物理化学公式

物理化学公式
物理化学公式

第七章 电 化 学 主要公式及其适用条件

1.迁移数及电迁移率

电解质溶液导电是依靠电解质溶液中正、负离子的定向运动而导电,即正、负离子分别承担导电的任务。但是,溶液中正、负离子导电的能力是不同的。为此,采用正(负)离子所迁移的电量占通过电解质溶液的总电量的分数来表示正(负)离子之导电能力,并称之为迁移数,用t + ( t - ) 表示。即

正离子迁移数

-++

-++-++++=

+=+=

u u u Q Q Q t v v v

负离子迁移数

-+-

-+--+--+=

+=+=

u u u Q Q Q t v v v

上述两式适用于温度及外电场一定而且只含有一种正离子和一种负离子的电解质溶液。式子表明,正(负)离子迁移电量与在同一电场下正、负离子运动速率+v 与 -v 有关。式中的u + 与u - 称为电迁移率,它表示在一定溶液中,当电势梯度为1V·m -1 时正、负离子的运动速率。

若电解质溶液中含有两种以上正(负)离子时,则其中某一种离子B 的迁移数t B 计算式为

∑=

+B

B

B

B Q Q t z

2.电导、电导率与摩尔电导率

衡量溶液中某一电解质的导电能力大小,可用电导G ,电导率κ与摩尔电导率m Λ来表述。电导G 与导体的横截面A s 及长度l 之间的关系为

l A κR G s

==

1

式中κ称为电导率,表示单位截面积,单位长度的导体之电导。对于电解质溶

液,电导率κ则表示相距单位长度,面积为单位面积的两个平行板电极间充满 电解质溶液时之电导,其单位为S · m -1。若溶液中含有B 种电解质时,则该溶液的电导率应为B 种电解质的电导率之和,即

∑=B

B

κκ(溶液)

虽然定义电解质溶液电导率时规定了电极间距离、电极的面积和电解质溶液的体积,但因未规定相同体积电解质溶液中电解质的量,于是,因单位体积中电解质的物质的量不同,而导致电导率不同。为了反映在相同的物质的量条件下,电解质的导电能力,引进了摩尔电导率的概念。电解质溶液的摩尔电导率m Λ定义是该溶液的电导率κ与其摩尔浓度c 之比,即

c κ

Λ=

m

m Λ表示了在相距为单位长度的两平行电极之间放有物质的量为1 mol 电解质之溶液的电导。单位为S · m 2 · mol -1 。使用m Λ时须注意:(1)物质的量之基本

单元。因为某电解质B 的物质的量n B 正比于B 的基本单元的数目。例如,在25 0

C

下,于相距为l m 的两平行电极中放人1mol BaSO 4(基本单元)时,溶液浓度为c ,

其m Λ(BaSO 4 ,298.15K)= 2.870×10-2 S · m 2 · mol -1 。若基本单元取(21BaS04),则上述溶液的浓度变为c ',且c '=2c 。于是,m Λ'(21

BaS04,298.15K)= 21

m Λ(BaS04,298.15K)=1.435×10-2 S · m 2 · mol -1;(2)对弱电解质,是指包

括解离与未解离部分在内总物质的量为1 mol 的弱电解质而言的。m Λ是衡量电解质导电能力应用最多的,但它数值的求取却要利用电导率κ,而κ的获得又常需依靠电导G 的测定。

3. 离子独立运动定律与单种离子导电行为

摩尔电导率m Λ与电解质的浓度c 之间有如下关系: c A ΛΛ-=∞

m m

此式只适用于强电解质的稀溶液。式中A 与 ∞

m Λ 在温度、溶液一定下均为常数。

∞m

Λ是c ?0时的摩尔电导率,故称为无限稀释条件下电解质的摩尔电导率。∞m Λ是

电解质的重要特性数据,因为无限稀释时离子间无静电作用,离子独立运动彼此

互不影响,所以,在同一温度、溶剂下,不同电解质的∞

m Λ数值不同是因组成电

解质的正、负离子的本性不同。因此,进一步得出

-∞++∞+=,- m , m m ΛνΛνΛ

式中+ν与-ν分别为电解质-+ννA C 全部解离时的正、负离子的化学计量数,∞

+

, m Λ与∞

-, m Λ则分别为溶液无限稀时正、负离子的摩尔电导率。此式适用溶剂、温度一定条件下,任一电解质在无限稀时的摩尔电导率的计算。而∞+, m Λ和∞

-, m Λ可通过

实验测出一种电解质在无限稀时的∞ m Λ与迁移数 ∞

B t ,再由下式算出:

∞∞--∞-

∞+

+∞

+

=

=

m

m,m

m,;ΛΛνt Λ

Λνt

利用一弱电解质的∞ m Λ值及一同温同溶剂中某一浓度(稀溶液)的该弱电解

质之 m Λ,则从下式可计算该弱电解质在该浓度下的解离度:

∞=

m

m ΛΛα

4.电解质离子的平均活度和平均活度系数

强电解质-+ννA C 解离为++z C ν离子和-

-z A ν离子,它们的活度分别为a , a + ,

a - ,三者间关系如下:-

+-+?=ννa a a

因实验只能测得正、负离子的平均活度±a ,而±a 与a ,a +,a - 的关系为

-+-

+±+=?==-+νννa a a a ννν

;

另外 ±±±??

= ???

0b a γb

式中:±b 称为平均质量摩尔浓度,其与正、负离子的质量摩尔浓度b +,b - 的关

系为 ()

ν

ννb b b -+-+±?=。 式中±γ称离子平均活度系数,与正、负离子的活度系

数+γ,-γ的关系为 ()

ν

ννγγγ-+-+±?= 。

5. 离子强度与德拜—休克尔极限公式

离子强度的定义式为 =

∑2

B B B

12I b Z 。式中b B 与Z B 分别代表溶液中某离子B 的质量摩尔浓度与该离子的电荷数。单位为mol ﹒kg -1。I 值的大小反映了电解质溶液中离子的电荷所形成静电场强度之强弱。I 的定义式用于强电解质溶液。若溶液中有强、弱电解质时,则计算I 值时,需将弱电解质解离部分离子计算在内。

德拜—休克尔公式:I z z A γ-

+±-= lg

上式是德拜—休克尔从理论上导出的计算 ±γ的式子,它只适用于强电解质极稀浓度的溶液。A 为常数,在25 0C 的水溶液中A = - 0.509(kg ﹒mol -1)1/2 。

6. 可逆电池对环境作电功过程的m r m r m r ΔΔΔH ,S ,G ,o

K 及Q r 的计算

在恒T ,p ,可逆条件下,若系统经历一过程是与环境间有非体积功交换时,

则 D G = W r

当系统(原电池)进行1 mol 反应进度的电池反应时,与环境交换的电功W ’= - z FE ,于是

D r G m = -zF

E 式中z 为1mol 反应进度的电池反应所得失的电子之物质的量,单位为mol 电子/mol 反应,

F 为1mol 电子所带的电量,单位为C · mol -1电子。

如能得到恒压下原电池电动势随温度的变化率???

????p

E T (亦称为电动势的温

度系数),则恒压下反应进度为1mol 的电池反应之熵差 D r S m 可由下式求得:

D r S m =??????

-= ? ?

??????r m Δp p

G E zF T T 再据恒温下,D r G m = D r H m –T D r S m ,得D r H m = -zFE + zFT ???

????p E T 。

此式与D r G m 一样,适用于恒T ,p 下反应进度为1mol 的电池反应。

若电池反应是在温度为T 的标准状态下进行时,则 于是 =O O ln K zFE /RT

此式用于一定温度下求所指定的原电池反应的标准平衡常数O

K 。式中O

E 称为

o

o m r ΔzFE G -=

标准电动势。

7. 原电池电动势E 的求法

计算原电池电动势的基本方程为能斯特方程。如电池反应

aA(a A )+cC(a C ) = dD(a D )+f F(a F )

则能斯特方程为

=-d f O

D

F a c A C

ln a a RT E E zF a a

上式可以写成 =-

∏B

O B ln νRT E E a zF

上式表明,若已知在一定温度下参加电池反应的各物质活度与电池反应的得失电子的物质的量,则E 就可求。反之,当知某一原电池的电动势,亦能求出参加电池反应某物质的活度或离子平均活度系数 ±γ。应用能斯特方程首要的是要正确写出电池反应式。

在温度为T ,标准状态下且氢离子活度a H+为1时的氢电极定作原电池阳极并规定该氢电极标准电极电势为零,并将某电极作为阴极(还原电极),与标准氢组成一原电池,此电池电动势称为还原电极的电极电势,根据能斯特方程可以写出该电极电势与电极上还原反应的还原态物质活度a (还原态)及氧化态物质活度a (氧化态)的关系

=-

O ln

RT a E E zF a (还原态)

(电极)(电极)(氧化态)

