物理化学复习资料.doc
《物理化学复习资料.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《物理化学复习资料.doc(23页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第0章 气体的pVT性质 一、重要概念:理想气体,波义尔定律,盖吕萨克定律,阿夫加德罗定律,分压定律,分体积定律,范德华气体二、重要公式与定义式1理想气体状态方程式2分压定律3分体积定律4范德华方程第1章 热力学第一定律及应用一、重要概念系统与环境,隔离系统,封闭系统,敞开系统,广延性质或容量性质(加和性:V,U,H,S,A,G),强度性质(摩尔量,T,p),功W,热Q,热力学能,焓,热容,状态与状态函数,平衡态,过程函数(Q,W),可逆过程,真空膨胀过程,标准态(纯态,),标准反应焓,标准摩尔生成焓fHm(B,T),标准摩尔燃烧焓cHm(B,T)。二、重要公式与定义式1. 体积功:2. 热力
2、学第一定律:,3. 焓的定义: 4. 热容:等容摩尔热容 等压摩尔热容 理想气体:;凝聚态:单原子理想气体分子: 双原子理想气体分子: 5. 标准摩尔反应焓:由标准摩尔生成焓或标准摩尔燃烧焓计算 D 6. 基希霍夫公式(适用于相变和化学反应过程) D 7. 等压摩尔反应热(焓)与等容摩尔反应热(焓)的关系式 QpQV =rHm(T)rUm(T) = 8. 理想气体的可逆绝热过程方程: , p1V1/T1 = p2V2/T2,=Cp,m/CV,m 三、各种过程Q、W、U、H 的计算1解题时可能要用到的内容(1) 对于气体,题目没有特别声明,一般可认为是理想气体,如N2,O2,H2等。 等温过程
3、dT=0,U=0 H=0,Q=W; 非恒温过程 U= n CV,mT,H= n Cp,mT, 单原子气体 CV,m =3R/2,Cp,m = CV,m+R = 5R/2(2) 对于凝聚相,状态函数通常近似认为与温度有关,而与压力或体积无关,即 D UH= n Cp,mT2恒压过程:p外=p=常数,无其他功W=0 (1) W= -p外(V2-V1),H = Qp =n Cp,m dT,U =H(pV),Q=UW (2) 真空膨胀过程 p外=0,W=0,Q=U 理想气体结果:dT=0,W=0,Q=U=0,H=0 (3) 恒外压过程: 首先计算功W,然后计算U,再计算Q,H。3. 恒容过程:dV=0
4、 W=0,QV =U =n CV,mdT,H=U + Vp 4绝热过程:Q=0 (1) 绝热可逆过程 W=pdV =U =n CV,mdT,H=U(pV) 理想气体:, (2)绝热一般过程:由方程W =p外dV =U =n CV,m dT 建立方程求解。5. 相变过程S()S() (1) 可逆相变(正常相变或平衡相变):在温度T对应的饱和蒸气压下的相变,如水在常压下的0 结冰或冰溶解,100 时的汽化或凝结等过程。 由温度T1下的相变焓计算另一温度T2下的相变焓 D Hm(T2)= Hm(T1)+Cp,m dT (2) 不可逆相变:利用状态函数与路径无关的特点,根据题目所给的条件,设计成题目给
5、定或根据常识知道的(比如水的正常相变点)若干个可逆过程,然后进行计算。 6化学变化过程:标准反应焓的计算 (1) 由298.15K时的标准摩尔生成焓或标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓,然后利用基希霍夫公式计算另一温度T时的标准反应焓。注意:生成反应和燃烧反应的定义,以及标准摩尔生成焓或标准摩尔燃烧焓存在的联系。 例如 H2O(l)的生成焓与H2的燃烧焓,CO2 的生成焓与C(石墨)的燃烧焓数值等同。 (2) 一般过程焓的计算:基本思想是(1),再加上相变焓等。 (3) 燃烧反应系统的最高温度计算:整个系统作为绝热系统看待处理由系统焓变D H=0 建立方程计算。四、典型题示例 1-1 1mol
6、理想气体于27 、101325Pa状态下受某恒定外压恒温压缩到平衡,再由该状态恒容升温到97 ,则压力升到1013.25kPa。求整个过程的W、Q、U及H。已知该气体的CV,m 恒定为20.92Jmol-1 K-1。 解题思路:需先利用理想气体状态方程计算有关状态: (T1=27, p1=101325Pa,V1)(T2=27, p2=p外=?,V2=?) (T3=97, p3=1013.25kPa,V3= V2) 1-2水在 -5 的结冰过程为不可逆过程,计算时要利用0 结冰的可逆相变过程,即H1 H2O(l,1 mol,-5 , ) H2O(s,1 mol,-5,) H2 H4H3 H2O(
