物理化学电子教案
《物理化学》第四版表面化学教案
《物理化学》第四版表面化学教案物理化学第四版表面化学教案介绍本教案旨在介绍《物理化学》第四版中有关表面化学的部分内容。
表面化学是物理化学中的一个重要分支，研究物质与表面相互作用的过程和性质。
通过本教案，学生将了解到表面化学的基本概念、主要理论以及实际应用等方面的知识。
教案内容1. 表面化学概述- 表面化学的定义和基本概念- 表面活性物质的特性及应用- 表面化学与其他分支学科的关系2. 表面现象和表面张力- 表面现象的定义和分类- 表面张力的概念和测定方法- 表面张力的影响因素3. 吸附现象- 吸附的定义和分类- 吸附等温线及其解释- Langmuir等温吸附模型4. 表面活性剂- 表面活性剂的定义和分类- 表面活性剂的表面性质和胶束形成- 表面活性剂在乳液和胶体中的应用5. 表面电荷- 表面电荷的产生和性质- 双电层理论- 表面电荷与溶液pH值的关系6. 表面分析方法- 电子显微镜- 表面拉曼光谱- 表面等离子共振光谱教学目标通过研究本教案，学生将能够：- 掌握表面化学的基本概念和理论知识- 理解表面现象、表面张力和吸附等重要概念- 理解表面活性剂的性质和应用，以及表面电荷的产生和影响因素- 了解常用的表面分析方法及其原理教学方法本教案将采用多种教学方法，如讲解、实验演示、案例分析等，以提高学生的研究兴趣和理解能力。
在教学过程中，鼓励学生积极参与讨论，并帮助他们建立对表面化学理论的正确理解和应用能力。
教学评估为了评估学生对表面化学的理解程度和研究效果，教师将采用以下方式进行评估：- 课堂问答：通过提问学生的方式，检查他们对教学内容的理解情况。
- 实验报告：要求学生完成相关实验，并撰写实验报告，评估他们对实验内容和相关理论的理解和应用。
- 小组讨论：组织学生进行小组讨论，促进他们之间的合作和交流，评估他们的团队合作能力和表达能力。
教材选择参考资料。
物理化学教案完整版
物理化学教案完整版教案内容一、教学内容本节课的教学内容来自物理化学教材的第八章，主题为“化学热力学基础”。
具体内容包括：1. 热力学第一定律：能量守恒定律；2. 热力学第二定律：熵增原理；3. 自由能与吉布斯自由能；4. 热力学方程：物态变化与能量的关系。
二、教学目标1. 使学生理解并掌握热力学第一定律和第二定律的基本概念及应用；2. 培养学生运用热力学知识分析和解决实际问题的能力；3. 帮助学生掌握自由能和吉布斯自由能的概念，理解它们在化学反应中的应用。
三、教学难点与重点1. 教学难点：热力学第二定律的理解和应用，吉布斯自由能的计算；2. 教学重点：热力学第一定律，熵的概念及其在实际中的应用。
四、教具与学具准备1. 教具：黑板、粉笔、多媒体教学设备；2. 学具：教材、笔记本、彩色笔。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过讨论日常生活中的能量转化现象，引导学生思考能量守恒定律的应用。
2. 知识点讲解：(1) 热力学第一定律：能量守恒定律，解释公式ΔU=Q+W；(2) 热力学第二定律：熵增原理，介绍熵的定义及计算方法；(3) 自由能与吉布斯自由能：讲解自由能的概念，公式ΔG=ΔHTΔS，以及吉布斯自由能在化学反应中的应用。
3. 例题讲解：分析并解决教材中的典型例题，巩固所学知识点。
4. 随堂练习：布置随堂练习题，让学生运用所学知识解决问题。
六、板书设计板书内容：1. 热力学第一定律：ΔU=Q+W2. 热力学第二定律：熵增原理，熵的定义及计算方法3. 自由能与吉布斯自由能：ΔG=ΔHTΔS，吉布斯自由能在化学反应中的应用七、作业设计1. 作业题目：(1) 解释热力学第一定律的应用实例；(2) 计算一个化学反应的吉布斯自由能变化；(3) 讨论熵增原理在实际生活中的意义。
2. 答案：(1) 热力学第一定律的应用实例：烧水时，水温升高，热能转化为内能；(2) 化学反应的吉布斯自由能变化：ΔG=ΔHTΔS，其中ΔH为反应焓变，T为温度，ΔS为反应熵变；(3) 熵增原理在实际生活中的意义：如垃圾分类、能源利用等，遵循熵增原理可以提高资源利用效率。
02章-热力学第一定律
广度性质
又称为容量性质，它的数值与体系的物质的量成 正比，如体积、质量、熵等。这种性质有加和性。
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强度性质
