物理化学习题课省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

物理化学习题课第1页电化学法拉第定律离子迁移数与离子迁移率电导摩尔电导率与离子独立运动定律离子强度可逆电池条件、电池书面表示可逆电池热力学能斯特方程、热力学函数电池种类和电池电动势计算与应用第2页法拉第定律若将几个电解池串联并通入一定电量后，在各电解池电极上发生化学反应而析出物质其物质量是相同。离子迁移数与离子迁移率离子迁移率（淌度）：电势梯度dE/dx=1 V/m时离子迁移率。第3页摩尔电导率物理意义：相距1 m两平行电极间电解质溶液中含电解质物质量为1 mol时溶液电导。单位：Sm2mol1离子独立运动定律：电解质m可认为是正、负离子分别独立地作出贡献，即为正、负离子无限稀释摩尔电导率之和。第4页25 oC时，测得饱和AgCl水溶液电导率为3.1104 Sm1，同温下水电导率为1.6104 Sm1，试求25 oC时AgCl溶度积和溶解度。25 oC时，测得饱和AgCl水溶液电导率为3.1104 Sm1，同温下水电导率为1.6104 Sm1，试求25 oC时AgCl溶度积和溶解度。依据公式m=10-3/c，稀溶液用m代替m第5页离子强度bi是i离子质量摩尔浓度，Zi离子所带电荷数德拜休格尔极限公式适用范围：离子强度约为0.01molkg1以下稀溶液。第6页可逆电池物质可逆和能量可逆以化学式表示电池中各物质组成，并分别注明物态，对气体注明压力，且不能直接作电极，必须借助不活泼金属如Pt，对溶液注明浓度或活度用单竖线“”表示相界面，包含电极与溶液接界和不一样溶液接界，用“”表示盐桥发生氧化反应负极，写在左边；发生还原反应正极，写在右边第7页能斯特方程热力学与电化学纽带电池反应自由能改变电池反应焓变电池反应熵变电池反应热效应第8页第9页电池种类和电池电动势计算单液化学电池双液化学电池第10页单液浓差电池(电极浓差电池)双液化学电池第11页表面现象表面吉布斯自由能与表面张力弯曲液面附加压力微小液滴上饱和蒸气压开尔文公式溶液表面张力吉布斯吸附等温式液体对固体润湿作用Young方程表面活性剂、溶液聚集体及不溶性表面膜固体表面吸附Langmuir单分子吸附等温式第12页表面吉布斯自由能与表面张力表面张力和表面吉布斯自由能在数学上是等效，因它们有相同数值和量纲，但它们有不一样单位和物理意义。弯曲液面附加压力微小液滴上饱和蒸气压开尔文公式 lnp/p0=2Vm/RTR l 微滴上蒸气压比平液面液体大。第13页溶液表面张力吉布斯吸附等温式物理意义：单位面积表面层所含溶质摩尔数比同量溶剂在本体溶液中所含溶质摩尔数超出值。第14页第15页第16页表面活性剂、溶液聚集体及不溶性表面膜 G=l-gl-g cos=l-g(1+cos)液体对固体润湿作用Young方程a/A：气态膜；B：气液平衡膜；C：液态扩张膜；D：转变膜；E：液态凝聚膜；F：固态膜。第17页胶体分散体系胶体分散体系亲液溶胶和憎液溶胶溶胶性质：光学性质Tyndall效应、瑞利散射公式动力学性质Brown运动、沉降和沉降平衡电学性质电泳、电渗、流动电势、沉降电势胶团结构溶胶稳定性聚沉作用第18页胶体分散体系分散相粒子半径在1 nm100 nm之间体系。亲液溶胶和憎液溶胶半径在1 nm100 nm之间难溶物固体粒子分散在液体介质中，有很大相界面，易聚沉，是热力学上不稳定体系。半径落在胶体粒子范围内大分子溶解在适当溶剂中，一旦将溶剂蒸发，大分子化合物凝聚，再加入溶剂，又可形成溶胶，亲液溶胶是热力学上稳定、可逆体系。第19页Tyndall效应Tyndall效应本质：溶胶粒子大小在1100 nm，比可见光波长小，所以Tyndall现象就是光散射现象。瑞利散射公式第20页Brown运动Brown运动复杂而无规则，但在一定条件下，一定时间内粒子平均位移含有确定数值。沉降和沉降平衡若胶粒密度比介质大，在重力场作用下而下沉现象称为沉降；由Brown运动引发扩散力则促使体系中粒子浓度趋于均匀。第21页第22页第23页电学性质带电粒子在介质中，在电场作用下作定向运动，称之为电泳在电场中，将溶胶粒子固定起来（用多孔性物质粘土、瓷片等或毛细管），而流动相定向移动电渗加压力使液体流过毛细管或多孔性物质，则在毛细管或多孔性物质两端产生电位差流动电势固体粒子在介质中下沉时，在液体上下两端产生电势差沉降电势第24页胶团结构 AgNO3+KIKNO3 +AgI 过量 KI 作稳定剂胶团结构表示式：(AgI)m n I (n-x)K+x xK+|_|_|胶核胶粒胶团胶团图示式：第25页聚沉作用聚沉值 使一定量溶胶在一定时间内完全聚沉所需电解质最小浓度。