物理化學(xué)總復(fù)習(xí).ppt

1、物理化學(xué)總復(fù)習(xí),2011-12-20,復(fù)習(xí)每一章的時(shí)候，先研究一下大綱要求。找出重點(diǎn)，自己總結(jié)一下。 計(jì)算題的題型。典型的計(jì)算題解題思路！ 下冊(cè)物理化學(xué)，重點(diǎn)在于物化知識(shí)點(diǎn)的運(yùn)用，運(yùn)用物理化學(xué)基礎(chǔ)理論解釋現(xiàn)象！ 準(zhǔn)備一頁開卷紙。自己認(rèn)為重要的公式和不重要的公式最好分開放。列提綱！,復(fù)習(xí)時(shí)，抓住重點(diǎn)，在理解上下功夫要明確每一章的主要內(nèi)容，主要解決什么問題，采用什么方法，引出什么定律，有什么用途，公式的使用條件是什么。 這些問題在開始學(xué)習(xí)時(shí)，可能還不太清楚，但學(xué)完一章后，應(yīng)該理出個(gè)頭緒。對(duì)于公式的推導(dǎo)要求理解，要注意公式的使用條件，物理意義，注意章節(jié)之間的聯(lián)系，要學(xué)會(huì)把原書讀薄。,第12章大綱要求

2、,膠體復(fù)習(xí)重點(diǎn)：,膠體的特點(diǎn)：（熱力學(xué)不穩(wěn)定性，動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性， 光學(xué)性質(zhì) 電學(xué)性質(zhì)（四個(gè)電學(xué)特點(diǎn)），膠團(tuán)結(jié)構(gòu) 膠體的穩(wěn)定性和聚沉（為什么穩(wěn)定，什么情況下發(fā)生聚沉） 大分子化合物性質(zhì)與大分子溶液 -唐南平衡,本章主要介紹了界面的特殊物理化學(xué)性質(zhì)。由于界面上的分子受力不對(duì)稱，產(chǎn)生了界面張力，進(jìn)而引起了一系列界面現(xiàn)象，如：彎曲液面上的附加壓力、小液滴上的飽和蒸氣壓、亞穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象、吸附現(xiàn)象、潤濕現(xiàn)象等等。重點(diǎn)應(yīng)理解表面張力和表面Gibbs函數(shù)的概念，并會(huì)應(yīng)用Laplace方程、Kelvin方程、Langmuir吸附等溫式、Gibbs吸附等溫式、以及Young方程和潤濕公式等進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。,第10章界面

3、化學(xué)小結(jié),第10章大綱要求,界面復(fù)習(xí)要點(diǎn),表面張力，表面功的理解（影響表面張力大小的因素） 彎曲液面的附加壓力、拉普拉斯方程（p = 2/ r）及毛細(xì)現(xiàn)象（計(jì)算題） 開爾文公式 （計(jì)算題） 吉布斯吸附等溫式（計(jì)算題）,由于界面上的分子受力不均勻，界面存在表面張力（Nm-1)-表面吉布斯自由能-表面功(Jm-2） dG = dA+Ad 表面吉布斯自由能減少的途徑有兩個(gè)： 減少表面積：縮小表面- 小液滴自動(dòng)成球形，小液滴變成大液滴。適用液體： 減少表面張力：2、吸附氣體等。適用固體：,表面張力的方向：和表面相切，指向球心,影響的因素 物質(zhì)的性質(zhì) 金屬鍵: 較高；極性鍵：次之；非極性鍵：最低。 當(dāng)接

4、觸的界面不同時(shí)，表面張力不同。 溫度對(duì)界（表）面張力的影響：一般表面張力隨溫度升高而降低。當(dāng)溫度接近臨界溫度時(shí),液體分子間的內(nèi)聚力趨于零,因此表面張力也趨于消失。 壓力對(duì)界面張力的影響：一般表面張力隨壓力的升高而降低。,平面上受到的總壓力為P0， 凸面上受的總壓力為： Po+ Ps 液滴 凹面上向下的總壓力為：Po Ps 氣泡 Ps = 2/r -拉普拉斯公式,由于表面張力的存在，彎曲的液面存在附加壓力,凸液面：氣泡越小，氣泡內(nèi)的飽和蒸氣壓越大 凹液面：氣泡越小，氣泡內(nèi)的飽和蒸氣壓越小。,在101.325kPa,100的純水中，在離液面0.02m的深處，假設(shè)存在一個(gè)半徑為10nm的小氣泡。在上

