物理化学复习课课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,物理化学（,下册）,复习课,物理化学（下册）复习课,1,第七章 电化学,电解质的定义，导电机理。,原电池与电解池的组成、定义、区别，表示方法。,一、法拉第定律及其数学表达式,Q=ZF,二、离子迁移数t的定义式、计算公式及其测定方法,t,+,+t,-,=1,三、电导率k及摩尔电导率,m,第七章 电化学电解质的定义，导电机理。t+t-=,2,1、定义,2、计算,（1）求电导池常数：,（2）求电导率：,（3）求摩尔电导率：,3、摩尔电导率与浓度的关系,4、科尔劳施离子独立运动定律,5、电导测定的应用,四、电解质的平均活度 及平均活度系数,1、定义3、摩尔电导率与浓度的关系5、电导测定的应用,3,1、从下述各公式计算：,2、对强电解稀溶液从德拜-许克尔极限公式计算,五、电动势测定的应用,1、热力学函数和可逆反应热,注意：德拜-休克尔极限公式适用范围c0.01mol.kg-1,a,，,还可以利用能斯特方程计算,1、从下述各公式计算：2、对强电解稀溶液从德拜-许克尔极限公,4,2、求标准平衡常数,3、求pH值,设计一与H,+,有关的电池，测定电动势即可求pH.,4、求,从能斯特方程可以求出 ，进一步求,六、能斯特方程,2、求标准平衡常数3、求pH值设计一与H+有关的电池，测定电,5,七、电极电势的计算公式,电极电势与电池电动势：,E=E,右,E,左,E,=E,右,E,左,九、电极的极化与超电势,八、电池的设计与应用,1、电池设计的原则；2、设计电池计算难溶盐的溶解度等。,1、极化与超电势的定义,2、电解时物质在电极上的析出顺序。,七、电极电势的计算公式电极电势与电池电动势：E=E右,6,典型例题,例1.电池 AgAgCl(s)KCl(b)Hg,2,Cl,2,(s)Hg(l).此电池的电动势与温度的关系为:E=0.0455 V+3.3810,-4,(t-25)V/。,(1)写出电极反应及电池反应；,(2)计算所写电池反应在298K时，G，S，焓变H。,典型例题例1.电池 AgAgCl(s)KCl(b)Hg,7,解：负极反应 2Ag+2Cl,-,=2AgCl(s)+2e,正极反应 Hg,2,Cl,2,(s)+2e=2Hg(l)+2Cl,电池反应 2Ag+Hg,2,Cl,2,(s)=2Hg(l)+2AgCl(s),25时,E=0.0455 V,()=3.3810,-4,V.K,-1,G-zEF-20.045596500=8.78 kJ.mol,-1,SzF()=2965003.3810,-4,=65.2 J.mol,-1,.K,-1,H -zEF+zFT(),=-20.045596500+2965002983.3810,-4,=1.066104J.mol1=10.66 kJ.mol,-1,解：负极反应 2Ag+2Cl-=2AgCl(s,8,例2.,电池：Pt,H,2,(100Kpa),H,2,SO,4,(0.5mol.kg,-1,),Hg,2,SO,4,(s),Hg(l)Pt在25,0,C时电动势为,0.6960V，已知E,(SO,4,2-,Hg,2,SO,4,(s),Hg)=0.6150V。,（1）写出电极反应和电池反应；,（2）计算25,0,C时，上述电池反应的平衡常数K,及,（3）计算25,0,C时，b=0.5 mol.kg,-1,的H,2,SO,4,水溶液中H,2,SO,4,的活度a(H,2,SO,4,)及离子的平均活度 。,例2.