物理化学电子教案—第二章

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2020/5/2
单组分体系的摩尔热力学函数值
体系的状态函数中V，U，H，S，A，G等是广度性
质，与物质的量有关。设由物质B组成的单组分体 系的物质的量为 nB，则各摩尔热力学函数值的定义 式分别为：
摩尔体积（molar volume）
V* m ,B
V nB
摩尔热力学能（molar thermodynamic energy）
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2020/5/2
2.6 溶液
溶剂（solvent）和溶质（solute） 如果组成溶液的物质有不同的状态，通常将液
态物质称为溶剂，气态或固态物质称为溶质。 如果都是液态，则把含量多的一种称为溶剂，
含量少的称为溶质。
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2020/5/2
2.6 溶液
设Z代表V，U，H，S，A，G等广度性质，则
对多组分体系 Z Z (T , p, n1, n2 ,K , nk )
偏摩尔量ZB的定义为：
ZB def
(
Z nB
)T
,
p ,nc
(cB)
ZB称为物质B的某种容量性质Z的偏摩尔量 （partial molar quantity）。
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2020/5/2
化学势判据
定温定压下，不做非体积功的多组分体系 Gibbs自由能变量所示：
dG B dnB
B
根据Gibbs自由能判据，在恒定T,p及Wf=0时，
BdnB 0
B
自发过程 平衡态
此为化学势判据

物理化学多媒体电子教案第一章：引言1.1 课程介绍物理化学的定义和研究对象物理化学在科学和技术领域的重要性1.2 多媒体电子教案的优点互动性和参与性视觉和听觉的学习效果资源丰富和可访问性1.3 学习目标和教学方法知识掌握和技能培养自主学习和合作学习课堂讲解和实践操作第二章：物质的量与状态2.1 物质的量概念物质的量的定义和单位摩尔概念和阿伏伽德罗常数2.2 状态方程和相图理想气体状态方程PV=nRT水的相图和相变规律2.3 实验操作和数据分析气压、体积和温度的关系实验相图实验和数据分析第三章：热力学第一定律3.1 能量守恒定律内能和热量概念热力学第一定律的表达式3.2 热量传递方式对流、传导和辐射热量传递的实验观察3.3 热机和热效率热机的工作原理和分类卡诺循环和热效率的计算第四章：化学平衡4.1 平衡常数和反应进行方向平衡常数的定义和表达式反应进行方向的判断依据4.2 平衡移动和勒夏特列原理平衡移动的实验观察勒夏特列原理的应用和解释4.3 实验操作和数据分析化学平衡实验装置和操作实验数据的收集和处理第五章：动力学反应速率5.1 反应速率和反应级数反应速率的定义和单位零级、一级和二级反应速率定律5.2 反应速率常数和阿伦尼乌斯方程反应速率常数的定义和计算阿伦尼乌斯方程的应用和解释5.3 实验操作和数据分析反应速率实验装置和操作实验数据的收集和处理第六章：动力学反应机理6.1 反应机理和步骤单分子和双分子反应机理反应步骤和中间体的概念6.2 速率决定步骤和活化能速率决定步骤的选择和判断活化能的定义和意义6.3 实验操作和数据分析反应机理实验设计和操作实验数据的收集和活化能的计算第七章：电化学7.1 电化学基本概念电解质和电极的定义原电池和电解池的工作原理7.2 电极电势和电化学系列标准电极电势的定义和测定电化学系列的排列和应用7.3 实验操作和数据分析电化学实验装置和操作实验数据的收集和电极电势的测定第八章：溶液化学8.1 溶液的组成和浓度溶质和溶剂的定义摩尔浓度和质量浓度的计算8.2 溶液的渗透压和沸点上升渗透压的定义和计算沸点上升的实验观察和应用8.3 实验操作和数据分析溶液配制和浓度的测定实验渗透压和沸点上升实验数据的收集和处理第九章：胶体与界面化学9.1 胶体的性质和分类胶体的定义和特征胶体的稳定性和聚沉现象9.2 表面活性剂和界面张力表面活性剂的作用和分类界面张力的定义和测定9.3 实验操作和数据分析胶体制备和性质的观察实验界面张力实验数据的收集和处理第十章：现代物理化学技术10.1 核磁共振和红外光谱核磁共振的原理和应用红外光谱的原理和谱图解析10.2 质谱和色谱技术质谱的原理和应用色谱技术的原理和分类10.3 实验操作和数据分析现代物理化学技术实验操作流程实验数据的收集和分析方法第十一章：量子力学基础11.1 量子力学概述量子力学的发展历程量子力学的基本原理和概念11.2 波函数和薛定谔方程波函数的定义和性质薛定谔方程的建立和求解11.3 实验操作和数据分析量子力学实验设计和操作实验数据的收集和分析第十二章：原子和分子的结构12.1 原子结构原子核和电子云元素周期表和周期性12.2 分子结构和化学键键的类型和特征分子轨道理论12.3 实验操作和数据分析原子和分子结构实验设计和操作实验数据的收集和分析第十三章：化学动力学和反应机理13.1 化学动力学基本概念反应速率和反应速率常数动力学方程和反应机理13.2 碰撞理论和有效碰撞碰撞理论的基本原理有效碰撞的概念和计算13.3 实验操作和数据分析化学动力学实验设计和操作实验数据的收集和分析第十四章：电化学和电池技术14.1 电化学基础电解质和电极原电池和电解池14.2 电极电势和电化学系列标准电极电势和电极电势的测量电化学系列的应用14.3 实验操作和数据分析电化学实验设计和操作实验数据的收集和分析第十五章：现代物理化学实验技术15.1 现代物理化学技术概述核磁共振和红外光谱质谱和色谱技术15.2 实验操作和数据分析现代物理化学实验操作流程实验数据的收集和分析15.3 实验报告和论文写作实验报告的格式和要求论文写作的技巧和规范重点和难点解析第一章：引言重点：物理化学的定义、研究领域及多媒体电子教案的优点。

