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武汉大学物理化学PPT习题整理简洁版资料

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物理化学课件

物理化学课件

把处于某状态下系统与其环境之间的一切联系均被 隔绝，他的状态仍能不随时间而变化，则该状态是 系统的平衡态。
（2）对状态性质的影响：
仅当系统处于平衡状态时，各种状态性质才有唯一的值。
(3) 系统处于平衡状态应满足的条件：
① 热平衡。系统内部各处温度均相等。
② 力平衡。系统内部各处力均相等。
③ 相平衡。无论系统内部有几个相，要求各相组成均 匀，即各相内部不存在扩散现象。 ④ 化学平衡。系统内部没有化学变化发生，组成不随 时间变化。
4、过程与途径
（1）过程：
系统由一个状态向另一个状态转化的经过。 唯一性
（2）途径：
实现某一过程的具体转化步骤（方式）。 可变性
例1 （状态一）
1mol O2 25℃，5atm 1mol O2 100℃，1atm
(状态二） 1mol O2 100℃，5atm
1mol O2 25℃，1atm
例2
青岛
7、内能 (热力学能)
（1）能量：
① 定义：对系统运动所做的最一般的量度。 （物质所具有的能量是指物质中各种运动的总度量。）
② 特点：能量是物质运动状态的单值函数。
（状态一定，能量一定；状态改变，能量改变。） ③ 分类：整体系统的平动能；系统在外场中的位能；
系统内部的能量。
（2）内能：
① 定义：系统由其内部状态所决定的能量，即系统内所 有离子除整体势能及整体动能外的全部能量的总和。 （包括动能、位能等）
3、焦耳实验：
P20
图1.7
结论：理想气体单纯 PVT 变化，U= ƒ ( T )。
§1.3 定容热、定压热及焓
1、定容热 QV
（1）定义：系统进行定容且不做非体积功的过程中与环
物理化学课件及考试习题 试卷 答案第四次习题课(第九章化学动力学基础)

物理化学课件及考试习题 试卷 答案第四次习题课(第九章化学动力学基础)


t=1/k(a-b) ㏑[b(a-x)/a(b-x)] 将k=39.1，a=0.005，b=0.004，x=0.004×0.9代入
可得t=26.3min
9
2.乙烯转化反应C2H4 C2H2+H2为一级反应。在1073K 时，要使50％的乙烯分解，需要10小时，已知该反应的活化能 E=250.6kJ· mol-1。要求在1.136×10-3小时内同样有50％乙烯转 化，反应温度应控制在多少？ 解：对一级反应，在不同温度下有相同的转化率 因 k=(1/t) ㏑(c0/c) ㏑(c0/c)=k1t1 ∵(c0/c)T1=(c0/c)T2 ∴k1t1=k2t2 ㏑(k2/k1)= ㏑(t1/t2)=E(T2-T1)/RT2T1 ㏑(10/1.136×10-3)=250.6×103× (T2-1073)/8.314×1073×T2 解出T2=1527K
与阿伦尼乌斯方程
ln k C（常数）
进行对比有：
Ea RT
Ea 2.303 3163 8.314 ＝60.6kJ· mol-1
2
2. 某化合物的分解反应是一级反应，设反应的活化能 Ea=14.43×104J· mol-1，已知557K时该反应的速率常数 k=3.3×10-2 s-1，现要控制反应在10min内转化率达到90%，则 应控制该反应的温度为多少？ 答：一级反应的动力学方程为
物理化学 第四次习题课 （化学动力学基础）
一、简答题 二、计算题 三、综合题
2011-05-18
1
一、简答题
1、硝酸异丙烷在水溶液中被碱中和，其反应 速率常数可表示为lgk=11.899-3163/T，该反应的 表观活化能为多少？ 答：上式可写成：
2.303 3163 ln k 2.303 11.899 T
物理化学简明教程第四版

物理化学简明教程第四版

（1） 1 2H 2(g )1 2I2(g )HI(g rGm ),2 2rGm,1
（2） H2(g)I2(g)2HI(gK)f,2 (Kf,1)2
例如，求 C (s ) 1 2 O 2 (g ) C O (g )的平衡常数
( 1 ) C ( s ) O 2 ( g ) C O 2 ( g )
rG m ( 1 )
只是T的函数，无量纲
Kp
PB B
B
只是T的函数，单位Pa△υ
Kx
xB B
B
是T和P的函数，无量纲
K K pP K xpp
§4.3 平衡常数的各种表示法
非理想气体反响
K
B
fB P
B
BB RlTnfB P
只是T的函数，无量纲
Kf
fB B
B
只是T的函数，单位Pa△υ
RT(1)ln(1) ln G
0
B
eq
GGniG x
GG
G会在某ζ值时出现极小值，相应的ζ就是反响的 极限进度ζeq， ζeq越大，平衡产物越多， ζeq越小， 平衡产物越少。在一定温度和压力条件下，总吉布斯 函数最低的状态就是反响系统的平衡态。
§4.1 化学反响的方向和限度
3. 化学反响的平衡常数和等温方程
rGm BfGm 'B
3. 反应的 rGm 和 K 的求算
rG m 的几种计算方法
〔1〕热化学的方法 rG m rH mT rSm 利用热力学数据表或测定反响热效应，先
计算反响的焓变和熵变
（2）用易于测定的平衡常数，计算 rGm
再利用Hess定律计算所需的 rGm
rGm RT l nK
不能向右进展,必须使下式成立
物理化学课件及考试习题 试卷 答案第二次习题课(多组分系统热力学、化学平衡、相平衡)