电池：Pt H2(100Kpa)H2SO4(,9,解：（1）、阳极：H,2,2H,+,+2e,-,阴极：Hg,2,SO,4,(s)+2e,-,2Hg(l)+SO,4,2-,电池反应：Hg,2,SO,4,(s)+H,2,=2Hg(l)+H,2,SO,4,（2）、E,=E,(SO,4,2-,Hg,2,SO,4,(s)Hg)E,(H,2,H,+,),=E,(SO,4,2-,Hg,2,SO,4,(s)Hg),=0.615V,得：,=-134.3KJ.mol,-1,解：（1）、阳极：H2 2H+2e-电池反应：,10,(3)、由能斯特方程：,得：a(H,2,SO,4,)=1.8210,-3,（,b,b,),a,b,(b,+,b,-,),1/,=,可以计算平均活度因子,(3)、由能斯特方程：得：a(H2SO4)=1.821,11,例3、25,时测得电池,的电动势E,为1.136V。已知在此温度下标准还原电极电势为：,（1）求25,时该电池反应的,（2）当该电池的电动势E=1.2V时氯气的压力应为多少？你认为这时的电动势有没有实用价值。,（3）求AgCl(s)的活度积（或溶度积）。,例3、25时测得电池,12,解,：（1）电池反应：,（2）,可算得：,压力过大，无实用价值。,（3）把 设计成电池，则,阳极：,阴极：,解：（1）电池反应：（2）可算得：压力过大，无实用价值。（,13,标准电动势：,而,可通过给定电池：,进行计算。,所以：,标准电动势：而可通过给定电池：进行计算。所以：,14,第十章 界面现象,一、表面张力的定义及其影响因素,二、附加压力的定义及拉普拉斯方程,表面张力、表面功及表面吉布斯函数,对空气中的气泡，如肥皂泡：,拉普拉斯方程,三、毛细现象,第十章 界面现象一、表面张力的定义及其影响因素表面张力、表,15,四、开尔文公式,注意：此式常与其他公式联用：,（1）与拉普拉斯方程联用，则,(2)与 联用，则,四、开尔文公式注意：此式常与其他公式联用：(2)与,16,五、掌握吸附的定义，物理吸附和化学吸附的区别。,六、掌握朗缪尔吸附理论的要点；朗缪尔吸附等温方程：,=V,a,/V,a,m,七、了解溶液吸附的概念；吉布斯等温吸附方程：,五、掌握吸附的定义，物理吸附和化学吸附的区别。=V a,17,八、理解表面活性剂的定义、分类、应用及其在溶液中的排布方式；理解临界胶束浓度的概念。,九.对润湿现象的判断,八、理解表面活性剂的定义、分类、应用及其在溶液中的排布方式；,18,用接触角判断润湿的程度,将杨氏方程 代入上述几种润湿现象的式子中：,沾湿过程：,浸湿过程：,铺展过程：,根据,G0,，则有：,沾湿过程：,浸湿过程：,铺展过程：,用接触角判断润湿的程度将杨氏方程,19,例1、水的表面张力与温度的关系为：,今将10kg纯水在303K及100kPa条件下等温等压可逆分散成半径r=10,-8,m的球形雾滴。计算,：（1）该雾滴所受到的附加压力。,（2）小雾滴的饱和蒸气压。,（3）环境所消耗的非体积功（即表面功）。,已知303K、100kPa 时水的密度为995kg.m,-3,饱和蒸气压为4.24kPa.不考虑分散度对水的表面张力的影响。,典型例题,例1、水的表面张力与温度的关系为：典型例题,20,解：（,1）先求出303K（30,）,时的表面张力,附加压力,（2）利用开尔文公式,解：（1）先求出303K（30）时的表面张力附加压力（2）,21,（3）非体积功即为表面功 ，A是半径为r、N个雾滴的总表面积，雾滴为球形，故：,（3）非体积功即为表面功 ，,22,例2、25,时乙醇水溶液的表面张力与溶液 中乙醇的浓度c（单位mol.dm,-3,)的关系为：,计算c=0.6mol.dm,-3,时,（1）溶液的表面张力,。,（2）,乙醇在液面的表面过剩。,（3）将半径为10,-3,m的玻璃毛细管垂直插入该溶液中（设乙醇水溶液完全润湿毛细管），溶液在毛细管中上升高度是多少？