5、述條件下，純水的表面張力為58.85mNm-1，密度為958.1kgm3，請(qǐng)計(jì)算小氣泡所承受的壓力及其氣泡內(nèi)部氣體的壓力。,解：設(shè)氣泡所承受的壓力為Pr ，則：Pr=P+P靜+P大,小氣泡若要穩(wěn)定存在，需承受的壓力為,2020/8/11,小氣泡內(nèi)蒸氣所具有的壓力為,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 ，,（kelvin 公式）,開爾文公式可以從理論上解釋很多現(xiàn)象： 毛細(xì)冷凝現(xiàn)象（彎月面）， 亞穩(wěn)態(tài)和新相的生成（過飽和蒸汽，過熱，過冷過飽和溶液） 納米顆粒的溶解度，熔點(diǎn),微小液滴的飽和蒸汽壓：,過飽和蒸汽（氣變液）凸面上受的總壓力為： Po+ Ps （實(shí)際產(chǎn)生液體的壓力要比正常大） 過熱液體（液變氣）凹面上向下的總壓力為

6、：Po-Ps （實(shí)際產(chǎn)生氣體沸騰的溫度要比正常高） 過冷液體：（液變固）微小晶體的飽和蒸汽壓恒大于晶體的飽和蒸汽壓。 過飽和溶液：（液變固）相同溫度下小顆粒的溶解度大于普通晶體的溶解度,電化學(xué)是研究化學(xué)現(xiàn)象與電現(xiàn)象之間的相互關(guān)系以及化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的科學(xué)。為了研究化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的最大限度，并用熱力學(xué)方法研究化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律，因此，要研究可逆電化學(xué)(電化學(xué)熱力學(xué))。 而在實(shí)際過程中，無論是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電池放電過程，還是電能轉(zhuǎn)變成的化學(xué)能充電過程或電解過程，都是在不可逆條件下進(jìn)行，為此，我們要研究不可逆過程的電化學(xué)：電解與極化(電化學(xué)動(dòng)力學(xué))。電能和化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化都必須

7、在電池或電解池中進(jìn)行，都涉及電解質(zhì)溶液。所以，我們還要研究電解質(zhì)溶液理論。,第7章 電化學(xué)小結(jié),17,本章包括如下三部分內(nèi)容。,電化學(xué)復(fù)習(xí)重點(diǎn),電解質(zhì)溶液 原電池 電解池,(1)電解質(zhì)溶液 無論是原電池還是電解池，其內(nèi)部的導(dǎo)電物質(zhì)都是電解質(zhì)溶液。電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理不同于導(dǎo)線中的金屬導(dǎo)體(由電子定向運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)電)，它是由溶液中離子的定向運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)電，而且是由正、負(fù)離子共同承擔(dān)的。 所以電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力不僅與電解質(zhì)的濃度有關(guān)，還與正、負(fù)離子的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。由此引出摩爾電導(dǎo)率m以及離子遷移數(shù)t 的概念。 通過電導(dǎo)的測(cè)定，可以計(jì)算弱電解質(zhì)的解離度、平衡常數(shù)以及難溶鹽的Ksp等有用的熱力學(xué)數(shù)據(jù)。當(dāng)電解

8、質(zhì)溶液濃度較高時(shí)，需引入平均活度a及平均活度因子 的概念來進(jìn)行有關(guān)熱力學(xué)計(jì)算。,(2) 原電池?zé)崃W(xué) 將化學(xué)平衡等溫方程用于可逆電池反應(yīng)，得到了計(jì)算原電池電動(dòng)勢(shì)的能斯特方程，該方程可用于不同濃度、溫度下原電池電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算。利用原電池的電動(dòng)勢(shì)、溫度系數(shù)與熱力學(xué)函數(shù)之間的關(guān)系，一方面可由熱力學(xué)函數(shù)計(jì)算原電池的電動(dòng)勢(shì)，另一方面可通過電化學(xué)實(shí)驗(yàn)來測(cè)定熱力學(xué)函數(shù)、活度因子以及平衡常數(shù)等重要熱力學(xué)數(shù)據(jù)。不同的電極可組成不同的電池，了解不同材料電極的性質(zhì)，有助于更深入地了解原電池的性質(zhì)。,電化學(xué)小結(jié),20,(3) 電極的極化 無論是原電池還是電解池，在有電流通過時(shí)，電極都會(huì)發(fā)生極化。極化的結(jié)果造成陽極的電極

9、電勢(shì)升高，陰極的電極電勢(shì)降低。總的結(jié)果是造成電解池的分解電壓隨電流密度的增加而增大，而原電池的端電壓隨電流密度的增加而減小。,電化學(xué)小結(jié),電化學(xué)復(fù)習(xí)重點(diǎn),摩爾電導(dǎo)率的概念計(jì)算方法 離子獨(dú)立移動(dòng)定律 電解質(zhì)的活度、，平均活度定義、活度系數(shù)計(jì)算 可逆電池及其電動(dòng)勢(shì)（電極反應(yīng)，電池反應(yīng)，電池的表達(dá)式） 原電池?zé)崃W(xué)計(jì)算（計(jì)算題） 能斯特方程、電極電勢(shì)、與原電池電動(dòng)勢(shì)E的計(jì)算（計(jì)算題） 電解池：極化電極電勢(shì)與超電勢(shì)的理解 電解時(shí)的電極反應(yīng)；離子的析出次序（計(jì)算題),對(duì)基元反應(yīng)，反應(yīng)速率由質(zhì)量作用定律描述。而對(duì)于一般非依時(shí)計(jì)量學(xué)反應(yīng)，速率方程通常可表示為濃度冪次方的乘積，但方次一般不等于濃度相應(yīng)組分的計(jì)