利用上式亦能计算任一原电池电动势。其计算方法如下:对任意两电极所构成的原电池,首先利用上式计算出构成该原电池的两电极的还原电极电势,再按下式就能算出其电动势E : E = E (阴)—E (阳)

式中E (阴)与E (阳)分别为所求原电池的阴极和阳极之电极电势。若构成原电池的两电极反应的各物质均处在标准状态时,则上式改写为:

(阳)(阴)O O O E E E -=

(阴)O E 与(阳)O E 可从手册中查得。

8.极化电极电势与超电势

当流过原电池回路电流不趋于零时,电极则产生极化。在某一电流密度下的实际电极电势E 与平衡电极电势E (平)之差的绝对值称为超电势h ,它们间的关系为

h (阳) = E (阳) -E (阳,平) h (阴) = E (阴,平) - E (阴)

上述两式对原电池及电解池均适用。

第十章 界面现象 主要公式及其适用条件

1.比表面吉布斯函数、比表面功及表面张力

面吉布斯函数为恒T ,p 及相组成不变条件下,系统由于改变单位表面积而引起系统吉布斯函数的变化量,即

)

B(,,)/(αγn

p T s A G ??=,单位为2J m ?。

张力γ是指沿着液(或固)体表面并垂直作用在单位长度上的表面收缩力,单位为1N m -?。

面功γ为在恒温、恒压、相组成恒定条件下,系统可逆增加单位表面积

时所获得的可逆非体积功,称比表面功,即

s '

r d /d A W =γ,单位为2J m ?。

张力是从力的角度描述系统表面的某强度性质,而比表面功及比表面吉布斯函数则是从能量角度描述系统表面同一性质。三者虽为不同的物理量,但它们的数值及量纲相同,只是表面张力的单位为力的单位与后两者不同。

2.拉普拉斯方程与毛细现象

(1) 曲液面下的液体或气体均受到一个附加压力p ?的作用,该p ?的大小可由拉普拉斯方程计算,该方程为

r p /2γ=?

式中:p ?为弯曲液面内外的压力差;γ为表面张力;r 为弯曲液面的曲率半径。 注意:①计算p ?时,无论凸液面或凹液面,曲率半径r 一律取正数,并规定弯曲液面的凹面一侧压力为内

p ,凸面一侧压力为外p ,p ?一定是

p 减外p ,

内-p p p =?

②附加压力的方向总指向曲率半径中心;

③对于在气相中悬浮的气泡,因液膜两侧有两个气液表面,所以泡内气体所承受附加压力为r p /4γ=?。

(2) 曲液面附加压力引起的毛细现象。当液体润湿毛细管管壁时,则液体沿内管上升,其上升高度可按下式计算

2cos /h r g γθρ=

式中:γ为液体表面张力;ρ为液体密度;g 为重力加速度;θ为接触角;r 为毛细管内径。

注意:当液体不润湿毛细管时,则液体沿内管降低。

3.开尔文公式

式中:r p 为液滴的曲率半径为r 时的饱和蒸气压;p 为平液面的饱和蒸气压;ρ,

M ,γ分别为液体的密度、摩尔质量和表面张力。上式只用于计算在温度一定下,凸液面(如微小液滴)的饱和蒸气压随球形半径的变化。当计算毛细管凹液面(如过热液体中亚稳蒸气泡)的饱和蒸气压随曲率半径变化时,则上式的等式左边项要改写为)/ln(p p RT r 。无论凸液面还是凹液面,计算时曲率半径均取正数。

4.朗缪尔吸附等温式

朗缪尔基于四项假设基础上导出了一个吸附等温式,即朗缪尔吸附等温式。四项假设为:固体表面是均匀的;吸附为单分子层吸附;吸附在固体表面上的分子之间无相互作用力;吸附平衡是动态的。所导得的吸附等温式为

bp bp

+=

式中:θ称覆盖率,表示固体表面被吸附质覆盖的分数;b 为吸附平衡常数,又称吸附系数,b 值越大则表示吸附能力越强;p 为吸附平衡时的气相压力。实际计算时,朗缪尔吸附等温式还可写成

//(1)V V bp bp =+a a

m

r M

p p RT r ργ/2)/ln(=

式中:a

m V 表示吸附达饱和时的吸附量;V a 则表示覆盖率为θ时之平衡吸附量。注意,朗缪尔吸附等温式只适用于单分子层吸附。

5.吸附热H ?ads 的计算

吸附为一自动进行的过程,即0

S T G H ?+?=?可知,吸附过程的H ?为负值,即吸附为放热的过程,吸附热

H ads ?可由下式计算:

1

21

21

2ads /ln p p T T T RT H -=

?

式中:p 1与p 2分别为在T 1与T 2下吸附达同一平衡吸附量时之平衡压力。

6.润湿与杨氏方程

(1)润湿为固体(或液体)的表面上的一种流体(如气体)被另一种流体(如液体)所替代的现象。为判断润湿程度而引进接触角θ,如将液体滴在固体表面时,会形成一定形状的液滴,在气、液、固三相交界处,气液表面张力与固液界面张力之间的、并将液体夹在其中的夹角,称为接触角,其角度大小取决于三种表(界)面张力的数值,它们之间的关系如下

l ls s /)(cos γγγθ-=

上式称为杨氏方程。式中:s γ,ls γ,l

γ分别表示在一定温度下的固-气、固-

液及气-液之间的表(界)面张力。杨氏方程只适用光滑的表面。

(2)铺展。铺展是少量液体在固体表面上自动展开并形成一层薄膜的现象。用铺展系数S 作为衡量液体在固体表面能否铺展的判据,其与液体滴落在固体表面前后的表(界)面张力关系有

l ls s s γγγ--=?-=G S

S≥0则液体能在固体表面上发生铺展;若S<0则不能铺展。

7.溶液的表面吸附及吉布斯吸附等温式

溶质在溶液表面层(又称表面相)中的浓度与其在本体(又称体相)中的浓

度不同的现象称溶液表面的吸附。若溶质在表面层中的浓度大于其在本体中的浓度时则称为正吸附,反之,则称为负吸附。所以,将单位表面层中所含溶质的物质的量与具有相同数量溶剂的本体溶液中所含溶质的物质的量之差值称为表面吸附量,用符号Γ表示。吉布斯用热力学方法导出能用于溶液表面吸附的吸附等温式,故称为吉布斯吸附等温式,其式如下

(/)(/)T c RT c γΓ=-??

式中:(/)T c γ?? 为在温度T ,浓度c 时γ随c 的变化率。此式适用于稀溶液中溶质在溶液表面层中吸附量Γ的计算。

第十一章 化学动力学 主要公式及其适用条件

1.化学反应速率的定义

t V v d d 1ξ

=

式中:V 为体积,x 为反应进度,t 为时间。

若反应在恒容下进行时,则上式可改写为

B

B B B d d 1d d n c v V t t

νν==

n B 为反应方程式中的化学计量数,对反应物取负值,对产物取正值。例如

a A +

b B ? f F + e E

当取反应物或产物分别表示上述反应的反应速率时,则有

t e c t f c t b c t a c v d d d d d d d d E

F B A ==-=-

= (1)

在实际应用时,常用A d d c t -

,B d d c t -或F d d c t ,E d d c

t

来表示反应的反应速率。A d d c t -

,B d d c t -称为反应物的消耗速率;F d d c t ,E d d c

t

则称为产物的生成速率。用参加反应的不同物质之消耗速率或生成速率来表示一反应的反应速率时,其数值是不同的,它们之间的关系见式(1)。

2.反应速率方程及反应级数

若反应的反应速率与参加反应物质的浓度之间存在以下关系,即

γ

βαC B A c c kc v =

则称此关系式为反应的速率方程。式中的a ,b ,g 分别称为A, B, C 物质的反应分级数,a + b + g = n 便称为反应总级数。a ,b ,g 的数值可为零、分数和整数,而且可正可负。k 称为反应的速率常数。

应指出:若速率方程中的v 及k 注有下标时,如v B ,k B ,则表示该反应的速率方程是用物质B 表示反应速率和反应速率常数。

3.基元反应与质量作用定律

基元反应是指由反应物微粒(分子、原子、离子、自由基等)一步直接转化为产物的反应。若反应是由两个或两个以上的基元反应所组成,则该反应称为非基元反应。

对于基元反应,其反应速率与各反应物浓度的幂乘积成正比,而各浓度的方次则为反应方程式中的各反应物的化学计量数,这就是质量作用定律。例如,有基元反应如下:

A + 2

B ?

C + D

则其速率方程为

2B A A A d d c c k t c =-

要注意:非基元反应决不能用质量作用定律,所以如未指明某反应为基元反应时,不能随意使用质量作用定律。

4.具有简单级数反应速率的公式及特点

5.阿累尼乌斯方程

微分式:2

d ln d RT E t

k

a = 指数式:

?

