中南民族大学2014秋物理化学期末考试复习提纲

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dS≥ !"实际过程中传递的热
! 热源温度
五个热力学函数之间的关系:我们从热力学第一定律得到函数 U(内能),并由此推导出函数 H(焓); 从热力学第二定律得到熵函数 S,从而推导出亥姆霍兹自由能 A 和吉布斯自由能 G。它们之间关系 可表示为以下三式:
06 电化学 6.1 基本概念 电解质;电池(原电池、电解池); 可逆电池的特点:○1 电池反应可逆○2 能量可逆○3 无其他不可逆过程 E 的含义:电池两电极间的电势差的最大值,称为该电池的电动势 E=-∆rGm/nF E∅ 的含义:电池的标准电动势 E∅=-∆rGm∅/nF 6.2 基本定律与定义
可逆电池热力学的系统吉布斯函数的降低,等于系统对外所做的最大电功 Wr’,此时电池两电极间
( ) ∏ 的电势差可达最大值,称为该电池的电动势 E,即: ΔrG T, p
= −nFE ;
E = Eθ
− RT ln ZF
B
α vB B

(能斯特方程)其中 n 为摩尔,Z 为电极反应中得失电子数,������B 为参与反应物质 B 的活度。设反应
dU=������WLeabharlann Baidu������Q 或 ∆ U=W+Q (封闭系统)
第二定律: 说法一:功可全部变为热,但热不能全部变为功而不引起任何其他变化。例如:在理想气体等温膨 胀时,∆ T=0 ∆U=0;Q=W,热就全部转化为功,但系统的体积变大了,压力变小了。 说法二:孤立系统中所发生的任意过程是向着熵增大的方向进行。 本质:一切自发过程,总的结果都是向混乱度增加的方向进行 第二定律的数学表达式——克劳休斯不等式
拉乌尔定律:pA= pA×xA 或 ⊿pA=pA×-pA=pA×xB;溶剂蒸气压的降低与溶质在溶液中的摩尔分数 成正比。 亨利定律:pB= kx,AxB 一定温度时:稀溶液中挥发性溶质的平衡分压与溶质在溶液中的摩尔分数成 正比
渗透压系数又称为范特霍夫 van’t Hoff 因子 对于电解质溶液来说,其渗透压公式为 π = icB RT =
法拉第定律:Q = nZ+ F ;(适用范围:电极上只有电化学反应且当电流通过电解质溶液时,通过电
极的电荷量与发生电极反应的物质的量成正比)
科尔劳许(Kohlrausch)离子独立移动定律: Λ∞m
=
λ∞ m,+
+
λ∞ m,-
(在无限稀释时,所有电解质都全
部电离,而且离子间一切相互作业均可忽略,因而离子在一定电场作用下的迁移速率只取决于该种 离子的本性而与共存的其他离子的性质无关) 奥斯特瓦尔德(Ostwald)稀释定律:如果一弱电解质的电离度比较小,电离产生出的离子浓度较低, 使离子间作用力可以忽略不计,那么Λm 与Λm∅ 的差别就可近似看成是由部分电离与全部电离产生的
反应进度;������=!"!!"(!) 单位 mol,对于产物������取正值,反应物������取负值
!"
