无机材料科学基础课程授课教案第章.docx

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1、精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -第六章热力学运算热力学以及化学热力学是迄今进展得最为完善和普遍适用的一门 理论性学科， 在包括无机非金属材料在内的众多学科领域中有着广泛的应用。它在理论上解决了有关体系复杂过程发生的方向性和平稳条件， 以及相伴该过程体系能量变化等问题。它对探讨各种无机材料系统的详细过程，如烧成、烧结、腐蚀、水化反应等，都有着庞大的科学讨论和 生产实践方面的指导意义。第一节：热化学运算一. 热效应1. 热效应的定义在恒温条件下只作体积功而不作其他功，系统吸热或放热的现象称为热效应，如化学反应和相变中吸热或放热。恒容热效应：

2、 QV= U+PV= U恒压热效应： QP= U+PV= U+PV= H00热焓是在恒压条件下发挥作用的特性函数。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0H R, 298iH f,i,298 产物iH f, i,298 反应物可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2. 盖斯定律可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料

3、- - - 欢迎下载精品名师归纳总结反应：2CaSi2O2H- 2CaOSiO2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结- 2CaOSiO2 也可以通过以下几步反应来生成：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2CaO2H12CaO可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结SiO2- SiO 2H 22CaO- SiO2H 3- 2CaOSiO2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结依据盖斯定律：HH1H 2H 33. 热效应与温度的关系可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结dH RdTC P 恒压热容

4、 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结C PTabTcT2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结C PR,T 2i C P,i 产物T 2R ,T1C PT1i C P,i 反应物 dTabTcT2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结三. 热化学运算举例可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2Pb OS1100KSiO2 S2Pb OSiO2 l 1100K1323K可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2P OSiO32P OSiO42P OSiO.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归

5、纳总结b S 212 S2b2 Sb2 S5可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结298K2Pb OSiO2 S298K62PbOSiO2 l 1323K72Pb OSiO2 l 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结21234567可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其次节热力学运算一. 熵判据1. 对于孤立系统，当熵变S 0 时，过程自发进行。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页，共

6、9 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -2. 对于一般非孤立系统，要考虑到环境熵变。 S（总） S（系） + S（环） 0时，过程自发进行 S（总） S（系） + S（环） 0时，系统处于平稳状态。二. 自由焓判据1. 不发生化学反应或相变的物系可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结duQWQ可 GuPVTSW可TdSPV可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结dGdudPVdTSVdPSdT可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Gf P,

7、T 2. 对于发生化学反应或相变的物系Gf P,T , n1 , n2 .ni 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结dGG T , ni dPPG TP ,ni dTG niP ,T ,njdni可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结反应在恒温恒压下进行:dP0，dT0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结dGG P ,T ,njnidnii dni可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结所以：当 dG0,反应自发进行。dG0，反应处于平稳状态。dG0，反应不能进行。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结三. 化学反应标准自由焓变化0GR 运算

8、可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1. 在 298K时化学反应标准自由焓变化：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结G0R, 298if , 298,i 产物if00,298,i反应物可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结GG或

9、G 00TS0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结R, 298R,298R,298可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2. 在任意温度下求0GR,Tf T 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结（ 1）经典法可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结G0HR0TR,TTT 2其中：H0R,T0HR, 298T298CPdT。 CPabTCT 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结PGR0 / TH 0R, T2dTTy常数可编辑资料 - - - 欢

10、迎下载精品名师归纳总结H0CdR,TPdT可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结得： G0aT lnT1/ 2bT21/ 2CT 1yT可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结R， TG0yR，29800 / 298a ln 298298 b / 2c /22982可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结H00R, 298a2982982b / 2c/ 298可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结运算步骤：求 H 0求 G0求 C求、yG0f T 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结R,298R，2

11、98P 0R， T（ 2）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结热力学势函数法可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结GH0R000G RH T0T0298TS 0TH0TH 29800TTS T可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结G RTH 298H T00TTH 2980TT

12、S T可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结HH00T2980C298TCP dTf T 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结SS00T298298PdT0T可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0G R ,T H R ,298T R,T可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结R ,TiT产物iT反应物可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结四. 反应物系处于任意状态GR 求法可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结aAbBcCdD可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结抱负气体：u

13、i g u0 i T RT ln Pi可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结ui l ui gu0i T RT lnPi 纯X i可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结u0i T RT lnPi 纯RTlnX i可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结u0i T ,P RT ln Xi可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结对于一般实际溶液：Pi 纯XiPiPiPi 纯