??

??-=RT E A k a exp 积分式:

A RT E k a

ln ln +-

=

?

???

??--=12

12

11ln

T T T

E k k a 式中,A 称为指前因子或表观频率因子,其单位与k 相同;E a 称为阿累尼乌斯活化能(简称活化能),其单位为kJ×mol -1。上述三式是定量表示k 与T 之间的关系。常用于计算不同温度T 所对应之反应的速率常数k (T )以及反应的活化能E a 。

阿累尼乌斯方程只能用于基元反应或有明确级数而且k 随温度升高而增

大的非基元反应。

6.典型复合反应

(1) 对行反应 如以正、逆反应均为一级反应为例,

B A

1

1

?-k k

t = 0 c A ,0 0 t = 1 c A c A ,0 –c A t = ¥ c A ,e c A ,0 –c A ,e

若以A 的净消耗速率来表示该对行反应的反应速率时,则A 的净消耗速率为同时

进行的,并以A 来表示正、逆反应速率之代数和。即

)(d d A 0A,1A 1c c k c k t c A

--=-

-

上式的积分式为

t

k k c c c c )(ln

11e

A,A e A,0A,-+=--

对行反应的特点是经过足够长时间后,反应物与产物趋向各自的平衡浓度,于是存在

e

A,e A,0A,11e c c c k k K -=

=-

这一关系是在对行反应的计算中常使用。

(2) 平行反应 若以两个反应均为一级反应为例

则 d c B /d t = k 1c A

d c C /d t = k 2c A

因B 与C 的生成均由A 转化而来,所以A 的消耗速率便是平行反应的反应速率,而且

-d c A /d t = d c B /d t + d c C /d t

得 -d c A /d t = (k 1 + k 2) c A

将上式积分得 ln(c A ,0/c A ) = (k 1 + k 2) t

平行反应的特点:当组成平行反应的每一反应之级数均相同时,则各个反应的产物浓度之比等于各个反应的速率常数之比,而与反应物的起始浓度及时间均无关。如例示的平行反应因组成其的两反应皆为一级反应,故有

c B /c C = k 1/k 2

7.反应速率理论之速率常数表达式

(1) 碰撞理论速率常数表达式

k 1

2

A

B C

异种分子:RT E e T k r r k /2/1B 2B A c )/π8()(-+=μ 式中:E c 称为临界能,其与阿累尼乌斯活化能关系如下:

RT E E a 21c +

=

(2) 过渡状态理论的速率常数表达式

≠=

c B K h T k k

RT

E c Le q q q K /*

B

*A *0-≠

≠=

式中E 0为活化络合物X 1与反应物基态能量之差。

用热力学方法处理K c 1 则得

)/exp()/exp(O O c O

B RT H R S K hc T k k ≠≠≠

?-?=

8.量子效率与量子产率

量子效率

量子产率

第十二章 胶体化学 主要公式及其适用条件

1. 胶体系统及其特点

胶体:分散相粒子在某方向上的线度在1~100 nm 范围的高分散系统称为胶体。对于由金属及难溶于水的卤化物、硫化物或氢氧化物等在水中形成胶体称憎液溶胶(简称为胶体)。憎液溶胶的粒子均是由数目众多的分子构成,存在着很大的相界面,因此憎液溶胶具有高分散性、多相性以及热力学不稳定性的特点。

2. 胶体系统的动力学性质 (1) 布朗运动

被吸收光子的物质的量

的物质的量

生成产物被吸收的光子数的分子数生成产物B B =

=

?被吸收光子的物质的量发生反应的物质的量

被吸收的光子数发生反应的分子数=

=

?

体粒子由于受到分散介质分子的不平衡撞击而不断地作不规则地运动,称此运动为布朗运动。其平均位移x 可按下列爱因斯坦-布朗位移公式计算

2/1)π3/(ηr L RTt x =

式中:t 为时间,r 为粒子半径,η为介质的粘度。 (2) 扩散、沉降及沉降平衡

扩散是指当有浓度梯度存在时,物质粒子(包括胶体粒子)因热运动而发生宏观上的定向位移之现象。

沉降是指胶体粒子因重力作用而发生下沉的现象。

沉降平衡:当胶体粒子的沉降速率与其扩散速率相等时,胶体粒子在介质的浓度随高度形成一定分布并且不随时间而变,这一状态称为胶体粒子处于沉降平衡。其数密度C 与高度h 的关系为

}{[])()/(1)/()/ln(12012h h RT Mg C C ---=ρρ

式中ρ及ρ0分别为粒子及介质的密度,M 为粒子的摩尔质量,g 为重力加速度。此式适用于单级分散粒子在重力场中的沉降平衡。

3. 光学性质

当将点光源发出的一束可见光照射到胶体系统时,在垂直于入射光的方向上可以观察到一个发亮的光锥,此现象称为丁达尔现象。丁达尔现象产生的原因是胶体粒子大小,小于可见光的波长,而发生光的散射之结果。散射光的强度I 可由下面瑞利公式计算:

()2

22

2220

0422209π1cos 22n n V C I I l n n αλ??-=+ ?+??

式中:I 0及λ表示入射光的强度与波长;n 及n 0分别为分散相及分散介质的折射率;α为散射角,为观测方向与入射光之间的夹角;V 为单个分散相粒子的体积;C 为分散相的数密度;l 为观测者与散射中心的距离。此式适用粒子尺寸小于入射光波长,粒子堪称点光源,而且不导电,还有不考虑粒子的散射光互相不发生干涉。

4. 电学性质

胶体是热力学不稳定系统,其所以能长期存在的重要因素就是胶体粒子本身带电的结果。证明胶体粒子带电的有:电泳、电渗、流动电势和沉降电势等电动现象。电泳与电渗是指在外电场作用下,胶体中分散相与分散介质发生相对运动;流动电势与沉降电势则是当外力场作用于胶体上时,使得分散相与分散介质发生相对移动而产生电势差。产生上述电动现象的原因是因为胶体粒子具双电层结构的缘故。

5. 斯特恩双电层模型

有关胶粒带电的双层模型中以斯特恩双电层模型使用较广。其双电层结构可用下面模型(图12-1)表示。

图中:0?热力学电势:表示固体表面与溶液本体的电势差。δ?斯特恩电势:斯特恩面与容液本体的电势差。ζ电势(流动电势):当分散相与分散介质发生相对移动时,滑动面与溶液本体的电势差。从电泳速率或电渗速率计算电势的公式如下:

E v εη

ζ=

式中:ε为介质的介电常数,ε0为真空介电常数;v 为电泳速率,单位为-1m s ?;

E 为电势梯度,单位为V · m -1;η为介质的粘度,单位为Pa · s 。

6. 胶团结构

根据吸附与斯特恩双电层结构可知,溶胶的胶团结构分为胶核、胶粒及胶

团三个层次。以AgCl 溶胶为例,当用KCl 与AgNO 3制备AgCl 溶胶时,若AgNO 3是略微过量的,则若干个AgCl 粒子组成的固体微粒优先吸附与其自身有相同元素的离子(Ag +)而形成胶核。再按双电层结构分别写出胶粒与胶团部分,即

[]()44444443

4444444214444448

44444476443

4421胶团

-胶粒-胶核++

-33m NO NO Ag AgCl x x n n x ????????????

胶粒带正电荷。

但若制备AgCl 时是采用KCl 稍微过量,则其胶团结构为

[]()4444443

444444214444484444476443

4421胶团

胶粒胶核++

-++????????????K K Cl AgCl m x x n n x

胶粒带负电荷。

7. 溶胶的稳定与聚沉

(1)溶胶稳定的原因有三:胶体粒子带电、溶剂化作用以及布朗运动。 (2)聚沉:是指溶胶中胶粒互相聚结变成大颗粒,直到发生沉淀的现象。导致溶胶聚沉的因素很多,但是电解质加入时溶胶发生聚沉的作用是显著的,为比较不同电解质对溶胶的聚沉作用大小而引进聚沉值,聚沉值是指令溶胶发生明显的聚沉所需之电解质最小浓度。聚沉值的倒数称为聚沉能力。

