2012物理化学(复习)

物理化学复习四川师范大学化学与材料科学学院CollegeofChemistry&MaterialScience2020/2/112化学热力学(以热力学第一、第二定律为理论基础)1.系统与环境：(P.13)系统与环境之间通过界面只有能量传递，无物质质量传递的系统称为；系统与环境之间通过界面既无能量传递，也无物质质量传递的系统称为；系统与环境之间通过界面既有能量传递，也有物质质量传递的系统称为。四川师范大学化学与材料科学学院CollegeofChemistry&MaterialScience2020/2/1132.系统的宏观性质(热力学性质)与状态函数(P.13)a.体积、质量、密度、摩尔热力学能、摩尔焓、摩尔熵、焓、吉布斯自由能、定压热容、定容热容、熵。强度性质？广度性质？b.热力学能是系统的状态函数，若系统从始态出发经一循环过程又回到原始态，则系统热力学能的变化量U为；吉布斯自由能G的变化量为；焓的变化量H为。四川师范大学化学与材料科学学院CollegeofChemistry&MaterialScience2020/2/1143.相，相数，物种数，组分数，相律(P.14,92-94)(1)在标准压力下水与水蒸汽成平衡的系统中自由度？(2)在I2(s)与I2(g)平衡的体系中，自由度？(3)任意量HCl(g)和NH3组成的系统中，当反应HCl(g)＋NH3(g)＝NH4Cl(s)达到平衡时，其平衡系统自由度？(4)NH4HS(s)分解达到平衡NH4HS(s)＝NH3(g)＋H2S(g)时的自由度？(5)二组分系统的最大自由度？（0、1、2、3、4）四川师范大学化学与材料科学学院CollegeofChemistry&MaterialScience2020/2/1154.系统的变化过程(P.18)过程:在一定条件下，系统由始态变化到终态的经过。a.定温过程T1＝T2＝Tsub.定压过程p1＝p2＝psuc.定容过程V1＝V2d.绝热过程Q＝0e.循环过程，状态函数的改变量为0f.对抗恒定外压过程，psu＝常数g.自由膨胀(向真空膨胀)过程，psu＝0h.相变过程、化学变化过程四川师范大学化学与材料科学学院CollegeofChemistry&MaterialScience2020/2/1165.热与功(不是状态函数，与过程有关)(P.24)a.热Q：因系统与环境间的温度差而引起的能量传递形式。b.Q0，系统从环境吸热；Q0，系统向环境放热c.功W：因系统与环境间压力差或其它力的存在引起的能量传递形式。W0，环境对系统作功；W0，系统对环境作功d.W可分为体积功(系统体积变化时与环境传递的功)和非体积功(体积功以外的所有功W)。四川师范大学化学与材料科学学院CollegeofChemistry&MaterialScience2020/2/1176.可逆过程与热力学平衡(P.26-27)a.可逆过程：系统和环境经一途径由始态变化到终态，沿着原来的途径从相反的方向变化到恢复原来的状态。特点：全过程中系统内部无限接近平衡；过程的进展无限缓慢(T环＝T；p环＝p)b.热力学平衡：系统的宏观性质不随时间而变化。热平衡－系统各部分的温度相等，除绝热外，系统温度与环境温度相等；力平衡－系统各部分的压力相等；相平衡－系统各相的组成与数量不随时间而变；化学平衡－系统的组成不随时间而变。四川师范大学化学与材料科学学院CollegeofChemistry&MaterialScience2020/2/1187.热力学第一定律(能量守恒定律)(P.29-37)a.热力学将能量分为热Q、功W、热力学能U(内能)三种形式，当系统发生状态变化时，三种形式的能量之间将进行转化，但总能量保持不变。b.数学表达式：U2－U1＝Q＋W；U＝Q＋W；dU＝Q＋Wc.含义：封闭系统发生状态变化时，其热力学能的改变等于变化过程中环境传递给系统的热和功的总和。