物理化学课件及考试习题 试卷 答案第二次习题课(多组分系统热力学、化学平衡、相平衡)


P229习题6-2 甲苯（A）苯（B）两液体形成理想液态混合物。已知 甲苯、苯在90℃下纯液体的饱和蒸汽压分别为54.22kPa和136.12KPa。将 200g甲苯和200g苯的液态混合物在90℃下逐渐降低压力，问： （1）压力降到多少时，开始产生气相，此气相的组成如何？ （2）压力降到多少时，液相开始消失，最后一滴液相的组成如何？ （3）压力为92.00 kPa时，系统内气液两相平衡，两相的组成如何？ 两相的物质的量为多少？
即(∂G /∂ξ)T,P等于零，反应达到平衡。
6. 为什么反应平衡体系中充入惰性气体与
减低体系的压力等效？ 答：在平衡体系中一旦充入惰性气体，则 必然减低反应体系各组分的分压力。于是也减 低了反应体系的总压（各组分分压之和）。因 此与减低体系的压力对平衡的影响等效。
7. 有水气变成液态水，是否一定要经过两相平衡态，是否还有其它途径。 答：从水的相图可知，将水汽升温超过647.2K后，在加压超过2.2×107Pa， 然后再降温降压，可不经过两相平衡态将水汽转变成液态水。
解：该二元液系在90℃时的 P-x平衡图如右所示。 根据题给条件可得物系点组成为x （本）=0.54。 （1）当压力降到98kPa时，开始 产生气相，如图所示，此时气相组成 为y（本）=0.75； （2）从相图可知，当压力降到 80kPa时，液相开始消失，最后一滴 液相的组成为x(本)=0.3； （3）当压力为92kPa时，气液两 相平衡，相点、物系点的组成如图所 示，根据杠杆规则，可求出n(l)=3mol， n(g)=1.7mol。
物理化学 第二次习题课
（多组分系统热力学、化学平衡、相平衡）
一、简答题 二、计算题 三、相图分析
一、简答题 1.为什么稀溶液的沸点升高、冰点下降、 渗透压以及溶剂蒸汽压下降称为依数性。引 起依数性的最基本原因是什么？ 答：上述四种性质的数值只与溶于溶剂 中溶质的粒子数有关与不同溶质本身的性质 无关，故成为依数性。依数性的主要原由是 由于溶质的溶入而引起容剂化学势的降低。
物理化学(武汉大学) 第一第二定律

物理化学(武汉大学) 第一第二定律

在化学中，最常用的是等压热容。
∵U=QV ∵H=Qp
热力学第二定律
小 球
热能
在连续的弹跳过程中, 小球的重力势能转变为动能, 并不断地 经碰撞转化为热能而传递给地面和小球本身. 最后,小球完全 失去势能, 静止地停留在地面上, 其机械能完全转变为热能. 此过程是不可逆转的, 或者所逆转的几率几乎为零.
状态函数口诀： 殊途同归，值变相等； 周而复始，值变为零。
A
Ⅰ
Ⅱ
B
V
如图：体系分别沿途径1和途径2 从始态A到达末态B，体系的任 一状态函数Z，有： Z1＝Z2=ZB-ZA
1 mol单原子分子理想气体经历如下途径从300 K ，10po膨胀至300 K ， 1po，求各途径的Q,W, U, H, S （1）恒温可逆膨胀； （2）等温反抗 恒外压1po膨胀；（3）向真空膨胀。 始态 末态
2. 不关心粒子的微观行为，只关心他们表现出来的宏观 统计平均行为
基本概念
1. 体系( system): 被研究的对象 环境(surrouding): 与体系相关联的事物
严格地说: 体系 + 环境 = 宇宙 实际处理：
与体系相互作用的部分称为环境。
3
如图:体系和环境可划分为:
(1)体系:电源+容器+加热器+水 环境: 其它
常见过程
（1）恒温过程： T始＝………＝T终＝T环境 （dT＝0） 等温过程： T始＝T终＝T环境 （2）恒压过程： p始＝………＝p终＝p环境 （dp＝0）
等压过程： p始＝p终＝p环境
恒外压过程： p外不变 （3）恒容过程：dV＝0 （4）绝热过程：Q＝0
W=-dU
W=-U
(5） 可逆过程(reversible process): 体系从A态经历某一过程到达B态,若能使体系状态完全还原的 同时,环境的状态也完全还原,则体系从A到B所经历的过程为 可逆过程. 可逆过程的特点: 1 可逆过程的进程是由无数个无限小的过程所组成,体系 在整个可逆过程中,始终无限接近平衡态; 2 可逆过程进行无限缓慢; 3 可逆过程效率最高
武大物理化学练习题