应指出:起聚沉作用的主要是与胶粒带相反电荷的离子(即反离子),反离子价数越高则聚沉值越小。离子价数及个数均相同的不同反离子,其聚沉能力亦不相同,如

+++++++

4H >Cs >Rb >NH >K >Na >Li -------3F >Cl >Br >NO >I >SCN >OH

物理化学公式

第七章 电 化 学 主要公式及其适用条件 1.迁移数及电迁移率 电解质溶液导电是依靠电解质溶液中正、负离子的定向运动而导电,即正、负离子分别承担导电的任务。但是,溶液中正、负离子导电的能力是不同的。为此,采用正(负)离子所迁移的电量占通过电解质溶液的总电量的分数来表示正(负)离子之导电能力,并称之为迁移数,用t + ( t - ) 表示。即 正离子迁移数 -++-++-++++=+=+=u u u Q Q Q t v v v 负离子迁移数 -+--+--+--+=+=+=u u u Q Q Q t v v v 上述两式适用于温度及外电场一定而且只含有一种正离子和一种负离子的电解质溶液。式子表明,正(负)离子迁移电量与在同一电场下正、负离子运动速率+v 与 -v 有关。式中的u + 与u - 称为电迁移率,它表示在一定溶液中,当电势梯度为1V·m -1 时正、负离子的运动速率。 若电解质溶液中含有两种以上正(负)离子时,则其中某一种离子B 的迁移数t B 计算式为 ∑=+B B B B Q Q t z 2.电导、电导率与摩尔电导率 衡量溶液中某一电解质的导电能力大小,可用电导G ,电导率κ与摩尔电导率m Λ来表述。电导G 与导体的横截面A s 及长度l 之间的关系为 l A κR G s ==1 式中κ称为电导率,表示单位截面积,单位长度的导体之电导。对于电解质溶 液,电导率κ则表示相距单位长度,面积为单位面积的两个平行板电极间充满 电解质溶液时之电导,其单位为S · m -1。若溶液中含有B 种电解质时,则该溶

液的电导率应为B 种电解质的电导率之和,即 ∑=B B κκ(溶液) 虽然定义电解质溶液电导率时规定了电极间距离、电极的面积和电解质溶液的体积,但因未规定相同体积电解质溶液中电解质的量,于是,因单位体积中电解质的物质的量不同,而导致电导率不同。为了反映在相同的物质的量条件下,电解质的导电能力,引进了摩尔电导率的概念。电解质溶液的摩尔电导率m Λ定义是该溶液的电导率κ与其摩尔浓度c 之比,即 c κΛ=m m Λ表示了在相距为单位长度的两平行电极之间放有物质的量为1 mol 电解质之溶液的电导。单位为S · m 2 · mol -1 。使用m Λ时须注意:(1)物质的量之基本单元。因为某电解质B 的物质的量n B 正比于B 的基本单元的数目。例如,在25 0C 下,于相距为l m 的两平行电极中放人1mol BaSO 4(基本单元)时,溶液浓度为c ,其 m Λ(BaSO 4 ,298.15K)= 2.870×10-2 S · m 2 · mol -1 。若基本单元取(21 BaS04),则上 述溶液的浓度变为c ',且c '=2c 。于是,m Λ'(21BaS04,298.15K)= 21 m Λ(BaS04,298.15K)=1.435×10-2 S · m 2 · mol -1;(2)对弱电解质,是指包括解离与未解离部分在内总物质的量为1 mol 的弱电解质而言的。m Λ是衡量电解质导电能力应用最多的,但它数值的求取却要利用电导率κ,而κ的获得又常需依靠电导G 的测定。 3. 离子独立运动定律与单种离子导电行为 摩尔电导率m Λ与电解质的浓度c 之间有如下关系: c A ΛΛ-=∞m m 此式只适用于强电解质的稀溶液。式中A 与 ∞m Λ 在温度、溶液一定下均为常数。 ∞m Λ是c →0时的摩尔电导率,故称为无限稀释条件下电解质的摩尔电导率。∞m Λ是电解质的重要特性数据,因为无限稀释时离子间无静电作用,离子独立运动彼此 互不影响,所以,在同一温度、溶剂下,不同电解质的∞m Λ数值不同是因组成电 解质的正、负离子的本性不同。因此,进一步得出 ∞-∞++∞+=,- m , m m ΛνΛνΛ

大学物理化学实验全集

实验六.二组分固-液体系相图的绘制 一、实验目的 (1)热分析法测绘Sn-Bi二元合金相图 (2)掌握热分析法的测量技术 (3)掌握热电偶测量温度的基本原理以及数字控温仪和升降温电炉的使用方法 二、实验原理 用几何图形来表示多相平衡体系中有哪些相,各相的成分如何,不同相的相对量是多少,以及它们随浓度、温度、压力等变量变化的关系图叫相图。以体系所含物质的组成为自变量,温度为应变量所得到的T-x图就是常见的一种相图。 绘制相图的方法很多,热分析法就是常用的一种实验方法。即按一定比例配成一两组分体系,将体系加热到熔点以上成为液态,然后使其逐渐冷却,每隔一定时间记录一次温度,以体系的温度对时间的关系曲线称为步冷曲线。熔融体系在均匀冷却过程中无相变时,其温度将连续均匀下降,得到一条平滑的冷却曲线,当冷却过程中发生相变时,放出相变热,使热损失有所抵偿,冷却曲线就会出现转折。当两组分同时析出时,冷却速度甚至变为零,冷却曲线出现水平段。转折点或平台所对应的温度,即为该组成合金的相变温度。 取一系列组成不同的二元合金,测得冷却曲线,再将相应的转折点连接起来即得到二元合金相图(如下图所示) 三、实验所用仪器、试剂 1.KWL-09可控升降温电炉,SWKY-1数字控温仪 2.编号为1-6的六个金属硬质试管依次分装:纯铋、含锡20%,42%,60%,80%的合金、纯锡。8号试管为空管。 四、实验步骤 1.安装并调整SWKY-1数字控温仪与KWL-09可控升降温电炉,将控温仪与电炉用电缆连接。2号炉膛(右侧)放8号空管,将与控温仪相连的温度传感器(传感器2)插入其中 2.1.将装有试剂的试管1放入1号炉膛(注意安全,始终用铁夹小心夹住试管),并将与电炉连接的温度传感器(传感器1)插入炉膛旁边的另一小孔中(注:不要将传感器1插入试管中)。将2号传感器插入放有8号空管的炉膛2 2.2.调节控温仪(工作/量数按钮),将电炉温度设定为350℃,再调为工作状态,此时1号炉膛开始加热。调节定时按钮,是时间显示为30s。将电炉“冷风量调节”电压调到零,“加热量调节”调到180V(电压过低加热太慢,电压过高有损仪器使用寿命),给2号炉膛预热到200度左右(避免温度下降过快,减小试管冷却时发生过冷现象的可能) 2.3.当温度显示1号炉膛温度达到350℃时,再等10min左右。待温度稳定后将预热后的8号空管用铁夹移出去,并将1号试管夹入2号炉膛。换入2号试管加热,熔融。关闭“加热量调节”,此时控温仪显示温度上升,当温度上升到310℃以上时,打开“冷风量调节”,电压调为1.5V。此时温度开始下降,当温度降到接近300℃时,开始记录温度。每隔30s,控温仪会响一声,依次记下此时的仪表读数即可。

大学物理化学主要公式

第一章 气体的pVT 关系 主要公式及使用条件 1. 理想气体状态方程式 nRT RT M m pV ==)/( 或 RT n V p pV ==)/(m 式中p ,V ,T 及n 单位分别为Pa ,m 3,K 及mol 。 m /V V n =称为气体的摩尔体积,其单位为m 3 · mol -1。 R =8.314510 J · mol -1 · K -1,称为摩尔气体常数。 此式适用于理想气体,近似地适用于低压的真实气体。 2. 气体混合物 (1) 组成 摩尔分数 y B (或x B ) = ∑A A B /n n 体积分数 / y B m,B B * =V ?∑* A V y A m ,A 式中∑A A n 为混合气体总的物质的量。A m,* V 表示在一定T ,p 下纯气体A 的摩 尔体积。∑*A A m ,A V y 为在一定T ,p 下混合之前各纯组分体积的总和。 (2) 摩尔质量 ∑∑∑===B B B B B B B mix //n M n m M y M 式中 ∑=B B m m 为混合气体的总质量,∑=B B n n 为混合气体总的物质的量。上 述各式适用于任意的气体混合物。 (3) V V p p n n y ///B B B B * === 式中p B 为气体B ,在混合的T ,V 条件下,单独存在时所产生的压力,称为B 的分压力。* B V 为B 气体在混合气体的T ,p 下,单独存在时所占的体积。 3. 道尔顿定律

p B = y B p ,∑=B B p p 上式适用于任意气体。对于理想气体 V RT n p /B B = 4. 阿马加分体积定律 V RT n V /B B =* 此式只适用于理想气体。 5. 范德华方程 RT b V V a p =-+))(/(m 2m nRT nb V V an p =-+))(/(22 式中a 的单位为Pa · m 6 · mol -2,b 的单位为m 3 · mol -1,a 和b 皆为只与气体的种类有关的常数,称为范德华常数。 此式适用于最高压力为几个MPa 的中压范围内实际气体p ,V ,T ,n 的相互计算。 6. 维里方程 ......)///1(3m 2m m m ++++=V D V C V B RT pV 及 ......)1(3'2''m ++++=p D p C p B RT pV 上式中的B ,C ,D,…..及B’,C’,D’….分别称为第二、第三、第四…维里系数,它们皆是与气体种类、温度有关的物理量。 适用的最高压力为1MPa 至2MPa ,高压下仍不能使用。 7. 压缩因子的定义 )/()/(m RT pV nRT pV Z == Z 的量纲为一。压缩因子图可用于查找在任意条件下实际气体的压缩因子。但计算结果常产生较大的误差,只适用于近似计算。 第二章 热力学第一定律