聚沉能力 聚沉值倒数。聚沉值越大电解质，聚沉能力越小；反之，聚沉值越小电解质，其聚沉能力越。舒尔茨哈代规则：沉能力主要决定于胶粒带相反电荷离子价数。聚沉值与异电性离子价数六次方成反比。第26页大分子溶液大分子在溶液中形态大分子溶解特征盐析大分子相对分子量数均、质均、Z均大分子溶液渗透压与唐南平衡大分子溶液粘度流体粘度、流变曲线大分子溶液超速离心沉降沉降速度、平衡法凝胶凝胶能力与影响原因第27页大分子溶解特征大分子化合物溶解过程与小分子溶解有所不一样，它需要较长时间，且总要经过溶胀阶段；溶胀过程中，大分子首先自动吸收几倍、几十倍重量大于本身小分子溶剂。溶胀所形成系统凝胶；凝胶无限制地溶胀下去，结果就是溶解。盐析：大分子溶解度（通常指是水溶液）因加入电解质而降低过程。阴离子盐析能力：SO42AcClNO3ClO3BrICNS第28页数均相对分子质量由每种分子数目乘以它分子质量，然后加和起来，除以分子总数：质均相对分子质量由每种分子质量乘以它相对分子质量，然后加和起来，除以总质量：第29页Z均相对分子质量 是对各组分分子数进行平均；是对各组分质量进行平均，大分子在平均中所起作用大。故 。只有分子大小一致时，才有 。第30页大分子溶液渗透压大分子溶液唐南平衡大离子存在时，能透过膜小离子在膜两边分布不均等，唐南效应或唐南平衡。增加扩散电解质浓度；蛋白质溶液浓度不能太大，以稀溶液为宜；调整pH值使蛋白质分子处于等电点附近，降低电荷量。第31页第32页第33页牛顿总结出流体流动规律：物理意义:单位面积流层，以单位流速流过相隔单位距离固定液面时所需切线力。1、相对粘度(r)r表示溶液粘度相对于溶剂粘度多少倍。第34页2、增比粘度(sp)在溶剂粘度基数上溶液粘度增大倍数。3、比浓粘度 sp/c 表示大分子溶液在浓度c情况下对溶液增比粘度贡献，数值随浓度而改变。4、比浓对数粘度 inh=(ln r)/c 表示大分子在浓度c情况下对溶液对数相对粘度贡献。第35页5、特征粘度定义为在溶液浓度无限稀时比浓粘度或比浓对数粘度。第36页第37页沉降平衡法沉降速度法第38页凝胶：大分子溶液，在适当条件下，粘度逐步变大，最终失去流动性，整个系统变为弹性半固体状态。与盐析一样，电解质阴离子对胶凝起主要作用，按胶凝能力大小排列：SO42AcClNO3ICNS 加速 减慢 阻止第39页化学动力学反应速率物理法、化学法反应速率方程反应级数零级、一级和二级反应速率方程测定对峙反应、平行反应和连串反应近似处理反应速率与温度关系阿伦尼乌斯公式反应速率理论碰撞理论、过渡态理论溶液中反应影响原因、弛豫法催化作用催化剂光化学反应特点、基本定律第40页反应速率物理法、化学法反应速率方程：表示反应速率和浓度等参数关系式反应级数：当一反应速率与反应物浓度关系含有浓度幂乘积形式时，浓度指数之和为该反应级数。反应级数v.s.反应分子数基元反应：反应物微粒(分子、原子、离子或自由基)在碰撞过程中相互作用一步直接转化为产物分子反应步骤。第41页零级反应速率方程反应速率与反应物浓度无关反应一级反应速率方程反应速率与反应物浓度一次方成正比反应第42页二级反应速率方程反应速率与反应物浓度二次方成正比反应若A、B起始浓度不一样第43页第44页第45页对峙反应平行反应连串反应第46页阿伦尼乌斯公式某一级反应在340 K时完成20%需时3.20 min，而在300 K一样完成20%需时12.6 min，试计算该反应活化能。第47页碰撞理论化学改变首要条件是发生反应反应物分子必须相互靠近，直至相互作用。过渡态理论反应物分子不是简单地碰撞就能转变成产物，而是要经过一个中间过渡状态，这个过渡状态就是活化络合物。第48页溶液中反应扩散控制反应与活化控制反应溶剂影响：介电常数 溶剂极性离子强度弛豫法：一个因受外界原因影响(如温度、体积改变)而偏离了原来平衡位置体系在新条件下趋向新平衡第49页催化剂特点：催化剂作用是化学作用催化剂不影响化学平衡催化剂有特殊选择性酶催化第50页光化学反应特点：反应物分子吸收光量子后被激发到高能态(初级过程)，然后再造成各种化学和物理过程发生(次级过程)。光化学反应基本定律：第一定律：光只有被吸收后才能发生光化学反应；第二定律：在初级过程中，一个光量子活化一个分子。第51页1 mol光量子能量：光化学反应量子效率：第52页