7、l,1 mol, 0,) H2O(s,1 mol,0,) H1=H2H3H41-3 在 298.15K 时,使 5.27 克的甲醇(摩尔质量为32克) 在弹式量热计中恒容燃烧,放出 119.50kJ 的热量。忽略压力对焓的影响。 (1) 计算甲醇的标准燃烧焓 。 (2) 已知298.15K时 H2O(l) 和CO2(g)的标准摩尔生成焓分别为285.83 kJmol1 、393.51 kJmol1,计算CH3OH(l)的。(3) 如果甲醇的标准蒸发焓为 35.27kJmol1,计算CH3OH(g) 的。解:(1) 甲醇燃烧反应:CH3OH(l) +O2(g) CO2(g) + 2H2O(l)
8、=119.50 kJ/(5.27/32)mol =725.62 kJmol1=+ = (725.620.58.3145298.15103)kJ.mol1 =726.86 kJmol 1(2) =(CO2) + 2(H2O ) CH3OH(l) CH3OH (l) = (CO2) + 2 (H2O ) = 393.51+2(285.83)(726.86) kJmol1 =238.31 kJmol1(3) CH3OH (l) CH3OH (g) , = 35.27 kJ.mol1 CH3OH (g) =CH3OH (l) + = (38.31+35.27)kJ.mol 1 =203.04 kJmo
9、l1第2章 热力学第二定律一、重要概念 卡诺循环,热机效率,熵,摩尔规定熵,标准熵,标准反应熵,亥姆霍兹函数,吉布斯函数二、主要公式与定义式1. 热机效率:2. 卡诺定理:任何循环的热温熵小于或等于0不可逆可逆 不可逆可逆 克劳修斯(R.Clausius) 不等式: D S 3. 熵的定义式: 4. 亥姆霍兹(helmholtz)函数的定义式: A=UTS 5. 吉布斯(Gibbs)函数的定义式:G=HTS,G=ApV 6. 热力学第三定律:S*(0K,完美晶体)= 0 7. 过程方向的判据: (1) 等温等压不做非体积功过程(最常用): dG0,自发(不可逆);S(隔离系统)=0,平衡(可逆
10、)。 (3) 等温等容不做非体积功过程: dA0,自发(不可逆);dA=0,平衡(可逆)。8可逆过程非体积功的计算 (1) 等温可逆过程功:Wr =A T,Wr =AT,V, (2) 等温等压过程非体积功:Wr =G T,p9. 热力学基本方程与麦克斯韦关系式(1) 基本式: dU =T dSpdV (源由: dU =Q W ,可逆过程:Qr = T dS,Wr = pdV ) 其他式可推导: dH =d(UpV)= T dS V dp dA = d(UTS) =SdT pdV dG = d(HTS)=SdTV dp在上系列式,应重点掌握dG=SdTV dp 在等压下的关系式dG= SdT 和
11、等温时的关系式dG=Vdp。(2) 麦克斯韦关系式(了解内容)若dF = Mdx + N dy, 则 即: 利用dU =T dSpdV关系有: dH = T dSV dp 关系有: dA =S dTp dV 关系有: dG =S dT V dp关系有: 三、S、A、G的计算 1S的计算 (1) 理想气体pVT过程的计算 (状态函数与路径无关,理想气体:) 积分结果: (代入:) (Cp,m = CV,m +R) 特例:恒温过程: 恒容过程: 恒压过程:S =nCp,mln(T2/T1) (2) 恒容过程:D (3) 恒压过程: D (4) 相变过程:可逆相变D (5) 环境过程:认为是恒温的大
12、热源,过程为可逆 D (6) 绝对熵的计算:利用热力学第三定律计算的熵为绝对熵,过程通常涉及多个相变过程,是一个综合计算过程。具体看教材。 (7) 标准摩尔反应熵的计算 D r Sm = vB Sm(B, T)2G的计算 (1) 平衡相变过程:G=0 (2) 恒温过程: D G=HTS (3) 非恒温过程:DG=HS =H(T S)=H(T 2 S2T1 S1) 特别提醒:题目若要计算G,一般是恒温过程;若不是恒温,题目必然会给出绝对熵。 3A的计算 (1) 等温等容不做非体积功可逆过程:A=0 (2) 恒温:A=UTS=G(pV)= G(p2V2p1V1)(3) 非恒温过程:A=U(TS)