物理化学公式复习

物理化学公式复习 第一章气体 1.理气状态方程 2.混合理气的平均摩尔质量 3.道尔顿分压定律(一定T、V条件) 4.分压力和总压力关系 5.阿马格分体积定律(一定T、P条件) 6.压缩因子的定义 7.范德华方程 8 .维里方程 B 、 C 、 D 分别称第二、第三、第四维里系数。 9 .对应状态原理 第二章热力学第一定律 1 . 系统吸热为正,放热为负。 系统得功为正,对环境做功为负。 2 .体积功定义

适用恒外压过程 (可逆过程) (一定量理气恒温可逆过程) (理想气体绝热过程,不论过程是否可 逆都适用) 3 .内能 (1)(W ˊ = 0 dV= 0 的过程) (2) (适用于 n 、 C v,m 恒定,理想气体单纯 PVT 变化的一切过程) 4 .焓的定义式 5 .焓变 (1) (2)() (3) (理气恒定,单纯 PVT 变化的一切过程) 6 .摩尔热容 ( 1 )恒容摩尔热容的定义式 (1mol 物质、, 只有 P 、 T 变化的过程 ) ( 2 )定压摩尔热容的定义式 (3) ( 只适用于理气 ) 7 .反应进度 8 .标准摩尔反应焓

9 .基尔霍夫公式 ( 1 ) (只适用于在 298.155~T 的温度范围内,参加反应各物质的种类和相态皆不发生变化的反应。) ( 2 ) 10 .化学反应的恒压摩尔反应热和恒容摩尔反应热的关系式 (此 式适用于由同 一始态,分别经恒温恒压及恒容反应,达到仅 P 、 V 不同的未态化学反应摩尔热效应的计算。) 11 .理想气体可逆绝热过程方程式 常数 常数 = 常数 12 .节流膨胀系数(焦耳 - 汤姆生系数) 13 .理想气体 14 .火焰最高理论温度 (恒压绝热) 1.隔离系统内发生的可逆变化过程() A .△S=0,△S(环)=0 B. △S>0,△S(环)=0 C. △S=0,△S(环)>0 D.△S>0,△S(环)>0. 2. 实际气体经一不可逆循环( )

大学物理化学实验报告---液体饱和蒸汽压的测定

纯液体饱和蒸汽压的测量 目的要求 一、 明确纯液体饱和蒸气压的定义和汽液两相平衡的概念,深入了解纯液体饱 和蒸气压与温度的关系公式——克劳修斯-克拉贝龙方程式。 二、 用数字式真空计测量不同温度下环己烷的饱和蒸气压。初步掌握真空实验 技术。 三、 学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热与正常沸 点。 实验原理 通常温度下(距离临界温度较远时),纯液体与其蒸气达平衡时的蒸气压称为该温度下液体的饱和蒸气压,简称为蒸气压。蒸发1mol 液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热。 液体的蒸气压随温度而变化,温度升高时,蒸气压增大;温度降低时,蒸气压降低,这主要与分子的动能有关。当蒸气压等于外界压力时,液体便沸腾,此时的温度称为沸点,外压不同时,液体沸点将相应改变,当外压为1atm (101.325kPa )时,液体的沸点称为该液体的正常沸点。 液体的饱和蒸气压与温度的关系用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示: 2 m vap d ln d RT H T p ?= (1) 式中,R 为摩尔气体常数;T 为热力学温度;Δvap H m 为在温度T 时纯液体的摩尔 气化热。 假定Δvap H m 与温度无关,或因温度范围较小,Δvap H m 可以近似作为常数,积分上式,得: C T R H p +??-=1 ln m vap (2) 其中C 为积分常数。由此式可以看出,以ln p 对1/T 作图,应为一直线,直线的斜率为 R H m vap ?- ,由斜率可求算液体的Δvap H m 。 静态法测定液体饱和蒸气压,是指在某一温度下,直接测量饱和蒸气压,此 法一般适用于蒸气压比较大的液体。静态法测量不同温度下纯液体饱和蒸气压,有升温法和降温法二种。本次实验采用升温法测定不同温度下纯液体的饱和蒸气压,所用仪器是纯液体饱和蒸气压测定装置,如图1所示: 平衡管由A 球和U 型管B 、C 组成。平衡管上接一冷凝管,以橡皮管与压

物理化学试验-华南理工大学

物理化学实验Ⅰ 课程名称:物理化学实验Ⅰ 英文名称:Experiments in Physical Chemistry 课程代码:147012 学分:0.5 课程总学时:16 实验学时:16 (其中,上机学时:0) 课程性质:?必修□选修 是否独立设课:?是□否 课程类别:?基础实验□专业基础实验□专业领域实验 含有综合性、设计性实验:?是□否 面向专业:高分子材料科学与工程、材料科学与工程(无机非金属材料科学与工程、材料化学) 先修课程:物理、物理化学、无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验等课程。 大纲编制人:课程负责人张震实验室负责人刘仕文 一、教学信息 教学的目标与任务: 该课程是本专业的一门重要的基础课程,物理化学实验的特点是利用物理方法来研究化学系统变化规律,是从事本专业相关工作必须掌握的基本技术课程。其任务是通过本课程的学习,使学生达到以下三方面的训练: (1)通过实验加深学生对物理化学原理的认识,培养学生理论联系实际的能力; (2)使学生学会常用的物理化学实验方法和测试技术,提高学生的实验操作能力和独立工作能力; (3)培养学生查阅手册、处理实验数据和撰写实验报告的能力,使学生受到初步的物理性质研究方法的训练。 教学基本要求: 物理化学实验的特点是利用物理方法来研究化学系统变化规律,实验中常用多种物理测量仪器。因此在物理化学实验教学中,应注意基本测量技术的训练及初步培养学生选择和配套仪器进行实验研究工作的能力。 物理化学实验包括下列内容: (1)热力学部分量热、相平衡和化学平衡实验是这部分的基本内容。还可以选择稀溶液的依数性、溶液组分的活度系数或热分析等方面的实验。

物理化学公式大全

物理化学公式集 热力学第一定律 功:δW=δW e+δW f (1)膨胀功δW e=p外dV 膨胀功为正,压缩功为负。 (2)非膨胀功δW f=xdy 非膨胀功为广义力乘以广义位移。如δW(机械功)=fdL,δW(电功)=EdQ,δW(表面功)=rdA。热Q:体系吸热为正,放热为负。 热力学第一定律:△U=Q—W 焓H=U+pV 理想气体的内能和焓只是温度的单值函数。 热容C=δQ/dT (1)等压热容:C p=δQ p/dT=(?H/?T)p (2)等容热容:C v=δQ v/dT=(?U/?T)v 常温下单原子分子:C v,m=C v,m t=3R/2 常温下双原子分子:C v,m=C v,m t+C v,m r=5R/2 等压热容与等容热容之差: (1)任意体系C p—C v=[p+(?U/?V)T](?V/?T)p (2)理想气体C p—C v=nR 理想气体绝热可逆过程方程: pVγ=常数TVγ-1=常数p1-γTγ=常数γ=C p/ C v 理想气体绝热功:W=C v(T1—T2)=(p1V1—p2V2) 理想气体多方可逆过程:W=(T1—T2) 热机效率:η=冷冻系数:β=-Q1/W 可逆制冷机冷冻系数:β=

焦汤系数:μJ-T==- 实际气体的ΔH和ΔU: ΔU=+ΔH=+ 化学反应的等压热效应与等容热效应的关系:Q p=Q V+ΔnRT 当反应进度ξ=1mol时,Δr H m=Δr U m+RT 化学反应热效应与温度的关系: 热力学第二定律 Clausius不等式: 熵函数的定义:dS=δQ R/T Boltzman熵定理:S=klnΩ Helmbolz自由能定义:F=U—TS Gibbs自由能定义:G=H-TS 热力学基本公式: (1)组成恒定、不作非膨胀功的封闭体系的热力学基本方程: dU=TdS-pdV dH=TdS+Vdp dF=-SdT-pdV dG=-SdT+Vdp (2)Maxwell关系: ==- (3)热容与T、S、p、V的关系: C V=T C p=T Gibbs自由能与温度的关系:Gibbs-Helmholtz公式=- 单组分体系的两相平衡: (1)Clapeyron方程式:=式中x代表vap,fus,sub。 (2)Clausius-Clapeyron方程式(两相平衡中一相为气相):= (3)外压对蒸汽压的影响:p g是在惰性气体存在总压为p e时的饱和蒸汽压。