它的数值取决于体系自身的特点，与体系的数 量无关，不具有加和性，如温度、压力等。指定 了物质的量的容量性质即成为强度性质，如摩尔 热容。
体系的状态
体系的物理性质和化学性质的综合表现。 体系的物理性质和化学性质的综合表现。
第一定律也可以表述为： 第一定律也可以表述为： 第一类永动机是不可能造成的。 第一类永动机是不可能造成的。
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热 (Q)
由于体系和环境之间的温度不同而传递的能量称热。 由于体系和环境之间的温度不同而传递的能量称热。
说明
（1）热量符号的规定： ）热量符号的规定： 体系从环境吸热为“ 体系从环境吸热为“ + ” , Q>0。 。 体系向环境放热为“ 体系向环境放热为“ - ” ，Q<0。 。 （2）热量单位：焦耳（J）或 KJ ）热量单位：焦耳（ ） （3）热量不是体系中储存的能量，是过程量， ）热量不是体系中储存的能量，是过程量， 其值与变化途径有关 热量不是状态函数。 变化途径有关， 其值与变化途径有关，热量不是状态函数。
途径： 途径： 从始态到终态的具体步骤称为途径。
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热力学平衡态
当体系的各种性质不随时间而改变， 当体系的各种性质不随时间而改变，则体系 就处于热力学平衡态，它包括下列几个平衡： 就处于热力学平衡态，它包括下列几个平衡：
热平衡：无绝热壁时，体系内各部分温度相等， 热平衡：无绝热壁时，体系内各部分温度相等， 体系与环境之间温度相等。 体系与环境之间温度相等。
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p2V2
V1
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V2
物理化学电子教案：物理化学(上下)_精品74页PPT
物理化学电子教案：物 理化学(上下)_精品
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
物理化学电子教案第六章化学平衡
标准摩尔生成吉布斯自由能
• 因为吉布斯自由能的绝对值不知道，所以只 能用相对标准，即将标准压力下稳定单质（包括纯 的理想气体，纯的固体或液体）的生成吉布斯自由 能看作零，则： • 在标准压力下，由稳定单质生成1 mol化合物 时吉布斯自由能的变化值，称为该化合物的标准生 成吉布斯自由能，用下述符号表示：
•当体系达到平衡，
，则
• 称为热力学平衡常数，它仅是温度的函数。在 数值上等于平衡时的“逸度商”，是量纲为1的量 ，单位为1。因为它与标准化学势有关，所以又称
为标准平衡常数。
用化学反应等温式判断反应方向
•化学反应等温式也可表示为：
•对理想气体
•反应向右自发进行 •反应向左自发进行 •反应达平衡
6.3 平衡常数与化学方程式的关系
• 根据Le chatelier原理，增加压力，反应向体积 减小的方向进行。这里可以用压力对平衡常数的影 响从本质上对原理加以说明。
•对于理想气体，
•仅是温度的函数
压力对化学平衡的影响
•因为
•所以
•也仅是温度的函数。
压力对化学平衡的影响
•对理想气体
• 与压力有关，
，气体分子数减少，加压，
反应正向进行，反之亦然。
•等温、等压条件下，
•当
时：
热力学基本方程
•这两个公式适用条件：
•（1）等温、等压、不作非膨胀功的一个化学反应；
•（2）表示有限体系中发生微小的变化；
•
公式(b)表示在大量的体系中发生了反应进度等
于1 mol的变化。这时各物质的浓度基本不变，化学势
从自由能函数计算平衡常数
•求平衡常数 •设任意反应
• 等式右边第一项是反应前后各物质自由能函数的 差值，第二项的分子是0K时该反应热力学能的变化 值。
大学物理化学--第五章
化学反应的平衡条件
化学反应的平衡条件是？
✓ 恒温恒压及非体积功为零的条件下：
A
r Gm
G
T
,P
0
（平衡）
rGm B B 0
B
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（平衡）
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2020/8/23
5.2理想气体反应的等温方程及标准平衡常数
