第一章热力学第一定律一、基本概念系统与环境,状态与状态函数,广度性质与强度性质,过程与途径,热与功,能与焓。
二、基本定律 热力学第一定律:ΔU =Q +W 。
三、基本关系式1、体积功的计算 δW = -p 外d V恒外压过程:W = -p 外ΔV定温可逆过程(理想气体):W =nRT 1221ln ln p p nRT V V = 2、热效应、焓:等容热:Q V =ΔU (封闭系统不作其他功)等压热:Q p =ΔH (封闭系统不作其他功)焓的定义:H =U +pV ; ΔH =ΔU +Δ(pV )焓与温度的关系:ΔH =⎰21d p T T T C3、等压热容与等容热容:热容定义:V V )(T U C ∂∂=;p p )(T H C ∂∂= 定压热容与定容热容的关系:nR C C =-V p热容与温度的关系:C p ,m =a +bT +cT 2四、第一定律的应用1、理想气体状态变化等温过程:ΔU =0 ; ΔH =0 ; W =-Q =⎰-p 外d V等容过程:W =0 ; Q =ΔU =⎰T C d V ; ΔH =⎰T C d p等压过程:W =-p e ΔV ; Q =ΔH =⎰T C d p ; ΔU =⎰T C d V可逆绝热过程:Q =0 ; 利用p 1V 1γ=p 2V 2γ求出T 2,W =ΔU =⎰T C d V ;ΔH =⎰T C d pC V (㏑T 2-㏑T 1)=nR(㏑V 1-㏑V 2)(T 与V 的关系)C p (㏑T 2-㏑T 1)=nR(㏑P 2-㏑P 1) (T 与P 的关系)不可逆绝热过程:Q =0 ;利用C V (T 2-T 1)=-p 外(V 2-V 1)求出T 2,W =ΔU =⎰T C d V ;ΔH =⎰T C d p2、相变化 可逆相变化:ΔH =Q =n ΔH ;W=-p (V 2-V 1)=-pV g =-nRT ; ΔU =Q +W3、实际气体节流膨胀:焦耳-汤姆逊系数:μJ-T (理想气体在定焓过程中温度不变,故其值为0;其为正值,则随p 降低气体T 降低;反之亦然)4、热化学标准摩尔生成焓:在标准压力和指定温度下,由最稳定的单质生成单位物质的量某物质的定压反应热(各种稳定单质在任意温度下的生成焓值为0) 标准摩尔燃烧焓:…………,单位物质的量的某物质被氧完全氧化时的反应焓第二章 热力学第二定律一、基本概念 自发过程与非自发过程二、热力学第二定律热力学第二定律的数学表达式(克劳修斯不等式)T Q dS δ≥“=”可逆;“>”不可逆三、熵(0k 时任何纯物质的完美结晶丧子为0)1、熵的导出:卡若循环与卡诺定理(页522、熵的定义:T Q dS rδ=3、熵的物理意义:系统混乱度的量度。
4、绝对熵:热力学第三定律5、 熵变的计算(1)理想气体等温过程:2112ln ln p p nR V V nR T Q S r ===∆ (2)理想气体等压过程:12,ln T T nC S m p =∆ (3)理想气体等容过程:12,ln T T nC S m V =∆ (4)理想气体pTV 都改变的过程:2112,ln ln p p nR T T nC S m p +=∆ (5)可逆相变化过程:T H n S _∆=∆(6)化学反应过程:)298,()298(B S S m B m r ∑=∆θθν四、赫姆霍兹函数和吉布斯函数1、定义:A=U-TS ;G=H-TS等温变化:ΔA=ΔU-T ΔS ;ΔG=ΔH-T ΔS2、应用:不做其他功时,ΔG T ,p ≤0 ;自发、平衡3、热力学重要关系式:dU=TdS-pdV ;dH=TdS+Vdp【页72】 dA=-SdT- pdV ;dG=-SdT+Vdp4、ΔA 和ΔG 的求算(1)理想气体等温过程用公式:ΔA=ΔU-T ΔS ;ΔG=ΔH-T ΔS用基本关系式:d A =-S d T - pdV ;d G =-S d T + Vdp(2)可逆相变过程 ΔA=ΔU-T ΔS =W =-nRT ;ΔG =0(3)化学反应过程的ΔG 标准熵法:ΔG=ΔH-T ΔS标准生成吉布斯函数法:)298,()298(B G G m f B m r θθν∆=∆∑(4)ΔG 与温度的关系ΔG=ΔH-T ΔS ,设ΔH 、ΔS 不随温度变化。
第三章化学势1、化学势的定义。
物理意义:决定物质传递方向的限度的强度因素。
)(,,)(B c c n p T BB n G ≠∂∂=μ ;在T 、p 及其他物质的量保持不变的情况下,增加1molB 物质引起系统吉布斯函数的增量。
(又称偏摩尔量。
1、只有系统的容量性质才有偏摩尔量,故系统强度性质没有偏摩尔量【页8有两种性质定义】2、只有在定稳T ,定压P 下才成为偏摩尔量)2、化学势的应用在等温等压不作其他功时,∑B B μν<0自发;=0平衡;>0逆向自发3、化学时表示式理想气体:)/ln(θθμμp p RT += 纯固体和纯液体:θμμ=拉乌尔定律和亨利定律1、拉乌尔定律p A =p *x A (溶液中该物质蒸汽压=纯该物质蒸汽压*溶液中该物质物质量分数【理想】) 适用于液态混合物和溶液中的溶剂。
2、亨利定律p B =k x,x B (与溶液平衡的溶质蒸汽的分压=亨利系数*溶质在溶液中的摩尔分数)适用于溶液中的溶质。