已知该液体的密度为986kg.m,-3,重力加速度g=9.80N.kg,-1,.,例2、25时乙醇水溶液的表面张力与溶液 中乙醇的浓度c（单,23,解,：（1）c=0.6mol.dm,-3,时,（2）由吉布斯吸附公式：,解：（1）c=0.6mol.dm-3时（2）由吉布斯吸附公,24,（3）由公式：,因为乙醇水溶液完全润湿毛细管，,所以,（3）由公式：因为乙醇水溶液完全润湿毛细管，所以,25,第十一章 化学动力学,一、理解化学反应速率的定义及表示式,1、第一种定义,（基于反应进度）,2、第二种定义,（基于浓度）,3、恒容反应的反应速率,第十一章 化学动力学一、理解化学反应速率的定义及表示式1、,26,4、消耗速率及生成速率,A的消耗速率,Z的生成速率,5、,与,A,（,或,Z,）,的关系,二、理解基元反应和非基元反应的定义，掌握基元反应的质量作用定律。,对于基元反应：aA+bB+cC,yY+zZ,4、消耗速率及生成速率A的消耗速率Z的生成速率5、与A（,27,二、掌握速率方程的一般表示式,对于一般化学反应：aA+bB+,=,+,yY+zZ,三理解反应分子数反应级数及反应速率常数的概念。,四掌握零级一级二级反应速率方程的积分公式半衰期公式及其特征；n 级反应的积分通式及半衰期公式。（书上有表）,五掌握速率方程的确定方法:微分法积分法（试差法）半衰期法和隔离法等。,二、掌握速率方程的一般表示式对于一般化学反应：aA+bB,28,六掌握温度影响反应速率的公式阿累尼乌斯公式（微分式定积分式和不定积分式）。,六掌握温度影响反应速率的公式阿累尼乌斯公式（微分式定积,29,七理解活化分子活化能的概念基元反应活化能与非基元反应活化能（表观活化能）的区别。,八掌握典型复合反应（一级的对行反应平行反应和连串反应）的动力学特征动力学公式。,如：对行反应：,，K,C,=k,1,/k,-1,七理解活化分子活化能的概念基元反应活化能与非基元反应活,30,平行反应：,，C,Y,/C,Z,=k,1,/k,2,九掌握复合反应的近似处理方法。,1控制步骤法,在连串反应中速率最慢的一步，称为,控制步骤,。,控制步骤法只有在连串反应中才适用。,例如：连串反应,如果k,1,k,2,，则第二步为控制步骤。,平行反应：，CY/CZ=k1/k2九掌握复合反应的近似处理,31,2、平衡态近似法,k,1,k,-1,(快速平衡）,（慢）,3、稳态近似法,在连串反应中,：,A B Y,k,1,k,2,若 k,1,k,2,第一步为控制步骤;,中间产物 B 的浓度是很小,的,近似看做,不随时间而变化,：,dC,B,/dt=0,2、平衡态近似法k1 k-1(快速平衡）（慢）3、稳态近似法,32,在非基元反应的各个基元步骤中，往往有些活泼的中间物生成，如,自由原子或自由基,等，它们在反应中消失很快，可以用稳态法处理。,十、了解链反应及其特征、怎样用稳态法推导链反应的动力学方程。,十一、掌握催化剂的基本特征，催化反应的一般机理。,在非基元反应的各个基元步骤中，往往有些活泼,33,例1、298K时N,2,O,5,气相分解的半衰期为342,min，此值与N,2,O,5,起始压力无关。求：,（1）反应速率常数。,（2）反应物反应了90%所需的时间。,（3）若N,2,O,5,初始压力p,o,=10,5,Pa,反应10min后总压力为多少？（设开始只有N,2,O,5。,）,典型例题,例1、298K时N2O5气相分解的半衰期为342典型例题,34,解,：（1）从题意知 与p,o,无关，故为一级反应。,t=0 p,o,0 0,t=t p,t,2(p,o,-p,t,),解：（1）从题意知 与po无关，故为一,35,从一级反应积分式可求出p,t,。,从一级反应积分式可求出pt。,36,例2、,恒定体积的反应器中，进行下列反应：,A(g)B(g),k,1,k,-1,在300K时k,1,=0.2min,-1,，k,-1,=0.005min,-1,。