物理化学复习+易错题课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,一、二、三章习题课,一：要点复习,二：作业常见问题解析,复习要点,第一章,重要概念：,1,、系统和环境,2,、状态函数与过程量,3,、等温过程，等压过程，可逆过程，绝热过程,4,、理想气体,（,1,）理想气体的,U,，,H,，,Cv,，,Cp,只是温度的函数。,（,2,）,Cp,mCv,m=R,（,3,）容量性质具有加和性,主要公式：,1,、符号的正负,2,、,被积函数为,p,外,，注意与系统压力的区别。由此公式可以推导求得各个过程的功,3,、热：,等容热效应 条件：等容，,W,0,等压热效应 条件：等压，,W=0,4,、,H=U+PV,5,、,6,、,理想气体任意变温过程,0,nR,理想气体,涉及到电源，电阻丝，水三者之间的关系是：电源对电阻丝作电功，电阻丝对水放热。,以,电阻丝为系统,，温度升高，,U,为正，电源对电阻丝做功，,W,为负，电阻丝对水放热，,Q,为负。,以,电阻丝和水为系统,，因为电阻丝和水的温度均升高，,U,为正，电源对电阻丝做功，故,W,为负，电阻丝对水放热，属于系统之内的热交换，,Q,为零。,以,电阻丝，水，电源以及气压一切有影响的部分为系统,，则,U,，,W,，,Q,均为零,。,本题给出了不同的系统让你进行判断，如果题中没有明确的系统，则要自己进行选择。对于物理量的正负号的判断一定要弄清楚，作业中好几次都出现正负号弄错的问题。,思考题,1,：,设有一电阻丝浸于水中，接上电流，假定通电后电阻丝和水的温度皆升高。如果按下列几种情况选择系统，试问,U,，,Q,，,W,为正？为负？为零？,(1),以电阻丝为系统；,(2),以电阻丝和水为系统；,(3),以电阻丝、水、电源及其它一切有影响的部分为系统；,解析：向真空蒸发，,W=p,外,V=,0,，正确。但,p,V,0,，因其中,p,与,p,外,不同。根据定义，有,H=,U+,(PV),该式子中的,P,指的是系统的压力而不是环境的压力，因为,p,V,0,，即,(PV),0,，因此,H,U,。,注意：在应用物理化学的公式之前，一定要注意弄清各个物理量的含义以及公式的使用条件,焓是导出量；,H=U+PV,，,U,、,P,、,V,都是系统的状态函数,W=p*V,，为恒外压情况下功计算公式，,p,为恒外压（系统反抗外界的压力）,思考题,4,：,373K,，,101.325kPa,的水向真空蒸发成,373K,，,101.325kPa,的水蒸气，此过程的,H=U+pV,，又,W=pV,，且此过程,W=0,，所以上述条件,H=U,，对吗？,习题,6,：,1mol,理想气体由,27,，,101.325kPa,的始状态一步恒外压、恒温压缩到平衡，再恒容升温到,97,，压力升到,1013.25kPa,。求整个过程的,W,，,Q,，,U,及,H,。已知该气体的,C,V,m,为,20.92J/mol/K,。,初始态,n=1 mol,T,1,=27+273.15 K,P,1,=101.325 kPa,V,1,=?,中间态,n=1 mol,T,2,=T,1,P,2,=,？,V,2,=?,终态,n=1 mol,T,3,=97+273.15K,P,3,=1013.25kPa,V,3,=V,2,=?,恒外压,恒温,恒容,分析：本题的计算很简单，更重要的是教会一种思考问题的方法，一定要明晰过程是如何发展的，计算各个状态函数需要知道的物理量。简答时必要的文字分析还是应该说明的。