物理化學(xué)總結(jié)公開課一等獎優(yōu)質(zhì)課大賽微課獲獎?wù)n件

1、物理化學(xué)總結(jié)第1頁熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)三大定律敘述及數(shù)學(xué)表示式。了解U、H、S、A和G等熱力學(xué)函數(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓、標(biāo)準(zhǔn)生成焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵和標(biāo)準(zhǔn)生成Gibbs函數(shù)等概念。掌握在物質(zhì)pVT改變、相改變和化學(xué)改變過程中計(jì)算熱、功和各種狀態(tài)函數(shù)改變值原理和方法。會應(yīng)用狀態(tài)方程和物性數(shù)據(jù)（熱容、相變熱/蒸氣壓等）。 了解熱力學(xué)基本方程(四個(gè)基本公式).第2頁多組分系統(tǒng)及相平衡了解偏摩爾量和化學(xué)勢概念掌握Raoult定律和Henry定律以及它們應(yīng)用。了解理想系統(tǒng)(理想液態(tài)混合物及理想稀溶液)中各組分化學(xué)勢表示式 了解相律推導(dǎo),會用相律分析。掌握Clapeyron方程和Clapeyron-Clausius方程，

2、并能應(yīng)用這些方程于相關(guān)計(jì)算。第3頁化學(xué)平衡明了標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)定義。掌握用等溫方程判斷化學(xué)反應(yīng)方向和程度方法。會用熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。了解溫度對標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)影響。會用 vant Hoff公式計(jì)算不一樣溫度下標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。明了壓力和惰性氣體對化學(xué)反應(yīng)平衡組成影響。第4頁化學(xué)動力學(xué)1.掌握含有簡單級數(shù)反應(yīng)（如一級、二級和零級）特點(diǎn)，熟練地計(jì)算速率常數(shù)、半衰期等。 2.對三種經(jīng)典復(fù)雜反應(yīng)（對峙反應(yīng)、平行反應(yīng)和連續(xù)反應(yīng)）要掌握它們特點(diǎn)。 3.掌握Arrhenius經(jīng)驗(yàn)式各種表示形式，知道活化能含義、它對反應(yīng)速率影響和掌握活化能求算方法。4.了解確定反應(yīng)速率方程方法 5.了解碰撞理論和過渡態(tài)理論6.

3、了解光化學(xué)反應(yīng)、催化反應(yīng)特點(diǎn)第5頁電 化 學(xué)了解離子遷移數(shù)。 了解表征電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力物理量(電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率)。 了解電解質(zhì)活度和離子平均活度系數(shù)概念。 了解離子氛概念和Debye-Huckel極限公式。 了解原電池與熱力學(xué)函數(shù)關(guān)系。掌握Nernst方程及其計(jì)算。 掌握各種類型電極特征和電動勢測定主要應(yīng)用。 第6頁界面現(xiàn)象了解表面張力和表面Gibbs函數(shù)概念。了解彎曲液面附加壓力概念和Laplace公式。 了解Kelvin公式及其應(yīng)用。 掌握潤濕、接觸角和Young方程。 了解溶液界面吸附及表面活性物質(zhì)作用。了解Gibbs吸附等溫式。 了解物理吸附與化學(xué)吸附含義和區(qū)分。掌握Langmui

4、r單分子層吸附模型和吸附等溫式。 第7頁膠體化學(xué)了解膠體若干主要性質(zhì)(Tyndall效應(yīng)、Brown運(yùn)動、沉降平衡、電泳和電滲)。 明了膠團(tuán)結(jié)構(gòu)和擴(kuò)散雙電層概念。 了解憎液溶膠DLVO理論。了解電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性作用。 第8頁1 氣體1.理想氣體狀態(tài)方程式 pVnRTR=8.314 J mol-1 K-1，摩爾氣體常數(shù)。2.道爾頓分壓定律 pB =xBp 適合用于任意氣體。3.真實(shí)氣體液化 液體飽和蒸汽壓、臨界狀態(tài)。第9頁 1.熱力學(xué)第一定律表示式2 熱力學(xué)第一定律第10頁2.熱力學(xué)能(又稱內(nèi)能)變 對于無相變、無化學(xué)改變、不做非膨脹功封閉系統(tǒng)，理想氣體溫度改變時(shí)熱力學(xué)能變計(jì)算。第11頁3.焓

