化学势(视频)1(1)

视频分组与时间统计(228分钟)1.4-1、4-2-3、4-4-5时间：8+12+11=33分钟2.4-6~8、4-9-10、4-11-12、4-13~15、4-16-174-18~20、4-21-22时间：11+8+7+11+11+13+10=71分钟3.4-23-24、4-25-25、4-27-28、4-29、4-30-314-32-33时间：10+14+13+10+18+11=76分钟4.4-34-35、4-36-37、4-38-39-40时间：13+15+20=48分钟问题一1.等温等压下开放系问题的核心是混合。为什么?2.一元开放系最重要的经验规律是什么？3.封闭系中，有二元状态函数理论。一元开放系中，三个自变量(状态函数)有什么特殊要求？4.Gm=Gm(T,p)与物质量无关，为什么？5.一元开放系热力学基本方程中，dU=TdS-pdV+μdn，其中μdn如何理解？6.请证明溶质含量很低时，5种浓度表达式之间可以线性转换。7.关于偏摩尔量之间的公式，视频中提到“自成体系”，请问这个概念指什么？问题二11.二元开放系最重要的经验规律是什么？12.二元系一次齐次函数特性最重要的意义是什么13.在汽液平衡线上，化学势相等。但化学势并不是一直保持不变的。请证明之。15.下面的分析有问题，请具体指出：凝固点降低问题中，开始是纯物质的固液两相平衡，对应原始熔点。液相加入溶质后，其化学势降低，但与之平衡的纯固相的化学势反而上升(见纯物质μ-T)。请解释这个矛盾。17.根据dS=(dU+pdV)/T,在第3章中诠释了熵变的含义。根据dS=(dU+pdV-μdn)/T,熵变有什么新的含义？问题三21.二元系中，偏摩尔体积VB的含义是什么？它与Vm的差别是什么？与V*m,B的差别是什么？23.数学中最简单的二元函数是什么？请具体写出24.与HB=UB+pVB类似的还有H=U+pV和H*m,B=U*m,B+pV*m,B，请分别阐述它们的含义。25.化学势与稳定性有什么关系？26.水-乙醇混合的体积曲线上，某一点的切线上，各个点的含义是什么？难题27.混合过程有热效应吗？调幅分解呢？为什么？28.对于理想液态混合物,其溶剂化学势随溶质的加入而不断降低,请给予解释。问题四31.请从纯溶剂化学势降低的角度解释拉乌尔定律32.理想液态混合物中,为何拉乌尔、亨利定律等价33.气体化学势的自变量是什么？溶液呢？34.用一句话概括拉乌尔定律与亨利定律的差异35.例4.4.1中，927kPa170kPa的原因何在？36.PPT中，呈正偏差的图形里，物质2为溶剂的稀溶液中，亨利定律系数等于什么？为什么？37.单组份pg化学势中的μ(T,pθ)，有绝对值吗？它为何与压力pθ相关？μ=Gm=Um+pVm-TSmμ(双原子pg)=-T(Sm-29)；(Sm-29)0？问题五41.理想稀溶液的溶质化学势表达式中，μ*B(l)的含义是什么？μ*B(l)对应的物质真实存在吗？42.理想稀溶液中，溶质B的μB(T,bθ)的含义是什么？μB(T,bθ)对应的物质真实存在吗？请以水(溶剂)-乙醇(溶质)系统为例进行分析。设水溶液中xB≤0.01时亨利定律才成立。43.反渗透可以用于海水淡化及硬水软化。请分别给予解释。44.扩散过程一定有热效应吗？注意用特例分析。45.习题4.5.13(3)的标准答案：化学势进一步降低问题六51.凝固点降低的推导中，△fusHm,A的含义是什么？请分别用公式与文字回答。52.△fusHm,A对应着过程，请问该过程由几个步骤组成？53.△fusHm,A与△fusH*m,A的差异如何计算？54.气相中的分压与溶液中的成分，它们对化学势的影响非常相似，请问为什么？(理想情况下)56.图4-4中两条线“平行”错误。正确画法是什么？57.对式4-126第一个等号的两侧分别解释。顾雨清58.根据式(4-129)，渗透压随温度升高而增大。请问为什么？问题七61.四个依数性中，有一个共同的研究对象。请问是什么？62.依数性为什么只有四个？请从溶液“对手”的角度分析。63.等温下，溶质B溶入溶剂A。若纯B的摩尔体积大于溶液中B的偏摩尔体积，请问增加压力使B在A中溶解度增大的原因是什么？64.请从过程的角度总结四个依数性。它们都是由哪些基本过程组合而成的？还有外压影响饱和蒸汽压问题。请简要总结第四章。第4章化学势背景：物质变化(开放)系统开放后物质的状态：1.两种物质机械并列,但不真正混合,因此呈两相2.两种物质在分子水平上混合，即形成(广义)溶液，因此呈单相。开放系统问题的核心：对两种不同纯物质,由机械并列到分子水平混合,从而形成单相溶液，求单相溶液的状态函数在等温等压下随物质种类和数量的变化规律，即：求出等温等压下G=G(nB,nC)的具体形式第4章化学势背景：物质变化(开放)系统开放后物质的状态：1.两种物质机械并列,但不真正混合,因此呈两相2.两种物质在分子水平上混合，即形成(广义)溶液，因此呈单相。开放系统问题的核心：对两种不同纯物质,由机械并列到分子水平混合,从而形成单相溶液，求单相溶液的状态函数在等温等压下随物质种类和数量的变化规律，即：求出等温等压下G=G(nB,nC)的具体形式单组分系统的状态函数研究方法：由简到繁，所以先针对一个组分需要强调的是：单相系统经验规律之一：经验规律之二(等温等压下)：说明：Gm=Gm(T,p)是强度量使G=G(T,p,n)变为不带限制的函数G=nGm(,,)GGTpnmGnG(,,),(,,)(,,),(,,)UUTpnVVTpnHHTpnSSTpn数学关系与经验规律类比根据，在等温等压下有：类比可得：化学势定义摩尔吉布斯函数=化学势mddGGnmGnG,,,ddddpnTpTnGGGGTpnTpnm,TpGGn,TpGn新的热力学基本方程说明:1.