物理化学下册总结课件

上一内容下一内容回主目录 物理化学物理化学物理化学 从研究化学现象和物理现象之间的联系入手，探求化学变化中具有普遍性规律的一门学科。2024/7/6上一内容下一内容回主目录物理化学课程的学习方法物理化学课程的学习方法(1)注意逻辑推理的思维方法，把握各章节内容和公式之间的联系。(2)抓住重点，自己动手推导公式。学会利用数学工具(3)多做习题，学会解题方法。很多东西只有通过解题才能学到，不会解题，就不可能掌握物理化学。(4)勤于思考，培养自学和独立工作的能力。2024/7/6上一内容下一内容回主目录物理化学课程的学习方法物理化学课程的学习方法克克方程，饱和蒸汽压与温度的关系克克方程，饱和蒸汽压与温度的关系范特霍夫等压方程，平衡常数与温度的关系范特霍夫等压方程，平衡常数与温度的关系阿仑尼乌斯方程，速率常数与温度的关系阿仑尼乌斯方程，速率常数与温度的关系2024/7/6上一内容下一内容回主目录物理化学课程的学习方法物理化学课程的学习方法能斯特方程能斯特方程范特霍夫等温方程范特霍夫等温方程2024/7/6上一内容下一内容回主目录第七、八、九章第七、八、九章 电化学电化学(一一)电解质溶液电解质溶液(二二)原电池原电池(三三)极化作用极化作用对消法、标准电池（韦思顿）、对消法、标准电池（韦思顿）、盐桥、离子氛模型、标准氢电盐桥、离子氛模型、标准氢电极，标准还原电极电势，电极极，标准还原电极电势，电极的种类的种类()、极化及其作用、极化及其作用、分解电势、析出电势、超电势分解电势、析出电势、超电势电化学基本概念、法拉第定律、离子的电迁移和迁电化学基本概念、法拉第定律、离子的电迁移和迁移数、电导、电导率、摩尔电导率、正极、负极、移数、电导、电导率、摩尔电导率、正极、负极、阳极：阳极：(Anode)、阴极：、阴极：(Cathode)、电极的种类、电极的种类、2024/7/6上一内容下一内容回主目录迁移数在数值上还可表示为：离子迁移数的表示离子迁移数的表示v v+v v+v v-=2024/7/6上一内容下一内容回主目录离子独立移动定律离子独立移动定律强电解质浓度不太大时近似有：强电解质浓度不太大时近似有：m m,+-m,-=a a mm对弱电解质有：对弱电解质有：2024/7/6上一内容下一内容回主目录平均活度和平均活度系数defdef2024/7/6上一内容下一内容回主目录 原电池热力学关系式2024/7/6上一内容下一内容回主目录能斯特方程能斯特方程能斯特方程能斯特方程2024/7/6上一内容下一内容回主目录第十一、十二章第十一、十二章 化学动力学化学动力学积分法微分法半衰期法孤立法平行反应对峙反应连续反应链反应一级反应2024/7/6上一内容下一内容回主目录与速率方程相关的术语与速率方程相关的术语速率方程基元反应质量作用定律总反应反应机理反应分子数反应级数准级数反应反应的速率常(系)数转化率表观活化能表观活化能2024/7/6上一内容下一内容回主目录一级反应的积分速率方程一级反应的积分速率方程integral rate equation of first order reaction定积分式或2024/7/6上一内容下一内容回主目录一级反应的特点一级反应的特点1.速率常数 k 的单位为时间的负一次方，时间 t可以是秒(s)，分(min)，小时(h)，天(d)和年(a)等。3.与 t 呈线性关系。(1)不同转化率所需时间都是与起始物浓度无关。引伸的特点(2)(3)反应间隔 t 相同,有定值。2024/7/6上一内容下一内容回主目录二级反应的积分速率方程二级反应的积分速率方程 integral rate equation of second order reaction不定积分式：定积分式：（1）2024/7/6上一内容下一内容回主目录二级反应的积分速率方程二级反应的积分速率方程不定积分式：定积分式：A和B因初浓度不同而有不同的半衰期。2024/7/6上一内容下一内容回主目录二级反应（a=b）的特点3.