武大物理化学练习题

武⼤物理化学练习题⼀、（45分）填空及单项选择1．18℃时在厚度为1 cm的惰性多孔板两边，放置扩散系数为1.19×10-9 m2 ★ s-1的NaCl稀⽔溶液，⼀边浓度为0.4 mol★dm-3，另⼀边为0.2 mol★dm-3。

两边溶液量很⼤，且⼀直在搅拌。

则溶质NaCl的物质通量为 NaCl的浓度在板内的分布为2．反应A─→2B在温度T时的速率⽅程为 d[B]/d t=k B[A]，则此反应的半衰期为：( )(A) ln 2/k B(B) 2ln 2/k B (C) k B ln2 (D) 2k B ln23．True or false(a)Elementary reactions with molecularity greater than 3 generally don't occur;(b)Knowledge of the rate law of a reaction allows us decide unambiguously what the mechanismis;(c)Activation energies are never negative;(d)For an elementary reaction, the partial orders are determined by the reaction stoichiometry;4. 简单碰撞理论属基元反应速率理论，以下说法不正确的是：( )(A) 反应物分⼦是⽆相互作⽤的刚性硬球(B) 反应速率与分⼦的有效碰撞频率成正⽐(C) 从理论上完全解决了速率常数的计算问题(D) 反应的判据之⼀是联线上的相对平动能⼤于某临界值5. 反应 A + B AB AB + C D (决速步) 其表观活化能与基元反应活化能的关系为 ________________ ，因为 ___________ 。

6. 在300 K时, 鲜⽜奶5 h后即变酸, 但在275 K的冰箱⾥，可保存50 h, ⽜奶变酸反应的活化能是______________________________________。

物理化学热力学部分习题及解答.ppt

物理化学热力学部分习题及解答.ppt


将373K 及50663Pa 的水蒸气100dm3 恒温可逆 作业 101325Pa 下部分 压缩到101325Pa，再继续在 液化到体积为10dm3 为止（此时气液平衡共存 ）。试计算此过程的Q、W、ΔU 和ΔH。假定 凝结水的体积可忽略不计，水蒸气可视作理想 气体。已知水的气化热为2259kJ· Kg-1。 甲苯正常沸点（383K）下气化热为3619J•g-1， 现将1mol 甲苯在383K 等温等压完全气化，求 该过程Q，W；并求甲苯的△Um，△Hm， △Sm，△Am，△Gm。若甲苯向真空气化（终 态同上），上述各量又是什么？（甲苯的分子 量为92）
选择题
2.“压强”，即物理化学中通常称为“压力”的物理量，其 量纲应该是什么？ （A）动量/（面积·时间） （B）力/（面积·时间） （C）动能/（面积·时间） （D）加速度/（面积·时间） 3.对于理想气体的内能有下述四种理解，其中正确的是？ （A）状态一定，内能也一定； （B）对应于某一状态的内能是可以直接测定的； （C）对应于某一状态，内能只有一个数值，不可能有两个或 两个以上的数值； （D）状态改变时，内能一定跟着改变。
材料物理化学
——热力学部分习题及解答 武汉科技大学材控系
熊九郎
2009年9月
选择题
1.下列陈述中，正确的是：
（A）虽然Q和W是过是状态函数，所以QV和Qp是状态函 数。 （B）热量是由于温度差而传递的能量，它总是倾向 于从含热量较多的高温物体流向含热量较少的低温 物体。 （C）封闭系统与环境之间交换能量的形式非功即热 。 （D）两物体之间只有存在温差，才可传递能量，反 过来系统与环境间发生热量传递后，必然要引起系 统温度变化。
选择题
6.理想气体绝热向真空膨胀,则 （A）ΔS=0，W=0 （B） ΔH=0， ΔU=0 （C）ΔG=0，ΔH=0 （D） ΔU=0， ΔG=0 7.求任一不可逆绝热过程的熵变，可以通过 以下哪个途径求得？ （A）始终态相同的可逆绝热过程， （B）始终态相同的可逆等温过程， （C）始终态相同的可逆非绝热过程， （D） （B）和（C）均可
物理化学知识点及练习题(含答案)

物理化学知识点及练习题(含答案)