自发过程;○1 不可逆性或单方向性○2 有限度的 卡诺 Carrot 循环和卡诺 Carrot 热机;由两个定温可逆过程和两个绝热可逆过程组成一循环过程,这 种循环过程称为卡诺循环,按卡诺循环工作的热机叫做卡诺热机。卡诺热机的效率最大,且效率只 与两个热源的温度有关(卡诺定理)。
01/02 章以基本概念为主。
03 多组分系统热力学 3.1 基本概念 偏摩尔量;化学势;见习题集 依数性;对理想稀溶液来说,“蒸气压下降”、“沸点升高”、“凝固点降低”、“渗透压”的数值仅仅与 溶液中溶质的质点数有关,而与溶质的特性无关,故称这些性质为“依数性”。 多组分系统组成之间的简单换算(见提纲) 3.2 基本定律与定义
05 化学平衡
化学反应等温式(范特霍夫 van’t Hoff 等温式)

Δr Gm(T, p) = ΔrGθm(T )+ RT lnQp = −RT ln Kθp (T )+ RT lnQp
意义:表征了反应进行的方向和限度 反应组合与平衡常数;K=exp[-∆rGm/(RT)] P118 例题 2 ;习题集 P132 习题 7 浓度、温度和压力对化学平衡的影响: 温度影响平衡常数,吸热反应,温度升高,K 增大;放热反 应,温度升高,K 减小。压力、浓度、惰性气体对平衡常数无影响,但能影响平衡组成。 化学平衡简单体系的计算 习题集 P130 习题 1
!"#
比。若不润湿则相反。应用:天旱锄地 教材 P291 亚稳现象(过热、过冷、过饱和)的解释。
开尔文 kelvin 公式: ln p' = 2γVm = 2γM p RTR' RTρR'
08 胶体分散系统
8.1 基本概念 分散系统;分散相与分散介质:一种或几种物质分散在另一种物质中所构成的系统统称为“分散系 统”。被分散的物质称“分散相”;另一种连续相的物质,即分散相存在的介质,称“分散介质” 分散系统的分类:分子分散系统、胶体分散系统、粗分散系统 丁达尔现象;鉴定溶液与溶胶最简便的方法 布朗运动;无需消耗能量,是系统中分子固有热运动的体现。粒子越小、温度越高、黏度越小则运 动速率越快。 电泳:在电场作用下,分散相粒子在液体介质中做定向运动称为电泳 电渗:与电泳现象相反,使固体胶粒不动而液体介质在电场中发生定向移动的现象称为电渗。 8.2 基本定律与定义 溶胶的光学性质(丁达尔效应)、动力学性质(布朗运动、扩散、沉降与沉降平衡)、电学性质(电 动现象)、胶团结构(书写;教材 P317),与溶胶的稳定性(溶胶[只有其中一种溶胶的总电荷量恰 能中和另一种溶胶的总电荷量时才能发生完全聚沉,否则只能部分或不聚沉]、电解质[外加电解质 需要达到聚沉值方能使溶液发生明显聚沉]的聚沉作用),常用净水剂作用原理,解释现象(明矾净 水:泥沙为负溶液,加 KAl(SO4)2 后在水中形成 Al(OH)3 正溶液,发生溶胶的相互聚沉。
07 表面现象 7.1 基本概念 表面功和表面张力的区别与联系;表面功即拓展表面而做的功。������W’=������dA 其中������为表明张力;
������=(!!"")T,p ;������的物理意义是:在定温定压条件下,增加单位表面积引起系统吉布斯函数的增量。 详间习题集 P243 接触角;液-气表面张力和固-液表面张力的夹角 表面活性剂、胶束与增溶作用(与普通溶解作用比较): 表面活性剂:作为溶质能使溶液表面张力显著降低的物质称为表面活性剂 胶束:在溶液内部,当浓度大到一定程度时,众多的表面活性剂分子会结合成很大的集团。 增溶作用:浓度达到或超过临界胶束浓度的表面活性剂水溶液却能“溶解”相当量的碳氢化合物, 形成完全透明、外观与真溶液非常相似的系统。这种现象称为表面活性剂的增溶作用。 增溶作用的特点:○1 必须超过 CMC(临界胶束浓度)才能发生○2 增溶作用是热力学自发过程○3 增溶 后仍是均相系统 7.2 基本定律与定义 弯曲液面的附加压力(解释现象);人工降雨 沸石 教材 P289 思考题 1、2 毛细现象;由表面张力所致 h=!!"#$% 若液体对毛细管壁润湿,此时液体会上升,与毛细管半径成反
离子数目不同所致,所以弱电解质的电离度������可以表示为:α
=
Λm Λ∞m
,如果电解质为 MA 型(即 1-1
( ) 价型或
2-2
价型),电解质浓度为
c,那么电离平衡常数 K = cα 2 1−α
=
Λ∞m
cΛ2m Λ∞m − Λ m
,logγ±=-
A|Z+Z-|I1/2 (D-H 极限公式)[适用范围:极稀的强电解质溶液,离子强度大约为 0.01mol/kg],科尔 劳施的电解质当量电导经验公式Λ=Λ∞-Ac1/2:(适用范围:浓度较低,强电解质)
《物理化学》期末考试复习提纲 Copyright By Wu Yonghao