温度增加10K，正逆反应的速率常数k,1,和k,-1,分别为原来的2和2.8倍。求：,（1）300K时的平衡常数。,（2）正、逆反应的活化能及反应热效应。,（3）在300K恒温下，系统中反应开始时只有A物质，测得压力p,Ao,=150kPa,问达到平衡时，系统中A、B各占多少？,（4）若使系统中p,A,=10 kPa，需经过多长时间？,（5）完成距平衡浓度一半的时间。,例2、恒定体积的反应器中，进行下列反应：A(g),37,解：,可算出正反应：,同理可算出逆反应：,解：可算出正反应：同理可算出逆反应：,38,联合求解可得：,（4）一级对行反应,代入数值可得：,（5）,（3）因反应前后总物质的量不变，故恒容反应时总压不变,联合求解可得：（4）一级对行反应代入数值可得：（5）（3）因,39,例3、反应C,2,H,6,+H,2,=2CH,4,的机理如下：,其中CH,3,.、H.为活泼中间物，请导出以,表示的速率方程。,例3、反应C2H6+H2=2CH4的机理如下：,40,证明：,由稳态近似法：,+得：,证明：由稳态近似法：+得：,41,代得：,代得：,代得：代得：,42,第十二章 胶体化学,1、理解分散系统的定义和分类,2、了解溶胶及高分子溶液各自的主要特征（热力学与动力学稳定性）。,3、理解溶胶的制备方法。,4、了解丁铎尔现象（瑞利公式的应用）、布朗运动等的实质。,5、掌握斯特恩双电层理论的要点，双电层的结构，区分热力学电势 、斯特恩电势,及 电势，了解 电势的应用。,6、理解胶核、胶体粒子及胶团的的概念，,第十二章 胶体化学1、理解分散系统的定义和分类,43,掌握胶团结构的表示方法。,7、了解溶胶稳定理论的基本思想。,8、理解电解质对溶胶的聚沉作用。聚沉值、聚沉能力的概念；掌握判别电解质聚沉能力大小的方法（价数规则和感胶离子序）。,判断电解质聚沉能力 的方法,、与胶粒带电相反的离子（反离子）是主要起聚沉作用的离子，即反离子是起主要聚沉作用。,、聚沉离子价数愈高，聚沉能力愈强。,、电解质所含聚沉离子的个数及价数皆相同的不同离子，聚沉能力取决于感交离子序。,掌握胶团结构的表示方法。,44,、电解质所含聚沉离子价数及种类皆相同，但个数不同时，离子个数愈多的电解质，聚沉能力愈强。,、若外加电解质中反离子的个数、价数及种类全相同时，则需看另外一种离子。此离子对带异号电荷胶粒的聚沉能力越强，则对带同号电荷胶粒聚沉能力愈弱。,9、了解高分子溶液的渗透压和黏度，唐南平衡,、电解质所含聚沉离子价数及种类皆相同，但个数不同时，离子个,45,例、在浓度为10mol.m,-3,的20cm,3,AgNO,3,溶液中，缓缓滴加浓度为15mol.m,-3,的KBr溶液10cm,3,，以制备AgBr溶胶。,（1）写出AgBr溶胶的胶团结构式。,（2）在三个分别盛10cm,3,AgBr溶胶的烧瓶中，各加入KNO,3,、K,2,SO,4,、K,3,PO,4,溶液使其聚沉，最少需加电解质的数量为：1.0mol.dm,-3,的KNO,3,5.8cm,3,；0.01 mol.dm,-3,的K,2,SO,4,8.8cm,-3,；1.5,10,-3,mol.dm,-3,的K,3,PO,4,8.0 8cm,-3,。计算各电解质的聚沉值以及它们的聚沉能力之比。,例、在浓度为10mol.m-3 的20cm3AgNO3溶液中,46,解,：（1）溶液中AgNO,3,和KBr的物质的量分别为：,因,AgNO,3,过量，故,AgBr溶胶的胶团结构为：,（2）各电解质的聚沉值为：,KNO,3,：,K,2,SO,4,：,解：（1）溶液中AgNO3和KBr的物质的量分别为：因Ag,47,K,3,PO,4,：,聚沉能力之比为：,KNO,3,：K,2,SO,4,：K,3,PO,4,K3PO4：聚沉能力之比为：KNO3：K2SO4：K3PO,48,