第二章 热力学第一定律内容摘要⏹热力学第一定律表述⏹热力学第一定律在简单变化中的应用 ⏹热力学第一定律在相变化中的应用 ⏹热力学第一定律在化学变化中的应用 一、热力学第一定律表述U Q W ∆=+ dU Q W δδ=+适用条件：封闭系统的任何热力学过程 说明：1、amb W p dV W '=-+⎰2、U 是状态函数，是广度量W 、Q 是途径函数 二、热力学第一定律在简单变化中的应用----常用公式及基础公式2、基础公式热容 C p .m =a+bT+cT 2 (附录八) ● 液固系统----Cp.m=Cv.m ● 理想气体----Cp.m-Cv.m=R ● 单原子: Cp.m=5R/2 ● 双原子: Cp.m=7R/2● Cp.m / Cv.m=γ理想气体• 状态方程 pV=nRT• 过程方程 恒温:1122p V p V = • 恒压: 1122//V T V T = • 恒容: 1122/ / p T p T =• 绝热可逆: 1122 p V p V γγ= 111122 T p T p γγγγ--=111122 TV T V γγ--= 三、热力学第一定律在相变化中的应用----可逆相变化与不可逆相变化过程1、 可逆相变化 Q p =n Δ相变H m W = -p ΔV无气体存在: W = 0有气体相,只需考虑气体,且视为理想气体ΔU = n Δ相变H m － p ΔV2、相变焓基础数据及相互关系 Δ冷凝H m (T) = －Δ蒸发H m (T)Δ凝固H m (T) = －Δ熔化H m (T) Δ凝华H m (T) = －Δ升华H m (T)(有关手册提供的通常为可逆相变焓)3、不可逆相变化 Δ相变H m (T 2) = Δ相变H m (T 1) +∫Σ(νB C p.m )dT 解题要点： 1.判断过程是否可逆;2.过程设计,必须包含能获得摩尔相变焓的可逆相变化步骤;3.除可逆相变化,其余步骤均为简单变化计算.4.逐步计算后加和。

物理化学课后习题答案(全)

物理化学课后习题答案(全)


−
300)
+
0.263 × (5002 2
− 3002
)
−
84 ×10 −6 3
× (5003
−
300
3
⎤ )⎥
⎦
J
= 37.6×103 J = 37.6 kJ
11. 将 101325 Pa 下的 100 g 气态氨在正常沸点 (-33.4℃) 凝结为 液体，计算 Q 、 W 、 ΔU 、 ΔH 。已知氨在正常沸点时的蒸发焓为 1368 J ⋅ g −1 ，气态氨可作为理想气体，液体的体积可忽略不计。
⎝ 16.04
⎠
5. 计算 1000 g CO2 在 100℃、5.07MPa 下的体积：(1) 用理想气体 状态方程；(2) 用压缩因子图。
第 1 章 物质的 pVT 关系和热性质
·29·
解：(1) V = nRT p
=
⎡ ⎢⎣
(1000
/
44.01)
× 8.3145 × 5.07 ×106
(100
及 101325Pa 时 1g 水的体积为 1.044cm3，1 g 水蒸气的体积为 1673cm3。
(1) 试求此过程的功； (2) 假定略去液态水的体积，试求结果的百分误
差； (3) 假定把水蒸气当作理想气体，试求结果的百分误差； (4) 根
据(2)、(3)的假定，证明恒温下若外压等于液体的饱和蒸气压，则物质
Pa
=
32.3
MPa
(2) 由表 1–6 查得， a = 0.141 Pa ⋅ m6 ⋅ mol−2 ，
b = 0.0391 × 10−3 m3 ⋅ mol −1 ，则
p = RT − a Vm − b Vm2
物理化学课程讲义-物理化学复习答疑ppt课件

物理化学课程讲义-物理化学复习答疑ppt课件


22
;
(3)绝热定容： U(总)= 0
H2(g)+1/2 O2(g)= H2O(g)
U(1)
H2O(g)+9.5O2(g) 298K升温到T U(2)
U(总)= U(1)(298K反应)+ U(2)(升温)=0
U(1)= H(1)RTn(g)= 241.5kJ
其中n = 0.5
U(2) = ∫ iCV,m,i dT = [(31.4 R)+9.5(27.2R)](T298)
Q = U + W = 10.1kJ
19
;
例8 25℃时，将1molH2(g),10molO2(g)放入定容容器中充分燃烧，生成水。已知： 298K时fHm（H2O, g）= 242.7kJmol-1 vapHm（H2O）= 44.0kJmol-1
Cp,m/ JK-1 mol-1
H2(g) 27.2
30
;
4. 热力学关系(适用于相变和化学变化)
G(T2
)
G(T1 )
T2 T1
SdT
G(T2 ) G(T1) T2
T2
T1
T1
H T 2 dT
H
1 T2
1 T1
G( p2 ) G( p1 )
p2 Vdp
p1
31
;
五、例题 例1 下列各过程中,定温不可逆膨胀 理想气体绝热节流膨胀 实际气体绝热节流膨胀 实际气体绝热可逆膨胀 非理想气体卡诺循环 绝热( )p W’=0化学反应 0°C, p 的冰熔化成水
H2(g) + 1/2O2(g) = H2O( g) 根据基尔霍夫公式
H(T2)= H(T1)+∫ Cp,m dT = H(T1)+ Cp,m T
大学物理化学总结.ppt