1.理想气体反应的等温方程 2.理想气体反应的标准平衡常数 3.相关化学反应标准平衡常数之间的关系 4.有纯凝聚态物质参加的理想气体化学反应 5.理想气体反应平衡常数的不同表示法
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2020/8/23
化学反应的方向与限度判据
r Gm
G
T
,
P
A
rGm 0
(
G
)
T
,
p
0
A>0
rGm 0
G
( )T ,p
0
A=0
平衡条件？
（自发向右） （平衡）
rGm 0
G
( )T,p
0
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A < 0 （自发向左）
返回
2020/8/23
甲烷能否形成？
ΔrGm = ΔrGm0 + RT ln JP
Jp
=
pCH4 / pθ ( pH2 / pθ )2
=
0.10 p / pθ (0.80 p / pθ )2
= 0.156
ΔrGm = 3.963kJ • mol _1,甲烷不能生成。
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2020/8/23
2.理想气体反应的标准平衡常数
摩尔反应吉布斯函数 摩尔反应吉布斯函数与反应进度的关系 化学反应亲和势 化学反应的平衡条件
02章_热力学第一定律(3)
等压过程 W＝－ p (V2 - V1) ≈ －p V2 ；1.0 mol 乙醇Mr= 46.0 g•mol ）
蒸汽的体积 V2 = 46.0 / 1.647 = 27.93 dm 代入上式得
气体迅速膨胀可视为绝热过程，所以该过程是绝热恒外压膨胀。 因此 ，Q ＝ 0 ； W ＝－ pe (V2 － V1）
3
V2＝ nRT2 / p2 ＝1×8.314×244.0 / 100.0 ＝ 20.3 dm
代入上式求出体积功 根据热力学第一定律 ΔU = Q + W ＝－1.03 kJ
3
W ＝－100.0 (20.3 －10.0)＝－1.03 kJ
① 自由膨胀过程 (向真空膨胀的过程 pe=0) 系统对 外不作功，W=0 ② 恒外压过程 (pe=常数) W =-pe(V2-V1)=-peΔV ③ 等压过程 (p1=p2=pe=常数) W=-p(V2-V1)=-pΔV ④ 可逆过程或准静态过程 因pe=p±dp，可以用系 统的压力p代替pe, ,即 W = - pdV 或 W=- pdV 若气体为理想气体，又是等温可逆过程，则 p W= -nRTln = -nRTln p
守恒定律
定义式中焓由状态函数组成 虽然具有能量的单位，但不遵守能量
§2.7
热容
对于不发生相变和化学变化的均相封闭系统，
不做非膨胀功，热容的定义是：
系统升高单位热力学温度时所吸收的热
C (T )
def
=
Q dT
热容单位：
JK
1
热容的大小显然与系统所含物质的量和升温
的条件有关，所以有各种不同的热容
物理化学经典习题电子教案
物理化学经典习题一、填空题1．硫酸与水可形成三种水合盐：H2SO4?H2O、H2SO4?2H2O 、H2SO4 ?4H2O。
常压下将一定量的H2SO4溶于水中，当达三相平衡时，能与冰、H2SO4水溶液平衡共存的硫酸水合盐的分子中含水分子的数目是。
2．Na+、H+的还原电极电势分别为–2.71V和–0.83V，但用Hg作阴极电解NaCl溶液时，阴极产物是Na–Hg 齐，而不是H2，这个现象的解释是。
3．在稀亚砷酸溶液中通入过量的硫化氢制备硫化砷溶液。
其胶团结构式为。
注明紧密层、扩散层、胶核、胶粒、胶团。
4．在两个具有0.001mAgNO3溶液的容器之间是一个AgCl多孔塞，在多孔塞两端放两个电极，接通直流电源后，溶液将向极方向流动。
5．反应A B (Ⅰ) ; A D (Ⅱ)。
已知反应(Ⅰ)的活化能大于反应(Ⅱ)的活化能，加入适当催化剂改变获得B和D的比例。
6．等温等压（298K及p?）条件下，某一化学反应在不做非体积功条件下进行，放热40.0kJ?mol-1，若该反应通过可逆电池来完成，吸热4.00 kJ?mol-1，则该化学反应的熵变为。
7．若稀溶液表面张力γ与溶质浓度c的关系为γ0–γ= A + B ln c（γ0为纯溶剂表面张力，A、B 为常数），则溶质在溶液表面的吸附量Γ与浓度c的关系为。
8．298.2K、101.325kPa下，反应H2(g)+ O2(g)═H2O(l)的(?rGm–?rFm)/J?mol-1为。
