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1、物理化学物理化学总复复习一、气一、气 体体1. 理想气体定理想气体定义、微、微观特征、特征、 PVT关系关系凡是在任何凡是在任何T、P下均符合理想气体状下均符合理想气体状态方程的气体称方程的气体称为。 分子本身不具有体分子本身不具有体积分子分子间无相互作用力无相互作用力微微观特征特征PVT关系关系2. 实际气体气体对理想气体的偏差、范德理想气体的偏差、范德华方程方程3. 实际气体液化的条件气体液化的条件实际气体方程气体方程压缩因子因子图对于理想气体于理想气体必要条件必要条件充分条件充分条件二、二、热力学基力学基础及及应用用1. 热力学第一、二定律表述、数学表达式力学第一、二定律表述、数学表达式
2、第一第一类永永动机不能机不能实现第二第二类永永动机不能机不能实现过程可逆程可逆过程不可逆程不可逆2. 基本概念基本概念体系、体系、环境及境及体系分体系分类；状状态函数及其函数及其特点特点；功与功与热及及热力学能；力学能；焓的定的定义：一定量理想气体的一定量理想气体的 U、H都都仅是温度的函数是温度的函数 恒恒压摩摩尔热容、恒容摩容、恒容摩尔热容：容：理想气体：理想气体：标准生成准生成热、标准燃准燃烧热与与标准反准反应热关系：关系：反反应反反应反反应的恒的恒压热效效应与恒容与恒容热效效应的关系：的关系：如反如反应若反若反应的的则熵函数、亥姆霍函数、亥姆霍兹自由能、吉布斯自由能定自由能、吉布斯自由
3、能定义及判据：及判据：自自发过程程可逆可逆过程程第三定律第三定律熵：恒温、恒容及无其它功，恒温、恒容及无其它功，自自发过程程可逆可逆过程程恒温、恒恒温、恒压及无其它功，及无其它功，自自发过程程可逆可逆过程程偏摩偏摩尔量、化学量、化学势及化学及化学势判据：判据：有可能有可能发生生过程程可逆可逆过程程W、Q、 U、 H、 S 、 A及及 G的的计算：算：3. 基本基本过程、基本公式程、基本公式理想气体自由膨理想气体自由膨胀理想气体等温可逆理想气体等温可逆过程程理想气体等容可逆理想气体等容可逆过程程理想气体等理想气体等压可逆可逆过程程zy 13/12-11理想气体理想气体绝热可逆可逆可逆相可逆相变化
4、化过程程4. 例例题1. 298K时，将，将2mol的的N2理想气由理想气由0.1 MPa恒温可逆恒温可逆压缩到到2MPa，试计算此算此过程的程的W、Q、 U、 H、 S及及 G 。如果被如果被压缩了的气体做恒温膨了的气体做恒温膨胀再回到原来状再回到原来状态，问此此过程的程的W、Q、 U、 H、 S及及 G又是多少又是多少？2. 根据下列数据，求乙根据下列数据，求乙烯C2H6(g)在在298K时的的标准摩准摩尔生成生成热与与标准摩准摩尔燃燃烧热：(1) C2H6(g)+7/2O2(g)= 2CO2(g) + 3H2O(l)(2) C(石墨石墨) + O2(g) = CO2(g)(3) H2(g
5、) + 1/2O2(g) = H2O(l)3. 苯苯在在正正常常沸沸点点353K时摩摩尔汽汽化化焓为30 75kJmol 1。今今将将353K、101 325kPa下下的的1mol液液态苯苯在在恒恒温温恒恒压下下蒸蒸发为苯蒸气（苯蒸气（设为理想气体）。理想气体）。1）求此）求此过程的程的Q，W， U， H， S， A和和 G；2）应用有关原理，判断此用有关原理，判断此过程是否程是否为可逆可逆过程。程。4.气相反气相反应 A(g) + B(g) = Y(g) 在在500，100kPa 进行，行，试计算算该反反应的的及及过程的程的Q、 W各各为多少多少 (气体可气体可视为理想气体理想气体) 物物
6、质 / kJ.mol-1 Cp,m/J.K-1.mol-1 A(g) 235 19.1 B(g) 52 4.2 Y(g) 241 30.0 解：解：或者或者三、溶液、相平衡及化学平衡三、溶液、相平衡及化学平衡理想溶液、理想稀溶液、独立理想溶液、理想稀溶液、独立组分数、自由度数、分数、自由度数、相律、相律、标准生成吉布斯自由能、准生成吉布斯自由能、标准平衡常数等。准平衡常数等。基本概念：基本概念： 概念概念题辨析辨析(1)克拉佩克拉佩龙方程式用于方程式用于纯物物质的任何两相平衡。的任何两相平衡。(2)一定温度下的乙醇水溶液，可一定温度下的乙醇水溶液，可应用克用克克克方程方程计算其算其饱和蒸气和蒸
