物化下册第五版期中复习月省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

华东理工大学East China University of Science And Technology第七章第七章 化学动力学化学动力学 归纳归纳第1页一、基本概念一、基本概念研究各种原因对反应速率影响规律：研究各种原因对反应速率影响规律：宏观动力学：浓度、温度、压力等宏观变宏观动力学：浓度、温度、压力等宏观变量对基元反应和复合反应速率影响。量对基元反应和复合反应速率影响。（1）浓度影响：）浓度影响：0,1,2,n 级反应规律级反应规律 速率系数、反应级数速率系数、反应级数 （2）温度影响：阿仑尼乌斯方程）温度影响：阿仑尼乌斯方程 活化能、指前因子活化能、指前因子 （3）催化剂和光等影响）催化剂和光等影响 第2页 微观动力学：从分子水平上研究基元反应速率微观动力学：从分子水平上研究基元反应速率(1)由反应由反应机理机理预测反应宏观动力学特征质量作用定律预测反应宏观动力学特征质量作用定律 两个主要近似方法：平衡态处理法、恒稳态处理法两个主要近似方法：平衡态处理法、恒稳态处理法(2)复合反应活化能与基元反应活化能复合反应活化能与基元反应活化能 结合普遍规律进行结合普遍规律进行试验试验数据处理，求得特定反应数据处理，求得特定反应速率问题：（速率问题：（1）积分法（）积分法（2）微分法；（）微分法；（3）半衰期法）半衰期法第3页公式归纳公式归纳反应速率反应速率反应速率反应速率消耗速率消耗速率消耗速率消耗速率 生成速率生成速率 V 恒定时恒定时1.反应速率定义反应速率定义反应速率定义反应速率定义第4页同同一一个个化化学学反反应应中中，不不一一样样物物质质表表示示 或或 ，速速率率系数系数 、必须相对应。必须相对应。kk1质量作用定律质量作用定律第5页2.n 级反应级反应含有浓度含有浓度(1-n)时间时间 1量纲。量纲。转化率转化率第6页3.零级反应零级反应 n=0：特征和判据：特征和判据：(1)以以 对对 t 作图得直线作图得直线;(2)量纲为浓度量纲为浓度 时间时间-1(3)即与即与 成正比，与成正比，与 成反比成反比物物理理量量代代替替浓浓度度：相相同同时时间间范范围围内内，物物理理量量（整整体体）改改变变量量和和浓浓度度改改变变量量成成正正比比，所所以以物物理理量量改改变变量量比比值值可代替浓度改变量可代替浓度改变量比值比值。第7页4.一级反应一级反应 n=1：对对t 作图是一条直线作图是一条直线量纲为时间量纲为时间 1特征和判据：特征和判据：物理量代替浓度：物理量代替浓度：第8页5.二级反应二级反应 n=2：物理量代替浓度：物理量代替浓度：第9页6.复杂反应模式及其特征：复杂反应模式及其特征：对峙反应对峙反应特征：特征：正向放热对峙反应存在最适宜反应温度正向放热对峙反应存在最适宜反应温度Tm 第10页第11页连串反应连串反应特征特征特征特征-中间产物在反应过程中出现浓度极大值中间产物在反应过程中出现浓度极大值中间产物在反应过程中出现浓度极大值中间产物在反应过程中出现浓度极大值平行反应平行反应特征特征特征特征-产物浓度之比等于反应速率系数之比产物浓度之比等于反应速率系数之比产物浓度之比等于反应速率系数之比产物浓度之比等于反应速率系数之比第12页7.7.阿仑尼乌斯方程不一样形式阿仑尼乌斯方程不一样形式阿仑尼乌斯方程不一样形式阿仑尼乌斯方程不一样形式（在很小温度范围内，（在很小温度范围内，（在很小温度范围内，（在很小温度范围内，E Ea a可看作常数）可看作常数）可看作常数）可看作常数）第13页（1 1 1 1）写出）写出）写出）写出复合反应速率方程复合反应速率方程(一定含中间产物浓度一定含中间产物浓度)平平平平衡衡衡衡态态态态处处处处理理理理法法法法：复复合合反反应应反反应应速速率率等等于于慢慢反反应应反反应应速速率。