物理化学专题复习-计算题课件

物理化学专题复习物理化学专题复习物理化学专题复习物理化学专题复习Q、W、U、H、S、A、G等的计算等的计算非电解质溶液典型计算非电解质溶液典型计算相平衡典型计算相平衡典型计算化学平衡典型计算化学平衡典型计算七个热力学量值的计算七个热力学量值的计算始态条件终态条件过程条件过程条件七个热力学量值的计算七个热力学量值的计算Q UQ+WQ在特定条件下的派生公式在特定条件下的派生公式QV U（等容无其他功的过程）（等容无其他功的过程）（等容简单变化过程）（等容简单变化过程）Qp H（等压无其他功的过程）（等压无其他功的过程）（等压简单变化过程）（等压简单变化过程）七个热力学量值的计算七个热力学量值的计算QQRT S（等温可逆过程）（等温可逆过程）Qp H（相变热）（相变热）(等温等压可逆相变过程）等温等压可逆相变过程）七个热力学量值的计算七个热力学量值的计算W WWV1V2pedV（定义式恒（定义式恒成立）成立）派生公式：派生公式：恒外压过程：恒外压过程：等压过程：等压过程：可逆过程：可逆过程：七个热力学量值的计算七个热力学量值的计算W W特殊实例：特殊实例：七个热力学量值的计算七个热力学量值的计算-U UQ+WU=T1T2nCv,mdT七个热力学量值的计算七个热力学量值的计算-HH=T1T2nCv,mdT H U+(pV)H G+(TS)HQp七个热力学量值的计算七个热力学量值的计算-HVant Hoff 公式公式Clapeyron-Clausius公式公式七个热力学量值的计算七个热力学量值的计算-例题例题例例1298K的单原子理想气体由始态的单原子理想气体由始态2000kPa、20dm3经下列不同过程膨胀到终态压力为经下列不同过程膨胀到终态压力为100kpa。求。求Q、W、U、H。（1）恒温可逆膨胀；）恒温可逆膨胀；（2）绝热可逆膨胀；）绝热可逆膨胀；（3）绝热恒外压膨胀。）绝热恒外压膨胀。例例21mol水在水在373K、100kPa向向真空蒸发真空蒸发成同温同压成同温同压下的水蒸气，已知水的摩尔汽化焓变值为下的水蒸气，已知水的摩尔汽化焓变值为40.69kJmol1。请计算该变化的。请计算该变化的Q、W、U、H。七个热力学量值的计算七个热力学量值的计算-SS S的计算：理想气体的的计算：理想气体的pVTpVT简单变化过程；相变过简单变化过程；相变过程；化学变化过程。理想气体等温等压（或等容）程；化学变化过程。理想气体等温等压（或等容）混合过程。混合过程。a a、理想气体的、理想气体的pVTpVT简单变化过程：简单变化过程：万能公式。万能公式。隐含当过程恒容、恒压或恒温时的公式。隐含当过程恒容、恒压或恒温时的公式。七个热力学量值的计算七个热力学量值的计算-Sb、等温等压可逆相变：、等温等压可逆相变：S=H/T。不可逆相变设。不可逆相变设计可逆相变计可逆相变(改变温度或压力改变温度或压力)求解。求解。c、对于对于化学反应化学反应aA+bB=lL+mM，可以通过反应物，可以通过反应物和产物的标准摩尔熵计算其和产物的标准摩尔熵计算其标准摩尔反应熵标准摩尔反应熵：d、理想气体等温等压（或等容）混合过程、理想气体等温等压（或等容）混合过程。非电解质溶液典型计算非电解质溶液典型计算偏摩尔量的计算偏摩尔量的计算 RaoultRaoult定律、定律、HenryHenry定律的计算定律的计算稀溶液的依数性的计算稀溶液的依数性的计算例例1 1偏摩尔量偏摩尔量1.有一水和乙醇形成的溶液，其中水的物质的量分有一水和乙醇形成的溶液，其中水的物质的量分数为数为0.4，乙醇的偏摩尔体积为，乙醇的偏摩尔体积为57.50cm3mol1，溶，溶液的密度为液的密度为0.8494gcm3，计算此溶液中水的偏摩尔，计算此溶液中水的偏摩尔体积。体积。解：取含有解：取含有0.4mol水和水和0.6mol乙醇的溶液为系统，乙醇的溶液为系统，则40.97cm3=0.4molV水cm3mol-1+0.6mol57.50cm3mol-1解得：例例2 2RaoultRaoult定律定律2在在85，101.325kPa下，苯与甲苯组成的下，苯与甲苯组成的液态混合物沸腾，该液态混合物可视为理想液态混液态混合物沸腾，该液态混合物可视为理想液态混合物，试计算该液态混合物的液相组成和气相组成。合物，试计算该液态混合物的液相组成和气相组成。已知已知85时苯与甲苯的饱和蒸气压分别为时苯与甲苯的饱和蒸气压分别为。解：液相：解：液相：气相：气相：例例2 2RaoultRaoult定律定律解：解：例例3 3溶液热力学量的计算溶液热力学量的计算4.在在25，101325Pa下，将下，将1mol苯从纯苯中转移苯从纯苯中转移到到x苯苯=0.2的大量苯和甲苯的理想液态混合物中去，的大量苯和甲苯的理想液态混合物中去，试计算此过程的试计算此过程的G。