大学物理化学总结.ppt

体、液体或固体的pVT变化；Ⅲ.相变化；Ⅳ.化学 变化；Ⅴ.上述各种类型的综合。 ⑶ 过程的特征：a. 恒温可逆过程；b. 恒温过程；c. 绝热可逆过程；d. 绝热过程；e. 恒压过程；f.恒容 过程；g. 上述各种过程的综合；h. 循环过程 ⑷ 确定初终态。 ⑸ 所提供的物质特性，即pVT关系和标准热性质。 ⑹ 寻找合适的计算公式。
=0
不可逆 可逆
(dS )U.V 0
> 0 不可逆，自发过程 = 0 可逆，达到平衡
用熵判据判断过程是否为自发过程，一定要用
隔离系统。
(2). Helmholts自由能判据
<0
(dA)T ,V ,Wf 0 0
=0
不可逆，自发过程 可逆，达到平衡
自发变化向着Helmholts自由能减小的方向进行
Qp 与 QV 之间的关系
1. 对凝聚相反应 Qp QV 2. 对有气相参与的反应 Qp QV nRT
标准摩尔反应焓

r
H
m


B

f
H
m
(B)



B

C
H
m
(
B
)
B
B
Kirchhoff定律
从一个温度下的反应焓变，去计算另一温度 下的反应焓变
3 热力学第二定律
1.热力学第二定律
4.气体化学势
单种理想气体化学势
(T , p) (T ) RT ln p
理想气体混合物化学势
p
B (T ,
p)

B
(T )

RT
ln
pB p
B* (T, p) RT ln xB

《物理化学》PPT课件


2
完整版课件ppt
3
OA 是气-液两相平衡线 即水的蒸气压曲线。它 不能任意延长，终止于临界点。临界点 T=647K, p=2.2×107Pa，这时气-液界面消失。高于临界温度， 不能用加压的方法使气体液化。
OB 是气-固两相平衡线 即冰的升华曲线，理论上可 延长至0 K附近。
OC 是液-固两相平衡线 当C点延长至压力大于
属于此类的体系有：H 2O-HN 3,H 2 O O-H等C。l在标 准压力下，H2O-HC的l 最高恒沸点温度为381.65 K， 含HCl 20.24，分析上完整常版课用件pp来t 作为标准溶液。 20
杠杆规则 Lever Rule
在p-x图的两相区，物系点O代表了体系总的 组成和温度。
通过O点作平行于横坐标 的等压线，与液相和气相线分 别交于M点和N点。MN线称 为等压连结线（tie line）。
如图所示，是对拉乌尔 定律发生正偏差的情况，虚 线为理论值，实线为实验值。 真实的蒸气压大于理论计算 值。
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15
如图所示，是 对拉乌尔定律发生 负偏差的情况，虚 线为理论值，实线 为实验值。真实的 蒸气压小于理论计 算值。
完整版课件ppt
16
2. p-x图 和 T-x图 对于二组分体系，K=2，f =4-Φ。φ至少为1，
完整版课件ppt
25
精馏
精馏是多次简单蒸馏的组合。
精馏塔底部是加热 区，温度最高；塔顶温 度最低。
精馏结果，塔顶 冷凝收集的是纯低沸 点组分，纯高沸点组 分则留在塔底。
精馏塔有多种类型，如图所示是泡罩式精馏
塔的示意图。
完整版课件ppt
26完整版课件ppt来自27体系自身确定。
H2O的三相点温度为 273.16 K，压力为

物化ppt课件

§ 4.11 活度与活度因子
第四章 多组分系统热力学及其在溶液中的应用
*§ 4.12 渗透因子和超额函数 § 4.13 分配定律——溶质在两互不相溶液相中的分配 *§ 4.14 理想液态混合物和理想稀溶液的微观说明 *§ 4.15 绝对活度
§4.1 引言
多组分系统 两种或两种以上的物质（或称为组分）所形 成的系统称为多组分系统。 多组分系统可以是均相的，也可以是多相的。
第四章 多组分系统热力学及其在溶液中的应用
§4.1 引言 § 4.2 多组分系统的组成表示法 § 4.3 偏摩尔量 § 4.4 化学势 § 4.5 气体混合物中各组分的化学势 § 4.6 稀溶液中的两个经验定律 § 4.7 理想液态混合物 § 4.8 理想稀溶液中任一组分的化学势 § 4.9 稀溶液的依数性 *§ 4.10 Duhem-Margules公式
或在等温、等压、保持B物质以外的所有组分 的物质的量不变的有限系统中，改变 dnB 所引起广 度性质Z的变化值，
2. 只有广度性质才有偏摩尔量，而偏摩尔量是强度 性质。 3. 纯物质的偏摩尔量就是它的摩尔量。
4. 任何偏摩尔量都是T，p和组成的函数。
偏摩尔量的加和公式
按偏摩尔量定义,
Z ZB ( nB )T , p,nc (cB)
化学势的定义
U U (S,V , n1, n2, , nk )
其全微分为
dU
U ( S )V ,nB dS
(
U V
)
S
,nB
dV
k U B1 ( nB )S ,V ,nc(cB) dnB
定义化学势
B
def
U ( nB )S,V ,nc (cB)
第一个基本公式就可表示为：

