《天大考研资料物理化学》天大物理化学课件cha.ppt
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1、 习习习习 题题题题 课课课课 非非非非 理理理理 想想想想 溶溶溶溶 液液液液依依依依数数数数性性性性 溶溶溶溶 液液液液 化化化化 学学学学 势势势势 稀稀稀稀 溶溶溶溶 液液液液 理理理理 想想想想 溶溶溶溶 液液液液 气气气气 体体体体 化化化化 学学学学 势势势势 化化化化 学学学学 势势势势 偏偏偏偏 摩摩摩摩 尔尔尔尔 量量量量P Ph hy yC Ch he emmi is st tr ry y第三章第三章第三章第三章 化学势化学势化学势化学势习题课习题课习题课习题课依数性依数性依数性依数性 (g)(g)(sln)(sln)溶液溶液溶液溶液化学势化学势化学势化学势非理想溶液非理
2、想溶液非理想溶液非理想溶液偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量动画动画动画动画3.1 3.1 偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量 Partial molar quantitiesPartial molar quantitiesPartial molar quantities一、定义一、定义二、偏摩尔量的物理意义二、偏摩尔量的物理意义三、集合公式三、集合公式 G=GAnA+GBnB2习题课习题课习题课习题课依数性依数性依数性依数性 (g)(g)(sln)(sln)溶液溶液溶液溶液化学势化学势化学势化学势非理想溶液非理想溶液非理想溶液非理想溶液偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量动画动画动画动画为什么要提出
3、偏摩尔量这个概念为什么要提出偏摩尔量这个概念为什么要提出偏摩尔量这个概念为什么要提出偏摩尔量这个概念?对于多组分系统对于多组分系统对于多组分系统对于多组分系统,系统状态不仅仅是温度压力的函数系统状态不仅仅是温度压力的函数系统状态不仅仅是温度压力的函数系统状态不仅仅是温度压力的函数 如不同浓度的乙醇水溶液如不同浓度的乙醇水溶液如不同浓度的乙醇水溶液如不同浓度的乙醇水溶液 浓度浓度浓度浓度V V水水水水/cmcm3 3V V乙醇乙醇乙醇乙醇/cmcm3 3V V总总总总/cm/cm3 3 44.1%10010019244.1%10010019220.8%1505019520.8%150501957
4、0.3%5015019370.3%50150193从上例可看出从上例可看出从上例可看出从上例可看出,对于乙醇水溶液对于乙醇水溶液对于乙醇水溶液对于乙醇水溶液,除了指定除了指定除了指定除了指定T,pT,p外,外,外,外,还须指定溶液的组成,才能确定系统的状态。还须指定溶液的组成,才能确定系统的状态。还须指定溶液的组成,才能确定系统的状态。还须指定溶液的组成,才能确定系统的状态。V V V总总总总总总 n n nA AAV V Vm,Am,Am,A+n n nB BBV V Vm,Bm,Bm,B 当浓度确定后当浓度确定后当浓度确定后当浓度确定后当浓度确定后当浓度确定后100 cm100 cm100
5、 cm3 33(20%)+100 cm(20%)+100 cm(20%)+100 cm3 33(20%)=200 cm(20%)=200 cm(20%)=200 cm3 33 3习题课习题课习题课习题课依数性依数性依数性依数性 (g)(g)(sln)(sln)溶液溶液溶液溶液化学势化学势化学势化学势非理想溶液非理想溶液非理想溶液非理想溶液偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量动画动画动画动画一、定义一、定义多组分(多组分(多组分(多组分(k k个组分)系统中任一个组分)系统中任一个组分)系统中任一个组分)系统中任一容量性质容量性质容量性质容量性质X X-偏偏偏偏摩尔量摩尔量摩尔量摩尔量-偏摩尔偏摩尔
6、偏摩尔偏摩尔体积体积体积体积-偏摩尔吉布斯自由能偏摩尔吉布斯自由能偏摩尔吉布斯自由能偏摩尔吉布斯自由能X X=f f(T,p,nT,p,n1 1,n,n2 2,n,n3 3,n nk k)4习题课习题课习题课习题课依数性依数性依数性依数性 (g)(g)(sln)(sln)溶液溶液溶液溶液化学势化学势化学势化学势非理想溶液非理想溶液非理想溶液非理想溶液偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量动画动画动画动画()T,p若是二组分系统若是二组分系统若是二组分系统若是二组分系统dX=XdX=XA AdndnA A+X+XB BdndnB BdV=VdV=VA AdndnA A+V+VB BdndnB BdG=
