物理化学复习提纲 下载本文

特例:恒温过程: ? S = nRln(V2/V1) 恒容过程: ? S =nCV,mln(T2/T1) 恒压过程: ? S =nCp,mln(T2/T1) (2)恒容过程:? S =

T2?T1(nCV,m/T )dT

(3) 恒压过程: ? S =

?T2T1(nCp,m/T )dT

(4) 相变过程:可逆相变? S =? H 相变/T

(5) 环境过程:认为是恒温的大热源,过程为可逆 ????????????????????? S = Qr(环)/T(环)= -Q(系)/T(环)

(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。

(7)标准摩尔反应熵的计算 ??????????????????? rSm???= ? vB Sm? (B,T) 2.? G的计算

(1)平衡相变过程:? G=0 (2)恒温过程: ? G=? H-T ? S

(3)非恒温过程:? G=? H- ?? S =? H -(? 2S2-T1S1)=? H -(? 2? S- S1? T) 诀窍: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。 3.? A的计算

(1)恒温恒容不做非体积功可逆过程:? A=0 (2)恒温:? A=? U-T ? S=? G-?? pV)

(3)非恒温过程: ? G=? U- ?? S =? U -(? 2S2-T1S1)=? U -(? 2? S- S1? T) 诀窍: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。 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。

第四章 多组分系统热力学

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,理想液态混合物,偏摩尔量,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:? pA = 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:? Tb =Kb bB ,Kf –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 ?B?GB=(? G/? nB)T,p,nc≠nB (1)理想气体的化学势 ?B??B?RTlnp/p (2) 实际气体的化学势与逸度f

???????????????B??B?RTlnf/p?? 其中逸度系数 ?B = fB / yB pB ,理想气体?B=1。 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 ?

????? <0。

(2)化学反应:恒温恒压下自发过程方向 ? vB?B <0。 6. 理想液态混合物的性质

理想液态混合物: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)化学势 ?B??B?RTlnxB ?混合过程性质的变化量?

? mixV=0,? mixH=0,? mixS= -nR ? xblnxB,? mixG=? mixH - T? mixS = nRT ? xblnxB, 7. 真实液态混合物:浓度用活度代替 ?B??B?RTlnaB

其中a??= fB xB, fB – 活度系数。 三、常见的计算题型

1.根据稀溶液的性质作依数性等方面的计算 2.在相平衡一章中常用拉乌尔定律和亨利定律。

??第五章 化学平衡

一、主要概念

摩尔反应吉布斯函数变,压力商,标准平衡常数,转化率,产率 二、主要公式与方程

核心问题:? rGm = ? rGm(T,p,x),故考虑T,p,x 的影响。 1.理想气体反应的等温方程:? rGm = ? rGm? +RTlnJp 其中: (1) 压力商 Jp??(pB/p)B

B?? 注意:对于多相反应,通常只考虑气相组分,固相或液相的活度近似认为不变。 (2) 标准反应摩尔吉布斯函数变:? rGm???

?BvB?B??

?BvB Gm??= -RT ln K?

(3) 标准平衡常数:K ?=exp(-? rGm??/RT) =JP(平衡)(即平衡常数的两种计算方法)

(4) 恒温恒总压时,? rGm = ? rGm? +RTlnJp = RTln(Jp / K ?????0 即Jp ? K ??时反应正向进行 2.平衡常数与温度的关系-化学反应的等压方程

{?( ? rGm? /T) /? T} p,x = -? rHm? /T2 (基本式,代入? rGm??? -RT ln K??可得下微分式) dlnK??/ dT = ? rHm? /(RT2) ( 微分式)

(?)? rHm?为常数 ln(K2??/ K1?) = -(? rHm? /R)(1/T2 - 1/T1) (定积分) lnK?? = -(? rHm? /R)(1/T ) + C (不定积分) (2)? rHm?与温度有关:? rHm? (T)=?? rHm? (T1) +