7、气压。(3)任一化学反任一化学反应的的标准平衡常数都只是温度准平衡常数都只是温度的函数。的函数。(4) 理想稀溶液中的溶理想稀溶液中的溶质遵守拉遵守拉乌尔定律；溶定律；溶剂遵守亨利定律。遵守亨利定律。(5) 相是指系相是指系统处于平衡于平衡时，系，系统中物理性中物理性质及化学性及化学性质都完全相同的均匀部分。都完全相同的均匀部分。(6) 依据相律，依据相律，纯液体在一定温度下，蒸气液体在一定温度下，蒸气压应该是定是定值。(7) 范特荷夫等温方程范特荷夫等温方程表示系表示系统标准状准状态下性下性质的是的是,用来判断反用来判断反应进行方向行方向的是的是。(8) A(l)与与B(l)可形成理想液可形
8、成理想液态混合物，若在一定温度混合物，若在一定温度T下，下，纯A、纯B的的饱和蒸气和蒸气压PA* PB*,则在二在二组分的蒸气分的蒸气压-组成相成相图上的气、液两相平衡区，呈平衡的气、液两相的上的气、液两相平衡区，呈平衡的气、液两相的组成必有成必有。(A) yB xB (B) yB xB (C) yB =xB 基本基本计算：算：1. 溶液溶液组成及气液相成及气液相组成、分成、分压、相数量、相数量 的的计算；算；3. 相相图分析及相律分析及相律计算；算；4. Vant Hoff等温方程、等等温方程、等压方程方程应用，用，平衡常数及平衡平衡常数及平衡组成的成的计算。算。2.单组分气液两相平衡分气液
9、两相平衡时平衡温度、平衡温度、 压力的力的计算；算；求求总压为101.325kPa时气、液相气、液相浓度各度各为多少？多少？1.苯和甲苯构成理想液苯和甲苯构成理想液态混合物，已知混合物，已知358K时2.一定温度一定温度A和和B构成的理想溶液中构成的理想溶液中A的摩的摩尔分数分数浓度度xA=0.5，求平衡气相的，求平衡气相的总压和气相中和气相中A的摩的摩尔分数分数浓度。度。已知已知该温度下温度下纯A的的饱和蒸气和蒸气压（一）相平衡（一）相平衡总结一、相律：一、相律：一、相律：一、相律：f = C f = C P P + 2 + 2二、克拉贝龙方程二、克拉贝龙方程二、克拉贝龙方程二、克拉贝龙方程
10、三、二组分系统基本相图：三、二组分系统基本相图：三、二组分系统基本相图：三、二组分系统基本相图：1. 1.两种固态物质完全不互溶的相图两种固态物质完全不互溶的相图两种固态物质完全不互溶的相图两种固态物质完全不互溶的相图低共熔点低共熔点低共熔点低共熔点稳定化合物稳定化合物稳定化合物稳定化合物不稳定化合物不稳定化合物不稳定化合物不稳定化合物有共轭溶液有共轭溶液有共轭溶液有共轭溶液A + Bl + BA+lA+ABB+ABl+ABA+AB2B+AB2A+B+ B+l l+AB+AB2 2 +B +B有一转熔温度有一转熔温度有一转熔温度有一转熔温度最高会溶点最高会溶点最高会溶点最高会溶点2.两种固两种
11、固态物物质或液或液态物物质能部分互溶的相能部分互溶的相图 有低共熔点有低共熔点有低共熔点有低共熔点+ll+ll+3.两种固两种固态物物质或液或液态物物质能完全互溶能完全互溶 第一类溶液第一类溶液第一类溶液第一类溶液最低恒沸最低恒沸最低恒沸最低恒沸( (熔熔熔熔) )点点点点最高恒沸最高恒沸最高恒沸最高恒沸( (熔熔熔熔) )点点点点四、二四、二组分系分系统相相图基本特征：基本特征：1 1）单相区：）单相区：）单相区：）单相区： A A，B B两组分能形成溶液或固溶体的部分。两组分能形成溶液或固溶体的部分。两组分能形成溶液或固溶体的部分。两组分能形成溶液或固溶体的部分。 相区内的一点既代表系统的
12、组成和温度；相区内的一点既代表系统的组成和温度；相区内的一点既代表系统的组成和温度；相区内的一点既代表系统的组成和温度； 又代表该相的组成和温度。又代表该相的组成和温度。又代表该相的组成和温度。又代表该相的组成和温度。2 2）两相区：）两相区：）两相区：）两相区： 处于两个单相区或单相线之间。处于两个单相区或单相线之间。处于两个单相区或单相线之间。处于两个单相区或单相线之间。 相区内的一点只代表系统的组成和温度；相区内的一点只代表系统的组成和温度；相区内的一点只代表系统的组成和温度；相区内的一点只代表系统的组成和温度； 结线两端点代表各相的组成和温度。结线两端点代表各相的组成和温度。结线两端点
13、代表各相的组成和温度。结线两端点代表各相的组成和温度。 两相区内适用杠杆规则。两相区内适用杠杆规则。两相区内适用杠杆规则。两相区内适用杠杆规则。3)3)凡是曲线都是两相平衡线。线上的一点为相点，表示一个平衡相的状凡是曲线都是两相平衡线。线上的一点为相点，表示一个平衡相的状凡是曲线都是两相平衡线。线上的一点为相点，表示一个平衡相的状凡是曲线都是两相平衡线。线上的一点为相点，表示一个平衡相的状态。态。态。态。4)4)凡是垂直线都可看成单组分纯物质。凡是垂直线都可看成单组分纯物质。凡是垂直线都可看成单组分纯物质。凡是垂直线都可看成单组分纯物质。 如果是稳定化合物：如果是稳定化合物：如果是稳定化合物：