大学物理化学实验汇总

实验一 电导的测定及其应用 一、实验目的 1、 测量氯化钾水溶液的电导率,求算它的无限稀释摩尔电导率。 2、 用电导率测量醋酸在水溶液中的解平衡常数。 3、 掌握恒温水槽及电导率仪的使用方法。 二、实验原理 1、根据电导公式:G=kA/l 式中k 为该电解质溶液目的电导率,其中 l/A 称为电导池常数,由于l 与A 不易精确测量,因此,试验中就是用一种已知电导率的溶液求出电导池常数k cell ,然后把欲测的溶液放入该电导池测出其电导值,再根据公式G=kA/l 求出摩尔电导率 , k 与 的关系为: 2、 总就是随着溶液的浓度的降低而增大的, 对于强电解质系 对于特定的电解质与溶剂来说,在一定温度下,A 就是一个常数,所以将 作图得到一 条直线,将所得的直线推至c=0可求得A m ∞。 3、对于弱电解质,其 无法用 ,由离子独立运动定律: 求得,其中 A m ∞+ 与A m ∞-分别表示正、负离子的无限稀摩尔电导率,它与温度及离子的本性有关。在无限稀的弱电解质中: 以cAm 对 作图,根据其斜率求出K 、、 三、实验仪器及试剂 仪器:梅特勒326电导仪1台,量杯50ml 2只 ,移液管125ml 9只,洗瓶1只 ,洗耳球1只。 试剂:10、00mol/m3 KCl 溶液, 100、0 mol/m3HAC 溶液 , 电导水。 四、实验步骤 1、 打开电导率仪器开关,预热5分钟。 2、 KCl 溶液电导率的测定: (1) 用移液管准确移取25ml 10、00mol/m3的KCl 溶液,置于洁净、干燥的量杯中,测定器电 导率3次,取其平均值。 (2) 再用移液管准确量取25、00ml 电导水,置于上述量杯中,搅拌均匀后,测定器电导率3 次,取其平均值。 m c κ = Λ m m,+ m, νν+--∞ ∞ ∞ =+ΛΛΛ m Λ m Λ m Λ m m ∞ =-ΛΛ m Λ m m ∞ =-ΛΛ m m = α∞ΛΛ() 2 m m m m 2 m m m m 1c c c K c c ∞∞ ∞∞?? ??-?=-=ΛΛΛΛΛΛΛΛΛ

物理化学公式大全

1. 热力学第一定律的数学表示式 W Q U +=?或 'amb δδδd δdU Q W Q p V W =+=-+ 系统得功为正,对环境作功为负。上式适用于封闭体系的一切过程。 2. 焓的定义式 3. 焓变 (1) )(pV U H ?+?=? 式中)(pV ?为pV 乘积的增量,只有恒压下)()(12V V p pV -=?在数值上等于体积功。 (2) 2 ,m 1 d p H nC T ?=? 此式适用于理想气体单纯pVT 变化的一切过程,或真实气体的恒压变温过程,或纯的液体、固体物质压力变化不大的变温过程。 4. 热力学能(又称内能)变 此式适用于理想气体单纯pVT 变化的一切过程。 5. 恒容热与恒压热 V Q U =? (d 0,'0)V W == p Q H =? (d 0,'0)p W == 6. 热容的定义式 (1)定压热容与定容热容 δ/d (/)p p p C Q T H T ==?? δ/d (/)V V V C Q T U T ==?? (2)摩尔定压热容与摩尔定容热容 ,m m /(/)p p p C C n H T ==?? ,m m /(/)V V V C C n U T ==?? 上式分别适用于无相变变化、无化学变化、非体积功为零的恒压与恒容过程。 (3)质量定压热容(比定压热容) 式中m 与M 分别为物质的质量与摩尔质量。 (4) ,m ,m p V C C R -= 此式只适用于理想气体。 7. 摩尔蒸发焓与温度的关系 2 1 vap m 2vap m 1vap ,m ()()d T p T H T H T C T ?=?+?? 式中 vap ,m p C ? = ,m p C (g) —,m p C (l),上式适用于恒压蒸发过程。 8. 体积功 ,m //p p p c C m C M ==pV U H +=2 ,m 1d V U nC T ?=?

大学物理化学实验思考题答案总结

蔗糖水解速率常数的测定 1.蔗糖水解反应速率常数和哪些因素有关? 答:主要和温度、反应物浓度和作为催化剂的H+浓度有关。 2.在测量蔗糖转化速率常数时,选用长的旋光管好?还是短的旋光管好? 答:选用长的旋光管好。旋光度和旋光管长度呈正比。对于旋光能力较弱或者较稀的溶液,为了提高准确度,降低读数的相对误差,应选用较长的旋光管。根据公式(a)=a*1000/LC,在其他条件不变的情况下,L越长,a越大,则a的相对测量误差越小。 3.如何根据蔗糖、葡萄糖、果糖的比旋光度数据计算? 答:α0=〔α蔗糖〕Dt℃L[蔗糖]0/100 α∞=〔α葡萄糖〕Dt℃L[葡萄糖]∞/100+〔α果糖〕Dt℃L[果糖]∞/100 式中:[α蔗糖]Dt℃,[α葡萄糖]Dt℃,[α果糖]Dt℃分别表示用钠黄光作光源在t℃时蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度,L(用dm表示)为旋光管的长度,[蔗糖]0为反应液中蔗糖的初始浓度,[葡萄糖]∞和[果糖]∞表示葡萄糖和果糖在反应完成时的浓度。 设t=20℃L=2 dm [蔗糖]0=10g/100mL 则: α0=66.6×2×10/100=13.32° α∞=×2×10/100×(52.2-91.9)=-3.94° 4.试估计本实验的误差,怎样减少误差? 答:本实验的误差主要是蔗糖反应在整个实验过程中不恒温。在混合蔗糖溶液和盐酸时,尤其在测定旋光度时,温度已不再是测量温度,可以改用带有恒温实施的旋光仪,保证实验在恒温下进行,在本实验条件下,测定时要力求动作迅速熟练。其他误差主要是用旋光仪测定时的读数误差,调节明暗度判断终点的误差,移取反应物时的体积误差,计时误差等等,这些都由主观因素决定,可通过认真预习实验,实验过程中严格进行操作来避免。 乙酸乙酯皂化反应速率常数测定 电导的测定及其应用 1、本实验为何要测水的电导率? 答:因为普通蒸馏水中常溶有CO2和氨等杂质而存在一定电导,故实验所测的电导值是欲测电解质和水的电导的总和。作电导实验时需纯度较高的水,称为电导水。水的电导率相对弱电解质的电导率来说是不能够忽略的。所以要测水的电导率。 2、实验中为何通常用镀铂黑电极?铂黑电极使用时应注意什么?为什么?

物理化学主要公式

物理化学主要公式 第一章 气体的pVT 关系 1. 理想气体状态方程式 nRT RT M m pV ==)/( 或 RT n V p pV ==)/(m 式中p ,V ,T 及n 单位分别为Pa ,m 3,K 及mol 。 m /V V n =称为气体的摩尔体积,其单位为m 3 · mol -1。 R =8.314510 J · mol -1 · K -1,称为摩尔气体常数。 此式适用于理想气体,近似地适用于低压的真实气体。 2. 气体混合物 (1) 组成 摩尔分数 y B (或x B ) = ∑A A B /n n 体积分数 / y B m,B B * =V ?∑* A V y A m,A 式中∑A A n 为混合气体总的物质的量。A m,* V 表示在一定T ,p 下纯气体A 的摩尔体积。∑*A A m,A V y 为 在一定T ,p 下混合之前各纯组分体积的总和。 (2) 摩尔质量 ∑∑∑===B B B B B B B mix //n M n m M y M 式中 ∑=B B m m 为混合气体的总质量,∑=B B n n 为混合气体总的物质的量。上述各式适用于任意的 气体混合物。 (3) V V p p n n y ///B B B B * === 式中p B 为气体B ,在混合的T ,V 条件下,单独存在时所产生的压力,称为B 的分压力。* B V 为B 气体在混合气体的T ,p 下,单独存在时所占的体积。 3. 道尔顿定律

p B = y B p ,∑=B B p p 上式适用于任意气体。对于理想气体 V RT n p /B B = 4. 阿马加分体积定律 V RT n V /B B =* 此式只适用于理想气体。 5. 范德华方程 RT b V V a p =-+))(/(m 2m nRT nb V V an p =-+))(/(22 式中a 的单位为Pa · m 6 · mol -2,b 的单位为m 3 · mol -1,a 和b 皆为只与气体的种类有关的常数,称为范德华常数。 此式适用于最高压力为几个MPa 的中压范围内实际气体p ,V ,T ,n 的相互计算。 6. 维里方程 ......)///1(3m 2m m m ++++=V D V C V B RT pV 及 ......)1(3'2''m ++++=p D p C p B RT pV 上式中的B ,C ,D,…..及B‘,C‘,D‘….分别称为第二、第三、第四…维里系数,它们皆是与气体种类、温度有关的物理量。 适用的最高压力为1MPa 至2MPa ,高压下仍不能使用。 7. 压缩因子的定义 )/()/(m RT pV nRT pV Z == Z 的量纲为一。压缩因子图可用于查找在任意条件下实际气体的压缩因子。但计算结果常产生较大的误差,只适用于近似计算。 第二章 热力学第一定律 1. 热力学第一定律的数学表示式