7、GdG=GA AdndnA A+G+GB BdndnB B5习题课习题课习题课习题课依数性依数性依数性依数性 (g)(g)(sln)(sln)溶液溶液溶液溶液化学势化学势化学势化学势非理想溶液非理想溶液非理想溶液非理想溶液偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量动画动画动画动画二、偏摩尔量的物理意义二、偏摩尔量的物理意义1 1、由定义式可见:、由定义式可见:、由定义式可见:、由定义式可见:()()T,pT,p 往往往往无限大无限大无限大无限大的系统中加的系统中加的系统中加的系统中加入入入入1mol1mol i i 物质所引起的物质所引起的物质所引起的物质所引起的X X 的变化,即的变化,即的变化,即的
8、变化,即dXdX;2 2、由偏微商的概念可理解为图中的曲线的斜率。、由偏微商的概念可理解为图中的曲线的斜率。、由偏微商的概念可理解为图中的曲线的斜率。、由偏微商的概念可理解为图中的曲线的斜率。V ni6习题课习题课习题课习题课依数性依数性依数性依数性 (g)(g)(sln)(sln)溶液溶液溶液溶液化学势化学势化学势化学势非理想溶液非理想溶液非理想溶液非理想溶液偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量动画动画动画动画三、集合公式三、集合公式 n nA A+n+nB B则则则则一系统如图:一系统如图:一系统如图:一系统如图:A A和和和和B B的偏摩的偏摩的偏摩的偏摩尔体积分别为尔体积分别为尔体积分别为
9、尔体积分别为V VA A,V,VB B则则则则()T,pT,pdV=VdV=VA AdndnA A+V+VB BdndnB B如果由纯物质如果由纯物质如果由纯物质如果由纯物质A(A(n nA A),),B(B(n nB B)配置该系统配置该系统配置该系统配置该系统:连续加连续加连续加连续加入入入入A A和和和和B B,并保持系统组成,并保持系统组成,并保持系统组成,并保持系统组成不变,即不变,即不变,即不变,即dndnA A:dn:dnB B=n=nA A:n nB B7习题课习题课习题课习题课依数性依数性依数性依数性 (g)(g)(sln)(sln)溶液溶液溶液溶液化学势化学势化学势化学势非
10、理想溶液非理想溶液非理想溶液非理想溶液偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量动画动画动画动画V=VAnA+VBnB若系统有个若系统有个k组分:组分:X=XAnA+XBnB-集合公式集合公式 由于制备过程中保持浓度不变,故偏摩尔体积不变:由于制备过程中保持浓度不变,故偏摩尔体积不变:8习题课习题课习题课习题课依数性依数性依数性依数性 (g)(g)(sln)(sln)溶液溶液溶液溶液化学势化学势化学势化学势非理想溶液非理想溶液非理想溶液非理想溶液偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量动画动画动画动画注意:注意:11只有容量性质有偏摩尔量;只有容量性质有偏摩尔量;只有容量性质有偏摩尔量;只有容量性质有偏摩尔量;
11、22必须是等温等压条件;必须是等温等压条件;必须是等温等压条件;必须是等温等压条件;33偏摩尔量本身是强度性质;偏摩尔量本身是强度性质;偏摩尔量本身是强度性质;偏摩尔量本身是强度性质;44偏摩尔量除了与偏摩尔量除了与偏摩尔量除了与偏摩尔量除了与T,pT,p有关外,还与浓度有关;有关外,还与浓度有关;有关外,还与浓度有关;有关外,还与浓度有关;5.5.单组分系统单组分系统单组分系统单组分系统X Xi i=X=Xmm(如如如如:V Vi i=V=Vmm,G,Gi i=G=Gmm)9习题课习题课习题课习题课依数性依数性依数性依数性 (g)(g)(sln)(sln)溶液溶液溶液溶液化学势化学势化学势化
12、学势非理想溶液非理想溶液非理想溶液非理想溶液偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量动画动画动画动画3.2 3.2 化学势化学势化学势化学势Chemical PotentialChemical PotentialChemical Potential一、化学势一、化学势 二、化学势的应用二、化学势的应用10习题课习题课习题课习题课依数性依数性依数性依数性 (g)(g)(sln)(sln)溶液溶液溶液溶液化学势化学势化学势化学势非理想溶液非理想溶液非理想溶液非理想溶液偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量动画动画动画动画一、化学势一、化学势一、化学势一、化学势2 2、多组分系统基本公式:、多组分系统基本公式:、
