大学物理化学知识整理

第一章理想气体1、理想气体：在任何温度、压力下都遵循PV=nRT状态方程的气体。2、分压力：混合气体中某一组分的压力。在混合气体中，各种组分的气体分子分别占有相同的体积(即容器的总空间)和具有相同的温度。混合气体的总压力是各种分子对器壁产生撞击的共同作用的结果。每一种组分所产生的压力叫分压力，它可看作在该温度下各组分分子单独存在于容器中时所产生的压力BP。PyPBB，其中BBBBnny。分压定律：BBPP道尔顿定律：混合气体的总压力等于与混合气体温度、体积相同条件下各组分单独存在时所产生的压力的总和。BBVRTnP)/(3、压缩因子ZZ=)(/)(理实mmVV4、范德华状态方程RTbVVapmm))((2nRTnbVVanp))((225、临界状态(临界状态任何物质的表面张力都等于0)临界点C——蒸气与液体两者合二为一，不可区分，气液界面消失；临界参数：(1)临界温度cT——气体能够液化的最高温度。高于这个温度，无论如何加压气体都不可能液化；(2)临界压力cp——气体在临界温度下液化的最低压力；(3)临界体积cV——临界温度和临界压力下的摩尔体积。6、饱和蒸气压：一定条件下，能与液体平衡共存的它的蒸气的压力。取决于状态，主要取决于温度，温度越高，饱和蒸气压越高。7、沸点：蒸气压等于外压时的温度。8、对应状态原理——处在相同对比状态的气体具有相似的物理性质。对比参数：表示不同气体离开各自临界状态的倍数(1)对比温度crTTT/(2)对比摩尔体积crVVV/(3)对比压力crppp/9、rrrcrrrcccTVpZTVpRTVpZ10、压缩因子图：先查出临界参数，再求出对比参数rT和rp，从图中找出对应的Z。11、阿玛格定律：BBVyVpRTnVBB/12、单原子理想气体RCmp25,,双原子理想气体RCmp27,第二章热力学第一定律1、热力学第一定律：自然界一切物体都具有能量，能量有各种不同形式，它能从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递过程中能量的总和不变，△U=Q+W（适用于非开放系统）。2、广度性质（有加和性）：U,H,S,G,A,V系统的某一性质等于各部分该性质之和强度性质（无加和性）：P,T系统中不具加和关系的性质3、恒容热：UQv(dV=0,W’=0)恒压热：HQp(dP=0,W’=0)，非体积功不为0时'WHQp4、单纯变温过程的热的计算恒容过程：)(12,TTnCQmvv恒压过程：)(12,TTnCQmpp对于理想气体，RCCmvmp,,对于理想气体、单原子分子，RCRCmpmv25,23,,5、相：系统中物理性质、化学性质相同，且均匀的部分。相变：系统中物质从一个相转移至另一个相。6、反应进度：用来描述某一化学反应进行程度的物理量。单位：mol，BBvn，是正值。7、可逆过程能够通过同一方法、手段另过程反方向变化而使系统回复到原状态的同时，环境也能回到原状态（即环境不发生任何变化）的过程。特点：（1）可逆意味着平衡，动力无限小，速度无限慢；（2）逆向进行后，系统和环境能恢复到原来的状态，在环境中不留下任何影响；（3）等温可逆膨胀，系统对环境做最大功；等温可逆压缩，环境对系统做最小功。8、21VVPW环dV≠(PV)9、标准态：任一温度、标准压力（最新国家标准规定标准压力为100KPa)下纯理想气体（纯固体、纯液体）的状态。10、标准摩尔焓),(TBHm：1mol处于标准态下的气体所具有的焓值。11、标准摩尔反应焓)(THmr：反应进行了1mol反应进度时，反应系统的焓的变化值。12、标准摩尔生成焓),,(TBHmf:在温度为T，参与反应的物质都在标准态下，由稳定相单质生成1mol相某化合物B的标准摩尔反应焓。