2022年苏州大学---物理化学---知识点总结.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载物理化学学习要点热力学第肯定律一、 本章框架热力学第肯定律解决变化过程的能量热力学第肯定律dUQWW适用于封闭系统数学表达式UQ热力学第肯定律等 温 过 程抱负气体过程相变过程 可 不 逆 相 变 可 逆 相 变 过 过 程 程化学反应标 标 标准 准 准摩 摩 摩尔 尔 尔反 燃 生应 烧 成焓 焓 焓非 等 温 反 应实际气体过程节 流 膨 胀等 压 过 程等 容 过 程绝 pVT 热 都 过 变 程 化 过 程二、 本章要求1、 明白热力学基本概念：系统、环境、功、热、平稳状态、状态函数、可逆过程等；2、 明确热力学第肯

2、定律和热力学能的概念；3、 明确焓、标准摩尔反应焓、标准摩尔生成焓和燃烧焓的定义；4、 娴熟把握在抱负气体单纯pVT变化、相变化及化学变化过程中运算热、功、U、 H的原理和方法；三、考核要求：1热力学概论 1.1 热力学的目的、内容和方法（明白）1.2 热力学的一些基本概念名师归纳总结 1.2.1 体系与环境,体系的性质（懂得）第 1 页,共 35 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 1.2.2 学习必备欢迎下载热力学平稳态和状态函数（懂得）2热力学第肯定律2.1 热和功 （把握）2.2 热力学能（把握）2.3 热力学第肯定律的表述与数学表达式（应用）

3、3体积功与可逆过程3.1 等温过程的体积功（应用）3.2 可逆过程与最大功（懂得）4焓与热容4.1 焓的定义（明白）4.2 焓变与等压热的关系（应用）4.3 等压热容和等容热容（懂得）5热力学第肯定律对抱负气体的应用5.1 抱负气体的热力学能和焓（把握）5.2 抱负气体的 Cp与 Cv之差 （懂得）5.3 抱负气体的绝热过程（把握）6热力学第肯定律对实际气体的应用6.1 节流膨胀与焦耳 - 汤姆逊效应（明白）7热力学第肯定律对相变过程的应用（把握）8化学热力学8.1 化学反应热效应8.1.1 等压热效应与等容热效应（把握）8.1.2 反应进度（明白）8.2 赫斯定律与常温下反应热效应的运算8.

4、2.1 赫斯定律（应用）8.2.2 标准摩尔生成焓与标准摩尔燃烧焓（把握）8.3 标准反应焓变与温度的关系基尔霍夫定律（应用）四、重要概念1、 系统与环境；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载2、 隔离系统、封闭系统、放开系统；留意：隔离系统 Q=0,W=0 3、 广度性质（加和性： V,U,H,S,A,G）强度性质（物质的量, T,p）；4、 功 W和热 Q；留意 W与 Q的符号； W与 Q均为途径函数（非状态函数）5、 热力学能；6、 焓；7、 热容；8、 状态与状态函数；9、 平稳态；10、可

5、逆过程；11、节流过程；12、真空膨胀过程；13、标准态；14、标准摩尔反应焓,标准摩尔生成焓,标准摩尔燃烧焓五、重要公式与适用条件1. 体积功：W= - p外 dV（封闭系统,运算体积功）2. 热力学第肯定律：U = Q+W ,dU =Q +W （封闭系统）3焓的定义：H=U + pV 4热容：定容摩尔热容 CV,m =Q V /dT =（Um/ T）V 定压摩尔热容 Cp,m = Q p /dT =（H m/ T）P 抱负气体： Cp,m- CV,m=R；凝结态： Cp,m- CV,m0 5. 抱负单原子气体 CV, m =3R/2,Cp,m= CV,m+R=5R/2 标准摩尔反应焓：由标

6、准摩尔生成焓 fH B （ T）或标准摩尔燃烧焓 c H B （T）运算rH m = vB fH B （T）= -vB c H B （T）名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载6. 基希霍夫公式（适用于相变和化学反应过程）rH m （T2）= rH m （T1）+T 2rCpmdT/T 2 P 21/T 17. 等压摩尔反应热与等容摩尔反应热的关系式Qp- QV = rH m（ T）-rUm（ T）=vB（g）RT8. 抱负气体的可逆绝热过程方程：P 1 V 1P 2 V2T 1 V 11T2 V21