物理化学讲义_图文_百度文库

实验一燃烧热的测定一、实验目的1. 通过萘的燃烧热测定，了解氧弹量热计各主要部件的作用，掌握燃烧热的测定技术；2. 掌握恒压燃烧热与恒容燃烧热的区别与联系；3. 学会应用图解法校正温度改变值。

二、实验原理燃烧热是指1摩尔物质完全燃烧时所放出的热量。

在恒容条件下测得的燃烧热称为恒容燃烧热(Qv)，其值等于这个过程的内能变化(ΔU)。

在恒压条件下测得的燃烧热称为恒压燃烧热(Qp)，它等于这个过程的焓变(ΔH)。

若把参与反应的气体作为理想气体处理，则存在下列关系式：Qp=Qv+∆n⋅RT (1-1)式中，Δn为产物中气体的摩尔数之和与反应物中气体的摩尔数之和的差值；R为气体常数；T为反应的绝对温度。

若测得某物质恒压燃烧热或恒容燃烧热中的任何一个，就可根据式(1-1)计算另外一个。

化学反应的热效应通常是用恒压热效应来表示的，而且习惯上用ΔH表示。

测量化学反应热效应的仪器称为量热计。

本实验采用XRY-1A型数显氧弹式热量计测量萘的燃烧热。

由于氧弹量热计测定物质的燃烧热是在恒容条件下进行的，故为恒容燃烧热。

其原理是将一定量待测物样品在氧弹中完全燃烧时放出的热量使量热计(包括周围介质)的温度升高，通过测定燃烧前、后量热计温度的变化值，就可以计算出样品的燃烧热。

其关系式如下：C∆T=-(mQv+Q点火丝ρ点火丝l点火丝) (1-2)式中，m为标准物质的质量(g)；Qv为1g标准物质恒容燃烧放出的热(J·g-1)； Q 点火丝= -1.02×10-3kJ·g-1；l点火丝为点火丝的长度(cm)；ρ点火丝为单位长度点火丝的质量(g·cm-1)，其值为4.00×10-4 g·cm-1；ΔT为样品燃烧前后量热计温度的变化值(K) (需用校正法校正)；C为量热计的热容，即量热计每升高1K所需要吸收的热量(J·K-1)。

本实验的标准物质为苯甲酸，它的恒容燃烧热为Qv = -26.43×103 J·g-1。

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热力学第二定律与熵增原理
总结词
热力学第二定律是指在一个封闭系统中，熵（即系统的混乱度）永远不会减少，只能增加或保持不变 。
详细描述
热力学第二定律是热力学的另一个基本定律，它表明在一个封闭系统中，熵（即系统的混乱度）永远 不会减少，只能增加或保持不变。这意味着能量转换总是伴随着熵的增加，这也是为什么我们的宇宙 正在朝着更加混乱和无序的方向发展。
03
化学平衡与相平衡
化学平衡条件与平衡常数
化学反应的平衡条件
当化学反应达到平衡状态时，正逆反 应速率相等，各组分浓度保持不变。
平衡常数
平衡常数表示在一定条件下，可逆反 应达到平衡状态时，生成物浓度系数 次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的 乘积的比值。
相平衡条件与相图分析
相平衡条件
相平衡是指在一定温度和压力下 ，物质以不同相态（固态、液态 、气态）存在的平衡状态。
色谱分析技术
色谱法的原理
色谱法是一种基于不同物 质在固定相和移动相之间 的分配平衡，实现分离和 分析的方法。
色谱法的分类
根据固定相的不同，色谱 法可分为液相色谱、气相 色谱、凝胶色谱等。
色谱法的应用
色谱法在物理化学实验中 广泛应用于分析混合物中 的各组分含量、分离纯物 质等。
质谱分析技术
质谱法的原理
05
物理化学在环境中的应用
大气污染与治理
1 2 3
大气污染概述
大气污染是指人类活动向大气中排放大量污染物 ，导致空气质量恶化，对人类健康和生态环境造 成危害的现象。
主要污染物
大气中的主要污染物包括颗粒物、二氧化硫、氮 氧化物等，这些污染物会对人体健康和环境产生 严重影响。
治理措施
针对大气污染，采取了多种治理措施，包括工业 污染源控制、机动车污染控制、城市绿化等。