率。恒恒恒恒稳稳稳稳态态态态处处处处理理理理法法法法：复复合合反反应应消消耗耗或或生生成成速速率率由由各各基基元元反反应决定。应决定。8.已已知知复复合合反反应应反反应应机机理理，应应用用恒恒稳稳态态和和平平衡衡态态处处理法，求复合反应速率方程和活化能。理法，求复合反应速率方程和活化能。k1k-1Dk2例：已知复合反应例：已知复合反应 反应机理为反应机理为第14页例：已知对峙反应例：已知对峙反应 中，正逆反应均为中，正逆反应均为基元反应，则基元反应，则逆反应逆反应中中I消耗速率消耗速率k1k-1质质质质量量量量作作作作用用用用定定定定律律律律：基基基基元元元元反反反反应应应应反反应应速速率率与与各各反反应应物物浓浓度度幂乘积成正比。幂乘积成正比。注：注：不是和不是和产物产物浓度幂乘积成正比。浓度幂乘积成正比。这是错误。这是错误。第15页例：已知反应机理例：已知反应机理 中，中，I是活泼是活泼中间产物，则依据中间产物，则依据 ，可求出中间产物浓度，可求出中间产物浓度cI (2)求中间产物浓度求中间产物浓度cI 近似方法近似方法恒恒稳稳态态处处理理法法 I是是很很活活泼泼中中间间产产物物，整整个个反反应应过过程程中中I 浓浓度度cI都都很很小小，I生生成成量量和和消消耗耗量量相相等等，则则活活泼泼中中间间产物产物I总生成速率等于总生成速率等于0，即，即k1k-1Dk2第16页 k1k-1Dk2k1k-13IA+2BDk23I反应反应1中中I生成速率生成速率逆反应中逆反应中I消耗速率消耗速率反应反应2中中I消耗速率为消耗速率为所以依据反应机理，复合反应中所以依据反应机理，复合反应中I总生成速率总生成速率为为因为该反应中产物因为该反应中产物I 速率系数速率系数第17页例：已知反应机理例：已知反应机理 ，反应反应反应反应2 2是慢反是慢反是慢反是慢反应，则复合应，则复合应，则复合应，则复合反应速率反应速率反应速率反应速率等于慢反应等于慢反应等于慢反应等于慢反应反应速率反应速率反应速率反应速率 采取平衡态处理法可求出中间产物浓度采取平衡态处理法可求出中间产物浓度采取平衡态处理法可求出中间产物浓度采取平衡态处理法可求出中间产物浓度cIk1k-1Dk2平衡态处理法平衡态处理法第18页(3)(3)将中间产物浓度将中间产物浓度将中间产物浓度将中间产物浓度 c cI I 代入复合反应速率方程，代入复合反应速率方程，代入复合反应速率方程，代入复合反应速率方程，如前：如前：如前：如前：可求出只含反应物和产物浓度复合反应速率方程。可求出只含反应物和产物浓度复合反应速率方程。可求出只含反应物和产物浓度复合反应速率方程。可求出只含反应物和产物浓度复合反应速率方程。第19页习题特点：习题特点：1.分析试验数据，依据反应特征直接求解分析试验数据，依据反应特征直接求解2.孤立变数法孤立变数法3.积分法（最终结果确实定）积分法（最终结果确实定）4.物物理理量量代代浓浓度度：A.条条件件；B.类类型型：Y0和和Y皆皆有有；有有Y0无无Y，无，无Y0有有Y，Y0和和Y皆无皆无5.使用阿仑尼乌斯方程求使用阿仑尼乌斯方程求Ea6.用用平平衡衡态态处处理理法法和和恒恒稳稳态态处处理理法法求求复复合合反反应应速速率率方方程；由基元反应活化能求复合反应活化能程；由基元反应活化能求复合反应活化能第20页例例由基元反应活化能求复合反应表观活化能由基元反应活化能求复合反应表观活化能第21页概念题：概念题：1.试说明速率系数和速率常数区分：试说明速率系数和速率常数区分：2.试验测得反应试验测得反应 速率方程速率方程为为 ，当温度及，当温度及CO浓度浓度不变，而将不变，而将Cl2浓度增至浓度增至3倍时，反应速率加紧到原倍时，反应速率加紧到原来来5.2倍，则倍，则n值为值为 。