厦门大学 物理化学课件4
物理化学(机材类第四版,ppt课件)1-10 化学变化应用
四、计算反应的标准摩尔焓［变］
1、由标准摩尔生成焓
f
H
m
计算
1.1 定义：
温度T下，化学反应方程式中B的化学计量 数νB＝＋1时，由参考状态的单质生成物质B时 的标准摩尔焓变。参考状态，一般是指每个单
质在温度T 及标准压力p下最稳定的状态。
15
例如 fHm (CH3OH，l，298.15 K)是反应 C(石墨，298.15 K， p)＋2H2(g，298.15 K， p)＋1/2O2(g，298.15 K，p)＝CH3OH(l， 298.15 K，p)的焓变。
注意：热力学标准状态的温度T是任意的。 不过，许多物质的热力学标准状态时的热数据是 在T＝298.15 K下求得的。
11
2、反应的标准摩尔焓［变］
参加反应的各物质都处于标准态， 且反应进度为1 mol时, 此时反应的等压 热效应称为标准摩尔焓［变］, 用 rHm(T)表示。
12
焓变
反应物及生成物 都处于标准态
35
六、绝热反应—最高反应温度的计算
(B)dT
H3
y
T2 T1
Cp,m (Y)dT
H
4
z
T2 T1
Cp,m (Z)dT
四式相加，有
r
Hm
(T2
)
r
H
m
(T1
)
T2 T1
C B p,m
(B)dT
30
r Hm(T2 ) r Hm(T1)
T2 T1
BC
p,m
(B)dT
式中，
B Cp,m(B)=yCp,m(Y)＋zCp,m(Z)
p
② ③
若pp, 对反应焓的影响很小，可将“”省掉。
物理化学全套课件 完整版
Physical Chemistry
1
绪论
Preface
2
一、什么是物理化学?
无机化学
分析化学
有机化学 化学 物理化学
生物化学
高分子化学
物理化学是化学学科的一个分支 3
温度变化 压力变化 体积变化 状态变化
热
电
化学反应
原子、分子间的分离与组合
化学
密 不 可 分
物理学
光
磁
热学、电学、光学、磁学是物理学的重要分支
М В Ломоносов 8
十九世纪中叶形成：
1887年俄国科学家W.Ostwald（1853～1932）和荷兰科学家 J.H.van’t Hoff （1852～1911）合办了第一本“物理化学杂志” 。
W. Ostwald
J. H. van’t Hoff
(1853～1932)
(1852～1911)
理想气体定义： 服从 pV=nRT 的气体为理想气体 或服从理想气体模型的气体为理想气体
（低压气体）p0 理想气体
20
3. 摩尔气体常数 R mole gas constant R
R 是通过实验测定确定出来的
例：测300 K时，N2、He、 CH4 pVm ~ p 关系，作图
p0时：
5000
（1）分子间力
吸引力 分子相距较远时，有范德华力；
排斥力 分子相距较近时，电子云及核产生排斥作用。
E吸引 －1/r 6
E排斥 1/r n
Lennard-Jones理论：n = 12
E总
E吸
引＋E排
斥＝
－A r6
B r 12
式中：A－吸引常数；B－排斥常数
物理化学 课件.ppt
一定温度下，纯组分理想气体摩尔吉布斯自由能的微分可 表示为：
dGm Vmdp
如果在标准压力p0和任意压力之间积分上式，可得：
Gm (
p)
Gm (
p0)
RT
ln
p p0
0
RT
ln
p p0
(T , p) 0 (T ,
p0 ) RT
水和乙醇的例子
（1）偏摩尔量的定义
多组分系统的任一种容量性质X（X可分别代表V，U，H， S，A，G等），可以看作是温度T，压力p和各物质的量ni 的函数。
X f (T, p, n1, n2,)
当系统的状态发生任意无限小量的变化时，全微分dX可用 下式表示：
dX
X TBiblioteka p,nk dG idni 2(SO3)dn 2(SO2)dn (O2)dn
[2(SO3) 2(SO2 ) (O2 )]dn 当反应达到平衡时，dG=0，于是 2(SO3) 2(SO2 ) (O2 ) 0
2(SO3) 2(SO2 ) (O2 )
ln
p p0
上式即为理想气体化学势表达式。
（2）混合理想气体的化学势
i
i0
RT
ln
pi p0
混合气体总的吉布斯自由能：
G nii
（3）实际气体的化学势——逸度的概念
路易斯提出了校正因子γ，此时实际气体的化学势可以表示 为：
0
RT
ln
p
p0
dT
物理化学ppt课件