7、T 1P 1 1Cpm/Cvm六、各种过程 Q、W、U、H 的运算 1、 抱负气体：等温过程 dT=0,U= H=0, Q=W；非等温过程,U = n CV,m T,H = n Cp,m T,单原子气体 CV,m =3R/2,Cp,m = CV,m+R = 5R/2 2、对于凝结相,状态函数通常近似认为与温度有关,而与压力或体积无关,即UH = n Cp,m TU =H-（pV）,Q=U- W3 等压过程： p外=p=常数,非体积功为零W=0 （1） W= - p 外（V2- V1）,H = Qp =T 2nCp,mdT,T（2） 真空膨胀过程 p 外=0,W=0,Q=UH=0 抱负气体结果：

8、 dT=0,W=0,Q=U=0,（3） 等外压过程： W= - p 外（V2- V1）4. 等容过程：dV=0 nC v,mdT,H=U+VpW=0,QVT 2U =T5绝热过程： Q=0 名师归纳总结 （1）绝热可逆过程W=T 2p dV= U =T 2nC v,mdT,2H=U+pV第 4 页,共 35 页TT抱负气体：P 1 V 1P 2 V2T 2T 1 V 11T2 V21T 1 1P 1/T2 P 21/T（2）绝热一般过程：由方程Wp外dV= nCv ,mdT建立方程求解；TU = T- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 6节流过程（等焓过程

9、） ：学习必备欢迎下载H=0,Q=0 焦耳 - 汤姆逊系数 J- T =（ T/ p）H,抱负气体 J- T =0,实际气体 J- T 0 7. 相变过程：（1）可逆相变（正常相变或平稳相变） ：在温度 T 对应的饱和蒸气压下的相变,如水在常压下的 0 结冰或冰溶解2 不行逆相变名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载物理化学学习要点热力学其次定律一、本章框架实际过程均有肯定的方向和限度判定过程均的方向和限度 热力学其次定律 S= Qr/T熵过程判据吉单 S的运算相化亥增姆布纯变学加霍斯P过反原兹自V程

10、应理自由T 过过由能程能减程减少等非等传可不热力少原原理理学温等温热逆可第三热力学基本方程过温过过相逆定律程过程程变相程变Maxwell 关系式二、本章要求1. 明白自发过程的共同特点；2. 懂得其次、第三定律的表述；3. 明白卡诺循环的意义；4. 懂得克劳修斯不等式；5. 把握熵增原理和平稳判据的一般准就；6. 明确熵、赫姆霍兹函数、吉布斯函数、标准摩尔熵及标准摩尔生成吉布斯自由能的定义并会应用；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 7.娴熟把握在抱负气体单纯学习必备欢迎下载S、 A、 GpVT 变化、相变及化学变化

11、过程中运算的原理和方法；8. 懂得热力学基本方程；9. 把握推导热力学公式的演绎方法；10. 明白麦克斯韦关系式的推导及应用；三、重要概念1. 卡诺循环2. 热机效率3. 熵4. 亥姆霍兹函数5. 吉布斯函数四、主要公式与定义式1. 热机效率： = - W / Q1 =（Q1+Q2）/ Q1 = 1 - T2 / T12卡诺定理：任何循环的热温熵小于或等于 0 不行逆Q1 / T1 + Q2 / T2 0 可逆3熵的定义式： dS =Qr / T4亥姆霍兹（ Helmholtz）函数的定义式：A=U- TS5吉布斯（ Gibbs）函数的定义式： G=H- TS, G=A+pV6热力学第三定律：

12、 S *（0K,完善晶体） = 0 7过程方向的判据：（1）等温等压不做非体积功过程（最常用）：dG0,自发（不行逆）； S（隔离系统） =0,平稳（可逆）；S（绝热系统） 0,自发（不行逆）；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载 S（绝热系统） =0,平稳（可逆）；（3）等温等容不做非体积功过程：dA0,自发（不行逆）；dA=0,平稳（可逆）；8. 热力学基本方程与麦克斯韦关系式基本式：dU =T dS- pdV 其他式：dH =d（U + pV） = T dS + V dp dA = d（U -

13、 TS） = - SdT p dVdG = d（H- TS） = - SdT + V dp以上系列式,应重点把握dG= - SdT +V dpN/x） y在恒压下的关系式dG= - SdT和恒温时的关系式dG= - Vdp；麦克斯韦关系式（明白） ：如 dF = Mdx + N dy,就（M/y）x = （即： 利用 dU =T dS- pdV 关系有： - （T/V）S = （p/ S）VdH = T dS + V dp 关系有：（T/p） S = （V/S） pdA = - SdT - p dV 关系有：（S/V） T = （p/ T）VdG = - S dT + V dp 关系有： -