与 t 成线性关系。1.速率常数 k 的单位为浓度-1 时间-1 2.半衰期与起始物浓度成反比引伸的特点：对 的二级反应，=1：3：7。2024/7/6上一内容下一内容回主目录 n级反应的微分式和积分式 nA Pt=0 a 0t=t a-x xr=dx/dt=k(a-x)n(2)速率的定积分式：(n1)(3)半衰期的一般式：(1)速率的微分式：2024/7/6上一内容下一内容回主目录半衰期法确定反应级数 用半衰期法求除一级反应以外的其它反应的级数。以lnt1/2lna作图从直线斜率求n值。从多个实验数据用作图法求出的n值更加准确。根据 n 级反应的半衰期通式：取两个不同起始浓度a，a作实验，分别测定半衰期为t1/2和 ，因同一反应，常数A相同，所以：2024/7/6上一内容下一内容回主目录阿仑尼乌斯方程（1 1）指数式：）指数式：（2 2）对数式：）对数式：（3 3）微分式）微分式：2024/7/6上一内容下一内容回主目录典型的复合反应典型的复合反应F平行反应F连串反应F对峙反应2024/7/6上一内容下一内容回主目录复合反应速率的近似处理法复合反应速率的近似处理法F平衡态近似法F稳态近似法F控制步骤法2024/7/6上一内容下一内容回主目录 碰撞理论碰撞理论 1.1.将将A A和和B B分子看作硬球，分子看作硬球，分子分子A A和和B B必须通过碰撞才有可能发生反应必须通过碰撞才有可能发生反应;2.2.分子互碰并不是每次都发生反应，分子互碰并不是每次都发生反应，只有相对平动能在连心线上的分量大于只有相对平动能在连心线上的分量大于阈能的碰撞才能发生反应阈能的碰撞才能发生反应，所以绝大部分的碰撞是无效的。，所以绝大部分的碰撞是无效的。3.3.反应速率等于单位时间单位体积内分子反应速率等于单位时间单位体积内分子A A和和B B的总碰撞次数（的总碰撞次数（Z ZABAB）乘以有乘以有效碰撞分数。效碰撞分数。2024/7/6上一内容下一内容回主目录反应阈能与实验活化能的关系实验活化能的定义：将与T无关的物理量总称为B：总结：阈能Ec与温度无关，但无法测定，要从实验活化能Ea计算。在温度不太高时，Ea Ec2024/7/6上一内容下一内容回主目录热力学方法计算速率系数 过渡态理论假设：以三原子反应为例,设n是导致络合物分解的不对称伸缩振动的频率,n n=kBT/h2.反应物与活化络合物能按达成热力学平衡的方式处理；3.活化络合物向产物的转化是反应的决速步。1.反应物在生成产物前须先生成活化络合物;2024/7/6上一内容下一内容回主目录热力学方法计算速率系数根据量子力学理论，2024/7/6上一内容下一内容回主目录二二.催化剂的基本特征催化剂的基本特征1、参与反应、前后、量、化学性质不变2、可加速反应，但不改变体系的热力学性质i.i.G0G0，不能进行，不能进行，ii.ii.G0G0，缩短达平衡时间，缩短达平衡时间，iii.iii.rHrH不变不变2024/7/6上一内容下一内容回主目录二二.催化剂的基本特征催化剂的基本特征3、有选择性i.同剂对不同物质ii.不同剂对同一物质4、少量杂质改变性能i.助催化剂ii.毒物2024/7/6上一内容下一内容回主目录三、三、催化作用本质催化作用本质改变了反应途径（机理）1、降低了表观活化能、降低了表观活化能2、增加了表观频率因子、增加了表观频率因子A P2732024/7/6上一内容下一内容回主目录第十三章第十三章 表面物理化学表面物理化学2024/7/6上一内容下一内容回主目录 名词概念名词概念表面和界面表面和界面界面现象的本质界面现象的本质比表面比表面分散度与比表面分散度与比表面表面功表面功表面函数表面函数表面张力表面张力界面张力与温度的关系界面张力与温度的关系临界胶束浓度临界胶束浓度(CMC)CMC)2024/7/6上一内容下一内容回主目录表面功（表面功（surface work）温度、压力和组成恒定时，可逆使表面温度、压力和组成恒定时，可逆使表面积增加积增加dA对体系作的功，称为表面功。