状态改变了，不一定所有性质都改变，但性质改 变了，状态一定改变。
例：理气的等温过程：（P1，V1）→（P2，V2） 状态改变了，T不变
3 状态改变时，状态函数的变化量只与变化的始末 态有关，而与变化的途径无关。
14
状态函数在数学上具有全微分的性质。
若x为状态函数，系统从状态A变化至状态B：
经验定律特征： 1. 是人类的经验总结，其正确性由无数次实验事实
所证实； 2. 它不能从逻辑上或其他理论方法来加以证明（不
同于定理）。
4
4．热力学研究方法
严格的数理逻辑的推理方法，即演绎法 (1) 广泛性：只需知道体系的起始状态、最 终状态，过程进行的外界条件，就可进行相 应计算；而无需知道反应物质的结构、过程 进行的机理，所以能简易方便地得到广泛应 用。
Ⅱ AⅠB
有： xⅠ xⅡ xⅢ xB xA
xA Ⅲ xB
dx 0
AB A
微小变化
若如x，理y想，气z皆体为：状V态函nR数T，且即z：=Vf(x,fy)(，p,T则) ：
p
15
16字口诀： 异途同归，值变相等；周而复始，数值还原。
☻单值、连续、可微的函数――具全微分性质
z z( x, y )
1.2 热和功
热（heat）
体系与环境之间因温差而传递的能量称为热， 用符号Q 表示。
功（work）
体系与环境之间传递的除热以外的其它能量都 称为功，用符号W表示。功可分为体积功W和 非体积功W’两大类。
符号规定： 系统吸热，Q>0；系统放热，Q<0 。 系统得功，W>0；系统做功，W<0。
23
热和功的特点：
厦门大学物理复习PPT
d d d d d d G S T V p A S T p V=-+=--d d d d d d G S T V p A S T p V=-+=--复习热力学的基本公式V p S T U d d d -=(1)p V S T H d d d +=(2)Vp T S A d d d --=(3)d d d G S T V p=-+(4)V pU H S S ∂∂⎫⎛⎫=⎪ ⎪∂∂⎭⎝⎭代表系统的任一状态函数，且是独立变量为x，y的函热力学函数是状态函数，数学上具有全微分性质，将上就得到()y N x ∂=∂可用容易由实验测定的偏微商来代替不容易直接测定的偏微商证明理想气体的热力学能只是温度的函数。
的关系式，可以求出气体在状态变化时，求?U ∆证明理想气体的焓只是温度的函数。
关系式，求气体状态变化时的值。
∆Hp H V V T p T ⎛⎫∂∂⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭()1p T V∂=-∂<7>3.10克拉贝龙方程1、克拉贝龙方程（纯物质两相平衡时，压力与温度之间的函数关系式）2、固—液平衡、固—固平衡积分式3、液－气、固－气平衡的蒸气压方程——Clausius-Clapeyron方程1、克拉贝龙方程, ()() () () d () d ()d ,d m m m m T p B B G G G G T T p p αβαβαβ−−−→←−−−↓↓++平衡()() ()d () ()d ()m m m m B B G G G G αβααββ−−−→←−−−++平衡达到相平衡时：()=()d ()d ()m m m m G G G G αβαβ=，根据热力学公式：d d d G S T V p=-+d ()()d ()d d ()()d ()d m m m m m m G S T V p G S T V pαααβββ=-+=-+在一定温度和压力下，任何纯物质达到两相平衡时：))d d p pβ两相均为凝聚态，摩m 2pT⋅vap m2dHT RT在工程上，常使用与实验数据符合较好的安托万方程：当缺乏蒸气压数据时，可用经验规则进行估算。
《物理化学第4版》第三章3-6 各种因素对化学平衡的影响ppt课件
T↑ K (T)↑ 平衡向右移动
若ΔrHm (T)＜0,(即放热反应)
T↓ K (T)↑ 平衡向右移动
2
二、 浓度的影响
向平衡系统中添加反应物组分的量或减少产 物组分的量，均使平衡向正方向移动。 ΔrGm(T)＝－RTln K (T)＋RTlnJ (T) 向平衡系统中添加反应物组分的量，J (T) < K (T) ，ΔrGm(T)＜0, 则反应的方向向右。 减少产物组分的量J (T) ＜ K (T) ， 即ΔrGm(T)<0，则反应的方向向右。
31.1kJ
mol1.