13、标准摩尔燃烧焓),,(TBHmc:在温度为T，参与反应的物质都处在标准状态下，1mol相B物质在纯氧中氧化反应生成指定的稳定产物时的标准摩尔反应焓。14、节流膨胀：Q=0,H=0,U=-(pV)一般情况下T随p减小而减小，有特殊气体p是增大的。15、在绝热的房间内，打开正在运转的冰箱门，室内空气的温度将逐渐升高。第三章热力学第二定律1、热力学第二定律：克劳修斯——不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；开尔文——不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不引起其他变化。（第二类永动机不可能）2、自发过程在一定环境条件下，环境不做非体积功，系统中自动发生的过程。特点：（1）一切自发过程都是单向进行且有限度；（2）自然界一切自发过程都是不可逆过程；（3）自发过程具有对环境做功的能力，而反自发过程都需要消耗外界功。3、熵增原理：绝热系统只能发生墒变大于零或等于零的过程，而不能发生墒变小于零的过程。4、热力学第三定律：在绝对零度时，纯物质完美晶体（晶体内部无任何缺陷，质点形成完全有规律的点阵结构，而且质点均处于最低能级）的熵值为零。5、四个热力学基本方程的适用条件：(1)封闭系统，可逆；(2)封闭系统，不可逆，但组成恒定。第四章化学平衡1、化学平衡是指在宏观条件一定的可逆反应中，化学反应正逆反应速率相等，反应物和生成物各组分浓度不再改变的状态。2、bbaaddccppppppppK)/()/()/()/(bbaaddcccccccccccK)/()/()/()/(，其中c=1mol/LBvBByyKBvBBnnK有凝聚态参加反应时不算入。3、四种平衡常数之间的关系BvcpRTcKK)/(BvyppKK)/(BvBnnppKK)/(4、cKK、只与温度有关，yK与温度、压强有关，nK与温度、压强、BBn有关；当0Bv时就都只与温度有关。5、mrG的计算(1)mrmrmrSTHG；(2)),,(TBGvGmfBBmr；(3)通过化学方程式加减，由已知mrG求未知mrG。第五章多组分系统热力学与相平衡1、分类：混合物(选用相同标准态)和溶液(选用不同标准态)。2、拉乌尔定律和亨利定律A、拉乌尔定律——在一定温度下、在稀溶液中，溶剂的蒸气压等于纯溶剂的饱和蒸气压与溶液中溶剂的摩尔分数的乘积：AAAxpp*。适用条件：理想稀溶液即无限稀溶液(Ax→1)的溶剂和理想液态混合物中任意组分。B、亨利定律——在一定温度下，在稀溶液中，挥发性溶质B在气相中的分压力与其在溶液中的组成成正比：BBcBBbBBxBckbkxkp,,,.适用条件：理想稀溶液的溶质。当几种气体溶于同一溶剂且均达平衡，而且对每种气体皆形成稀溶液时，则其中任何一种气体都遵循亨利定律。亨利系数的影响因素：溶液、溶剂的种类，温度(温度越高，亨利系数越大)。拉乌尔定律对于溶剂，及亨利定律对于挥发性溶质，仅对于无限稀溶液，即理想稀溶液成立。实际上在溶质摩尔分数近于0的很小范围内成立。若A与B性质相近，适用的范围还要宽些。3、BBAABAxkxpppp*4、相数P气体：所有的气体都算一个相液体：互溶的液体才算一个相固体：有多少固体就有多少相5、独立组分数CC=S-R-R’S——物质种类数R——化学反应数R’——除1BBx的其他浓度约束条件6、自由度数FF=C-P+n7、三相点与冰点的区别：三相点是物质本身的性质，不能加以改变；冰点是在大气压力下水、冰、气三相共存，随大气压而改变。8、P—X图：液相线在上，气相线在下；T—X图：气相线在上，液相线在下。9、杠杆规则：BBlBBgxNnNyn10、依数性：蒸气压降低、凝固点降低、沸点升高。第六章电化学1、正极：电势高的极是正极，电流由正极流向负极；负极：电势低的极是负极，电子由负极流向正极。