对体系作的功，称为表面功。吉布斯吸附式：吉布斯吸附式：=C(RT)(ddc)润湿Ga Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+对带正电的胶粒，一价阴离子的钾盐的聚沉能力次序为：F-Cl-Br-NO3-I-这种次序称为感胶离子序（lyotropic series)。2024/7/6上一内容下一内容回主目录（3）有机化合物的离子都有很强的聚沉能力，这可能与其具有强吸附能力有关。（4）当反电荷的离子相同时，则相关同性离子的价数会影响它的聚沉值，价数愈高，聚沉能力愈低。这可能与这些同性离子的吸附作用有关。电解质对溶胶稳定性的影响电解质对溶胶稳定性的影响 例如，对亚铁氰化铜溶胶的聚沉值：KBr 为 27.5 ，而 K4Fe(CN)6 为 260.0 。2024/7/6上一内容下一内容回主目录三种溶液性质的比较三种溶液性质的比较2024/7/6上一内容下一内容回主目录填空题填空题121 1、泡沫是以泡沫是以为分散相的分散系统。为分散相的分散系统。1 1、解：解：气体气体 2 2、20 20 时时水水的的表表面面张张力力为为72.7572.7510 10-3-3 N Nm m-1-1，在在该该温温度度下下使使水水的的表表面面积积增增大大4 4 cm cm 2 2 ，则则此此过过程的程的 G=G=。3 3 解：解：2.91 2.911010-5 -5 J J 2024/7/6上一内容下一内容回主目录填空题343 3、(3(3分分)试试计计算算质质量量摩摩尔尔浓浓度度为为b b的的 KClKCl、NaNa2 2SOSO4 4、AlAl2 2(SO(SO4 4)3 3水溶液的离子强度分别为：水溶液的离子强度分别为：，。3 3、解：（、解：（1 1）b b （2 2）3 3b b （3 3）15 15b b 4 4、用能斯特公式算得电池的电动势为负值，表示、用能斯特公式算得电池的电动势为负值，表示此电池反应的方向是朝此电池反应的方向是朝 进行。进行。（选填正向，逆向）4 4、解：解：逆向逆向 2024/7/6上一内容下一内容回主目录填空题55 5、(3(3分分)原电池的化学反应原电池的化学反应2 2BrBr +Cl+Cl2 2(p)=(p)=BrBr2 2(l)+2Cl(l)+2Cl，相应的原电池图式为相应的原电池图式为 。5 5、解：解：Pt|BrPt|Br2 2(l)|Br(l)|Br|ClCl|Cl|Cl2 2(p p)|Pt)|Pt 2024/7/6上一内容下一内容回主目录选择题选择题11 1、光光气气 COClCOCl2 2 热热分分解解的的总总反反应应为为：COClCOCl2 2 CO+ClCO+Cl2 2 该该反反应应分分以以下三步完成：下三步完成：ClCl2 2 2Cl 2Cl 快速平衡快速平衡 ClCl+COCl+COCl2 2 CO+ClCO+Cl3 3 慢慢 ClCl3 3 Cl Cl2 2+Cl Cl 快速平衡快速平衡总反应的速率方程为：总反应的速率方程为：d dC C (COCl(COCl2 2)/d dt t=kCkC (COCl(COCl2 2)C C (Cl(Cl2 2)1 12 2 此总反应为：此总反应为：（）。）。（1 1）1.5 1.5级反应，双分子反应；级反应，双分子反应；（2 2）1.5 1.5级反应，不存在反应分子数；级反应，不存在反应分子数；（3 3）1.5 1.5级反应，单分子反应；级反应，单分子反应；（4 4）不存在反应级数与反应分子数。不存在反应级数与反应分子数。2024/7/6上一内容下一内容回主目录 选择题22 2、在在水水平平放放置置的的玻玻璃璃毛毛细细管管中中注注入入少少许许汞汞（汞汞不不润润湿湿玻玻璃璃），在在毛毛细细管管中中水水平平汞汞柱柱的的两两端端呈呈凸凸液液面面，当当在在右右端端汞汞凸凸面面处处加加热热，毛毛细细管管中中的的汞汞向向何何端端移移动动？