,解：,(1),终态,V,3,=8.314*370.15/1013.25/1000=3.04*10,-3,m,3,中间态,V,2,=V,3,；,P,2,=P,外,=8.314*300.15/3.04*10,-3,=8.20*10,5,Pa,始态,V,1,=8.314*300.15/101.325/1000=2.46*10,-2,m,3,W=W,1,+W,2,=P,外,*,(V,2,-V,1,)+0,=820*(3.04-24.6)+0=-17.7KJ,(2)U=C,v,m,*(T,3,-T,1,)=20.92*70J=1464J=1.46KJ,(3)Q=U+W=16.3KJ,(4)H=U+(PV)=U+(P,3,V,3,-P,1,V,1,)=2.05KJ,分步过程中，,功和热要,分步计算,，最后给出加和；,不能缺少中间的计算步骤,习题,16,：,反丁烯二酸、顺丁烯二酸用,定容量热计,测得在,298K,时的摩尔燃烧热分别为,-1335.9kJ/mol,和,-1359.1kJ/mol,。,(1),计算此二同分异构体的摩尔生成焓各位多少？,(2),计算它们的摩尔内能差为多少？,分析：,(1),题中使用定容量热计测得的热量为,r,U,m,，很多同学直接利用此数据来计算摩尔生成焓，这是不对的，对于相似的固、液体，,H=(U+pV)=U+(pV),，,pV,相差不大，,H=U,可以直接利用，但对于含有气体的反应，应该利用公式 计算得反应的,r,Hm,；,(2),查表得燃烧产物的生成焓再利用生成焓与反应焓的关系式计算得定烯二酸的摩尔生成焓。,（,3,）由,Hess,定律，可知,4C,（,s,）,+2H2,（,g,）,+2O2,（,g,）,=C4H4O4(s,反,),4C,（,s,）,+2H2,（,g,）,+2O2,（,g,）,=C4H4O4(s,顺,),可以得到,C4H4O4(s,顺,),C4H4O4(s,反,),的反应焓变为,fHm,C4H4O4(s,反,)-fHm,C4H4O4(s,顺,),，又该反应无气体参加，所以,rHm=rUm,，即摩尔内能差与摩尔生成焓差相等,5,、基本公式,(1),条件,:,封闭,系统中,r,，,W=0,的过程。,对,复杂物理变化和化学变化（相变、混合以及化学反应组成变化的过程）,：,必须可逆,(2),特殊条件：,对于,只发生简单物理变化且无非体积功的封闭系统,(,双变量系统,),：,ir,也,可用,10,分析：这道题是一道证明题，但也教会了我们计算一般过程的熵变的方法。设计可逆过程可以有不同的方案，要根据具体题目设计最明了简便的方法。作业中，有的同学并没有明确这两种不同的途径。,习题,11,.298K,时将,1mol C2H5OH,（,l,）自,100kPa,压缩到,1000kPa,，试求,G,。已知其物态方程为：,V=V0,（,1-p,），其中,=10-9Pa-1,，,V0,是,298K,100kPa,下的摩尔体积，在该条件下，,C2H5OH,（,l,）的密度为,0.789kg/dm-3,。计算结果说明了什么问题？,注意,Gibbs,公式 的应用范围：,对于,简单物理过程,，不论过程是否可逆，基本关系式都适用；,如果系统中发生,相变、混合及化学反应,，只有过程可逆时才能够适用；,判断过程的方向时应注意判据的适用条件,代入物态方程积分即可得到G=52.6J；,过程非等压过程，不符合Gibbs函数减小的条件，不能用于判断过程方向。,可以计算气体相同变化过程的G=RTln(P2/p1)=5704J;,对比发现，液态或者固态物体等凝聚态物质与气体相比，增大压力引起的吉布斯自由能变化可以忽略。,习题,15,：在,-10,101.325kPa,条件下，,1mol H,2,O(l),凝结成冰，试计算此过程的,S,和,G,，并判断此过程能否自发进行。已知水和冰的,C,P,m,分别为,75.24J/mol/K,和,37.66J/mol/K,。,0,时冰的摩尔融化焓,fus,H,m,=6004J/mol,。,分析：物理化学计算经常要设计过程，将难于计算的变为可进行计算的过程。