5、變 (2) (1) 適合用于理想氣體單純pVT改變一切過程，真實(shí)氣體恒壓變溫過程，純液體、固體物質(zhì)壓力改變不大變溫過程。 第12頁（2）此式只適合用于理想氣體。 4. 熱容（1）摩爾熱容適合用于無相變、無化學(xué)改變、非體積功為零恒壓和恒容過程。 第13頁5. 體積功計(jì)算（1）定義式 （2）適合用于理想氣體恒壓過程。 適合用于恒外壓過程。 （3）第14頁（5）（4）適合用于理想氣體恒溫可逆過程。 適合用于CV,m為常數(shù)理想氣體絕熱過程。 第15頁6.幾個(gè)熱效應(yīng) 相變熱 蒸發(fā)燒熔化熱升華熱相變時(shí)熱力學(xué)能在無氣相參加時(shí) 在有氣相參加時(shí) 純物質(zhì)相變是在等溫、等壓下進(jìn)行，所以相變熱就是相變焓第16頁標(biāo)準(zhǔn)摩

6、爾反應(yīng)焓 化學(xué)反應(yīng)熱與之間關(guān)系1. 對凝聚相反應(yīng)2. 對有氣相參加反應(yīng)Kirchhoff定律 從一個(gè)溫度下反應(yīng)焓變，去計(jì)算另一溫度下反應(yīng)焓變第17頁Clausius 說法 不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體,而不引發(fā)其它改變。Kelvin 說法 不可能從單一熱源取出熱使之完全變?yōu)楣?而不引發(fā)其它改變。第二類永動機(jī)是造不成3 熱力學(xué)第二定律1.熱力學(xué)第二定律第18頁2. Carnot 循環(huán) 熱機(jī)效率 可逆熱機(jī)對環(huán)境所做功與從高溫?zé)嵩此鼰嶂菴arnot定理 工作于同溫?zé)嵩春屯瑴乩湓粗g,可逆熱機(jī)效率最大。第19頁適合用于封閉系統(tǒng)、理氣、CV,m為常數(shù)，只pVT改變過程（1） （2） （3） 適合

7、用于n一定、理想氣體、恒溫過程或始末態(tài)溫度相等過程。 適合用于n一定、 Cp,m為常數(shù)、任意物質(zhì)恒壓過程。3.熵變計(jì)算第20頁相變過程熵變 恒T，p下可逆相改變。不可逆相變，要設(shè)計(jì)過程。 標(biāo)準(zhǔn)摩反應(yīng)熵 第21頁4.亥姆霍茲函數(shù)定義 5.吉布斯函數(shù)定義 即：在等溫過程中，系統(tǒng)Helmholtz自由能降低值,等于或大于系統(tǒng)對外所做功。 即：在等溫、等壓過程中，系統(tǒng)Gibbs自由能降低值,等于或大于系統(tǒng)對外所做非膨脹功。第22頁6. 熱力學(xué)判據(jù)(1). 熵判據(jù)依據(jù) Clausius不等式則 用熵判據(jù)判斷過程是否為自發(fā)過程，一定要用隔離系統(tǒng)。對于隔離系統(tǒng)對絕熱系統(tǒng)不可逆可逆不可逆，自發(fā)過程可逆，到達(dá)平

8、衡第23頁(2). Helmholts自由能判據(jù)自發(fā)改變向著Helmholts自由能減小方向進(jìn)行不可逆，自發(fā)過程可逆，到達(dá)平衡(3). Gibbs自由能判據(jù)自發(fā)改變向著Gibbs自由能減小方向進(jìn)行不可逆，自發(fā)過程可逆，到達(dá)平衡第24頁7.熱力學(xué)基本方程式 熱力學(xué)基本方程適合用于封閉熱力學(xué)平衡系統(tǒng)所進(jìn)行一切可逆過程。說更詳細(xì)些，它們不但適合用于一定量單相純物質(zhì)，或組成恒定多組分系統(tǒng)發(fā)生單純p, V, T改變過程。 也可適合用于相平衡或化學(xué)平衡系統(tǒng)，由一平衡狀態(tài)變?yōu)榱硪黄胶鈶B(tài)過程。 第25頁熱力學(xué)計(jì)算Q、W、U、 H、S、A、G 明確所研究系統(tǒng)和對應(yīng)環(huán)境。 問題類型：I. 理想氣體pVT改變；.實(shí)