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热力学第一定律 功:δW =δW e +δW f (1)膨胀功 δW e =p 外dV 膨胀功为正,压缩功为负。 (2)非膨胀功δW f =xdy 非膨胀功为广义力乘以广义位移。如δW (机械功)=fdL ,δW (电功)=EdQ ,δW (表面功)=rdA 。 热 Q :体系吸热为正,放热为负。 热力学第一定律: △U =Q —W 焓 H =U +pV 理想气体的内能和焓只是温度的单值函数。 热容 C =δQ/dT (1)等压热容:C p =δQ p /dT = (?H/?T )p (2)等容热容:C v =δQ v /dT = (?U/?T )v 常温下单原子分子:C v ,m =C v ,m t =3R/2 常温下双原子分子:C v ,m =C v ,m t +C v ,m r =5R/2 等压热容与等容热容之差: (1)任意体系 C p —C v =[p +(?U/?V )T ](?V/?T )p (2)理想气体 C p —C v =nR 理想气体绝热可逆过程方程: pV γ=常数 TV γ-1=常数 p 1-γT γ=常数 γ=C p / C v 理想气体绝热功:W =C v (T 1—T 2)=1 1 -γ(p 1V 1—p 2V 2) 理想气体多方可逆过程:W =1 nR -δ(T 1—T 2) 热机效率:η= 2 1 2T T T - 冷冻系数:β=-Q 1/W 可逆制冷机冷冻系数:β= 1 21 T T T - 焦汤系数: μJ -T =H p T ???? ????=-()p T C p H ?? 实际气体的ΔH 和ΔU : ΔU =dT T U V ??? ????+dV V U T ??? ???? ΔH =dT T H P ??? ????+dp p H T ???? ???? 化学反应的等压热效应与等容热效应的关系:Q p =Q V +ΔnRT 当反应进度 ξ=1mol 时, Δr H m =Δr U m +∑B B γRT 化学反应热效应与温度的关系:()()()dT B C T H T H 2 1 T T m p B 1m r 2m r ? ∑??,+=γ 热力学第二定律

傅献彩_物理化学主要公式及使用条件总结

第一章 气体的pVT 关系 1. 理想气体状态方程式 nRT RT M m pV ==)/( 或 RT n V p pV ==)/(m 式中p ,V ,T 及n 单位分别为Pa ,m 3,K 及mol 。 m /V V n =称为气体的摩尔体积,其单位为m 3 · mol -1。 R =8.314510 J · mol -1 · K -1,称为摩尔气体常数。 此式适用于理想气体,近似地适用于低压的真实气体。 2. 气体混合物 (1) 组成 摩尔分数 y B (或x B ) = ∑A A B /n n 体积分数 / y B m,B B * =V ?∑* A V y A m,A 式中∑A A n 为混合气体总的物质的量。A m,* V 表示在一定T ,p 下纯气体A 的摩尔体积。∑*A A m,A V y 为在一定T ,p 下混合之前各纯组分体积的总和。 (2) 摩尔质量 ∑∑∑===B B B B B B B mix //n M n m M y M 式中 ∑=B B m m 为混合气体的总质量,∑=B B n n 为混合气体总的物质的量。 上述各式适用于任意的气体混合物。 (3) V V p p n n y ///B B B B * === 式中pB 为气体B ,在混合的T ,V 条件下,单独存在时所产生的压力,称为B 的分压力。*B V 为B 气体在混合气体的T ,p 下,单独存在时所占的体积。 3. 道尔顿定律 p B = y B p ,∑=B B p p 适用于任意气体。 V RT n p /B B = 适用于理想气体 4. 阿马加分体积定律 V RT n V /B B =* 此式只适用于理想气体。 5. 范德华方程 RT b V V a p =-+))(/(m 2m n R T nb V V an p =-+))(/(22

大学物理化学实验报告-化学电池温度系数的测定课件.doc

物理化学实验报告 院系化学化工学院 班级化学061 学号13 姓名沈建明

实验名称 化学电池温度系数的测定 日期 2009.4.20 同组者姓名 史黄亮 室温 19.60 ℃ 气压 102.0 kPa 成绩 一、目的和要求 1、掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的操作技术; 2、学会几种电极和盐桥的制备方法; 3、通过原电池电动势的测定求算有关 热力学函数。 二、基本原理 (一)、凡是能使化学能转变为电能的装置都称之为电池对定温定压下的可 逆电池而言 : r m (1) nFE T , p G E S nF (2) r m T p E H nE F nF T (3) r m T p 式中,F 为法拉弟(Farady)常数;n 为电极反应式中电子的计量系数 ;E 为电池 的电动势。

另, 可逆电池应满足如下条件: 1.电池反应可逆,亦即电池电极反应可逆。 2.电池中不允许存在任何不可逆的液接界。 即充放电过程必须在平衡态下进行,3.电池必须在可逆的情况下 工作,

因此在制备可逆电池、 测定可逆电池的电动势时应符合上述条件, 不高的测量中,常用正负离子迁移数比较接近的盐类构成 “盐桥 ”来消除液接电 位。用电位差计测量电动势也可满足通过电池电流为无限小的条件。 (二)、求电池反应的 Δ r G m 、Δr S m 、Δr H m 设计电池如下 : Ag(s) | AgCl(s) |饱和 KCl | Hg 2Cl 2(s) | Hg(l) 分别 测定电池在各个温度下的电动势,作 E — T 图,从曲线斜率可求得任一温度 下的 E T p 利用公式 (1),(2),(3) 即可求得该电池反应的 Δ r G m 、Δr S m 、Δr H m 三、仪器、试剂 SDC — Ⅱ数字电位差综合测试仪 1 台 精密稳压电源(或蓄电池) SC — 15A 超级恒温槽 铜电极 2 只 铂电极 1 只 饱和甘汞电极 1 只 恒温夹套烧杯 2 只 HCl ( 0.1000mol k ·g-1) AgNO3 ( 0.1000mol k ·g-1) 镀银溶液 镀铜溶液 四、实验步骤 一、电极的制备 1.银电极的制备 将欲用的两只 Pt 电极(一个电极 Pt 较短,作为阳极, 另一个电极作为阴极, 用于镀银) 浸入稀硝酸溶液片刻, 取出用蒸馏水洗净。 将洗净的电极分别插入盛 有镀银液( AgNO 3 3g ,浓氨水, KI 60g )中,控制电流为 0.3mA ,电镀 1h ,得 白色紧密的镀银电极一只。 2. Ag-AgCl 电极制备 在精确度 KCl 饱和溶液

物理化学公式汇总

第一章 气体的pVT 关系 主要公式及使用条件 1、 理想气体状态方程式 nRT RT M m pV ==)/( 或 RT n V p pV ==)/(m 此式适用于理想气体,近似地适用于低压的真实气 体。 式中p ,V ,T 及n 单位分别为Pa,m 3,K 及mol 。 m /V V n =称为气体的摩尔体积,其单位为m 3 · mol -1。 R =8、314510 J · mol -1 · K -1,称为摩尔气体常数。 2、 气体混合物 (1) (1) 组成 摩尔分数 y B (或x B ) = ∑A A B / n n 体积分数 /y B m,B B *=V ?∑*A V y A m ,A 式中∑A A n 为混合气体总的物质的量。A m,*V 表示在一定T ,p 下纯气体A 的摩尔体积。∑* A A m ,A V y 为在一定T ,p 下混合之前各纯组分体积的总与。 (2) (2) 摩尔质量 ∑∑∑===B B B B B B B mix //n M n m M y M 式中 ∑=B B m m 为混合气体的总质量,∑=B B n n 为混合气体总的物质的量。上述各式适用于任 意的气体混合物。 (3) V V p p n n y ///B B B B *=== 式中p B 为气体B,在混合的T ,V 条件下,单独存在时所产生的压力,称为B 的分压力。*B V 为B 气体在混合气体的T ,p 下,单独存在时所占的体积。 3、 道尔顿定律 p B = y B p ,∑=B B p p 上式适用于任意气体。对于理想气体 V RT n p /B B = 5、 范德华方程 RT b V V a p =-+))(/(m 2m