物理化学题库（简明版）

《物理化学》练习册（2012.12）编者的话：为了更好地帮助同学复习巩固所学的基本概念、为了更好地帮助同学复习巩固所学的基本概念、基本理论和基本知识，基本理论和基本知识，我们选编了一些“复习思考题”供同学们选作，请同学们发现问题或者错误后及时与我们联系，以便进一步修订和完善第一章 热力学第一定律一、判断题（共16题）：1、在定温定压下，、在定温定压下，CO CO CO22由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变，由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变， CO CO CO22的热力学能和焓也不变。

的热力学能和焓也不变。

( )2、2525℃时℃时H 2(g)(g)的标准摩尔燃烧焓等于的标准摩尔燃烧焓等于2525℃时℃时H 2O(g)O(g)的标准摩尔生成焓。

的标准摩尔生成焓。

的标准摩尔生成焓。

（（ ））3、稳定态单质的Δf H m Θ(800K)=0 (800K)=0 。

( )4、d U =nC v ,m d T 公式对一定量的理想气体的任何pVT 过程都适用。

过程都适用。

( ) ( )5、系统处于热力学平衡态时，其所有的宏观性质都不随时间而变。

、系统处于热力学平衡态时，其所有的宏观性质都不随时间而变。

（（ ））6、若系统的所有宏观性质均不随时间而变，则该系统一定处于平衡态。

、若系统的所有宏观性质均不随时间而变，则该系统一定处于平衡态。

（（ ））7、Q 和W 不是体系的性质，与过程有关，所以Q + W 也由过程决定。

也由过程决定。

( ) ( )8、焓的定义式H = U + pV 是在定压条件下推导出来的，所以只有定压过程才有焓变。

是在定压条件下推导出来的，所以只有定压过程才有焓变。

( ) ( )9、焓的增加量D H 等于该过程中体系从环境吸收的热量。

等于该过程中体系从环境吸收的热量。

( ) ( )1010、一个绝热过程、一个绝热过程Q = 0 = 0，但体系的，但体系的，但体系的 D T 不一定为零。

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数称为（独立）组分数。 S：物种数
CSRR'
R：独立的化学平衡数 R′独立限制条件数
说明：★独立限制条件数只有在同一相中才能起作用
CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g） R′= 0 ★独立的化学平衡数：指物质间构成的化学平衡是相互独立的
C+H2O=CO+H2 C+CO2=2CO CO+H2O=CO2+H2 R=2 S=5 C=5-2=3
（1）因外压增加，使凝固点下降 0.00748K （2）因水中溶有空气，使凝固点下降 0.00241K
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16
例：如图为CO2的相图，试问： （1）将CO2在25℃液化，最小需加多大压力？ （2）打开CO2灭火机阀门时，为什么会出现少量白色固体（俗称于冰）？
解：（1）根据相图，当温度为25℃ 液一气平衡时，压力应为67大气压， 在25℃时最小需要67大气压才能使 CO2液化。
2、水的相图
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13
◎组分数
S：物种数
CSRR'
R：独立的化学平衡数 R′独立限制条件数
总结1
说明：★独立限制条件数只有在同一相中才能起作用 ★独立的化学平衡数：指物质间构成的化学平衡是相互独立的
◎相律
◎单组分系统相图 F＝C－P十2＝3－P
单组分系统最多三相共存 单组分系统是双变量系统
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7
杠杆规则还可以表示为：
（1）
m() 1 wB() wB 1
m( )
wB wB ()
m() m() wB() wB wB wB()
m( )
wB wB ()
m() wB wB() m wB() wB()
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U3
T2 T1
nCV
dT
1 25.25(406 373)
833.3J
H3
T2 T1
nC
p
dT
133.56(406 373) 1107.5J
• 4)物理变化
U4 0, H4 0
U U1 U2 U3 U4 5648.3 37494833.3 0 43975.6J
H H1 H2 H3 H4
II
解：途径I，Q = -100 J，W = +50 J
(1) ΔUA-B = Q + W = -100 + 50 = -50 J
A
I
B
∴Q = ΔUA-B-W = -50-(-80) = 30 J
(2) ΔUB-A = -ΔUA-B = 50 J
III
∴Q = ΔUB-A –W = 50 – 50 = 0
