 、A及G的计算：
断反应进行方向的是
。
(8) A(l)与B(l)可形成理想液态混合物，若 在一定温度T下，纯A、纯B的饱和蒸气压 PA* > PB*,则在二组分的蒸气压-组成相图 上的气、液两相平衡区，呈平衡的气、液 两相的组成必有——————。
T
P
*
B
B
P
*
A
(A) yB >xB
(B) (B) yB <xB
(C)(C) yB =xB
582797863.7103dTkJ.mo1l
61.2kJ.mo1l
Q P rH m (7K 7) 3 6.2 1 k.m J 1ol
r U m ( 7K ) 7 r H 3 m ( 7K ) 7 3 B ( g ) RT
6.2 1 (1 1 1 ) 8 .3 1 74 7 1 3 3 0 k.m J 1
功与热及热力学能；
焓的定义： HUPV HU(P)V
一定量理想气体的 U、H都仅
是温度的函数
Uf(T) Hf(T)
恒压摩尔热容、恒容摩尔热容：
CP,m
Hm T
P
CV,m
Um T
V
理想气体： CP,mCV,mR
标准生成热、标准燃烧热与标准反应热关系：
物理化学总复习
一、气 体 1. 理想气体定义、微观特征、 PVT关系
凡是在任何T、P下均符合理想气体状态方程
的气体称为∽。 微观特征 ①分子本身不具有体积
②分子间无相互作用力
PVT关系 PVnRT PV m RT M
2. 实际气体对理想气体的偏差、范德华方程
a (PVm2)(Vmb)RT (PnV22a)(Vnb)nRT
6.6 k 7.m J 1ol
WrU m (77 K)3 Q
或者 (6.6 7 6.2 1 )k.m J 1o 6 .4 lk.m J 1ol
W P e V B (g )RT
(111)8.317 47J.3 m o 1 l
64J2 .m7 o 1 l
的 rG m (2.9 1K 8 5 ) 1.4 6 k6 .m J 1ol
求①物质的量之比为 nN 2:nH 2:nN3H 1:3:2
的混合气体在总压力为101325Pa下的压
力商 Q P 和 rGm,
并判断反应自发进行的方向？
②298.15K 时 KP ?
四、电化学
▶基本概念 电导率、摩尔电导率、离子强度、离 子的平均活度及平均活度系数、可逆 电池、浓差电池、电池电动势、分解 电压等。
(3) H2(g) + 1/2O2(g) == H2O(l)
rH m ,3(29 K )8 28 .0k6 .m J 1 ol
3. 苯 在 正 常 沸 点 353K时 摩 尔 汽 化 焓 为
3075kJ·mol1。今将353K、101325kPa下