相平衡典型计算相平衡典型计算自由度的计算：自由度的计算：f=C+2相组成计算杠杆规则相组成计算杠杆规则自由度的计算自由度的计算在某温度在某温度T时，反应时，反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)达到平衡。求下列条件系统的组分数达到平衡。求下列条件系统的组分数C和自由度数和自由度数f。（1）反应起始时，）反应起始时，nco(g)：nH2O(g)=1:1，无产物存在。，无产物存在。（2）反应起始时，）反应起始时，nco(g)：nH2O(g)=1:2，无产物存在。，无产物存在。（3）在（）在（1）的情况下加入）的情况下加入O2(g)。解题思路解题思路：此题关键是确定独立浓度限制条件数和独：此题关键是确定独立浓度限制条件数和独立的化学平衡数，特别注意浓度限制条件是指相平立的化学平衡数，特别注意浓度限制条件是指相平衡时存在的，它常用简单的数量比表示，可能是给衡时存在的，它常用简单的数量比表示，可能是给定的，也可能是系统形成的。定的，也可能是系统形成的。杠杆规则杠杆规则（Leverrule）x xB B液相点液相点气相点气相点物物系系点点O OA AB Bm mA Am mB Bm mA A m mB Bn n l ln n g gn n(x xB B)n n l lx xB B )(n n g g例：例：A A、B B两组分系统的两组分系统的T Tb bx xB B相图如右所示：相图如右所示：4 mol A4 mol A和和 6mol B6mol B混合，混合，7070时体时体系的相数为系的相数为，相的量相的量为为molmol，组成为组成为molmol，x xB B 相的量为相的量为组成组成为为 x xB B 。2 2气气液液5 50.40.40.80.85 51.01.04 04 02 02 06 06 08 08 00.20.20.40.40.60.60.80.80.00.0 x xB Bttp p气气液液化学平衡典型计算化学平衡典型计算例例298K，100kPa时，有理想气体反应时，有理想气体反应4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)求该反应的标准平衡常数求该反应的标准平衡常数k及平衡常数及平衡常数kp和和kx。解：查表求得反应的解：查表求得反应的化学平衡典型计算化学平衡典型计算七个热力学量值的定性分析七个热力学量值的定性分析That is to say:Q、W、U、H、S、A、G在在不同过程情况下不同过程情况下符号符号的取向问题。的取向问题。如：如：1 1、理想气体等温可逆膨胀、理想气体等温可逆膨胀：（0 0，0 00,0,不能确定。）不能确定。）Q、W、U、H、S、A、G。0000000七个热力学量值的定性分析七个热力学量值的定性分析2 2、理想气体经绝热可逆膨胀至体积增大一、理想气体经绝热可逆膨胀至体积增大一倍，则有：倍，则有：Q、W、U、H、S、A、G。00000不能确定不能确定七个热力学量值的定性分析七个热力学量值的定性分析3 3、理想气体经绝热自由膨胀至体积增大一、理想气体经绝热自由膨胀至体积增大一倍，则有：倍，则有：Q、W、U、H、S、A、G。00000004 4 判断下列各过程的判断下列各过程的Q Q,W W,U U,H H是是0,=0,0,=0,0,0,WW00 Q Q=0,=0,HH=0,=0,U U=0,=0,WW=0=0 WW0,0,U U0,0,HH0,0,Q Q00 WW=0,=0,U U=0,=0,HH=0,=0,Q Q=0=0 WW=0,=0,Q Q=0,=0,U U=0,=0,HH=WW=0,=0,U U0,0,Q Q0,0,HH=七个热力学量值的定性分析七个热力学量值的定性分析上接上接例例4 4(7)(7)常温下氢气节流膨胀：常温下氢气节流膨胀：(8)0(8)0，p p冰熔化成水：冰熔化成水：(9)(9)水蒸气通过蒸汽机做功后恢复水蒸气通过蒸汽机做功后恢复原状：原状：(10)(10)在充满在充满O O2 2的绝热定容容器中，的绝热定容容器中，石墨剧烈燃烧，以反应器和其石墨剧烈燃烧，以反应器和其中所有物质为系统：中所有物质为系统：Q Q=0,=0,HH=0,=0,U U0,0,WW00,0,HH0,0,U U0,0,WW00,0,WW00WW=0,=0,Q Q=0,=0,U U=0,=0,HH00七个热力学量值的定性分析七个热力学量值的定性分析5 5、1mol1mol、373.2K373.2K、101.3kPa101.3kPa下的水经下列下的水经下列两个不同过程变为两个不同过程变为373.2K373.2K、101.3kPa101.3kPa下的下的水汽；水汽；(1)(1)等温等压可逆蒸发；等温等压可逆蒸发；(2)(2)向真空向真空蒸发，则蒸发，则(1)(1)、(2)(2)两个过程中功和热的关两个过程中功和热的关系为系为 ()()A.W1Q2B.W1W2,Q1W2,Q1 S2 B.S1=S2 C.S1 S2 D.S1=S2=0