（）（1 1）向左移动；（）向左移动；（2 2）向右移动；）向右移动；（3 3）不动；）不动；（4 4）难以确定。）难以确定。2024/7/6上一内容下一内容回主目录选择题选择题33 3、微微小小颗颗粒粒物物质质的的熔熔点点与与同同组组成成大大块块物物质质的的熔点的关系是：（熔点的关系是：（）。）。（1 1）；（；（2 2）=；（3 3）；（4 4）不能确定。）不能确定。2024/7/6上一内容下一内容回主目录选择题选择题44 4、对对行行反反应应A A B B，当当温温度度一一定定时时由由纯纯A A开开始始，下下列列说说法中哪一点是不对的：法中哪一点是不对的：（）。）。（1 1）开始时）开始时A A的反应消耗速率最快的反应消耗速率最快（2 2）反应的净速率是正逆二向反应速率之差）反应的净速率是正逆二向反应速率之差（3 3）达到平衡时正逆二向的反应速率系）达到平衡时正逆二向的反应速率系(常常)数相等数相等（4 4）k k1 1/k k-1-1的值是恒定的的值是恒定的 2024/7/6上一内容下一内容回主目录选择题选择题55 5、过渡状态理论可以从理论上计算、过渡状态理论可以从理论上计算 k k=k k。e e-E Ea/a/RTRT 中的哪些量？（中的哪些量？（）（1 1）只能计算）只能计算k k。；（；（2 2）只能计算只能计算 E Ea a;（3 3）既可以计算既可以计算k k。，又能计算又能计算E Ea a;（4 4）k k。和和E E a a都不能计算。都不能计算。2024/7/6上一内容下一内容回主目录选择题选择题66 6、温度与表面张力的关系是：、温度与表面张力的关系是：（）。）。（1 1）不能确定）不能确定 （2 2）温度升高表面张力增加）温度升高表面张力增加（3 3）温度对表面张力没有影响）温度对表面张力没有影响（4 4）温度升高表面张力降低）温度升高表面张力降低2024/7/6上一内容下一内容回主目录选择题选择题77 7、反反应应AYAY当当实实验验测测得得反反应应物物A A的的浓浓度度 C CA A 与与时时间间t t成线性关系时则该反应为：成线性关系时则该反应为：（）。）。（1 1）一级反应；）一级反应；（2 2）二级反应；）二级反应；（3 3）分数级反应；）分数级反应；（4 4）零级反应。）零级反应。2024/7/6上一内容下一内容回主目录选择题选择题88 8、用用补补偿偿法法测测定定可可逆逆电电池池的的电电动动势势时时，主主要要为为了了：（）（1 1）消除电极上的副反应；（）消除电极上的副反应；（2 2）减少标准电池的损耗；）减少标准电池的损耗；（3 3）简便易行）简便易行 （4 4）在可逆情况下测定电池电动势）在可逆情况下测定电池电动势2024/7/6上一内容下一内容回主目录选择题选择题99 9、下下列列元元反反应应中中哪哪一一个个反反应应的的活活化化能能为为零零。（）（1 1）A A2 2+B+B2 2 2AB 2AB (2)A+BC (2)A+BC AB+C AB+C （3 3）A A2 2+M +M 2A 2A +M +M （4 A4 A +A+A +M +M A A2 2+M +M。2024/7/6上一内容下一内容回主目录选择题选择题101 10 0、在在论论述述离离子子的的无无限限稀稀释释的的摩摩尔尔电电导导率率的的影影响响因素时，错误的讲法是：因素时，错误的讲法是：（）。）。（1 1）认为与溶剂性质有关）认为与溶剂性质有关 （2 2）认为与共存的离子性质有关）认为与共存的离子性质有关 （3 3）认为与温度有关）认为与温度有关 （4 4）认为与离子本性有关）认为与离子本性有关2024/7/6上一内容下一内容回主目录选择题选择题111 11 1、已已知知2525时时，E E(Fe(Fe3+3+|FeFe2+2+)=0.77 0.77 V V，E E(Sn(Sn4+4+|SnSn2+2+)=0.15=0.15 V V。