速率常数是反应物浓度均为速率常数是反应物浓度均为1 时基元反应反时基元反应反应速率，速率系数是指复合反应反应速率。应速率，速率系数是指复合反应反应速率。1.5第22页3.0级、级、1级、级、2级反应基本特征是什么？理想气体级反应基本特征是什么？理想气体n级反应级反应kc和和kp关系是关系是4.在一定温度下，反应在一定温度下，反应A P速率系数为速率系数为 ，反应物，反应物A初始浓度为初始浓度为1.0mol dm-3，则则A半衰期半衰期t1/2=5.试写出用物理量表示一级反应动力学方程积分式试写出用物理量表示一级反应动力学方程积分式 30s第23页6.级数相同平行反应级数相同平行反应 ，已知活化，已知活化能能E1E2，试问以下哪些办法不能改变产物中，试问以下哪些办法不能改变产物中B与与C百分比百分比？（1）降低反应温度；）降低反应温度；（2）延长反应时间；）延长反应时间；（3）提升反应温度；）提升反应温度；（4）加入适当催化剂）加入适当催化剂7何谓由试验数据建立动力学方程式积分法、微何谓由试验数据建立动力学方程式积分法、微分法和半衰期法。分法和半衰期法。(2)第24页8.试验测得反应试验测得反应2A B速率方程是速率方程是 所以这个反应是一步完成。所以这个反应是一步完成。（对，错）（对，错）9.恒稳态处理法基本假设是恒稳态处理法基本假设是 ，该，该假设意义何在？假设意义何在？错错第25页10.化学反应化学反应 在密闭容器中进行，反在密闭容器中进行，反应开始时只有反应物应开始时只有反应物A存在。存在。303.15K时测得反应时测得反应速率系数为速率系数为 。试求该反应反应级。试求该反应反应级数、半衰期及数、半衰期及A转化率到达转化率到达90所需时间。所需时间。第26页初始浓度初始浓度11、反反应应A P是是二二级级反反应应，A消消耗耗掉掉50%所所需需时时间间10min，则，则A消耗掉消耗掉75%所需时间为所需时间为假如是零级反应，假如是零级反应，A消耗掉消耗掉75%所需时间为所需时间为30min，15min2级反应级反应0级反应级反应初始浓度初始浓度第27页13、合成氨反应为、合成氨反应为 ，若氮，若氮气消耗速率用气消耗速率用 表示，则氢气消耗速率应为表示，则氢气消耗速率应为 ：12、反应、反应A P中，反应速率和反应物浓度成中，反应速率和反应物浓度成正比，则正比，则A消耗掉消耗掉3/4所需时间是它消耗掉所需时间是它消耗掉1/2所需所需时间时间 倍，以倍，以lncA对时间对时间t 作图应得直线。作图应得直线。（对、错）。（对、错）C2对对 第28页计算题计算题第第1种种题题型型：应应用用1级级、2级级、0级级反反应应积积分分动动力力学学方方程程，直直接接求求解解kA，t，t1/2时时，可可依依据据题题目目已已知知条条件件选选取取不不一一样样形形式式积积分分速速率率方方程程（包包含含教教材材习习题题2、4、6、7、8、10均属这种类型题）。均属这种类型题）。第29页例例、在在化化学学反反应应 进进行行过过程程中中随随时时检检测测反反应应物物A浓浓度度。反反应应开开始始时时A浓浓度度为为cA0，1小小时时后后A反反应应掉掉75，试试求求2小小时时后后A浓浓度度。若若该该反反应应对对A来来说说是是：（1）一级反应；（）一级反应；（2）二级反应。）二级反应。(1)(2)或或或或解解:第30页解解：（1）一一级级反反应应，1小小时时反反应应掉掉75，2小小时时将将反反应应掉掉1小小时时时时剩剩下下25A物物质质75%，A物质浓度为物质浓度为 或由或由得得求得求得第31页(1)方法二方法二第32页第33页(2)方法二方法二第34页例例 醋酸在高温下催化裂化制得乙烯酮，副反应生成甲烷醋酸在高温下催化裂化制得乙烯酮，副反应生成甲烷，在，在916时，时，试计算（试计算（1）916时，反应掉时，反应掉99醋酸所需时间。