14、（S/p） T = （V/T） p五、S、A、G 的运算1S 的运算（1）抱负气体 pVT 过程的运算dS=Qr / T =（dU- Wr）/T =（nCV,mdT- pdV）/T（状态函数与路径无关,抱负气体：p=nRT/V）积分结果：S = nCV,mln（T2/T1） + nRln（V2/V1）（代入： V=nRT/p）特例：等温过程：= nCp,mln（T2/T1） + nRln（p1/p2）（Cp,m = CV,m +R）S = nRln（V2/V1）名师归纳总结 等容过程：S =S =nCV,mln（T2/T1）第 8 页,共 35 页等压过程：S =nCp,mln（T2/T1）（

15、2）等容过程：T 2 TnC 1Vm/T dT（nCV,m/T）dT- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - （3） 等压过程：S =T 2 TnC 1Pm学习必备欢迎下载/T dT（4） 相变过程：可逆相变S =H/T（5） 环境过程：认为是恒温的大热源,过程为可逆S = Qr（环） /T（环） = - Q（系） /T（环）（6）肯定熵的运算：利用热力学第三定律运算的熵为肯定熵,过程通常涉及多个相变过程,是一个综合运算过程；（7）标准摩尔反应熵的运算rSm = vB Sm （B,T）2G 的运算（1）平稳相变过程：G=0 （2）等温过程：G= H- T S

16、（3）非等温过程：G= H - S = H - （2S2- T1S1）= H - （2 S- S1 T）诀窍： 题目如要运算 G,一般是恒温过程；如不是恒温,题目必定会给出肯定熵 S的值；3A 的运算（1）恒温恒容不做非体积功可逆过程：A=0 （2）恒温：A= U- T S= G-（pV）（3）非恒温过程：G= U- S = U - （2S2- T1S1）= U - （2 S- S1 T）诀窍： 题目如要运算 A,一般是恒温过程；如不是恒温,题目必定会给出肯定熵；二、本章要求1. 明白自发过程的共同特点；2. 懂得其次、第三定律的表述；3. 明白卡诺循环的意义；4. 懂得克劳修斯不等式；5.

17、把握熵增原理和平稳判据的一般准就；6. 明确熵、赫姆霍兹函数、吉布斯函数、标准摩尔熵及标准摩尔生成吉布斯自由能的定义并会应用；名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 7.娴熟把握在抱负气体单纯学习必备欢迎下载S、 A、 GPVT变化、相变及化学变化过程中运算的原理和方法；物理化学学习要点化学势一、本章框架多组分系统多 相（可分为如干单相）单 相按 聚 集 态 分溶 液按 导 电 性 分按混 合 物按按 规 律 分聚聚液固理 想 稀 溶 液实 际 溶 液电 解 质 溶 液非 电 解 质 溶 液气 态混 合 物液 态混 合

18、物固 态混 合 物理想 混 合 物实际 混 合 物态态溶溶二、本章要求1、把握组成表示法及其相互关系；2、把握拉乌尔定律和亨利定律并会用于运算；3、懂得偏摩尔量及化学势的含义及意义；4、把握有关依数性的运算；名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载5、明白抱负气体混合物、抱负液态混合物、抱负稀溶液中各组分化学势的表达式、逸度和活度的标准态及对组分活度系数的简洁运算；三、重要概念1、组成表示：物质B 的摩尔分数 xB、质量分数 wB、（物质的量）浓度cB、质量摩尔浓度 bB. 留意：混合物（各组分标准态

19、相同）与溶液（分溶剂和溶质,标准态不同）；2、拉乌尔定律和亨利定律；3、偏摩尔量与化学势；4、抱负液态混合物；5、抱负稀溶液；6、非抱负溶液混合物；7、逸度和逸度系数；8、活度和活度系数；9、稀溶液的依数性；四、重要定理与公式1拉乌尔定律：稀溶液溶剂A 的蒸气压与纯溶剂的蒸气压关系p A = pA*xA2亨利定律：稀溶液挥发性溶质 3稀溶液的依数性：B 的蒸气压 pA = k x A,k 为亨利常数名师归纳总结 （1）蒸气压下降：pA = pA* - pA = pA*xB第 11 页,共 35 页（2）凝固点降低：Tf =Kf bB,Kf 溶剂有关的凝固点降低常数（3）沸点上升：Tb =Kb