10、量系數(shù)；,1. 研究了零級(jí)、一級(jí)、二級(jí)和 n 級(jí)反應(yīng)速率方程的積分形式，給出了各級(jí)反應(yīng)的特征(直線關(guān)系，半衰期等)；,2. 討論了確定速率方程的方法：嘗試法、半衰期法、初始濃度法及隔離變量法等。（計(jì)算題）,3. 討論了速率常數(shù)對(duì)溫度的依賴關(guān)系阿倫尼烏斯方程；介紹了活化能的概念。（指前因子和活化能 計(jì)算題）,反應(yīng)動(dòng)力學(xué)復(fù)習(xí)要點(diǎn),5. 介紹了選取控制步驟法、平衡態(tài)近似法及穩(wěn)態(tài)近似法等，并將之應(yīng)用于給定反應(yīng)機(jī)理速率方程的推導(dǎo)。（計(jì)算題）例如 11.44, 11.46,6. 介紹了鏈反應(yīng)(單鏈反應(yīng)，支鏈反應(yīng))的特征及速率方程的推導(dǎo)。,7. 簡單介紹了氣體反應(yīng)的碰撞理論和過渡態(tài)理論。,8. 對(duì)溶液中的反

11、應(yīng)、多相反應(yīng)、光化學(xué)、催化作用等給予了簡單介紹。,4. 對(duì)典型的復(fù)合反應(yīng) (所涉及反應(yīng)均為一級(jí))對(duì)行反應(yīng)、平行反應(yīng)及連串反應(yīng)的速率方程及其解進(jìn)行了研究。,化學(xué)化工生產(chǎn)中單元操作(蒸餾、結(jié)晶等) 的理論基礎(chǔ) 在冶金、材料、采礦、地質(zhì)等生產(chǎn)中也必不可少 相平衡研究內(nèi)容： 表達(dá)相平衡系統(tǒng)的狀態(tài)如何隨其組成、溫度、壓力等而變化 兩種方法： 數(shù)學(xué)公式如克拉佩龍方程、拉烏爾定律等等 相圖直觀 本章主要介紹相律和一些基本的相圖，以及如何由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制相圖、如何應(yīng)用相圖等等。,第六章 相平衡原理,相圖復(fù)習(xí)重點(diǎn),吉布斯相律的理解 解讀相圖：點(diǎn)線面的意義 由數(shù)據(jù)點(diǎn)畫相圖（計(jì)算題） 步冷曲線和相圖之間的關(guān)系，相互轉(zhuǎn)

12、化（計(jì)算題） 杠杠規(guī)則的運(yùn)用,所謂相圖，就是用圖形來表示相平衡系統(tǒng)的狀態(tài)以及狀態(tài)隨組成，或溫度，或壓力，或三者兼而有之的變化關(guān)系。 用相圖來描述相平衡系統(tǒng)具有直觀、簡潔、整體性的優(yōu)點(diǎn)。 相圖具有嚴(yán)密的結(jié)構(gòu)，一般由特殊的點(diǎn)（如三相點(diǎn)）、線（兩相平衡線）、面（相區(qū)）構(gòu)成，其中的點(diǎn)、線、面都有明確的物理意義，要理解相圖必須從其中的點(diǎn)、線、面開始。,相圖,相圖一般有若干個(gè)相區(qū)（即面）組成，用點(diǎn)和線將相區(qū)隔開，每個(gè)相區(qū)又是點(diǎn)的集合。 相圖中的點(diǎn)又可以分成物系點(diǎn)和相點(diǎn)，對(duì)于單相系統(tǒng)，物系點(diǎn)和相點(diǎn)重合，物系點(diǎn)的組成等于相組成，它即表示體系的實(shí)際狀態(tài)也表示其相的狀態(tài)。 對(duì)于多相體系，相區(qū)中的點(diǎn)是物系點(diǎn)，而系統(tǒng)