9、際氣體、液體或固體pVT改變；.相改變；.化學(xué)改變；.上述各種類型綜合。 過程特征：a. 恒溫可逆過程；b. 恒溫過程；c. 絕熱可逆過程；d. 絕熱過程；e. 恒壓過程；f.恒容過程；g. 上述各種過程綜合；h. 循環(huán)過程 確定初終態(tài)。 所提供物質(zhì)特征，即pVT關(guān)系和標(biāo)準(zhǔn)熱性質(zhì)。 尋找適當(dāng)計(jì)算公式。（最費(fèi)神、最主要）第26頁混合物 系統(tǒng)中任一組分在熱力學(xué)上可用相同方法處理，有相同標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，相同化學(xué)勢表示式。溶液 系統(tǒng)中各組分在熱力學(xué)上用不一樣方法處理，其標(biāo)準(zhǔn)態(tài)不一樣，化學(xué)勢表示式不一樣，分別服從不一樣經(jīng)驗(yàn)規(guī)律。4 相平衡 2. 多組分系統(tǒng)組成表示法1. 混合物 與溶液第27頁3.偏摩爾量與化學(xué)

10、勢 稱為物質(zhì)B某種廣度性質(zhì)X偏摩爾量偏摩爾量加和公式化學(xué)勢狹義定義：化學(xué)勢狹義定義就是偏摩爾Gibbs自由能偏摩爾量第28頁單種理想氣體化學(xué)勢理想氣體混合物化學(xué)勢 將氣體壓力用逸度代替，得非理想氣體化學(xué)勢表示式4.氣體化學(xué)勢第29頁5. 拉烏爾定律與亨利定律 定溫下,稀溶液中,溶劑蒸汽壓等于純?nèi)軇┱羝麎撼艘匀軇┠柗謹(jǐn)?shù)。 Raoult 定律 一定溫度和平衡狀態(tài)下,氣體在液態(tài)溶劑中溶解度與該氣體平衡分壓成正比. Henry 定律第30頁6. 理想液態(tài)混合物 在等溫、等壓條件下，任一組分在全部濃度范圍內(nèi)，都符合Raoult定律多組分液態(tài)系統(tǒng).理想液態(tài)混合物性質(zhì)：總體積等于各純組分體積之和混合前后總

11、焓值不變，沒有混合熱混合是自發(fā)，有理想混合熵混合Gibbs自由能小于零，混合是自發(fā)第31頁7. 理想液態(tài)混合物及稀溶液化學(xué)勢理想液態(tài)混合物中任一組分B化學(xué)勢表示式稀溶液中溶劑A化學(xué)勢稀溶液中溶質(zhì)B化學(xué)勢第32頁8. 稀溶液依數(shù)性 (1)溶劑蒸氣壓下降： (2)凝固點(diǎn)降低(3)沸點(diǎn)升高：(4)滲透壓： 第33頁 1. 化學(xué)反應(yīng)方向與程度 適合用于等溫、等壓、不做非膨脹功封閉系統(tǒng)三個(gè)判據(jù)完全等效反應(yīng)自發(fā)向右進(jìn)行，趨向平衡反應(yīng)自發(fā)向左進(jìn)行，趨向平衡反應(yīng)到達(dá)平衡5 化學(xué)平衡第34頁2.化學(xué)反應(yīng)等溫方程 理想氣體混合物系統(tǒng)非理想氣體混合物系統(tǒng)理想液態(tài)混合物系統(tǒng) 非理想液態(tài)混合物系統(tǒng)第35頁3.標(biāo)準(zhǔn)平衡常