醋酸所需时间。（2）916时，乙烯酮最高收率为多少？时，乙烯酮最高收率为多少？（3）怎样提升反应选择性？）怎样提升反应选择性？已知已知Ea1Ea2 解解:第35页(3)升高温度可提升反应选择性，因为升高温度对活化能大升高温度可提升反应选择性，因为升高温度对活化能大反应有利，而生成乙烯酮反应活化能更大。反应有利，而生成乙烯酮反应活化能更大。第36页例例、已已知知气气相相反反应应A BC为为二二级级反反应应，若若反反应应在在恒恒容容容容器器中中进进行行，反反应应温温度度为为100，开开始始时时只只有有纯纯A。当当反反应应10分分钟钟后后测测得得系系统统总总压压为为24.58kPa，其其中中A摩摩尔尔分分数为数为0.1085，试求：，试求：(1)10分钟时分钟时A转化率；转化率；(2)反应速率系数（反应速率系数（mol-1 dm3 s-1）；）；(3)反应半衰期。反应半衰期。第37页(1)A B +C t=0 pA0 0 0 t=t (1 )pA0 pA0 pA0 解解:第38页(2)第39页(3)第40页第第2种题型：种题型：应用阿仑尼乌斯方程，求应用阿仑尼乌斯方程，求 T，Ea等。等。（包含教材习题（包含教材习题11、12均属这种类型题）均属这种类型题）计算题计算题第41页 例例、在在水水溶溶液液中中，2-硝硝基基丙丙烷烷与与碱碱作作用用，其其速速率率系系数与温度关系为数与温度关系为已已知知两两个个反反应应物物初初始始浓浓度度均均为为 ，试试求求（1）在在15 min内内使使2-硝硝基基丙丙烷烷转转化化率率达达70%反反应应温温度度及及反反应应活活化化能能。（2）当当反反应应温温度度为为300K时时，反反应应转转化率化率70%所需时间。所需时间。(1)或或(2)解解:第42页解解:(1)或或第43页(2)方法方法1因为不一样温度下因为不一样温度下相等，所以相等，所以kAt 是个定值。是个定值。第44页(2)方法方法2第45页解：解：例例、65时时N2O5气气相相分分解解反反应应速速率率系系数数为为0.292min-1，活活化化能能为为103.3kJmol-1，试试求求80时速率系数及时速率系数及N2O5半衰期。半衰期。第46页第第3种种题题型型：物物理理量量代代浓浓度度是是物物理理量量（整整体体）改改变变量量比比值值代代替替浓浓度度改改变变量量比比值值，二二级级反反应应物物理理量量代代浓浓度度，必必须须知知道道初初始始浓浓度度（包包含含教教材材习习题题14、18、19、20、21 均属这种类型）。均属这种类型）。计算题计算题第47页例、气态乙醛在例、气态乙醛在518时热分解反应为时热分解反应为 ，此此反反应应在在密密闭闭容容器器中中进进行，初压为行，初压为48.39 kPa，压力增加值，压力增加值 与时间关系以下：与时间关系以下：试求该试求该2级反应速率系数（浓度以级反应速率系数（浓度以 为单为单位，时间以位，时间以 s 为单位）。为单位）。注注：已已知知不不一一样样 t 系系统统总总压压 ，总总压压pt 为为物物理量，不是理量，不是分压分压pA，反应物，反应物A初始压力初始压力pA0即即p0。第48页解解:方法一：方法一：第49页然后代入积分速率方程然后代入积分速率方程 求求 kA这是错误这是错误，因为题目中已知，因为题目中已知 t 时刻系统总压时刻系统总压pt，而，而不是不是 t 时刻时刻A物质分压物质分压 。注：注：依据依据第50页方方法法二二：物物理理量量(总总压压 p)改改变变量量比比值值代代替替浓浓度改变量比值度改变量比值注：求该二级反应速率系数，必需有注：求该二级反应速率系数，必需有cA0第51页例例.偶偶氮氮苯苯在在异异戊戊醇醇溶溶液液中中分分解解，产产生生N2。