今今有有一一电电池池，其其电电池池反反应应为为2 2FeFe3+3+SnSn2+2+=SnSn4+4+2Fe+2Fe2+2+，则则该该电电池池的的标标准准电电动势动势E E(298 K)(298 K)为：为：（）。）。（1 1）1.39 1.39 V V （2 2）0.62 V0.62 V（3 3）0.92 V 0.92 V （4 4）1.07 V1.07 V2024/7/6上一内容下一内容回主目录是非题是非题1,21 1、0.005 0.005 molmol kgkg1 1的的BaClBaCl2 2水溶液，其离子强度水溶液，其离子强度I I=0.03 mol=0.03 mol kgkg1 1。（。（）2 2、在在外外加加直直流流电电场场中中，AgIAgI正正溶溶胶胶的的胶胶粒粒向向负负电电极移动，而其扩散层向正电极移动。极移动，而其扩散层向正电极移动。2024/7/6上一内容下一内容回主目录是非题是非题3453 3、弯曲液面的饱和蒸气压总大于同温度下平液面、弯曲液面的饱和蒸气压总大于同温度下平液面的蒸气压。的蒸气压。（）4 4、某某水水溶溶液液发发生生负负吸吸附附后后，在在干干净净的的毛毛细细管管中中的的上上升升高高度度比比在在纯纯水水的的毛毛细细管管中中的的水水上上升升高高度度低低。（）5 5、反应级数不可能为负值。反应级数不可能为负值。（）2024/7/6上一内容下一内容回主目录是非题是非题676 6、在在温温度度不不太太高高时时，阿阿仑仑尼尼乌乌斯斯活活化化能能E Ea a与与碰碰撞理论的临界能撞理论的临界能E Ec c近似相等。近似相等。（）7 7、电电解解池池中中阳阳极极发发生生氧氧化化反反应应，阴阴极极发发生生还还原原反反应。应。（）2024/7/6上一内容下一内容回主目录简答题简答题11 1、电电池池的的电电动动势势E E及及热热力力学学函函数数变变 r rG Gm m ，r rH Hm m ，r rS Sm m 是否与电池反应计量方程式的书写有关？是否与电池反应计量方程式的书写有关？2024/7/6上一内容下一内容回主目录简答题简答题11 1、解解：电池池反反应的的电动势E E与与电池池反反应计量量方方程程式式的的书写写无无关关，而而电池池反反应的的热力力学学函函数数变 r rG Gm m 等等则与与电池反池反应计量方程式的量方程式的书写有关。写有关。2024/7/6上一内容下一内容回主目录简答题简答题22 2、NaNONaNO3 3 ，Mg(NOMg(NO3 3)2 2 ，Al(NOAl(NO3 3)3 3 对对AgIAgI水水溶溶胶胶的的聚聚 沉沉 值值 分分 别别 为为 140140molmoldmdm-3-3，2.60 2.60 molmoldmdm-3-3，0.067 0.067 molmoldmdm-3-3 ,试试判判断断该该溶溶胶胶是是正正溶溶胶胶还还是是负负溶溶胶？为什么？胶？为什么？2024/7/6上一内容下一内容回主目录简答题简答题22 2、解解：使使正正溶溶胶胶聚聚沉沉的的反反离离子子是是负离离子子 ,而而使使负溶溶胶胶聚聚沉沉的的是是正正离离子子。（2 2分分）三三种种电解解质的的负离离子子同同为离离子子NONO3 3-，而而正正离离子子分分别为NaNa+，MgMg2+2+和和AlAl3+3+，价价态之之比比为1 1：2 2：3 3。若若题中中所所给的的AgIAgI水水溶溶胶胶为正正溶溶胶胶 ，则引引起起聚聚沉沉的的反反离离子子必必为NONO3 3-离离子子 ，此此种种情情况况下下，三三种种电解解质的的聚聚沉沉值，差差别应该不不十十分分明明显；若若所所给的的AgIAgI水水溶溶胶胶为负溶溶胶胶，则引引起起聚聚沉沉的的反反离离子子必必为正正离离子子，即即NaNa+，MgMg2+2+和和AlAl3+3+离离子子 。此此种种情情况况下下 ，三三种种电解解质的的聚聚沉沉值应该有有较大大的的差差别 。故被聚沉的。故被聚沉的AgIAgI溶胶溶胶为负溶胶。溶胶。2024/7/6上一内容下一内容回主目录作图题作图题1 1、请请分分别别画画出出电电解解池池和和原原电电池池中中阴阴极极与与阳阳极极电电势势随电流密度随电流密度j j 增加的变化曲线图。