或封闭系统中的热力学能不会自行产生或消灭，只能以不同的形式(功、热)进行等量转化。四川师范大学化学与材料科学学院CollegeofChemistry&MaterialScience2020/2/119(P.30)(1)对封闭系统循环过程：U＝0，Q＝－W。封闭系统发生循环过程，系统从环境吸热完全转化为系统对环境作功。或封闭系统发生循环过程，环境对系统作功完全转化为系统向环境放热。(2)对封闭系统绝热过程：Q＝0，U＝W。封闭系统发生绝热过程，环境对系统作功等于系统热力学能的增量。或系统热力学能的减小量等于系统对环境作的功。(3)隔离系统：Q＝0，W＝0，U＝0。隔离系统的热力学能量守恒。四川师范大学化学与材料科学学院CollegeofChemistry&MaterialScience2020/2/1110(1)以水为系统，Q0，W0，U0。(2)以电热丝和水为系统，Q0，W0，U0。(3)以电热丝、电源、水及其他一切有关的部分为系统，Q0，W0，U0。四川师范大学化学与材料科学学院CollegeofChemistry&MaterialScience2020/2/11118.定容热Qv、定压热Qp、焓H、热容(P.30-31)a.封闭体系在非体积功为0的定容过程：Qv＝U，dU＝Qvb.封闭体系在非体积功为0的定压过程：Qp＝(U＋pV)＝Hc.焓是系统的状态函数，定义为H＝U＋pV，若系统发生状态变化时，则焓的变化值为H＝(U＋pV)＝U＋(pV)，(pV)＝p2V2－p1V1公式H＝U＋pV的适应条件？(等压过程)公式H＝Qp的适应条件？(只作体积功的等压过程)d.热容C：系统在定压或定容下，非体积功为0，无相变和化学变化时，升高单位热力学温度时所吸收的热。四川师范大学化学与材料科学学院CollegeofChemistry&MaterialScience2020/2/1112公式H＝U＋pV的适应条件为？公式H＝Qp的适应条件为？QV＝U的应用条件。Qp＝H的应用条件是。焓是系统的状态函数，定义为H＝U＋pV，若系统发生状态变化时，则焓的变化值为H＝U＋(pV)，式中(pV)＝。四川师范大学化学与材料科学学院CollegeofChemistry&MaterialScience2020/2/11139.热化学(P.39-46)a.反应的摩尔热力学能变，反应的摩尔焓变；b.化学反应的标准摩尔焓变；c.盖斯定律；d.物质的标准摩尔生成焓，标准摩尔燃烧焓；e.化学反应的标准摩尔焓变的计算；f.化学反应的标准摩尔焓变与温度的关系-基尔霍夫方程四川师范大学化学与材料科学学院CollegeofChemistry&MaterialScience2020/2/1114已知反应B→A，B→C的等压反应热分别为ΔH1和ΔH2，则A→C的等压反应热ΔH3与ΔH1和ΔH2的关系是。四川师范大学化学与材料科学学院CollegeofChemistry&MaterialScience2020/2/111510.热力学第二定律，熵S(P.51-52)克劳休斯：不可能把热由低温物体转移到高温物体而不留下其他变化。开尔文：不可能从单一热源吸热使之完全变为功而不留下其他变化。数学表达式：TQds四川师范大学化学与材料科学学院CollegeofChemistry&MaterialScience2020/2/1116熵S：熵是状态函数，为广度性质，单位J.K-1。(1)绝热过程Q＝0，S≥0。(2)在隔离系统S≥0在隔离系统中进行的可逆过程S；进行不可逆过程S。25℃时，将11.2升O2与11.2升N2混合成11.2升的混合气体，该过程ΔS=，ΔG=。四川师范大学化学与材料科学学院CollegeofChemistry&MaterialScience2020/2/1117下列过程中ΔS为负值的是A．液态溴蒸发成气态溴B．