25时时测测得氮气体积得氮气体积V与时间与时间t 数据如表所表示。数据如表所表示。0100200300410015.7628.1737.7645.8869.84试求该一级反应速率系数。试求该一级反应速率系数。解：解：所以所以 1002003004102.562.582.592.61注注：一一级级反反应应物物理理量量代浓度，无需代浓度，无需cA0第52页第第4种种题题型型：已已知知复复合合反反应应反反应应机机理理，应应用用恒恒稳稳态态和和平平衡衡态态处处理理法法，求求复复合合反反应应速速率率方方程程和和活活化化能能（包含教材习题（包含教材习题22、24均属这种类型题）均属这种类型题）计算题计算题第53页(2)若反应若反应2为为慢速反应慢速反应，试求，试求 ，并求此时该复，并求此时该复合反应活化能。合反应活化能。(1)若若NO3和和NO浓度浓度在反应过程中在反应过程中很小很小，试证实，试证实例、例、N2O5分解历程以下：分解历程以下：N2O5 NO2+NO3k1k-1解：解：(1)(2)第54页解：解：(1)得得 故故 第55页(2)对峙反应到达平衡时，对峙反应到达平衡时，第56页华东理工大学East China University of Science And Technology第十二章第十二章 独立子系统统计热力学独立子系统统计热力学归纳归纳第57页基本概念基本概念 统计力学研究对象：由大量微观粒子组成宏观系统。统计力学研究对象：由大量微观粒子组成宏观系统。统统计计力力学学是是联联络络微微观观与与宏宏观观桥桥梁梁：从从理理论论上上得得到到物物质质宏宏观观特特征征，在在宏宏观观层层次次上上已已不不可可能能做做到到，必必须须进进入入从微观到宏观层次。从微观到宏观层次。宏观力学量（宏观力学量（、p、E）是对应微观量统计平均值。）是对应微观量统计平均值。第58页 统计权重：统计权重：以求平均分子量类比以求平均分子量类比 测定测定N次，其中次，其中Ni次每次测定值为次每次测定值为MiNi称量次数称量次数Mi 称量分子量。称量分子量。统计权重（概率）统计权重（概率）统计力学许多工作就是找出统计力学许多工作就是找出Pi，进而得，进而得到宏观量。到宏观量。第59页分值分值 0 1 2 能级能量能级能量小格小格 1 1 2 能级简并度能级简并度要求得分要求得分 E4分分 系统总能量系统总能量系统约束条件：子数系统约束条件：子数N（3个），能量个），能量E，体积一定体积一定分布：分布：12 6一定宏观状态拥有微观状态数一定宏观状态拥有微观状态数：数目十分巨大：数目十分巨大分布：（分布：（1）投球游戏（类比）投球游戏（类比）Z A B Z A B三个盒子三个盒子三个能级三个能级第60页 按按能能级级分分布布：分分布布是是指指粒粒子子在在各各能能级级上上分分配配，指指每每个个能能级级上上粒粒子子数数Ni确确定定，即即每每个个盒盒子子里里放放小小球球数数目目确确定定，假假如如每每个个盒盒子子里里放放小小球球数数目目Ni 不不一一样样，就就是是不不一一样样能能级级分分布布。例例Z1A0B2，Z0A2B1是是两两个个能能级级分分布布。能能级级分分布布比比如如Z1A0B2，并并没没有有指指明明是是哪哪2个个颜颜色色小小球球放放入入B盒盒，哪哪1个个放放Z盒盒，也也没没有有指指明明B盒盒两两个个小小球球在在简简并并度度即即小小格格详详细细是是怎怎么么放放置置，Z1A0B2这这种种分分布布中中小球分配方式总数就是该分布微观状态数。小球分配方式总数就是该分布微观状态数。第61页按按量量子子态态分分布布：指指粒粒子子在在各各量量子子态态上上分分布布，即每个量子态上粒子数即每个量子态上粒子数Nh确定。确定。第62页温温度度不不太太低低，密密度度不不太太高高，子子质质量量不不太太小小在在此此条条件件下下，即即粒粒子子广广布布于于不不一一样样能能级级各各个个量量子态上。