二、液态混合物和溶液中各组分的化学势1、理想液态混合物x RT T mix p T x ln )(),,(+=θμμ 标准态为:同温下的液态纯溶剂。
2、真实液态混合物x x a RT T mix p T ln )(),,(+=θμμ 标准态为:同温下的液态纯溶剂。
3、理想稀溶液溶剂:A A x A x RT T sln p T ln )(),,(+=θμμ 标准态为:同温下的液态纯溶剂。
溶质:B B x B x RT T sln p T ln )(),,(+=θμμ 标准态为:同温下x B =1且符合亨利定律的溶质。
4、真实溶液 溶剂:A x A x A a RT T sln p T ,,ln )(),,(+=θμμ ;a x,A =f x,A x ; 标准态为:同温下的液态纯溶剂。
溶质:B x B x B a RT T sln p T ,ln )(),,(+=θμμ ; a x,B =γx,B x B ; 标准态为:同温下x B =1且符合亨利定律的溶质。
B b B b B a RT T sln p T ,,ln )(),,(+=θμμ; ab,B =γb,B b B ; 标准态为:同温下b B =1且符合亨利定律的溶质。
理想稀溶液的凝固点降低B A m fus f f f x H T RT T ,*∆=∆第四章 化学平衡一、化学平衡常数与平衡常数表达式二、 标准平衡常数的求算:θθK RT T G m r ln )(-=∆ 三、 特荷夫等温方程θθK RT T G m r ln )(-=∆+RT ㏑Q P(页114 四、平衡常数与温度的关系θθθm r m r m r S T H T G ∆-∆=∆)(;θθK RT T G m r ln )(-=∆五、平衡常数的各种表示方法:(页121K p 、K x 是气相反应的经验平衡常数。
其与标准平衡常数关系为: K θ=K p (p θ)-△V (产物与反应物计量数之差)=K x (p/ p θ)△V =K n (p/ p θn 总)△V若△v=0则K θ=K p =K x =K n分解压:固体物质在一定温度下分解达到平衡时产物中气体的总压力第五章 多相平衡一、相律1、系统中所包含的相的总数称为相数,以Ф表示。
最小值为1。
正整数2、一个系统中无论多少气体都为一个气相;系统一般一两个液相;多少固体物质便有多少固相。
3、系统中所含化学物质书称为“物种数”以S 表示,最小值为1.正整数4、足以表示系统中各相组成所需的最少独立物种数称为系统“组分数”,以K表示。
组分数=物种数-独立化学平衡数-独立浓度关系数 K=S-R-R ,自由度:在不引起旧相消失和新相形成的前提下,可在一定围独立变动的强度性质,以f 表示只考虑温度与压力因素的影响时f =K -φ+2,(f =K -φ+1指定温度或压力)。
最小值为0二、单组分系统 1、克-克方程 )11(ln 2112T T R H p p m vap -∆=2、水的相图 三面、三线、一点。
三、二组分系统 1、步冷曲线(页1702、看相图:有“丁”字型相则说明有不稳定化合物生成。
第六章(没学不考)第七章 电化学通过电极电荷量:Q=nF (n 为电极反应时得失电子的物质的量,F为1mol 电子电荷量,叫法拉第,通常取96.5kC/mol )一、电解质溶液的电导1、电导 G =1/R ; 单位:S(西门子)2、电导率 G =κA /l 或κ=G l /A ; 单位:S/m3、摩尔电导率 Λm =κ/c4、无限稀释摩尔电导率 ∞--∞++∞+=ΛΛΛm νν5、离子的电迁移l E U ∆=++υ ;-++--+++++=+===U U U I IQ Qt υυυ ;1=+-+t t二、电解质溶液的活度(229页表格1、电解质的化学势(电解质溶液的浓度用m B 或b B 表示)B B B a RT ln +=θμμ;)(;)(;/)(;/1/1/1ννννννθννννγγγγ-+-+-+-+±-+±±±-+±±⋅=⋅=⋅=⋅==m m m m m a a a a a B 2、离子强度 ∑=221B B z m I 电池系列 一、可逆电池的构成电池反应互为逆反应;充放电时电流无穷小。
二、可逆电池热力学1、(△r G m )T,P =-nFE=-QE2、p m r T E zF S )(∂∂=∆4、m r r S T Q ∆= ;电池反应做了其他功。
三、能斯特方程四、可逆电极的种类1、第一类电极:金属电极;气体电极2、第二类电极:微溶盐电极;微溶氧化物电极3、第三类电极:氧化还原电极电池表示式(1)以化学式表示电池中各种物质的组成,并需分别注明固液气等物态。
对气体注明压力,对溶液注明浓度(2)以“|”表示不同物相之间的界面,包括电极与溶液的接界和不同溶液间的接界。
盐桥以“||”(3)电池中的负极(氧化反应)写在左边。
五、电极电势的应用1、判断反应趋势2、求化学反应平衡常数3、求微溶盐活度积4、测离子平均活度±γ 六、电动势E=φ(正极电势)-φ(负)= φ(阴)-φ(阳)无论原电池还是电解池,相对于可逆电极电势φ,当有电流通过电极时,由于电极的极化,阳极电势升高,阴极电势降低,即φ(阳)=φ+μ,φ(阴)=φ-μ1、浓差极化:电极反应速度比离子迁移速度快造成的。