?T2T1? Cp dT

再利用? Cp = ? a + ? b T + ? c T 2 代入基本式进行计算。 3.各种平衡常数的关系与影响理想气体反应平衡的其它因素

K??= Kp?(p?)? v = Ky(p/p?)? v= Kc?(c?RT / p?)? v= Kn(p/p?? nB)? v

-

其中: ? v =? vB ,pB = p yB = p nB /?? nB =(cB/cB?)cB? RT

(1)若反应的? v>0,总压p增大,K??不变,Ky 减少,产物分压减少,反应朝反应物方向移动。 K??= Ky(p/p?)? v

(2)惰性组分的影响:K??= Kn(p/p?? nB)? v ,相当于降低总压。

(3)反应物配比的影响:符合化学计量数之比时,产物在混合气的比例最大。 4.非理想气体:压力用逸度或活度代替。 三、典型的计算类型

1.标准摩尔反应吉布斯函数? rGm?的计算

(1)由标准生成吉布斯函数计算:? rGm? =? B vB ? fGm?,B (2)由? rHm? 和? rSm? 计算:? rGm? =? rHm? -T ? rSm? (3)由平衡常数计算:?? rGm???= -RT ln K ?

(4)由相关反应计算:利用状态函数的加和性进行。

(5)恒温恒压下,? rGm = ? rGm? +RTlnJp = RTln(Jp / K ?????0 即Jp ? K ??时反应正向进行 2.平衡常数的计算

(1)由? rGm?计算:K ?=exp(-? rGm??/RT) (2)由平衡组成计算:K ?=JP(平衡)

(3)由相关反应的平衡常数进行计算 (4)由K ?(T1)计算K ?(T2):利用:ln(K2??/ K1?) = -(? rHm? /R)(1/T2 - 1/T1)。 ( 重要)

第六章 相平衡

一、主要概念

组分数,自由度,相图,相点,露点,泡点,共熔点,(连)结线,三相线,步冷(冷却)曲线 二、重要定律与公式

本章主要要求掌握相律的使用条件和应用,单组分和双组分系统的各类典型相图特征、绘制方法和应用,利用杠杆规则进行有关计算。

1、相律: F = C - P + n , 其中: C=S-R-R’ (1) 强度因素T,p可变时n=2 (2)对单组分系统:C=1, F=3-P

(3) 对双组分系统:C=2,F=4-P;应用于平面相图时恒温或恒压,F=3-P。 2、相图

(1)相图:相态与T,p,x的关系图,通常将有关的相变点联结而成。 (2)实验方法:实验主要是测定系统的相变点。常用如下四种方法得到。 对于气液平衡系统,常用方法蒸气压法和沸点法; 液固(凝聚)系统,通常用热分析法和溶解度法。 3、单组分系统的典型相图

对于单组分系统C=1,F=C-P+2=3-P。当相数P=1时,自由度数F=2最大,即为双变量系统,通常绘制蒸气压-温度(p-T)相图,见下图。

pBlsOAg CpsC'BlCOg ATT

(a) 正常相图 (b) 水的相图

常见的单组分系统相图

4、二组分系统的相图

类型:恒压的t-x(y)和恒温的p-x(y)相图。 相态:气液相图和液-固(凝聚系统)相图。 (1)气液相图

根据液态的互溶性分为完全互溶(细分为形成理想混合物、最大正偏差和最大负偏差)、部分互溶(细分为有一低共溶点和有一转变温度的系统)和完全不溶(溶液完全分层)的相图。可以作恒温下的p-x(压力-组成)图或恒压下的t-x(温度-组成)图。

t = 常数液相线lt = 常数液相线lg + lg + l液相线lt = 常数g + lg + lppg + lg气相线气相线gp气相线gAxB(yB)BAxB(yB)BAxB(yB)B

(a) 理想混合物 (b) 最大负偏差的混合物 (c) 最大正偏差的混合物

二组分系统恒温下的典型气液p-x相图

p = 常数气相线或露点线g气相线或露点线gg + lp = 常数gp = 常数气相线或露点线g + lg + lg + lg + ltt液相线或泡点线lABAt液相线或泡点线lBA液相线或泡点线l (a) 理想或偏差不大的混合物 (b) 具有最高恒沸点(大负偏差) (c) 具有最低恒沸点(大正偏差)

xB(yB)xB(yB)xB(yB)B