• 解：此过程是等温等压下的可逆相变过程，且Wf=0 W= – p(Vg – Vl)≈ – pVg = – nRT= – 172.2 kJ • 此过程等压且不做有用功 H＝Qp= 2257 kJ U＝Qp + W = 2257 –172.2 =2085 kJ
• 例：将常压下25 ℃、1 mol水，制成3 atm的饱和蒸汽，
U U1 U2 U3 U4 H H1 H2 H3 H4
•
1)物理变化
U
T2 T1
nCV
dT;
H
T2 T1
nCpdT
对液体有 CV Cp,Cp (H2O,l) 75.31J mol K1
U1 H1
T2 T1
nCpdT
175.31(373 298) 5648.3J
• 2)相变化
H2 摩尔气化热 40595 J U2 H2 pV H2 RT
405958.314373 37494J
• 3)物理变化：3 atm下水蒸气的终态温度T2=406 K。
Cp (H2O, g) 33.56J mol K1
CV Cp R 33.56 8.314 25.25J mol K1
• 例：在300K下，分别经历下列恒定外压途径将1mol理想气体从
5atm膨胀到1atm。 A：外压为1atm；B：外压为0.5atm。 求不同途径的功？
• 解：A：W1= －∫p外dV =－101325(V2 － V1)
=－RT(1 － 0.2)=－0.8RT=－1995.4 J
B：W2 = － ∫p外dV= －50662.5(V2 － V1)
计算此过程的 U及H 。蒸汽视为理想气体。
初态 1 mol水1 atm，298K
恒压升温
U, H
1 mol水1 atm，373K
平衡相变化 恒压升温
1 mol水气1 atm，373K
终态 1 mol水汽3 atm，T2
恒温升压
1 mol水气1 atm，T2
• 状态函数的特点：变化只决定于过程的始终态，而与过 程的变化途径无关。
(3) C2H6(g, 1p)+3.5O2(g, 1p) → CO2(g, 1p) +3H2O(l)
rH3= – 1560.0 kJ.mol-1
• 解: 题给反应可以由已知条件中所列的三个反应组合得到, 反应 的总热效应便可由此三个反应的热效应求出。
• 将(1)×2＋(2)×3－(3)即得题给的反应，故有： rH＝rH1×2＋ rH2×3－ rH3 ＝2×(－393.15) + 3×(－286)－(－1560) ＝－85 kJ.mol-1
5648.3 405951107.5 0 47350.8J
例：1 mol单原子分子理想气体，从298 K，2 p经(1)等温可
逆和(2)绝热可逆膨胀至体积加倍， 求各过程的Q，W，U和 H？
解: (1) 理想气体等温过程 NhomakorabeaU = 0; H = 0
Q = -W = nRTln(V2/V1) = 1717.3 J (2) 绝热过程: Q=0 =5/3 有绝热过程方程式:
• 例：1 kg的液态水在373.15 K，101325 kPa外压下蒸发为水蒸气，
计算该过程的W、Q、 U 、H。
1 kg H2O (l) 101.325 kPa 373.15 K
p外=101.325 kPa T=373.15 K
1 kg H2O (g) 101.325 kPa 373.15 K
• 常用的热量单位是卡(cal)：
一克纯水从14.5 0C升至15.5 0C所需的热量
• 热力学所采用的热功当量为： 1 cal = 4.184 J
• 例：一体系由A态变化到B态，沿途径Ⅰ放热100 J，对体系做功
50 J，问：1、由A态沿途径Ⅱ到B态，体系做功80 J，则过程Q值为 多少？2、如果体系再由B态沿途径Ⅲ回到A态，得到50 J的功，体 系是吸热还是放热，Q值是多少？
C(石墨,1p) +O2 (g,1p) (298.15K, 1p)CO2(g,1p) rHm(298.15K)= –393.5 kJ.mol-1
焓的变化
反应物和生成物都处于标准态
r Hm (T )
任意温度T, 标准压力p 反应温度
反应(reaction)
反应进度为1 mol
• 用盖斯定律可以求算许多难以直接测定的化学反 应的热效应。
= － 0.4RT = －997.7 J
• 此题的结果说明虽然体系的始末态相同，但途径不同， 过程的功不同，故功为过程量。
• 1840年，英国科学家Joule做了一系列实验，证明了热量 就是能量。并从实验数据得出了热功当量：Joule发现把 一磅水提高一华氏度，需消耗772 英尺·磅的机械能，相当 于1 cal = 4.157 J。
• 例：求下列化学反应的热效应，即反应的rH?
2C(石墨)+3H2(g, 1p) 298K
C2H6(g, 1p)
已知如下反应在298 K下的热效应:
(1) C(石墨)+O2(g, 1p) →CO2(g, 1p) rH1= – 393.15 kJ.mol-1
(2) H2(g, 1p)+0.5O2(g, 1p) →H2O(l) rH2= – 286.0 kJ.mol-1
p1V1 = p2V2 V2=24.452 dm3
p1=2p
V1=12.226 dm3
p2=p1V1/V2=0.63 p T2=p2V2/nR=187.7 K
U=CV(T2-T1)=3/2R(187.7-298)=-1375 J
W=U=-1375 J
H=Cp(T2-T1)=-2292 J
• 例：石墨与氧反应生成二氧化碳的热化学方程式为：