SnO2(s)＋2H2(g)＝Sn(s)＋2H2O(l)C．电解水生成H2和O2D．公路上撤盐使冰融化熵是混乱度(热力学微观状态数或热力学几率)的量度，下列结论中不正确的是A．同一种物质的固、液、气态熵值增大B．同种物质温度越高熵值越大C．分子内含原子数越多熵值越大D．0K时任何纯物质的熵值都等于零四川师范大学化学与材料科学学院CollegeofChemistry&MaterialScience2020/2/111811.亥姆霍茨函数A，吉布斯函数G(P.63-64)a.定义A＝U－TS，b.定义G＝H－TS＝U＋pV－TS＝A＋pV，公式G＝H－TS的适应条件为；吉布斯自由能判据适合于封闭体系的过程；亥姆赫兹自由能判据适合于封闭体系的过程。吉布斯自由能的含义应该是A．系统能对外做非体积功的能量B．在可逆条件下系统能对外做非体积功的能量C．按定义理解G＝H－TSD．恒温恒压可逆条件下系统能对外做非体积功的能量四川师范大学化学与材料科学学院CollegeofChemistry&MaterialScience2020/2/111912.偏摩尔量与化学势(多组分系统热力学)(P.75)偏摩尔量ZB的定义(1)含义：ZB的是在定温、定压、定组成nC条件下，任意广度性质Z随nB的变化率；定温定压下，向大量的某一定组成的溶液中加入单位物质的量的B时引起系统广度性质Z的改变量。(2)只有广度性质才有偏摩尔量，偏摩尔量是强度性质。(3)只有在定温定压下，某广度性质对组分B的物质的量的偏微分才是偏摩尔量。(4)偏摩尔量是温度、压力和组成的函数。(5)纯物质的偏摩尔量就是摩尔量。)(,,)(BCnpTBBCnZZ四川师范大学化学与材料科学学院CollegeofChemistry&MaterialScience2020/2/1120化学势B的定义：(P.77)溶液中组分B的偏摩尔量GB为化学势B，纯物质的化学势等于该物质摩尔吉布斯自由能。多组分均相系统的热力学基本方程：dG＝－SdT＋Vdp＋BdnBdA＝－SdT－pdV＋BdnBdH＝TdS＋Vdp＋BdnBdU＝TdS－pdV＋BdnB)(,,)(BCnpTBBBCnGG)(,,)(,,)(,,)(,,)()()()(BCnpSBBCnVSBBCnVTBBCnpTBBCCCCnHnUnAnG四川师范大学化学与材料科学学院CollegeofChemistry&MaterialScience2020/2/1121jnpsinA,,)(jnpsinG,,)(jnpsinH,,)(jnpsinU,,)(jnPTinA.,)(jnPTinG,,)(jnPTinH,,)(jnPTinU,,)(jnVTinA,,)(jnVTinG,,)(jnVTinH,,)(jnVTinU,,)(四川师范大学化学与材料科学学院CollegeofChemistry&MaterialScience2020/2/112213.克－克方程(P.98-100)在一定温度T和压力p下的两相平衡系统：凝聚相(液相或固相)气相(1)忽略凝聚相体积(2)气体视为理想气体，得到克－克方程微分式：(3)视为常数得到克－克方积微分式：lnp－1/T作图为一直线，直线的斜率为(4)克－克方程适用两相平衡2lnRTHdTpdmvapBRTHpmvaplnRHmvap四川师范大学化学与材料科学学院CollegeofChemistry&MaterialScience2020/2/112314.理想溶液和稀溶液(P.101-104)(1)拉乌尔定律：平衡时，稀溶液中溶剂A在气相的分压pA等于同一温度下该纯溶剂的饱和蒸气压pA*与该溶液中溶剂的摩尔分数xA的乘积。pA＝pA*xA＝pA*(1－xB)(2)亨利定律：一定温度下，微溶气体B在溶剂A中的摩尔分数xB与该气体在气相中的平衡分压pB成正比。xB＝kxpB(3)理想溶液：在一定温