考题类型
一、选择题(单选,每题 2 分,共 20 分) 二、判断题(认为正确的划“T”, 错误的划“F” 每题 1 分, 共 10 分) 三、问答题(每题 5 分,共 20 分;要求:用所学的物理化学知识准确地解释物理化学现象,答出知
H≡U+PV A≡U-TS G≡U+PV-T
≡H-TS ≡A+pV 体积功、热和五个热力学函数变化的计算(设计可逆过程) 习题集 P85 习题 32 在等容、不做非体积功时 ⊿H =Qv 或 dU=δ Qv (等容,没有非体积功) 在等压、不做非体积功时 ⊿H =Qp 或 dH=δ Qp (等压,没有非体积功) △rHm∅(298.15K):表示反应物和生成物都处于标准态时,在 298.15K,反应进度为 1mol 时的焓变。 称为标准摩尔反应热(反应焓)。 △fHm∅:(物质、相态、温度):在标准压力和指定温度下,由最稳定的单质生成单位物质的量某物 质的定压反应热,称该物质的标准摩尔生成焓 △cHm∅:(物质、相态、温度):在标准压力及指定温度下,单位物质的量的某种物质被完全氧化时 的反应焓,称为该物质的标准摩尔燃烧焓 Boltzmann 玻耳兹曼公式:S = k lnΩ。k 为玻耳兹曼常数,Ω为系统热力学概率 三个判据及适用范围:习题集 P50 Guess 定律应用举例(组合时要求已知反应的焓变是容易测定的)。 2CO(g) → C(s)+CO2,此反应的反应焓无法直接测量。设计易测反应的反应焓来计算上述反应焓 解:C(s)+O2(g)=CO2(g);∆rHm(298K)=……○1 CO(g)+!!O2=CO2(g);∆rHm(298K)=……○2 (注:要选容易测的反应,所以不用 2C(s)+O2=2CO(g)) 由于上述反应的反应焓容易测量,且可以在书上查出,所以用○2 -○1 的题干反应的反应焓。
识要点,根据要点给分) 四、填空题(10 分) 五、计算题(每题 10 分,共 40 分;要求:格式规范,列出所用公式,有具体计算过程,答案准确,
单位正确)
01-02 热力学第一定律与热力学第二定律 1.1 基本概念 系统分类:开放系统、封闭系统、孤立系统 热力学性质:容量性质[质量、体积可加合]与强度性质[压力、温度不可加合]; 状态函数:○1 只与初态、末态有关○2 有唯一确定值○3 循环不变 功和热(过程函数的特点):只有大小,没有变化,也不能用全微分,可写成微小符号 dW dQ ������������ ������������ 热力学能、焓、熵、G 和 A(定义): 系统内部的能量叫做“热力学能”或者“内能”,用符号 U 来表示; 焓的定义式:H=U+pV 熵:熵这一积分的数值仅仅取决于始态、终态 A 和 B,而与变化途径无关。是系统容量的性质。 A=U-TS G=H-TS 可逆过程;某过程进行之后系统恢复原状的同时,环境也能恢复原状而未留下任何永久性的变化, 则该过程称为“热力学可逆过程”
mBRT 稀溶液依数性的简单计算,解释生活中的有关物理化学现象。(见试卷)
04 相平衡 相:系统中,物理及化学性质完全均一的部分,称为相 自由度;在不引起旧相消失和新相形成的前提下,可以在一定范围内独立变动的强度性质称为系统 的自由度,用 f 表示
相律: f = K − Φ + n (简单应用):自由度数=组分数-相数+环境变量数(一般为 2,指温度和
热机效率;������ = !!!!! = 1 − !!
!!
!!
规定熵:任何纯物质在某温度 T 时的熵值,这熵值是相对于 0K 而言的,通常称为规定熵。
1.2 基本定律与定义
热力学第一定律和热力学第二定律的文字表述和数学表达式(不同系统中不相同)
第一定律:能量守恒定律
U=常数 或 ΔU=0
(孤立系统)
aA+bB=gG+hH,则 E=E∅-!"ln
!"
Δr H m = −ZFE + ZFT (∂E ) ∂T p , Δr Sm = ZF (∂E ∂T )p , QR = TΔr Sm = ZFT (∂E ∂T )p
根据电池表示式写出电极反应和电池反应,可逆电池热力学计算 习题集 P226 习题 28 P227 T32 T33
压力,但在渗透平衡时,n=3)习题集 P165 习题 5 克拉贝龙方程:可用于任何纯物质的两相平衡 克拉贝龙-克劳修斯方程:用于纯物质气-液、气-固两相平衡。 简单低共熔二元混合物相图的识别和步冷曲线绘制 习题集 P174 习题 27 杠杆规则:n(l)∙ob=n(g)∙ob’ 以物系点为分界,将两个相点的结线分为两个线段。一相的量乘以本侧 线段长度,等于另一相的量乘以另一侧线段的长度
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