摩尔数(物质量)影响内能等,且此影响是“独立”的2.前三个方程的推导思路如下：从dG的表达式开始，由A≡G-pV→dA；再由U≡A+TS→dU；再由H≡U+pV→dH。ddddddddddddddddUTSpVnHTSVpnASTpVnGSTVpn,,,ddddpnTpTnGGGGTpnTpn多组分系统空气铸造铝合金盐水不锈钢白酒单相平衡系统(化学成分与物理性质处处均匀)白酒空气工业纯铁蔗糖水N2溶于水二元混合物与二元溶液(二元单相系)含义：分子(原子)水平上混合而成的均匀系统差异：溶液中溶剂与溶质作用不同共性：除上述差异外，其他一致二元系形成：两个单组分(作为已知)+混合二元系的浓度定义B的质量浓度ρB与质量分数ωBB的摩尔浓度cB与摩尔分数xB(液相x，气相y)(溶质)B的质量摩尔浓度bB，单位mol/kg说明：只有bB是针对溶液的！上面4个针对混合物BBBC/mmmBB/mVBB/cnVBBBC/xnnnBBA/bnm例298K、1atm时，有AgNO3(B)的水溶液。已知AgNO3的质量分数ωB=0.12,溶液密度ρ=1110kg/m3。求AgNO3的摩尔分数、摩尔浓度和质量摩尔浓度。解取1kg溶液，AgNO3的分子量为170，水为18。B0.1210000.71mol170nA0.88100048.9mol18nB0.710.0140.7148.9x3BB30.71mol0.78mol/dm1kg/1110kg/mncVBB0.71mol0.8mol/kgA1kg10.12nbm二元系的经验规律经验规律(之一)：G=G(T,p,nB,nC)，因此BCBCCBC,,,,BCBC,,,,BB,,dddddBGpnnTnnTpnTpnTpnGGGTpTpGGnnnnGGn称为组元关于的偏摩尔量BBCCdddddGSTVpGnGnGB对T、p的偏导数说明：1.GC也有类似关系；2.只有吉布斯函数有此关系BCBCCCBCCBBB,,,,,,,,,,BBB,,TnnTnnTpnTpnTnnTpnGGGppnnpVVVn(称为偏摩尔体积)BCBCCCBCCB,,,,BB,,,,,,BBB,,()pnnpnnTpnTpnpnnTpnGGGTTnnTSSSn称为偏摩尔熵偏摩尔量定义：广度量在温度、压力和另一组元不变下，对某一组元的偏导数，称为该广度量的偏摩尔量。偏摩尔量的含义：以体积为例，偏摩尔体积VB就是溶液中每摩尔B的加入对系统总体积的贡献。不同偏摩尔量之间的关系：BBBBBBBBBHUpVGHTSAUTS同类偏摩尔量间的关系例如：指VB与VC之间的关系。研究目的：求等温等压下V=V(nB,nC)的具体表达式。经验规律(之二)：文字表达：广度量都是摩尔数的一次齐次函数。数学表达：V=V(λnB,λnC)=λV(nB,nC)加和公式：CBBBCCBCBC,,,,TpnTpnVVVVnVnnnnn加和公式的证明证：因为V=V(λnB,λnC)=λV(nB,nC)，所以先将λ视为变量，对λ求偏导数可得令λ=1:结论：一次齐次函数可“线性化”，系数是偏摩尔体积VB、VC，但这两个系数不是常数。说明：(单相)溶液中通常有如下关系BBCBCBCCBC,,,VnnnVnnnVnnCBBCBBCCBC,,,,TpnTpnVVVnnVnVnnnBBCCVVnVn的原因：△混合V≠0的证据：原因:溶液中分子层次混合使分子键(部分)改变乙醇质量分数乙醇体积cm3水体积cm3混合前总体积cm3混合后体积cm30.112.6790.36103.03101.840.338.0170.28108.29104.840.563.3550.20113.55109.430.788.6930.12118.81115.250.9114.0310.04124.07122.25**BCBm,BCm,C(,)VnnnVnV**BCBm,BCm,C(,)(0)VnnnVnVVV混合混合上述表格的示意图实线：混合后不同比例下的摩尔体积。虚线：机械混合下不同比例的摩尔体积切线：用来确定不同成分比例下B或C的偏摩尔体积。△混合S≠0的证据(对pg)BBCClnln0SRnxnx混合吉布斯-杜亥姆方程证明：因为V=V(T,p,nB,nC)，所以等温等压下有另一方面：对加和公式取全微分，可得类比可得：BBCCddxVxVCBBCBBCCBC,,,,dddddTpnTpnVVVnnVnVnnnBBBBCCCCBBCCBBCCdddddddddVVnVnVnVnVnVnVnVnBBCCBBCC0ddddVnVnxVxV二元系中的数学变换变换目的：聚焦成分因素，因为总摩尔数有线性关系。线性关系证明(等温等压下)：结论：V=V(T,p,nB,nC)=nV(T,p,xB)普遍成立摩尔量只是成分的函数，即自变量变换：函数变换：BBCBBC,,,,VVnxVnnnxnnBCBCmBCmB(,)(,)(,)()VVnnVnxnxnVxxnVxmmB()VVxBCB,,nnnx函数变换后的偏摩尔量公式预备知识：1.n=nB+nC；2.xB