大学物理化学实验报告-原电池电动势的测定.docx

大学物理化学实验报告-原电池电动势的测 定 篇一:原电池电动势的测定实验报告_浙江大学 (1) 实验报告 课程名称:大学化学实验p实验类型:中级化学实验实验项目名称:原电池电动势的测定 同组学生姓名:无指导老师冷文华 一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填)三、实验材料与试剂(必填)四、实验器材与仪器(必填)五、操作方法和实验步骤(必填)六、实验数据记录和处理七、实验结果与分析(必填)八、讨论、心得 一、实验目的和要求 用补偿法测量原电池电动势,并用数学方法分析二、实验原理: 补偿法测电源电动势的原理: 必须严格控制电流在接近于零的情况下来测定电池的电动势,因为有电流通过电极时,极化作用的存在将无法测得可逆电动势。 为此,可用一个方向相反但数值相同的电动势对抗待测电池的电动势,使电路中没有电流通过,这时测得的两级的电势差就等于该电池的电动势e。 如图所示,电位差计就是根据补偿法原理的,它由工作电流回路、标准回路和测量电极回路组成。 ① 工作电流电路:首先调节可变电阻rp,使均匀划线ab上有一定的电势降。 ② 标准回路:将变换开关sw合向es,对工作电流进行标定。借助调节rp 使得ig=0来实现es=uca。③ 测量回路:sw扳回ex,调节电势测量旋钮,直到ig=0。读出ex。 uj-25高电势直流电位差计: 1、转换开关旋钮:相当于上图中sw,指在n处,即sw接通en,指在x1,即接通未知电池ex。 2、电计按钮:原理图中的k。 3、工作电流调节旋钮:粗、中、细、微旋钮相当于原理图中的可变电阻rp。

-1-2-3-4-5-6 4、电势测量旋钮:中间6只旋钮,×10,×10,×10,×10,×10,×10,被测电动势由此 示出。 三、仪器与试剂: 仪器:电位差计一台,惠斯登标准电池一只,工作电源,饱和甘汞电池一支,银—氯化银电极一支,100ml容量瓶5个,50ml滴定管一支,恒温槽一套,饱和氯化钾盐桥。 -1 试剂:0.200mol·lkcl溶液 四、实验步骤: 1、配制溶液。 -1-1-1-1 将0.200 mol·l的kcl溶液分别稀释成0.0100 mol·l,0.0300 mol·l,0.0500 mol·l,0.0700 -1-1 mol·l,0.0900 mol·l各100ml。 2、根据补偿法原理连接电路,恒温槽恒温至25℃。 3、将转换开关拨至n处,调节工作电流调节旋钮粗。中、细,依次按下电计旋钮粗、细,直至检流计 示数为零。 4、连好待测电池,hg |hg2cl2,kcl(饱和)‖kcl(c)|agcl |ag 5、将转换开关拨至x1位置,从大到小旋转测量旋钮,按下电计按钮,直至检流计示数为零为止,6个 小窗口的读数即为待测电极的电动势。 -1-1-1-1 6、改变电极中c依次为0.0100 mol·l,0.0300 mol·l,0.0500 mol·l,0.0700 mol·l,0.0900 -1 mol·l,测各不同浓度下的电极电势ex。

热力学公式汇总

物理化学主要公式及使用条件 第一章 气体的pVT 关系 主要公式及使用条件 1. 理想气体状态方程式 nRT RT M m pV ==)/( 或 RT n V p pV ==)/(m 式中p ,V ,T 及n 单位分别为Pa ,m 3,K 及mol 。 m /V V n =称为气体的摩尔体积,其单位为m 3 · mol -1。 R =8.314510 J · mol -1 · K -1,称为摩尔气体常数。 此式适用于理想气体,近似地适用于低压的真实气体。 2. 气体混合物 (1) 组成 摩尔分数 y B (或x B ) = ∑A A B /n n 体积分数 /y B m,B B * =V ?∑*A V y A m ,A 式中∑A A n 为混合气体总的物质的量。A m,* V 表示在一定T ,p 下纯气体A 的摩 尔体积。∑*A A m ,A V y 为在一定T ,p 下混合之前各纯组分体积的总和。 (2) 摩尔质量 ∑∑∑===B B B B B B B mix //n M n m M y M 式中 ∑=B B m m 为混合气体的总质量,∑=B B n n 为混合气体总的物质的量。上 述各式适用于任意的气体混合物。 (3) V V p p n n y ///B B B B * ===

式中p B 为气体B ,在混合的T ,V 条件下,单独存在时所产生的压力,称为B 的分压力。* B V 为B 气体在混合气体的T ,p 下,单独存在时所占的体积。 3. 道尔顿定律 p B = y B p ,∑=B B p p 上式适用于任意气体。对于理想气体 V RT n p /B B = 4. 阿马加分体积定律 V RT n V /B B =* 此式只适用于理想气体。 第二章 热力学第一定律 主要公式及使用条件 1. 热力学第一定律的数学表示式 W Q U +=? 或 'amb δδδd δdU Q W Q p V W =+=-+ 规定系统吸热为正,放热为负。系统得功为正,对环境作功为负。式中 p amb 为环境的压力,W ’为非体积功。上式适用于封闭体系的一切过程。 2. 焓的定义式 3. 焓变 pV U H +=

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物理化学主要公式 第一章 气体的pVT 关系 1.理想气体状态方程式 或 RT n V p pV ==)/(m 式中p ,V ,T 及n 单位分别为Pa ,m 3,K 及mol 。 m /V V n =称为气体的摩尔体积,其单位为m 3 · mol -1。 R = J · mol -1 · K -1,称为摩尔气体常数。 此式适用于理想气体,近似地适用于低压的真实气体。 2.气体混合物 (1) 组成 摩尔分数 y B (或x B ) = ∑A A B /n n 体积分数 /y B m,B B * =V ?∑* A V y A m ,A 式中∑A A n 为混合气体总的物质的量。A m,* V 表示在一定T ,p 下纯气体A 的摩尔体积。 ∑* A A m ,A V y 为在一定T ,p 下混合之前各纯组分体积的总和。 (2) 摩尔质量 式中 ∑=B B m m 为混合气体的总质量,∑=B B n n 为混合气体总的物质的量。上述各式 适用于任意的气体混合物。 (3) V V p p n n y ///B B B B * === 式中p B 为气体B ,在混合的T ,V 条件下,单独存在时所产生的压力,称为B 的分压力。* B V 为B 气体在混合气体的T ,p 下,单独存在时所占的体积。 3.道尔顿定律 p B = y B p ,∑=B B p p 上式适用于任意气体。对于理想气体 4.阿马加分体积定律 此式只适用于理想气体。 5.范德华方程

物理化学公式集合

物理化学公式集合 kent 第一章 热力学第一定律 一、基本概念 系统与环境,状态与状态函数,广度性质与强度性质,过程与途径,热与功,内能与焓。 二、基本定律 热力学第一定律:ΔU =Q +W 。 焦耳实验:ΔU =f (T ) ; ΔH =f (T ) 三、基本关系式 1、体积功的计算 δW = -p e d V 恒外压过程:W = -p e ΔV 可逆过程: W =nRT { EMBED Equation.3 |1221ln ln p p nRT V V 2、热效应、焓 等容热:Q V =ΔU (封闭系统不作其他功) 等压热:Q p =ΔH (封闭系统不作其他功) 焓的定义:H =U +pV ;

d H=d U+d(pV) 焓与温度的关系:ΔH= 3、等压热容与等容热容 热容定义:; 定压热容与定容热容的关系: 热容与温度的关系:C p=a+bT+c’T2 四、第一定律的应用 1、理想气体状态变化 等温过程:ΔU=0 ; ΔH=0 ; W=-Q=p e d V 等容过程:W=0 ; Q=ΔU= ; ΔH= 等压过程:W=-p eΔV ; Q=ΔH= ; ΔU= 可逆绝热过程: Q=0 ; 利用p1V1γ=p2V2γ求出T2, W=ΔU=;ΔH= 不可逆绝热过程:Q=0 ; 利用C V(T2-T1)=-p e(V2-V1)求出T2, W=ΔU=;ΔH= 2、相变化 可逆相变化:ΔH=Q=nΔ_H; W=-p(V2-V1)=-pV g=-nRT; ΔU=Q+W 3、热化学

物质的标准态;热化学方程式;盖斯定律;标准摩尔生成焓。 摩尔反应热的求算: 反应热与温度的关系—基尔霍夫定律: 。 第二章热力学第二定律 一、基本概念 自发过程与非自发过程 二、热力学第二定律 1、热力学第二定律的经典表述 克劳修斯,开尔文,奥斯瓦尔德。实质:热功转换的不可逆性。 2、热力学第二定律的数学表达式(克劳修斯不等式) “=”可逆;“>”不可逆 三、熵 1、熵的导出:卡若循环与卡诺定理 2、熵的定义: 3、熵的物理意义:系统混乱度的量度。 4、绝对熵:热力学第三定律 5、熵变的计算

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