在298K~823K区间内，Cp,m(Ag)=25.35 JK-1 mol-1, Cp,m(Ag2O)=65.86 JK-1 mol-1, Cp,m(O2, g)=29.36 JK-1 mol-1.
16
解：本题是根据rGm判断化学反应方向的练习。
反应 2Ag(s) + ½ O2(g)=Ag2O(s)
3
三、压力的影响
因K ＝f(T), 所以p对K无影响，但对平衡移动 有影响(可能会改变平衡的组成）。
1、对纯凝聚系统的反应，压力p 对Gibbs 函数的 影响甚小，压力变化不大时，G 的变化极小，故 化学平衡不发生明显的移动。 2、对于有理想气体参加的反应，压力p 对理想气 体的化学势的影响不容忽视，压力的改变会引起 化学平衡的移动。
rGm(Ag 2O, 298 K) f Gm(Ag 2O, 298 K) 11.2 kJ mol1,
r
H
m
(Ag
2O,
298
K)
f
H
m
(Ag
2O,
298
K)
31.1
kJ
mol1
物理化学第四版课件
物理化学第四版课件物理化学第四版课件：探索化学反应的深度与广度一、引言物理化学，作为化学科学的一个重要分支，致力于揭示化学反应的内在机制以及微观粒子的行为。
随着科学技术的不断进步，物理化学在理论和实践上都有了显著的发展。
今天，我们将一起探索物理化学第四版课件，深入了解物理化学的最新研究成果和前沿动态。
二、课件内容物理化学第四版课件涵盖了广泛的议题，包括热力学、动力学、电化学、表面与胶体化学、量子力学以及光谱学等。
这些内容不仅与日常生活息息相关，而且在许多工业和生物医学应用中发挥着关键作用。
1、热力学：热力学研究的是系统能量的转化与传递，以及与之相关的系统和过程。
在第四版课件中，我们将学习到关于热力学第一定律、第二定律以及熵等核心概念的新知识。
此外，还将探讨气体的性质、相平衡和化学平衡等实际应用。
2、动力学：动力学研究的是化学反应速率以及反应机制。
在第四版课件中，我们将学习到如何利用速率方程、活化能等工具来描述和预测化学反应的速率。
此外，还将探讨催化、光化学和电化学反应的最新研究成果。
3、电化学：电化学研究的是在电场作用下的化学反应。
在第四版课件中，我们将学习到关于电池和电解槽的基本知识，以及电化学在能源转换和环境治理方面的应用。
4、表面与胶体化学：表面与胶体化学研究的是固体表面和液体中的胶体粒子的性质。
在第四版课件中，我们将学习到关于表面张力和界面现象的基本概念，以及在工业制造、材料科学和生物医学领域中的应用。
5、量子力学：量子力学研究的是微观粒子的运动和相互作用。
在第四版课件中，我们将学习到关于量子化学和超快光谱学的基本知识，以及在材料科学、能源技术和生物医学中的应用。
6、光谱学：光谱学研究的是物质对光子的吸收和发射。
在第四版课件中，我们将学习到关于红外光谱、拉曼光谱和核磁共振等分析技术的基本原理，以及在化学分析、生物医学和环境科学中的应用。
三、总结物理化学第四版课件为我们揭示了化学反应的深度与广度，让我们更加了解微观世界中的奇妙现象。
大学物理化学总结(课堂PPT)
k1(a
x)
积分式
ln
a
a
x
k1 t
半衰期
t1/2 =ln2/k1
二级反应
r
dx dt
k2 (a
x)2
(a b)
零级反应
1 a-x
1 a
k2t
t1 /2
1 k2a
t1/ 2
c A,0 2kA
.
12
活化能
k Aexp( Ea ) RT
lnk2 Ea (11) k1 R T1 T2
：指数式 ：积分式
3. 吉布斯自由能GHTS或 G H （ T ） S H （ T 2 S 2 T 1 S 1 ）
G H T S
:恒温过程
G H S T
:恒熵过程
.