2、阴极：发生还原作用的极称为阴极，得电子；阳极：发生氧化作用的极称为阳极，失电子。3、电导G=1/R=k.(A/l)，单位S或14、电导率k——单位长度、单位截面积导体的电导，单位1mS。5、摩尔电导率m——将含1mol电解质的溶液置于两个相距1m的平行板电极之间，此时溶液所具有的电导。单位：12molmS2)/()/(/)/(lnGAlnAlGVnAlGckm6、法拉第定律：Q=It=zF=zF(BBvn/)，其中F=96485。7、电池常数AlKcell。8、mmzFU9、电导率k随浓度增加而增大，摩尔电导率m随浓度增加而减小，R随浓度增大而减小。第七章表面现象1、表面功：在等温等压定组成的条件下，可逆地增大系统的表面积时所作的功。2、σ—比表面能（系统增大1m2表面积时环境所作的表面功）、比表面吉布斯函数、表面张力（作用在表面上，企图使表面收缩的力，它是表面不对称力场的度量。方向：与液体表面相切。）3、固体通过吸附自动降低表面能。4、吸附量：单位质量的吸附剂所吸附的吸附质的数量。5、吸附平衡时，吸附速率等于脱附速率脱吸rr。6、朗缪尔吸附理论：认为s-g分子碰撞是吸附的先决条件。假定(1)吸附是单分子层的；(2)固体表面的吸附作用是均匀的；(3)被吸附的分子之间无横向相互作用；朗缪尔吸附方程：①气体bpbp1其中θ——表面覆盖率b——吸附系数b=吸k/脱kbpbp1max其中max——饱和吸附量，θ=1时的吸附量bpbpVV1max②溶液(把p都换成c)朗缪尔混合吸附方程：BAAAbpbpbp17、BET吸附理论：接受朗缪尔理论假定的(2)、(3)，但认为吸附是多分子层的。BET吸附方程：]/)1(1)[(maxVVppCppCpVV其中Vp——吸附质的蒸气压适用条件0.05Vpp0.35用途：求固体比表面的最好方法。8、吸附的本质：物理吸附——不成键，不发生原子重排等，物理过程化学吸附——成键，表面化学反应9、物理吸附与化学吸附对比物理吸附化学吸附吸附力范德华力化学键力吸附热近似于液化热近似于焓变选择性无有层数单层或多层单层10、表面活性剂SAA：加入少量即能够明显降低水的表面张力的物质。大量正吸附。SAA的特征：不对称性——一头亲水基（极性），一头疏水基（非极性）；会形成胶束：球状、棒状、层状；胶柱多相、低G、稳定。SAA的分类——离子型（电离）非离子型（不电离）SAA的应用——a、改变润湿程度喷洒农药、棉布的防水处理b、增溶作用c、起泡作用（增强泡沫的稳定性）泡沫的稳定性是相对的，不稳定性是绝对的。11、表面吸附：lnsBBbb的现象正吸附——BAff，lnsBBbb；负吸附——反之。12、表面吸附量：12m表面上的溶质比同量溶剂在体相中所溶溶质的超出量。AnB大于0正吸附，越正正吸附越强；小于0负吸附，越负负吸附越强。13、Gibbs吸附方程T,pcRTcΓBB14、在一定条件下，液体的分子间作用力越强，表面张力越大。15、铺展：)(gsglslAG铺展系数gsglslG0,铺展；G=0，不铺展。16、附加压力：界面两侧(p与p外)的压力差。方向——指向弯曲液面曲率半径的中心大小——由液膜形成的气泡rp4其他弯曲界面rrrrpsslllsgs222217、润湿：反应液体表面与固体表面的亲和程度。G=)(sgglslG值越负，则润湿程度越大Young方程：slglsgcosglG)cos1(θ90º，润湿θ90º，不润湿θ=90º，完全润湿18、亚稳状态包括蒸气的过饱和溶液的过饱和液体的过冷、过热原因——新相难以产生方法——加入新相种子第八章化学动力学基础1、化学动力学的任务——(1)反应速率(2)反应机理2、反应速率：单位时间内单位体积中反应进度的变化。Vdtdr1对于等容反应dtdcvdtVvdnrBBBB