子态上。离域子系统（粒子不可区分）离域子系统（粒子不可区分）（2）推广：）推广：定域子系统（粒子能够区分）定域子系统（粒子能够区分）（3）粒子全同性修正）粒子全同性修正第63页最概然分布（最可几分布）最概然分布（最可几分布）基基本本特特点点：在在含含有有大大量量粒粒子子系系统统中中，最最概概然然分分布代表了一切可能分布布代表了一切可能分布。撷取最大项法撷取最大项法含含有有大大量量粒粒子子系系统统，随随N增增大大而而减减小小，与与 之之比比随随N增增大大而而趋趋近近于于1统计规律之一。统计规律之一。第64页麦克斯韦玻尔兹曼分布（麦克斯韦玻尔兹曼分布（MB分布）及适用条件分布）及适用条件 最概然分布时最概然分布时 i 能级能级Ni 与与i 及及gi 间关系间关系各运动形式配分函数求和或将求和化黎曼积分。各运动形式配分函数求和或将求和化黎曼积分。配分函数应用求独立子系统热力学函数配分函数应用求独立子系统热力学函数能量均分原理：每个自由度取得能量均分原理：每个自由度取得 能量能量位形熵（残余位形熵）位形熵（残余位形熵）第65页主要公式主要公式 离域子系统离域子系统 一、任意按能级分布和宏观状态微观状态数一、任意按能级分布和宏观状态微观状态数 定域子系统定域子系统第66页二、最概然分布二、最概然分布 在在含含有有大大量量粒粒子子系系统统中中，最最概概然然分分布布代代表了一切可能分布。表了一切可能分布。撷取最大项法撷取最大项法第67页三、麦克斯韦三、麦克斯韦-玻耳兹曼分布玻耳兹曼分布 -适合用于适合用于任何形式能量任何形式能量 t,r,v,e,n,分子能级分子能级在在j,i两个能级上分子数之比：两个能级上分子数之比：比如在平动能级比如在平动能级 i 出现概率：出现概率：第68页转动转动 振动振动 平动平动 四、能级公式四、能级公式第69页五、子配分函数五、子配分函数 子配分函数析因子性质子配分函数析因子性质 平动配分函数平动配分函数 第70页转动配分函数转动配分函数：线形分子线形分子 振动配分函数：双原子分子振动配分函数：双原子分子 电子配分函数电子配分函数 核配分函数核配分函数 第71页六、玻尔兹曼关系式六、玻尔兹曼关系式第72页概念题：概念题：1.有有N个分子独立子系统在子相空间中表现为个分子独立子系统在子相空间中表现为 。（。（A.N个点个点 B.一个点）一个点）2、相空间中每个点，代表、相空间中每个点，代表 一个微观状态。一个微观状态。3、统计力学一个主要假设是等概率假设。它指出、统计力学一个主要假设是等概率假设。它指出 。A系统系统孤立系统中每一个微观状态出现概率都相等孤立系统中每一个微观状态出现概率都相等第73页4、写写出出平平动动、转转动动、振振动动能能级级公公式式，并并指指出出决决定定能能级级间隔大小因子。间隔大小因子。决定能级间隔大小因子：平动决定能级间隔大小因子：平动 m，V；转动转动 ；振动振动 5、MB分布适用条件是什么？分布适用条件是什么？一一定定宏宏观观平平衡衡状状态态（N，E，V），独独立立定定域域子子系系统统、独独立立离离域域子子系系统统（温温度度不不太太低低，密密度度不不太太高高，子子质质量量不不太太小小，目目标标：使使粒粒子子广广布布于于各各能能级级）；任何形式能量任何形式能量。第74页6、试试写写出出子子配配分分函函数数析析因因子子性性质质及及各各配配分分函函数数表表示示式。式。7、写出子配分函数三种不一样形式表示式。、写出子配分函数三种不一样形式表示式。8、依依据据配配分分函函数数析析因因子子性性质质写写出出能能量量标标度度零零点点设设在在基态能级上子配分函数基态能级上子配分函数 q0第75页10、N2O气气体体分分子子为为不不对对称称线线形形结结构构NNO，按按照照玻玻尔尔兹曼关系式，能够得到它残余位形熵为兹曼关系式，能够得到它残余位形熵为 。