增加的变化曲线图。2024/7/6上一内容下一内容回主目录填作图题填作图题2024/7/6上一内容下一内容回主目录计算题计算题11 1、试试计计算算下下面面电电池池在在2525时时的的电电动动势势E E，并并写写出出该该电电池的电池反应式：池的电池反应式：Ag|Ag|AgBrAgBr|Br|Br(a a=0.10)|=0.10)|ClCl(a a=0.01)|=0.01)|AgClAgCl|Ag|Ag（已知：已知：E E(Br(Br|AgBrAgBr|Ag)=0.0713 V|Ag)=0.0713 V，E E(ClCl|AgClAgCl|Ag)=0.2223 V|Ag)=0.2223 V。）。）2024/7/6上一内容下一内容回主目录计算题计算题11 1、解解：AgClAgCl(s)+Br(s)+Br(a a=0.10)=0.10)=AgBrAgBr(s)+(s)+ClCl(a a=0.01)=0.01)E E=(0.2223=(0.22230.07130.07130.05916lg0.01/0.1)V=0.2104V0.05916lg0.01/0.1)V=0.2104V2024/7/6上一内容下一内容回主目录计算题计算题22 2、恒恒定定温温度度下下，某某化化合合物物在在溶溶液液中中分分解解，测测得得化化合合物的初始浓度物的初始浓度C CA,0A,0与半衰期的关系如下：与半衰期的关系如下：C CA,0A,0/(10/(10-3-3molmol dm dm-3-3)0.50 1.10 2.48)0.50 1.10 2.48 T T1/21/2/s 4280 885 174 /s 4280 885 174 试求反应的级数。试求反应的级数。2024/7/6上一内容下一内容回主目录计算题计算题2 n n=1+=3.00 =1+=3.00 则n n=3=3n n=1+=3.00 =1+=3.00 则 n n=3=32 2、(7(7分分)解：解：n n=1+=1+2024/7/6上一内容下一内容回主目录计算题计算题33 3、在在水水溶溶液液中中碱碱与与-硝硝基基丙丙烷烷的的反反应应为为二二级级反反应应，其其反反应应速速率率常常数数与与温温度度的的关关系系为为。试试计计算算该该反反应应的的活活化化能能。设设碱碱和和-硝硝基基乙乙烷烷的的浓浓度度均均为为0.008 0.008 moldmmoldm-3-3，求求1010时的半衰期。时的半衰期。2024/7/6上一内容下一内容回主目录计算题计算题33 3、解：解：则:E Ea a=60.55=60.55 kJmolkJmol-1-1 t t=10=10时，lglgk k =0.728=0.728，k k=5.35=5.35dmdm3 3molmol-1-1minmin-1-1 2024/7/6上一内容下一内容回主目录计算题计算题45 5、计算题、计算题双双光光气气分分解解反反应应 为为一一级级反反应应。将将一一定定量量的的双双光光气气迅迅速速引引入入一一个个280280的的等容容器中，等容容器中，751751s s后测得系统压力为：后测得系统压力为：2.710 2.710 kPakPa，经经很很长长时时间间反反应应完完成成后后，系系统统压压力力为为4.0084.008kPakPa；305305时时重重复复实实验验，经经过过320320s s后后系系统统压压力力为为2.8382.838kPakPa，反反应应完完成成后后系统压力为系统压力为3.5543.554kPakPa。求此反应的活化能。求此反应的活化能。2024/7/6上一内容下一内容回主目录计算题计算题44 4、解：解：280280，（J JK K-1-1molmol-1-1）Ea=169.2=169.210103 3 J JK K-1-1molmol-1-1 =169.2=169.2 kJkJK K-1-1molmol-1 1 2024/7/6