13、多组分系统基本公式:、多组分系统基本公式:G G=f f(T,p,nT,p,n1 1,n,n2 2,n,n3 3,n nk k)1 1、定义:、定义:、定义:、定义:11习题课习题课习题课习题课依数性依数性依数性依数性 (g)(g)(sln)(sln)溶液溶液溶液溶液化学势化学势化学势化学势非理想溶液非理想溶液非理想溶液非理想溶液偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量动画动画动画动画即即即即-i i dndni i是是是是:():()T,pT,p系统能够做出的最大非体积功系统能够做出的最大非体积功系统能够做出的最大非体积功系统能够做出的最大非体积功12习题课习题课习题课习题课依数性依数性依数性依数性
14、 (g)(g)(sln)(sln)溶液溶液溶液溶液化学势化学势化学势化学势非理想溶液非理想溶液非理想溶液非理想溶液偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量动画动画动画动画2.多组分系统的基本公式多组分系统的基本公式13习题课习题课习题课习题课依数性依数性依数性依数性 (g)(g)(sln)(sln)溶液溶液溶液溶液化学势化学势化学势化学势非理想溶液非理想溶液非理想溶液非理想溶液偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量动画动画动画动画3.化学势与化学势与T,p的关系的关系:14习题课习题课习题课习题课依数性依数性依数性依数性 (g)(g)(sln)(sln)溶液溶液溶液溶液化学势化学势化学势化学势非理想溶液非理
15、想溶液非理想溶液非理想溶液偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量动画动画动画动画二、化学势的应用二、化学势的应用化学势判据化学势判据化学势判据化学势判据化学势判据化学势判据:条件条件条件条件条件条件:密闭系统,密闭系统,密闭系统,密闭系统,密闭系统,密闭系统,()()()T,pT,pT,p,W,W,W=0=0=0时时时时时时 000逆向自发逆向自发逆向自发逆向自发化学势是决定物质变化方向和限度的强度性质。化学势是决定物质变化方向和限度的强度性质。化学势是决定物质变化方向和限度的强度性质。化学势是决定物质变化方向和限度的强度性质。化学势是决定物质变化方向和限度的强度性质。化学势是决定物质变化方向和限度
16、的强度性质。15习题课习题课习题课习题课依数性依数性依数性依数性 (g)(g)(sln)(sln)溶液溶液溶液溶液化学势化学势化学势化学势非理想溶液非理想溶液非理想溶液非理想溶液偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量动画动画动画动画1 1 1、在多相平衡中的应用、在多相平衡中的应用、在多相平衡中的应用、在多相平衡中的应用、在多相平衡中的应用、在多相平衡中的应用HH2 2OOCClCCl4 4I I2 2分别溶解在水和四氯化碳中成分别溶解在水和四氯化碳中成分别溶解在水和四氯化碳中成分别溶解在水和四氯化碳中成两相两相两相两相(如图如图如图如图)。(dGdG)T,p T,p=0=0 时:时:时:时:碘碘碘
17、碘(CClCCl4 4)=)=碘碘碘碘(HH2 2O O)两相平衡两相平衡两相平衡两相平衡(dGdG)T,pT,p =碘碘碘碘(CClCCl4 4)()(dndn碘碘碘碘)+)+碘碘碘碘(HH2 2O O)dndn碘碘碘碘 =碘碘碘碘(HH2 2O O)碘碘碘碘(CClCCl4 4)dndn碘碘碘碘(dGdG)T,p T,p 00 时:时:时:时:碘碘碘碘(CClCCl4 4)碘碘碘碘(HH2 2O O)即从即从即从即从HH2 2O O相向相向相向相向CClCCl4 4相转移相转移相转移相转移(dGdG)T,p T,p 0)碘碘碘碘(HH2 2O O)即从即从即从即从CClCCl4 4相向相向
18、相向相向HH2 2O O相转移相转移相转移相转移HH2 2OOCClCCl4 4dndn从从从从CClCCl4 4中取出中取出中取出中取出dndn的的的的I I2 2,放到水相中,则,放到水相中,则,放到水相中,则,放到水相中,则 16习题课习题课习题课习题课依数性依数性依数性依数性 (g)(g)(sln)(sln)溶液溶液溶液溶液化学势化学势化学势化学势非理想溶液非理想溶液非理想溶液非理想溶液偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量动画动画动画动画推广到任意两相:推广到任意两相:推广到任意两相:推广到任意两相:(dGdG)T,pT,p =i i dndni i =i i()i i()dndni i
19、物质传递方向:从高化学势向低化学势传递,物质传递方向:从高化学势向低化学势传递,物质传递方向:从高化学势向低化学势传递,物质传递方向:从高化学势向低化学势传递,限度:限度:限度:限度:i i 物质在各相中的化学势相等物质在各相中的化学势相等物质在各相中的化学势相等物质在各相中的化学势相等。多相平衡条件:多相平衡条件:多相平衡条件:多相平衡条件:()()T,pT,p i i()=)=i i()=)=0=0 i i()=)=i i()即两相平衡即两相平衡即两相平衡即两相平衡0)i i()即从即从即从即从 相向相向相向相向 相转相转相转相转移移移移00 i i()i i()即从即从即从即从 相向相向