14、X iiPi 纯i 活度 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结i 的大小，描述了实际溶液和抱负溶液的偏差程度。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结iPi/ P0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结iiP0为任意确定的标准态因此活度随选定的标准态转变。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -以拉乌尔定律为基础，选P

15、i 纯为标态， Xi取摩尔分数。实际溶液：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结ui g u 0 i T RT lnP 0 iu0 iT RT lniRT lnP 0i可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结iu 0i T ,P RT lni可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结化学反应aAbBGR 的运算： cCdD可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结dGRui d ni可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师

16、归纳总结GRcuC0duDauAbuB可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结uiui（RT ln a i0000 ）a c Ca d D可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结GRcu Cdu DauAac dbu BRT lna a A b B可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结RGG 0 RRT lna C a Da aA a b B可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结例如：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结aA S u0uCcu0uDDbBl cDRT ln a RT ln PcC 溶液 dD g可编辑资料 - - - 欢迎下载精品

17、名师归纳总结D取分压为1atm为标准态u0uAA可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结A以拉乌尔定律为基础，0在该温度和压力下纯固体A 为标准态， a1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结uBuB可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结B以拉乌尔定律为基础，在该温度和压力下纯液体B为标准态， a1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结RGG 0 RRT ln a c C P dD可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结G 0 RRT ln K p或a c C Pd DG 0 RRT ln K a可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Ka

18、a a A P b B 平稳态可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第三节热力学运算举例一. 纯固相反应的热力学运算可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -0反应物、产物以纯固态存在，且相互不溶解。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0GRG Ruiif T 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结二. 有气相参与的固

19、相反应的热力学运算1. CaCO3 的分解反应可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结CaCO3 SCaO SCO2 g 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结(1) 判据：Gf T 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结(2) 分解压：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结GRuCaOSuCO 2 guCaCO 3Su0CaOSu0 CaCO 3Su0 CO 2gRT ln P CO 2 g 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结G0 RG0 RRT ln PCO 2 gRT ln PCO 2g可

20、编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结PCO 2 g 反应平稳分压可以用分解压来判定反应能否进行：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结GRRT lnPCO 2 gRT ln P CO 2 g可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结PCO 2 gPCO 2 gPCO 2 gP CO 2 g P CO 2 g P CO 2 gG0开头分解 G0，自发分解 G0，反向进行可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结（ 3）求开头分解温度求标准条件下分解温度：固相 a=1，气相 CO2 的 P 1atm，就：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结CO2RGG

21、O Rf T 0可得分解温度为1123K可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结求大气中 CaCO3 的开头分解温度： CO2 含量为 0.03 ，Pi=y i P 总，设 P总1atm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结RGG 0 RRT ln P CO 2 g0已知G 0 R fT RT ln PCO 2 gRT ln0.0003可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结T 803K可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 -

22、- - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -求剧烈分解温度（化学沸腾温度） ：此时分解压外界总压， 设外界总压 1atm，由 fT=0，可求得 T。化学沸腾温度随外界总压而变。三. 有熔体参与的固相反应的热力学运算分析用刚玉坩埚熔制纯镍熔体的可能性四. 氧化物的热力学稳固性可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2MO S2M SO2gMO、M互不溶解可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结K PG0 RPO 2RT ln K PRT ln PO 2可编辑资料 - -

23、- 欢迎下载精品名师归纳总结GRRT ln PO 2RT ln P O2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结G 0 R 的肯定值越大，越易分解。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2 M SO2g2 MO S可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结该反应的自由焓变化定义为氧化物生成自由焓，参与反应的O2 为 1mol。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2M 1SO22M 2SO22M 1OS2M 2 OSG01G02可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结两式相减得：M 1SM 2 OSM 2 SM 1OS可编辑资料 - - - 欢迎下载精

24、品名师归纳总结0G03（G 1G 02）221由G 03 的大小，可比较MO和 MO的热力学稳固性大小。氧化物的热力学稳固性是指元素对氧的亲和力的大小。亲和力越大，越易形成氧化物，其氧化物热力学稳固性越大。因此，比较氧化物热力学稳固性的大小，实质是比较元素的氧化仍原才能大小。可用G 0 T 图，比较氧化物热力学稳固性。相变将影响氧化物的热力学稳固性。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结GOH OTSO可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由于SO与T变化很小，OOOGTH 298TS298可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - -

25、- - - - - -第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结当固气相变或液气相变时，H 和S很大。如：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结相变前：2M（液）O 2 g2 MO00 S1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结相变：2M（液）2M（g ）0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结S0200相变后：2M（g）O 2 g 2 MO S000可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结前SO23120S0 20SMO s2M 液 O2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结S后S0 2S0后0SMO sS0前2M g S00可得：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载