5
p2
G VdP
p1
G nRTln V1 V2
GV（ P2P1）
:恒温可逆过程 :理想气体恒温可逆过程
:凝聚体系
G=0
:恒温恒压非体积功为0的可逆过程或可逆相变
不可逆相变：在不改变温度为原则（否则需要用到规定熵，
通常不给出），在始终态之间设计一系列可逆途径来完成。
凝聚相恒温变压过程与气相同类过程相比，G很小可忽略。
.
6
三、化学平衡
1.标准平衡常数 K （PB(平 P衡）） B KC（ CPRT） B
K（ y PP ） B
理想液态混合物性质：
mixV 0 总体积等于各纯组分的体积之和 mixH0 混合前后总焓值不变，没有混合热
mixS>0 混合是自发的，有理想的混合熵
mixG<0
mixSR nBlnxB B
混合Gibbs自由能小于零，混合是 自发的
物理化学全套课件
强调实验过程中可能存在的安全隐患，并 提供相应的防范措施，确保实验安全。
实验数据处理与分析
数据记录与整理
及时、准确地记录实验数据， 并按照要求整理成表格或图表
，以便后续分析。
数据处理方法
选择合适的数据处理方法，如 平均值、中位数、众数等，对 数据进行处理，以便更好地反 映实验结果。
数据分析与解释
对处理后的数据进行深入分析 ，挖掘数据背后的规律和意义 ，并对实验结果进行解释和讨 论。
重要性
物理化学对于理解化学反应的本 质、推动化学工业的发展、促进 新材料的研发等方面具有重要意 义。
物理化学的发展历程
早期发展
物理化学作为一门学科，起源于19 世纪中叶，随着热力学、统计力学和 电化学等分支的建立和发展，逐渐形 成完整的学科体系。
现代进展
进入20世纪后，物理化学在理论和实 践方面都取得了重大进展，如量子化 学、分子动态学、生物物理化学等领 域的突破和创新。
实验方法习题及答案解析
总结词
提高实验设计和操作能力
详细描述
针对物理化学实验中的基本方法和操作，设计了一系列 习题。这些习题要求学生设计实验、选择合适的仪器和 试剂、记录和处理数据等。答案解析详细解释了每道题 目的解题思路和答案，帮助学生提高实验设计和操作能 力，培养科学素养。
THANKS
感谢观看
数据误差分析
分析数据误差的来源和影响， 提高实验结果的准确性和可靠
性。
实验误差与实验结果评价
误差来源分析
分析实验过程中可能产生的误差 来源，如测量误差、操作误差等 ，并评估其对实验结果的影响。
误差控制与减小
采取有效措施控制和减小误差，提 高实验结果的准确性和可靠性。
《物理化学第4版》第七章7-12 光化学反应ppt课件
dc(CH3 ) dt
k1c(CH3CHO)
k2c(CH3CHO )c(CH3 )
k3c(CH3CO) k4c(CH3)2 0
dc(CHO) dc(CdHt 3CO)
dt
k1c(CH 3CHO )
k2c(CH3CHO
0
)c(CH
3
)
k3c(CH3CO)
0
？ ？ ？
k3c(CH 3CO) k2c(CH 3CHO )c(CH 3) c(CH3) k1 / 2k84 1/2
3
根据光化当量定律，活化1mol分子，系 统就需要吸收1mol光量子，则1mol光量子的 能量为：
E Lh Lhc /
6.0221023 mol1 6.6261034 J s 3108 m s1
0.1196
J
mol1
{}为光的波长。
4
三、量子效率
发生反应的分子数
量子效率=
吸收的光子数
10
解 (1). t 1 ln c0 k1 k2 ct
500K, k1=2.24×10-3s-1 ,k2=2.64×10-4s-1
t
1 2.24 103 2.64 104
s
1
ln
c0 0.4c0
366s
(2). cZ k2
cY
k1
ln cZ cY
ln k2 k1
lnk2 lnk1
6CO2 (g) 6H2O 叶绿 素，h C6H12O6 6O2 (g)
6
例题：乙醛光解反应历程如下：
CH3CHO h ,k1 CH3+ CHO
CH3 +CH3CHO k2 CH4 + CH3CO
CH3CO k3 CH3+ CO