14、如果是稳定化合物： 垂线顶端与曲线相交，为垂线顶端与曲线相交，为垂线顶端与曲线相交，为垂线顶端与曲线相交，为极大点极大点极大点极大点； 若是不稳定化合物：若是不稳定化合物：若是不稳定化合物：若是不稳定化合物： 垂线顶端与水平线相交，为垂线顶端与水平线相交，为垂线顶端与水平线相交，为垂线顶端与水平线相交，为“ “T”T”字形字形字形字形5)5)凡是水平线基本上都是凡是水平线基本上都是凡是水平线基本上都是凡是水平线基本上都是“ “三相线三相线三相线三相线” ”。三相线上三相线上三相线上三相线上f f = 0 = 0 6)6)冷却时，当物系点通过冷却时，当物系点通过冷却时，当物系点通过冷却时，当物系
15、点通过( (两相平衡两相平衡两相平衡两相平衡) )曲线时，步冷曲线上出现一转折：曲线时，步冷曲线上出现一转折：曲线时，步冷曲线上出现一转折：曲线时，步冷曲线上出现一转折：当物系点通过三相线时，步冷曲线上出现平台；当物系点通过三相线时，步冷曲线上出现平台；当物系点通过三相线时，步冷曲线上出现平台；当物系点通过三相线时，步冷曲线上出现平台；( (三相线的两端点除三相线的两端点除三相线的两端点除三相线的两端点除外外外外) )。（二）例（二）例题例例例例1 11 1 固体固体固体固体Fe, FeO, FeFe, FeO, Fe3 3OO4 4与气体与气体与气体与气体CO, COCO, CO2 2达到平
16、衡时，其独立组分数达到平衡时，其独立组分数达到平衡时，其独立组分数达到平衡时，其独立组分数K K =_, =_, 相数相数相数相数 =_=_，和自由度数，和自由度数，和自由度数，和自由度数f f =_ =_ 3 34 41 1解解解解: Fe: Fe3 3OO4 4+ CO = 3FeO + CO+ CO = 3FeO + CO2 2 FeO + CO = Fe + CO FeO + CO = Fe + CO2 2 R=2 R=2 ，R=0 R=0 所以所以所以所以K K =5 2 = 3 =5 2 = 3 =4 =4 f f =3 4 +2 = 1 =3 4 +2 = 12 下列化学反下列化
17、学反应，同，同时达平衡达平衡时(9001200K)，CaCOCaCO3 3(s) = CaO(s) + CO(s) = CaO(s) + CO2 2(g)(g)COCO2 2(g) + H(g) + H2 2(g) = CO(g) + H(g) = CO(g) + H2 2O(g)O(g) CO(g) + H CO(g) + H2 2O(g) + CaO(s) = CaCOO(g) + CaO(s) = CaCO3 3(s) + H(s) + H2 2(g)(g) 其独立组分数其独立组分数其独立组分数其独立组分数K K =_, =_, 相数相数相数相数 =_=_，和自由度数，和自由度数，和自由
18、度数，和自由度数f f =_ =_4 43 33 3解解解解: R=2 R=0 : R=2 R=0 所以所以所以所以 K K =6 2 = 4 =6 2 = 4 =3 =3 f f =6 3 + 2 = 3 =6 3 + 2 = 3此系统的独立组分数此系统的独立组分数此系统的独立组分数此系统的独立组分数=_=_，自由度数，自由度数，自由度数，自由度数=_=_。3 33 3解解解解: AlCl: AlCl3 3 + 3H + 3H2 2O = Al(OH)O = Al(OH)3 3 (s) + 3HCl (R=1) (s) + 3HCl (R=1) K K =4 1 = 3, =4 1 = 3,
19、 =2, =2, f f =3 2 +2 = 3 =3 2 +2 = 3或或或或AlAl+3+3 , , ClCl- - , H , H2 2O,O, OH OH- - , , HH+ +, , Al(OH)Al(OH)3 3 (s) (s) (S=6)(S=6) AlAl+3+3 + 3OH + 3OH- - = Al(OH) = Al(OH)3 3 (s) (s) HH2 2OO = OH = OH- - + +HH+ + R=2R=2OHOH- -=H=H+ +, R=1, R=1 K K =6 3 = 3, =6 3 = 3, =2, =2, f f =3 2 +2 = 3 =3 2 +2 = 33. AlCl3溶液完全水解后，溶液完全水解后，4 .完全互溶双液系完全互溶双液系统xB=0.6处，平衡蒸气，平衡蒸气压有最高有最高值，x xB B(l) (l) x xB B( (总总总总) ) p凹凹 p凸凸(15) 化学吸附的吸附力是化学化学吸附的吸附力是化学键力力