设计过程要简洁，要根据题中给出的数据设计，每个过程的所需的状态函数必须是获得的。,对于过程自发性的判断，有很多方法，依据题意来选择。同时要注意判据的使用条件。,第三章,重要概念：,浓度表示方法、偏摩尔量、化学势气体的逸度、理想溶液、理想稀薄溶液、,Raoult,定律、,Henry,定律、标准状态、活度,重要公式：,1,、,偏摩尔量集合公式,2,、,组分可变的系统（开放系统）,Gibbs,函数的热力学基本关系式。,3,、在等,T,，,p,，,W=0,的条件下，物质总是由高化学势流向低化学势。平衡时化学势相等。,4,、只要将定组成系统中关于,G,的公式中的容量性质代之以相应的偏摩尔量，即变成化学势的公式。,5,、,6,、实际气体的化学势,*(T,p),是,T,，,p,的函数,；,(pg,T),是在指定温度,T,、标准压力,p,下纯理想气体,B,的化学势，标准化学势，只是温度的函数。,18,溶质与溶剂表达式的区别,(,重要结论）,：,标准状态不同,溶剂的标准态是一个实际存在的状态，而溶质的标准态为假想态（三种形式）；,被积函数不同；,溶质,B,的化学势表达式：,溶剂,A,的化学势表达式：,理想稀薄溶液,对于确定状态的溶液，溶质,B,有多种表达形式，标准化学势和组成的表达形式不同，但化学势是确定的！,20,10,、,依数性,蒸汽压降低,凝固点降低,沸点升高,理想稀薄溶液的渗透压公式,思考题,4,：试比较下列,6,种液态水的化学势及其标准态的化学势。,6,种状态为：,(1)100,，,101.325kPa,，,H,2,O(l);(2)100,，,101.325kPa,，,H2O(g);,(3)100,，,2*101.325kPa,，,H2O(l);(4)100,，,2*101.325kPa,，,H2O(g);,(5)101,，,101.325kPa,，,H2O(l);(6)101,，,101.325kPa,，,H2O(g);,分析：化学势是用来判断过程进行方向了，比较两个系统中同一物质的化学势，只需要看当两个系统放在一起时，物质转移的方向；,标准态是指压强为标准大气压时的状态，,没有标准温度的概念,；,由化学势随压强、温度变化关系式 可知，一 般情况下，固体和液体化学势随温度和压强的变化远小于气体。,习题,7,：,物质,A,，,B,能形成理想混合物。现将,x,A,(g)=0.40,的A,，,B,混合蒸汽放在一个带有活塞的圆筒内，恒定温度,T,，使活塞慢慢移动压缩气体。求：,(1),压缩到刚出现液体时系统的总压及也液体的组成。,(2),若,A,，,B,的一混合物正常沸点恰好为,T,，求该液体混合物的组成。已知在问题,T,时，,A,和,B,的饱和蒸汽压分别为,0.4*101.325kPa,和,1.2*101.325kPa,。,分析：,第一问，要理解题目的意思，刚出现液体时气体的组成是不变化的。,对于理想混合溶液，沸点是指混合溶液总的饱和蒸汽压等于外压时的温度。,解法,2,：,运用第二章的知识设计过程求解，比较两种方法思路和运用知识点的不同。,思考为什么,G,1,=,G,2,G,3,=0,。可以结合化学势来思考。,由于是从大量溶液中转移到大量溶液，可以认为转移前后二溶液的组成不变。,对于溶液,1,，,2,，选取该温度下标准大气压下的纯,氨的,为标准态，有,所以,方法三：选择溶液作为标准，利用溶液的化学势来计算。,根据组成条件，x1=1/9.5,x2=1/22,习题,12,：,12.2g,苯甲酸溶于,100g,乙醇后，使乙醇的沸点升高,1.13K,。若将,12.2g,苯甲酸溶于,100g,苯中，则苯的沸点升高,1.36K,。计算苯甲酸在两种溶液中的摩尔质量。计算结果说明什么？,分析：,这道题主要考察对于依数性公示的一些应用。对于这类公式，要分清各个物理量的含义。,Thank You,