20、bB,Kf 溶剂有关的沸点上升常数- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载（4）渗透压：在半透膜两边的平稳压力差 =cRT4. 化学势定义=（G/nB） T,p,ncnB（1）抱负气体的化学势= +RTln（p/p）f（2） 实际气体的化学势与逸度= +RTln（fB /p其中逸度系数 fB=B pB ,抱负气体 B =1；5过程方向判据： dT=0,dp=0,W=0 时（1）相变过程：自发过程方向 0；可逆相变 =0 （2）化学反应：恒温恒压下自发过程方向 vBB 0,总压 p 增大, K 不变, Ky 削减,产物分压削减,反应朝反应物方

21、向移动；名师归纳总结 K = Ky （p/p ）v第 15 页,共 35 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载（2）惰性组分的影响： K = Kn （p/p nB）v ,相当于降低总压；五、典型类型1标准摩尔反应吉布斯函数 rGm 的运算（1）由标准生成吉布斯函数运算：rGm = vB fGm B（2）由 rH m 和 rSm 运算：rGm = rH m - T rSm（3）由平稳常数运算：rGm = - RT ln K（4）由相关反应运算：利用状态函数的加和性进行；（5）等温等压下,rGm = rGm +RTlnQp0 反应正向进行

22、2平稳常数的运算（1）由 rGm运算： K =exp（-rGm /RT）（2）由平稳组成运算： K =QP（平稳）（3）由相关反应的平稳常数进行运算（4）由 K（T1）运算 K（T2）：利用等压方程；物理化学学习要点多相平稳名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一、本章框架学习必备欢迎下载二、本章要求1、 懂得相律的推导、意义、应用；2、 把握单组份系统 Tp 图和二组份系统典型 3、 懂得相图中各相区、线和特别点的意义；4、 懂得步冷曲线和热分析法；5、 把握二组分低共熔系统相图的绘制；6、 会用杠杆规章进行运算；

23、pX图、 TX 图的特点和绘制方法；7、 明白精馏原理、三组份系统相图的表示方法；8、 懂得克拉佩龙方程和克劳修斯克拉佩龙方程的推导及应用；三、主要内容名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载1、相律；2、克拉佩龙方程；3、单组份系统相图；4、二组份系统相图；5、抱负液态混合物气液平稳；6、真实液态混含物气液平稳；7、部分互溶液液及液一液气平稳；8、完全不互溶气液平稳；9、液固平稳；10、精馏原理；11、热分析法；12、杠杆规章三组份系统相图的表示方法；四、主要概念组分数；自由度；相图；共熔点；三相线

24、；步冷曲线五、重要定律与公式1、相律：f = K - + n, 其中： K=S-R-R1 强度因素 T,p 可变时 n=2（2）对单组分系统： K=1, f=3- （3）对双组分系统： K=2,f =4- ；应用于平面相图时恒温或恒压,f =3-；2、相图（1）相图：相态与 T,p,x 的关系图,通常将有关的相变点联结而成；（2）试验方法：试验主要是测定系统的相变点；常用如下四种方法得到；对于气液平稳系统,常用方法蒸气压法和沸点法；名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载液固（凝结）系统,通常用热分析

25、法和溶解度法；3、单组分系统的典型相图对于单组分系统 K=1,f=K-+2=3-；当相数 =1 时,自由度数 f=2 最大,即为双变量系统,通常绘制蒸气压-温度（ p-T）相图,见下图；pBCTpBCTpABTClGl液体硫ss正交 硫单斜 硫 OOgCOgFAD硫蒸 气A（a） 正常相图（ b） 水的相图（c） 硫的相图4、二组分系统的相图类型：恒压的 t-x（y）和恒温的 p-x（y）相图；相态：气液相图和液 -固（凝结系统）相图；（1）气液相图依据液态的互溶性分为完全互溶（细分为形成抱负混合物、最大正偏差和最大负偏差）、部分互溶（细分为有一低共溶点和有一转变温度的系统）和完全不溶（溶液完

26、全分层）的相图；可以作恒温下的p-x（压力 -组成）图或恒压下的t-x（温度 -组成）图,见图 6-2 和图 6-3；名师归纳总结 t = 常数pg+ l液相线lt = 常数pg + l液相线lt = 常数第 19 页,共 35 页液相线lg + l气相线g + lpg + lg气相线g气相线gAxB yBBAxB yBBAxB yBB（a） 抱负混合物（ b） 最大负偏差的混合物（c） 最大正偏差的混合物气相线或露点线p = 常数气相线或露点线p = 常数gp = 常数gg气相线或露点线tg + ltg + lg + ltg + lg + l液相线或泡点线液相线或泡点线l液相线或泡点线llB