9、能能量量E、压压力力p及及密密度度都都是是宏宏观观力力学学量量，它它们们分分别别是是系统各微观状态对应微观量统计平均值，对不对？系统各微观状态对应微观量统计平均值，对不对？。对对第76页11、一一样样温温度度下下，N2(g)，HBr(g)，CO(g)何何种种气气体体标标准准摩摩尔平动熵最大？为何？尔平动熵最大？为何？。何种气体标准摩尔转动熵最大？为何？何种气体标准摩尔转动熵最大？为何？。分分别别指指出出各各气体分子对称数气体分子对称数 。12、在在一一定定温温度度下下，将将1mol理理想想气气体体压压缩缩，则则该该系系统统拥拥有有微观状态数微观状态数 （A.不变；不变；B.降低；降低；C.增加）增加）HBr最大，因为分子量最大最大，因为分子量最大2,1,1BCO最大，因为最大，因为CO和和 均最小均最小13、已已知知O2转转动动惯惯量量 I=11.93510-46kgm2，若若视视O2为为理理想想气体，求转动所产生气体，求转动所产生CV,m值值 。R（能量均分原理（能量均分原理)第77页14、子配分函数受哪些原因影响？、子配分函数受哪些原因影响？宏观性质：宏观性质：T，V；微观性质：；微观性质：m，I，v15、300K时有一理想气体系统，其分子可在能级间隔时有一理想气体系统，其分子可在能级间隔 两两能能级级上上分分布布，若若能能级级简简并并度度为为 和和 ，试试确确定定处处于于相相邻邻两两能能级级上上分分子子数之比数之比 N2/N1。第78页计算题计算题题题型型一一：求求系系统统宏宏观观状状态态所所含含有有能能级级分分布布方方式式及及每每种分布所拥有微观状态数（习题种分布所拥有微观状态数（习题1、2、3）第79页例例、某某系系统统由由3个个单单维维简简谐谐振振子子组组成成，它它们们分分别别围围绕绕着着A、B、C三个定点作振动，系统总能量三个定点作振动，系统总能量为为 ，为单维谐振子振动频率。试列出为单维谐振子振动频率。试列出（1）该该系系统统各各种种可可能能能能级级分分布布方方式式；(2)每每种种能能量量分分布布拥拥有有微微观观状状态态数数是是多多少少；(3)哪哪个个能能量量分分布布出出现现可可能性最大能性最大。第80页解解：（：（1）共有共有A、B、C、D 4种可能分布。种可能分布。能量分布能量分布振子能级振子能级ABCD20110210010200101000第81页(2)(3)能量分布能量分布C出现可能性最大。出现可能性最大。第82页 题题型型二二：应应用用q 定定义义式式或或q 析析因因子子性性质质及及最最概概然然分分布布MB分分布布公公式式，求求 q、粒粒子子在在各各能能级级出出现现概概率率及及各各能能级级粒子数之比（习题粒子数之比（习题4、5、6、7、8）计算题计算题第83页（1）每个能级玻耳兹曼因子）每个能级玻耳兹曼因子 ；（2）粒子配分函数；）粒子配分函数；（3）粒子在这五个能级上出现概率；）粒子在这五个能级上出现概率；（4）系统摩尔能。）系统摩尔能。例例.设有一平衡独立子系统，服从玻耳兹曼分布，粒设有一平衡独立子系统，服从玻耳兹曼分布，粒子最低五个能级为子最低五个能级为 它们都是非简并，当系统温度为它们都是非简并，当系统温度为300 K时，试计算：时，试计算：解解:（2）（3）第84页解：（解：（1）（2）第85页（3）第86页假如已知假如已知 E 和和 q 关系式，也可求关系式，也可求 Em 第87页例例、设设有有一一平平衡衡独独立立子子系系统统，服服从从玻玻耳耳兹兹曼曼分分布布，粒粒子最低五个能级能量分别为子最低五个能级能量分别为 能能级级简简并并度度分分别别为为1、1、3、2、1。若若系系统统温温度度为为300 K，试试计计算算：(1)子子配配分函数分函数q；(2)粒子分别在能级粒子分别在能级 和和 上出现概率。