13、=U(T2S2T1S1)特别提醒:题目若要计算A,一般是恒温过程;若不是恒温,题目必然会给出绝对熵。四、典型题示例 2-1 5mol某理想气体( Cp,m = 20.10 JK1mol1),由始态 ( 400K,200kPa) 经恒容加热到终态 (600K) 。试计算该过程的W、Q、U、H及 S。5 molT2=600Kp25 molT1=400Kp1=200kPadV=0 解: 2-2:已知水在0,100 kPa下的熔化焓为6.009 kJmol1; 冰和水的平均摩尔热容分别为37.6和75.3JK1mol1。试计算 H2O( s,5,100kPa) H2O( l,5,100kPa)的H、S
14、和G,并说明该过程能否自发进行? . 解法1:设计如下路径(以1mol为基准) H, SH2O(1mol, l, T1=5, 100kPa)H2O(1mol, l, T2=0, 100kPa)H2O(1mol, s, T2=0, 100kPa)H2O(1mol, s, T1=5, 100kPa)H2 ,S2H3S3H1S1 =所以过程不能进行解法2:若比较熟悉基尔霍夫公式的使用条件,可直接利用d(DH)/dT=DCp。当DCp 为常数时,积分得 其余步骤同解法1。2-3 1 mol理想气体始态为27、1MPa,令其反抗恒定的0.2MPa外压;膨胀到体积为原来的5倍,压力与外压相同。 计算此过程
15、的Q、W、U、H、S、A及 G。已知理想气体的恒容摩尔热容为12.471Jmol1K1。 解:系统的变化过程 : n = 1molT1 =300.15Kp1=1 MPaV1n = 1molT2 =?p2= 0.2 MPaV2=5 V11mol根据理想气体状态方程 p1V1/T1 = p2 V2 / T2 可得T1=T2 = 300.15K即为等温过程( 这是解本题的关键! 若先算出V1,再算T2值,因为保留有效位数的不同引起计算误差,有可能出现T1T2)。 根据理想气体恒温时有H =U = 0 W =p外(V2V1) =(p1 /5)(5V1V1) =0.8 p1V1 =0.8 nRT1 =
16、0.8 18.134 300.15 J =1996 J由第一定律可得Q = UW = 1996 JS = nRln(V2/V1) = (18.314) JK1ln(5/1) = 13.38 JK1A = UTS = 0J300.15K13.38 JK1 =4016 JG = HTS = A =4016J 注意: 若要计算A或 G ,但没有给出绝对熵数值的过程, 必然是等温过程。第3章 多组分体系热力学一、重要概念 混合物(各组分标准态相同)与溶液(分溶剂和溶质,标准态不同), 组成表示:物质B的摩尔分数xB、质量分数wB、(物质的量)浓度cB、质量摩尔浓度bB,理想稀溶液,理想溶液,偏摩尔量,
17、化学势,稀溶液的依数性,逸度与逸度系数,活度与活度系数二、重要定理与公式1拉乌尔定律:稀溶液溶剂A的蒸气压与纯溶剂的蒸气压关系 pA = pA*xA 2亨利定律:稀溶液挥发性溶质B的蒸气压pA = k xA,k为亨利常数 3稀溶液的依数性:(1) 蒸气压下降: p = pA*pA = pA* xB (2) 凝固点降低: Tf =Kf bB,Kf 溶剂有关的凝固点降低常数 (3) 沸点升高:D Tb =Kb bB,Kb溶剂有关的沸点升高常数 (4) 渗透压:在半透膜两边的平衡压力差 =cRT 4. 化学势定义 (1) 理想气体的化学势 纯态理想气体:(T)=(T) +RTln(p/p ) 理想气
18、体混合物中任意组分:B(T)=B(T) +RTln(p/p B) (2) 实际气体的化学势与逸度f 纯态实际气体(T)=(T) +RTln(f/p ) (其中逸度系数B = fB / xB pB,理想气体B =1)。 实际气体混合物任意组分:B(T)=B(T) +RTln(fB/p B)(3) 分配定律:在T,p下,某溶质B在溶剂A构成的两相达到平衡时有 5过程方向判据:dT=0,dp=0,W=0时 (1) 相变过程:自发过程方向 vBB 0 (2) 化学反应:等温等压下自发过程方向 vBB 0。 6. 理想溶液的性质 理想溶液液:任一组分在全部组成范围内都符合拉乌尔定律的混合物。 (1) 化
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 物理化学 复习资料
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【精****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【精****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。