13、實(shí)際存在的個(gè)相分別用處于相同條件下的該相區(qū)的邊界上（即線上）的個(gè)點(diǎn)即相點(diǎn)來表示。,相區(qū)以一定的規(guī)律構(gòu)成整個(gè)相圖，相區(qū)之間彼此具有確定的關(guān)系，遵循以下規(guī)則： 1）任何多相區(qū)必須與單相區(qū)相連，而且一個(gè)相數(shù)為P的相區(qū)其邊界必與P 個(gè)結(jié)構(gòu)不同的單相區(qū)相連； 2）在臨界點(diǎn)以下，一個(gè)相數(shù)為P的相區(qū)絕對(duì)不會(huì)與同組分的另一個(gè)相數(shù)為P的相區(qū)直接相連，由相數(shù)為P的相區(qū)到另一個(gè)相數(shù)為P的相區(qū)必定要經(jīng)過（為整數(shù)）相區(qū)，故相圖中的相區(qū)是交錯(cuò)的，這也是相律的必然結(jié)果。 相圖之間也存在一定的相互關(guān)聯(lián)，任何一張復(fù)雜的相圖都可以看成是若干個(gè)簡單相圖按一定規(guī)律的組合，也可以看成由某一相圖演變而來。這種現(xiàn)象實(shí)際上反映了物質(zhì)內(nèi)在結(jié)構(gòu)

14、及性質(zhì)的統(tǒng)一性和差異性。,6.1 相律,相律（phase rule）,相律是相平衡體系中揭示相數(shù)P，獨(dú)立組分?jǐn)?shù)C和自由度 F 之間關(guān)系的規(guī)律，可用上式表示。式中2通常指T，p兩個(gè)變量。相律最早由Gibbs提出，所以又稱為Gibbs相律。如果除T，p外，還受其它力場影響，則2改用n表示，即：,F C - P + 2,F C - P + n,式中：n是T, P ,磁場,電場等可以變化的強(qiáng)度性質(zhì)的個(gè)數(shù)。,點(diǎn)，線，面的物理意義,點(diǎn)：P，Q點(diǎn)分別為純A和純B的 沸點(diǎn)，P = 2 , F* =0,線：PO線，氣相線（A物質(zhì)的沸點(diǎn)降低曲線） P = 2 , F* =1,O點(diǎn)，三相點(diǎn)， ， P = 3 , F

15、* =0(最低共沸點(diǎn)),液相完全不互溶的相圖,QO線，氣相線（B物質(zhì)的沸點(diǎn)降低曲線）P = 2 , F* =1,（任何落在 三相線上的物系點(diǎn)，都以純A和純B和組成為xo 的氣相三相平衡共存）,面：如圖所示，在L1OL2以下，無論A、B二組份以怎樣的比例混合，平衡后體系總是分成互不相容的兩相。,線，三相線， , P = 3 , F* =0,固溶體是指溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格中而仍保持溶劑類型的合金相,AJ ：固溶體的熔點(diǎn)隨著溫度的變化曲線 FJ：B在固體A中的飽和溶解度隨溫度的變化曲線 JC: 三相線 CG：A在-,L,李 瑛 教授 電話：88320766（O）化工樓-127 手機(jī)：15858266

16、617，685617（短信要留名） 郵箱：，或qq郵箱 QQ: ,Thanks for your attention! Any questions or suggestions are welcomed!,Merry Christmas！ Happy New Year！,P、Q分別為A和B的凝固點(diǎn),PL、 QL ：凝固點(diǎn)降低曲線,S1S2：三相線,三相線對(duì)應(yīng)的溫度低共熔點(diǎn)溫度；低共熔混合物,F = CP+1=23+1=0,三相線,6-7 二組分固態(tài)不互溶系統(tǒng)液固平衡相圖,1. 相圖的分析,液態(tài)完全互溶，固態(tài)完全不互溶系統(tǒng)的相圖,a e 降溫過程分析：,剛離開：A(s)+B(s) （l消失）,（l組成不變、量變）,a點(diǎn)：液態(tài),d點(diǎn),剛到達(dá)：A (s)+l(L),e點(diǎn),A(s)、B(s)兩相的量不變，降溫過程,l相組成及A(s) 、l兩相量均變,b點(diǎn)：開始析出A(s),注：兩相區(qū)內(nèi)兩相的量符合杠桿規(guī)則,解：從熱分析法可知，一般固相不互溶系統(tǒng)相圖的步冷曲線有三類，第一類：純物質(zhì)或生成的穩(wěn)定化合物，只存在一個(gè)平臺(tái)，即物質(zhì)的熔點(diǎn)；第二類：最低共熔點(diǎn)，也只存在一個(gè)平臺(tái)，在這點(diǎn)上兩個(gè)固相同時(shí)析出；第三類：在步冷曲線上即有轉(zhuǎn)折又有平臺(tái)，此時(shí)轉(zhuǎn)折點(diǎn)表示其中有一個(gè)固相析出， 由相律計(jì)算可知，系統(tǒng)還有一個(gè)可變化的獨(dú)立