上出现概率。解解:第88页解：解：(1)第89页例例、已已知知300 K时时，某某独独立立离离域域子子系系统统中中，有有一一个个分分子子处处于于 平平动动能能级级，转转动动能能级级和和 振振动动能能级级上上。已已知知平平动动能能级级能能量量和和简简并并度度分分别别为为 和和 ，转转动动能能级级能能量量和和简简并并度度分分别别为为 和和 30 ，振振动动能能级能量为级能量为 。子配分函数。子配分函数 ，和和 。计计算算分分子子处处于于这这个个热热运运动动能能级级概率。概率。解：解：第90页例例、试试计计算算1mol氩氩气气（单单原原子子分分子子）在在202650 Pa、25时子配分函数。已知氩摩尔质量为时子配分函数。已知氩摩尔质量为解：解：第91页例例：有有一一子子数数为为N 平平衡衡独独立立子子系系统统，200K时时它它子子仅仅分分布布在在三个能级上，能级能量和简并度分别为：三个能级上，能级能量和简并度分别为：式中式中 k 为玻耳兹曼常数。试计算：为玻耳兹曼常数。试计算：(1)200K时子配分函数；时子配分函数；(2)200K时子在能级时子在能级 上出现概率；上出现概率；(3)当当 时，子在三个能级上出现概率之比。时，子在三个能级上出现概率之比。解：解：第92页解：解：(1)(2)第93页题题型型三三：已已知知热热力力学学函函数数和和子子配配分分函函数数 q 关关系系式式，求求热热力力学学状状态态函函数数，要要注注意意 q 公公式式中中各各变变量量物物理理意意义义，且且均用国际标准量纲代入（习题均用国际标准量纲代入（习题9、13、15、16）。）。计算题计算题解解题题思思绪绪：（1）首首先先判判断断系系统统中中分分子子运运动动形形式式有有几几个个，假假如如单单原原子子气气体体分分子子，则则只只有有平平动动，假假如如双双原原子子气气体体分分子子，热热运运动动包包含含平平动动、转转动动和和振振动动三三种种形形式式。（2）依依据据q析析因因子子性性质质，求求出出q表表示示式式。（3）假假如如热热力力学学函函数数和和q关关系系式式中中，有有q对对T或或V微微分分求求导导，则则先先求求出出导导数数，然然后后再再将将q表表示示式式代代入入热热力力学学函函数数和和q关关系系式式中中，求求出出热热力学函数。力学函数。第94页例、独立离域子系统熵与配分函数关系为：例、独立离域子系统熵与配分函数关系为：(1)试试计计算算1 mol Xe（氙氙）气气体体在在101325 Pa和和165.1 K时时热热 熵熵。已已 知知 Xe摩摩 尔尔 质质 量量 为为 131.3gmol-1，h=0.66262 10-33 Js，L=6.022 1023 mol-1，(2)试计算试计算1 mol H2气体气体在在101325 Pa和和1 K时热熵时热熵?已知已知解解:(1)(2)第95页单原子分子单原子分子(1)第96页第97页第98页(2)双原子分子双原子分子注意公式条件注意公式条件第99页第100页第101页例：已知离域子系统平动熵例：已知离域子系统平动熵(1)证实证实并求并求HCl在在25 和和101325Pa下下摩尔摩尔平动熵。平动熵。(2)若若有有1molHCl，1molN2均均处处于于25和和101325Pa下下，试试求求二二者摩尔平动熵之差者摩尔平动熵之差 已已知知HCl和和N2摩摩尔尔质质量量分分别别为为36.46和和28.01 并并均均可可视视为为理想气体。理想气体。解解:(1)(2)第102页解解:(1)第103页第104页HCl和和N2p、V、T 均相同均相同（2）第105页例、试利用单原子分子理想气体公式例、试利用单原子分子理想气体公式解：单原子分子解：单原子分子第106页证实：证实：第107页所以所以第108页