27、Ax ByBBAx ByB BAx By B（ a）抱负或偏差不大的混合物（b）具有最高恒沸点（大负偏差）（ c）具有最低恒沸点（大正偏差）- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - tB在A液层中l最高会溶点p = 常数t学习必备l欢迎下载tFg + lgOp = 常数G最高会溶点p = 常数A在B液层中B在A液层中l1 + l2A在B液层中g + l的溶解度线l的溶解度线的溶解度线的溶解度线l1 + l2 最低会溶点 C l1 + l2 DA B A B A BxB xB x ByB （ d） 有最高会溶点的部分互溶系统（e）有最高和最低会溶点的部分互溶系统

28、（ f） 沸点与会溶点分别p = 常数 G p = 常数 G p = 常数 GF g g Ft t g + l 2 t gg + lO g + l 三相线 COD g + l 1 + l 2 g + A l g + B ll1 C三相线COD l1 + l2 l 1 +g + l2 Dl2F Cg + l 1l1 Ol 1 + l 2 Dl 2 C三相线COD A l + g + B l OA l + B l DA B A B A BxB yB xB yB xByB（g） 液相部分互溶的典型系统（h）液相有转沸点的部分互溶系统（ i） 液相完全不互溶的系统（2）液 -固系统相图：通常忽视压力的

29、影响而只考虑 t-x 图；简洁的相图也可分为固相部分完全互溶（形成固溶体, ）、固相部分互溶（细分为有一低共溶点和有一转变温度的系统）、固相完全不互溶（形成低共熔混合物）、固相形成稳固化合物和固相形成不稳固化合物的相图,见下；液相完全互溶,固相完 全互溶、 固相部分互溶和完全不互溶的液固相图与液相完全互溶、部分互溶和完全不 互溶的气液相图的外形相像, 只不过在液固相图中的固态和液态在气液相图中变为液 态和气态；稳固化合物熔化时固相和液相组成相同,其相图见下图, 相当于两个双组分系统A-C 和 C-B 相图的组合；不稳固化合物加热到肯定温度后分解成一种固体和溶液,溶液组成与化合物组成不同,典型为

30、H 2O-NaCl 系统,见图名师归纳总结 Fll + DGp = 常数GBtGB第 20 页,共 35 页Fltltl + + l三相线 COD + l + As + l l + B sC三相线COD O +l + C l + ODC三相线COD AODs + l + B s A s + B s + + FAxBBAxBAxB（a） 固相部分互溶系统（ b） 固相有转溶点的部分互溶系统（ c） 固相完全不互溶的系统- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备160欢迎下载GFtAl l + B sKBt/120S3G80ll + NaClsAs + l

31、 l + Cs40CODC s + ll + NaCl 2H 2Os + NaCls0OLS2三相线COD As +l + C sAs + C sHI 三相线HIJ Cs +l + BsJS1-40H2Os + lLl + NaCl 2H 2OsS 2 NaCl 2H2Os + NaCls100 NaClH 2Os + l + NaCl 2H 2Os H2 Os + NaCl 2H 2OsC s + Bs020406080CH 2ONaCl 2H 2OxB%（质 量）（ d） 形成稳固的化合物（ e） 形成不稳固的化合物从上可知, 只要知道气 -液系统或液 -固系统的相图特点, 便可知道另一系

32、统的相 图特点；（3）双组分系统的相图在恒温或恒压下得到,故相律 f=K-+1；单相区： K=1,f=K-+1=2-1+1=2 两相区： K=2,f=K-+1=2-2+1=1 三相线： K=3,f=K-+1=2-3+1=0,为无变量系统；5、杠杆规章 在任意的两相平稳区, 如图 6-5；某系统中物质的总量为n,组成为 xo,在tLn LOR某一温度下达到两相平稳,其对应的左右相态物质的量分别为nL、nR,组成分nR别为 xL、xR,就有或nLxRxOROAxLxOxRBx B 或 mBnRxOxLOL杠杆规章示意图nLOLnRRO杠杆规章如横坐标为质量百分数m,就杠杆规章可改写为m LOLmRROnLnRn或mLm Rm,即可运算出平稳时两个相态分利用杠杆规章,加上式布的量；三相线：在相区中平行于组成轴的直线；一般规律：由左右各为单相区或单相组分线包围的区域必是两相区,而由两个两名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载相