二、问答题1．为什么热和功的转化是不可逆的？2．在绝热钢筒中进行一化学反应：H2(g) + O2(g)═H2O(g)，在反应自发进行。
问此变化中下述各量哪些为零，哪些大于零，哪些小于零？Q，W，?U，?H，?S和?F。
3．对单组分体系相变，将克拉贝龙方程演化为克-克方程的条件是什么？4．为什么有的化学反应速率具有负温度系数，即温度升高反应速率反而下降？5．为什么说，热化学实验数据是计算化学平衡常数的主要基础？三、计算题1．苯在正常沸点353K下的?vapHm? = 30.77 kJ?mol-1，今将353K及p?下的1molC6H6(l)向真空等温蒸发为同温同压下的苯蒸气（设为理想气体）。
第八章 电化学
⒈ 在电极界面上发生化学变化物质的质量 与通入的电荷量成正比。
⒉ 通电于若干个电解池串联的线路中，当 所取的基本粒子的荷电数相同时，在各个电 极上发生反应的物质，其物质的量相同，析 出物质的质量与其摩尔质量成正比。
人们把在数值上等于1 mol元电荷的电量称为 Faraday常数。
已知元电荷电量 e 为 1.6022 1019 C
四、电化学的发展史
1600 1791 1799 1800 1807 1833 1839 1900 1884 Gilbert（英） Galvani （意大利） Volta （意大利） Davy（英） Faraday(英） Grove Nernst（德） Arrhenius(瑞典） 发现摩擦生电 发现生物电现象 发明电池 电解制碱金属 电解定律 氢氧燃料电池 Nernst方程 电离学说
在电解池中
阳离子迁向阴极，在
阴极上发生还原作用
阴 极
e-
-
电源 +
+
阳 极
e
-
Cation Cathode
阴离子迁向阳极，在 阳极上发生氧化作用
电解质溶液
Anion Anode
电解池
在电解池中 阳极上发生氧化作用
阴 极
e-
-
电源 +
+
阳 极
e
-
2Cl aq Cl2 (g) 2e
⒈ 是电化学上最早的定量的基本定律，揭示了
通入的电量与析出物质之间的定量关系。
⒉ 该定律在任何温度、任何压力下均可以使用。
⒊ 该定律的使用没有什么限制条件。 4. 适用于多个电化学装置的多个反应（串联）
电流效率
按Faraday定律计算所需理论电荷量 电流效率 100% 实际所消耗的电荷量
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实验操作技巧：学习实验操作技巧，包括实验仪器的使用、实验操作的规范和安全注意事项等
实验操作流程及注意事项
实验前准备：检查实验器材、试剂等是否齐全
实验操作步骤：按照教案中的步骤进行实验操作
数据记录与处理：及时记录实验数据，并对数据进行处理和分析
实验项目内容及目的
实验项目3：动力学实验
实验目的：通过实验掌握物理化学原理及应用
实验项目1：热力学实验
实验项目2：电化学实验
实验方法及原理
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实验原理：了解实验的基本原理和依据，包括化学反应方程式、反应机制、热力学和动力学等知识
实验方法：根据实验目的和要求，选择合适的实验方法和步骤
更新实验项目：根据学科发展和实际需求，不断更新实验项目，提高实验的实用性和创新性
优化实验方案：通过对实验方案进行优化，提高实验效率，减少实验成本
强化实验指导：加强实验指导，帮助学生更好地理解和掌握实验原理和方法
实验技术的创新和发展
虚拟实验技术的发展与应用
数字化实验技术的普及
实验数据的实时采集与处理
实验是物理化学研究的基础
实验数据可以验证理论预测的准确性
实验在物理化学领域的发展中扮演着重要角色
实验对理论知识的验证和巩固
实验是理论知识的重要实践环节
实验可以加深对理论知识的理解和记忆
实验可以验证理论知识的正确性
实验可以巩固和拓展理论知识
实验对科学素养的培养
实验是科学素养的基础
实验能够提高观察能力、分析能力和解决问题的能力
实验安全：穿戴防护设备，遵守实验操作规程
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物理化学电子教案
绪 论
*物理化学
是化学的分支学科。
建立在物理学理论（热力学、统计力学、量子力学）的基础上： 依靠
物理学理论。
依靠物理学的研究方法。
通过研究物理现象与化学现象的联系寻找化学变化的一般规律。 研究
对象：物质的变化（相变化、化学变化）
*课程研究内容
化学热力学
学科内容 化学动力学