12、數(shù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)定義為: 這些公式也適合用于任意相態(tài)化學(xué)反應(yīng)，包含電解質(zhì)溶液反應(yīng)理想氣體混合物反應(yīng)系統(tǒng)對于非理想氣體混合物反應(yīng)系統(tǒng)代入化學(xué)反應(yīng)等溫式，判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行方向第36頁理想液態(tài)混合物反應(yīng)系統(tǒng)理想稀溶液中假如溶質(zhì)行為對 Henry 定律發(fā)生偏差有凝聚相參加氣體反應(yīng)平衡常數(shù)第37頁范特霍夫方程微分式1. 對吸熱反應(yīng)平衡常數(shù)值伴隨溫度升高而增大2. 對放熱反應(yīng)平衡常數(shù)值伴隨溫度升高而變小 4. 各種原因?qū)瘜W(xué)平衡影響溫度對化學(xué)平衡影響定積分式第38頁壓力對化學(xué)平衡影響 壓力只影響有氣體物質(zhì)參加并反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不等反應(yīng)平衡組成增加總壓對反應(yīng)氣體分子數(shù)增加反應(yīng)不利假如要保持 值不變 變小增加

13、總壓， 變大，產(chǎn)物摩爾分?jǐn)?shù)變小第39頁假如反應(yīng)氣體分子數(shù)增加要保持 值不變 變大 加入惰性氣體，對反應(yīng)氣體分子數(shù)增加反應(yīng)有利，相當(dāng)起了稀釋、降壓作用。增加惰氣， 變小，含產(chǎn)物物質(zhì)量變大惰性氣體對化學(xué)平衡影響第40頁6 相平衡1.相律 C=S-R-RF=C-P+2相律是表示平衡系統(tǒng)中相數(shù)、組分?jǐn)?shù)及自由度數(shù)間關(guān)系。 系統(tǒng)組分?jǐn)?shù)等于系統(tǒng)中全部物種數(shù) S 減去系統(tǒng)中獨(dú)立化學(xué)平衡數(shù)R，再減去各物種間獨(dú)立限制條件R。第41頁2.克拉佩龍方程 純物質(zhì)相和相兩相平衡 vapV和vapH為常數(shù)氣-液兩相平衡克勞修斯-克拉佩龍方程 此式適合用于氣-液（或氣-固）兩相平衡；氣體可視為理想氣體；Vm*(l)與Vm*(

14、g)相比可忽略不計(jì)，在T1-T2溫度范圍內(nèi)摩爾蒸發(fā)焓可視為常數(shù)。第42頁3.水蒸汽蒸餾基本原理和優(yōu)勢 4. 最低恒沸混合物相圖5. 最高恒沸混合物相圖兩組分對Raoult定律都產(chǎn)生正偏差相圖兩組分對Raoult定律都產(chǎn)生負(fù)偏差相圖第43頁1基元反應(yīng)與質(zhì)量作用定律 有基元反應(yīng)以下：A + 2B C + D 則其速率方程為 要注意：非基元反應(yīng)決不能用質(zhì)量作用定律，所以如未指明某反應(yīng)為基元反應(yīng)時(shí)，不能隨意使用質(zhì)量作用定律 7 化學(xué)動力學(xué)第44頁2含有簡單級數(shù)反應(yīng)速率公式及特點(diǎn) 級數(shù) 微分式積分式 半衰期 k單位零級 濃度時(shí)間-1 一級 時(shí)間-1 二級 濃度-1時(shí)間-1 n級(n1) 濃度n-1時(shí)間-

15、1 第45頁3阿累尼烏斯方程 式中，A稱為指前因子或表觀頻率因子，其單位與k相同；Ea稱為阿累尼烏斯活化能(簡稱活化能)，其單位為kJmol-1。阿累尼烏斯方程只能用于基元反應(yīng)或有明確級數(shù)而且k隨溫度升高而增大非基元反應(yīng)。微分式： 指數(shù)式： 積分式： 第46頁微分法積分法半衰期法改變反應(yīng)物濃度百分比法等 4確定反應(yīng)速率方程方法 (1) 對峙反應(yīng)5經(jīng)典復(fù)合反應(yīng)特征 (2) 平行反應(yīng)(2) 連續(xù)反應(yīng)第47頁(1) 對峙反應(yīng) 如以正、逆反應(yīng)均為一級反應(yīng)為例， 1.凈速率等于正、逆反應(yīng)速率之差2.到達(dá)平衡時(shí)凈速率為零3.正、逆速率系數(shù)之比等于平衡常數(shù) K= kf/kb4.在c-t 圖上，到達(dá)平衡后，反