《物理化学》电子教案上册第一章：引言1.1 课程介绍1.2 物理化学的基本概念1.3 物理化学的研究方法1.4 学习目标与要求第二章：气体2.1 气体的性质2.2 气体的压力与体积2.3 气体的温度与热量2.4 气体的化学反应第三章：溶液3.1 溶液的定义与组成3.2 溶液的浓度与稀释3.3 溶液的蒸馏与沸腾3.4 溶液的离子平衡第四章：固体4.1 固体的结构与性质4.2 固体的相变与相图4.3 固体的溶解与熔点4.4 固体的电导与磁性第五章：液体5.1 液体的性质与表面现象5.2 液体的蒸发与凝结5.3 液体的扩散与对流5.4 液体的相变与相图第六章：热力学第一定律6.1 能量守恒定律6.2 内能与热量6.3 功与热传递6.4 热力学第一定律的应用第七章：热力学第二定律7.1 熵与无序度7.2 可逆与不可逆过程7.3 热力学第二定律的表述7.4 热力学第二定律的应用第八章：化学平衡8.1 平衡常数与反应方向8.2 酸碱平衡与pH值8.3 沉淀平衡与溶解度积8.4 化学平衡的计算与应用第九章：动力学9.1 反应速率与速率常数9.2 零级、一级和二级反应9.3 反应机理与速率定律9.4 化学动力学的应用第十章：电化学10.1 电解质与离子传导10.2 电极与电极反应10.3 电池与电势10.4 电化学的应用重点和难点解析一、气体的化学反应补充和说明：气体之间的化学反应是物理化学中的重要内容，例如气体的合成、分解、置换等反应。

这些反应在工业生产、环境保护等领域具有重要的应用价值。

教案中应详细介绍气体化学反应的基本原理、反应类型及其应用实例，并通过实际案例分析，使学生能够深入理解和掌握这一部分内容。

二、溶液的离子平衡补充和说明：溶液中的离子平衡是物理化学中的关键概念，对于理解电解质溶液的性质和行为具有重要意义。

教案中应详细讲解离子平衡的基本原理、离子平衡常数的计算及其在实际应用中的作用，如酸碱平衡、溶解度积等。

二、等压过程（isobaric process) p1 = p2 = pe，等压热效应 1. U Q p pe V Q p ( pV )
2．焓
U 2 U1 Q p p2V2 p1V1 Q p U 2 p2V2 U 1 p1V1
16字口诀： 异途同归，值变相等；周而复始，数值还原。
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2016.8.9 11:32
2.1 概述
5.热力学平衡态（即定态）
热平衡（thermal equilibrium）: T1 = T2 = … =T 力学平衡（mechanical equilibrium）: p1 = p2 = … = p 相平衡（phase equilibrium）：物质在各相间的分布达到平衡， 各相的组成和数量不随时间而变。 化学平衡（chemical equilibrium ）：化学反应达到平衡，体系 的组成不随时间而变。
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2.3 焓（enthalpy）
U Q W
dU Q W dU Q pe dV
W f 0
一、等容过程（isochoric process) dV = 0，等容热效应 dU Q U QV
物理意义：体系在等容过程中所吸收的热全部用以增加内能。 适用条件：封闭体系平衡态，不做非体积功的等容过程。
例1：把100克0℃水放在一绝热套中，
内有电阻丝。如图。
H2O（l，0℃）→H2O（l，50℃） 始态 A 终态 B
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水和电阻丝为体系，绝热箱和电池为环境。
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Hale Waihona Puke 2.2 热力学第一定律ΔU1：绝热过程中，体系内能的变化。