物质结构：量子化学、结构化学
化学热力学：研究物质变化引起的能量转化及变化可能性问题
状态 状态函数
与时间无关（不涉及时间量）
与变化途径无关
化学动力学：研究化学变化的速率问题
直接与时间有关
与变化途径有关（反应历程）
*学习方法
追求对物理化学理论的认识、理解
基本概念 理论建立在基本概念基础之上
定义一些基本量（物理概念）
建立形成模型
以内能为例 强调对基本概念的深入理解至关重要
基本原理 规律（主要内容要求理解）
公式
实验 理论的证实、理论的修正依靠实验手段
*物理量
物理量大小表示成 数值×单位
物理量=数量×量纲
单位与量纲概念的差别
单位：单位大小的物理量（尺子）
量纲：代表物理量的属性（除大小以外的内涵）
物理量的运算规则：（与量纲有关）
①量纲不相同的物理量之间不可以做加减运算。
②带有量纲的物理量不可以直接做对数和指数运算。
ch 1.气体的pvt关系
纯物质:压力p、体积v与温度t三者相关（其中两个量是独立的） 若
其中两个量确定，第三个量随之确定
v＝f（p，t）
找到明确的函数关系，称为状态方程
对气体这一简单方式进行研究
§1.1理想气体状态方程
pv＝nrt
或pvm＝rt vm＝v/n
r：摩尔气体常数（r＝8.3145j?mol-1?k-1）
普通气体常数
理想气体模型：（1）分子间无相互作用
(2) 分子本身不占有体积
真实气体的压力趋于零时可以看成理想气体
理想气体状态方程一般用于低压（常压）下气体
真实气体与理想气体存在差距
§1.2理想气体混合物
a－b 混合物
摩尔分数xa,xb
xa＝nb/（na＋nb），xb＝nb/（na＋nb）， xa?xb＝1 分压 pa＝xa?p ,
pb=xb?p
a：理想气体，b：理想气体，a-b：理想气体
pa v＝nart, pb v＝nbrt 道尔顿定律
pva＝nart， pvb＝nbrt 阿玛加定律
§1.3气体的液化及临界参数
1. 液体的饱和蒸汽压
2. 临界参数与气体液化
c点-临界点 是一个状态
tc临界温度 （ 能液化的最高极限温度）
t?tc 时气体不能液化
pc临界压力
vm,c 临界摩尔体积
tc， pc，vm,c 为临界参数 ??p ???v?m??2p??????＝0，??v2?
＝0 为临界点应满足的条件
?tc?m?tc
§1.4真实气体状态方程
v＝f（p，t）或f（p，t，v）＝0 具体表示这种函数关系的方程式
1. pvm－p图
2. 范德华方程
用理想气体模型加以简单修正
pvm＝rt
vm→vm－b 气体分子本身占有体积
气体分子自由活动空间体积小于vm
b与气体分子本身占据的体积有关
p→p+a a与气体分子间有相互吸引作用 2vm
若相互吸引作用不存在将导致压力更大
修正后
?a?p?2?vm?????vm?b??rt 范德华方程（a,b 为范德华参数） ?
?n2a???p＋v2???v?nb??rt??
limp?0?a????v?b??pvm?rt 还原成理想气体状态方程 p?2?m?vm??
范德华方程应用与中压（10几个大气压以下）的条件下
3.维里方程
用级数式表示pvm～vm或pvm～p的函数关系
pvm＝rt（1+bcd＋2＋3＋…） vmvmvm
23pvm＝rt(1＋b′p＋c′p＋d′p＋…）
b、b′ 第二维里系数
c、c′ 第三维里系数
d、d′ 第四维里系数
limpvm时，还原成理想气体状态方程 p?0rt
§1.5对应状态原理及普遍化压缩因子图
普遍化 对所有气体都适用的
1 压缩因子
若一般情况下pvm?rt，
设z＝pvm?1 rtpvm，pvm=zrt ， z为压缩因子 rt
理想气体z＝1
维里方程 z＝1+bcd＋2＋3＋… vmvmvm
23z＝1＋b′p＋c′p＋d′p＋…
2． 对应状态原理
pr?p/pc， vr＝vm/vm,c, tr=t/tc
对比压力 对比体积 对比温度 统称对比参数
pr，tr，vr代表对应状态
各种不同的气体，只要对比参数中的两个相同，则第三个大致相同，
这就是对应状态原理。
vr＝f（pr，tr）或f（pr，tr，vr）＝0
对各种不同气体是同一个函数关系
具体函数关系为 普遍化状态方程
其中不存在与物性有关的参数
3. 普遍化压缩因子图
pcvpvmpvpvm,cz＝＝?rr＝zc rr rttrtrrtc
zc＝pcvm,c zc在0.27～0.29之间近似为常数 rtc
vr＝f（pr，tr）
z是pr，tr的函数