16、應(yīng)物和產(chǎn)物濃度不再隨時(shí)間而改變對峙反應(yīng)特點(diǎn)第48頁(2) 平行反應(yīng) 若以兩個(gè)反應(yīng)均為一級反應(yīng)為例 ACBK2K1特點(diǎn)1.平行反應(yīng)總速率等于各平行反應(yīng)速率之和2.速率方程微分式和積分式與同級簡單反 應(yīng)速率方程相同，只是速率系數(shù)為各個(gè)反 應(yīng)速率系數(shù)和。3.當(dāng)各產(chǎn)物起始濃度為零時(shí)，在任一瞬間，各產(chǎn)物濃度之比等于速率系數(shù)之比 若各平行反應(yīng)級數(shù)不一樣，則無此特點(diǎn)。第49頁4.用適當(dāng)催化劑能夠改變某一反應(yīng)速率， 提升選擇性，從而提升主產(chǎn)物產(chǎn)量。5.用改變溫度方法，能夠改變產(chǎn)物相對含量活化能高反應(yīng)，速率系數(shù)隨溫度改變率也大升高溫度，對活化能高反應(yīng)有利降低溫度，對活化能低反應(yīng)有利第50頁6了解反應(yīng)速率理論碰撞

17、理論(2) 過渡狀態(tài)理論第51頁8 電化學(xué)2遷移數(shù)及電遷移率 1. 法拉第定律第52頁3電導(dǎo)、電導(dǎo)率與摩爾電導(dǎo)率 物理意義 為了預(yù)防混同，必要時(shí)在 后面要注明所取基本質(zhì)點(diǎn)。電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率與濃度關(guān)系第53頁4電解質(zhì)離子平均活度和平均活度系數(shù) 第54頁5.可逆電池對環(huán)境作電功過程 ， 及Qr計(jì)算 第55頁計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)已知是電池標(biāo)準(zhǔn)電動勢，系統(tǒng)處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，系統(tǒng)處于平衡態(tài)第56頁6. 原電池電動勢E求法 電池反應(yīng) aA(aA)+cC(aC) = dD(aD)+f F(aF) 則能斯特方程為 E = E(正)E(負(fù))第57頁9 界面現(xiàn)象1表面能及表面張力 單位為表面能表面張力單位為

18、在兩相(尤其是氣-液)界面上，這種力垂直與單位長度邊界，指向液體方向并與表面相切。第58頁2拉普拉斯方程與毛細(xì)現(xiàn)象 (1) 拉普拉斯方程注意：附加壓力方向總指向曲率半徑中心(2) 曲液面附加壓力引發(fā)毛細(xì)現(xiàn)象。當(dāng)液體潤濕毛細(xì)管管壁時(shí)，則液體沿內(nèi)管上升第59頁3開爾文公式 凸液面(如微小液滴)飽和蒸氣壓隨球形半徑改變。當(dāng)計(jì)算毛細(xì)管凹液面(如過熱液體中亞穩(wěn)蒸氣泡)飽和蒸氣壓隨曲率半徑改變時(shí)，則上式等式右邊項(xiàng)要加負(fù)號 。不論凸液面還是凹液面，計(jì)算時(shí)曲率半徑均取正數(shù)。第60頁4 Gibbs吸附等溫式 增加溶質(zhì)B濃度使表面張力下降，表面超額為正值，是正吸附。表面層中溶質(zhì)濃度大于本體濃度。表面活性物質(zhì)屬于這種情況。CMC HLB值第61頁5潤濕與楊氏方程 液體能自發(fā)占領(lǐng)固體表面,把固體表面掩蓋起來,稱之為液體能潤濕固體,反之,則不能。不能潤濕能潤濕第62頁6朗繆爾吸附等溫式 Vm為吸滿單分子層體積V為吸附體積物理吸附和化學(xué)吸附區(qū)分力吸附熱選擇性溫度影響第