20、相向相向 相转相转相转相转移移移移(dGdG)T,pT,p 相相相相 相相相相dndni i17习题课习题课习题课习题课依数性依数性依数性依数性 (g)(g)(sln)(sln)溶液溶液溶液溶液化学势化学势化学势化学势非理想溶液非理想溶液非理想溶液非理想溶液偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量动画动画动画动画222、在化学平衡中的应用在化学平衡中的应用在化学平衡中的应用在化学平衡中的应用在化学平衡中的应用在化学平衡中的应用例如例如例如例如()()T,pT,p 反应反应反应反应SOSO2 2(g)+1/2O(g)+1/2O2 2(g)=SO(g)=SO3 3(g)(g)dn dn(SOSO2 2)d
21、n dn(OO2 2)dn dn(SOSO3 3)反应进度为反应进度为反应进度为反应进度为d d 时时时时:dd 1/2d 1/2d d d (SOSO3 3)(SOSO2 2)1/21/2(OO2 2)=0:=0:反应达平衡反应达平衡反应达平衡反应达平衡0:0:0:反应逆向自发反应逆向自发反应逆向自发反应逆向自发(dGdG)T,pT,p =i i dndni i=(SOSO3 3)(SOSO2 2)1/21/2(OO2 2)d d 18习题课习题课习题课习题课依数性依数性依数性依数性 (g)(g)(sln)(sln)溶液溶液溶液溶液化学势化学势化学势化学势非理想溶液非理想溶液非理想溶液非理想
22、溶液偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量动画动画动画动画化学反应的方向:反应向化学势减小的方向进行。化学反应的方向:反应向化学势减小的方向进行。化学反应的方向:反应向化学势减小的方向进行。化学反应的方向:反应向化学势减小的方向进行。限度:反应前后化学势相等限度:反应前后化学势相等限度:反应前后化学势相等限度:反应前后化学势相等 i i i i(反应物反应物反应物反应物)=)=j j j j(产物产物产物产物)推广到任意化学反应:推广到任意化学反应:推广到任意化学反应:推广到任意化学反应:()()T,pT,p,W,W=0=0时时时时(dGdG)T,pT,p =i i dndni i=i i i i
23、d d 当当当当d d =1mol1mol时,时,时,时,(r rG Gmm)T,pT,p=i i i i(r rG Gmm)T,pT,p=i i i i000反应逆向自发反应逆向自发反应逆向自发反应逆向自发19习题课习题课习题课习题课依数性依数性依数性依数性 (g)(g)(sln)(sln)溶液溶液溶液溶液化学势化学势化学势化学势非理想溶液非理想溶液非理想溶液非理想溶液偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量动画动画动画动画3.3 3.3 气体物质的化学势气体物质的化学势气体物质的化学势气体物质的化学势一、理想气体的化学势一、理想气体的化学势一、理想气体的化学势一、理想气体的化学势二、实际气体的化学
24、势,逸度二、实际气体的化学势,逸度二、实际气体的化学势,逸度二、实际气体的化学势,逸度 fugacityfugacity三、逸度和逸度系数的求算三、逸度和逸度系数的求算三、逸度和逸度系数的求算三、逸度和逸度系数的求算 20习题课习题课习题课习题课依数性依数性依数性依数性 (g)(g)(sln)(sln)溶液溶液溶液溶液化学势化学势化学势化学势非理想溶液非理想溶液非理想溶液非理想溶液偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量动画动画动画动画一、理想气体的化学势一、理想气体的化学势一、理想气体的化学势一、理想气体的化学势 (T T):标准态(:标准态(:标准态(:标准态(p=pp=p)化学势,是温度的函数)
25、化学势,是温度的函数)化学势,是温度的函数)化学势,是温度的函数1 1、纯理想气体、纯理想气体、纯理想气体、纯理想气体21习题课习题课习题课习题课依数性依数性依数性依数性 (g)(g)(sln)(sln)溶液溶液溶液溶液化学势化学势化学势化学势非理想溶液非理想溶液非理想溶液非理想溶液偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量动画动画动画动画2、混合理想气体、混合理想气体p pi i:i i 气体的分压;气体的分压;气体的分压;气体的分压;(T T):i i 气体的标准态化学势(气体的标准态化学势(气体的标准态化学势(气体的标准态化学势(p pi i=p=p)。)。)。)。p pi i(分分分分压压压压)
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