1 / 79

课堂思考题

课堂思考题. 0. 绪论 课程设计题 1. 热力学第一定律 2. 热力学第二定律 3. 多组分系统热力学 4. 化学平衡 5. 相平衡 6. 化学动力学 7. 电化学 8. 界面现象 9. 胶体化学 复习决巧 10. 统计热力学 励志篇. 48 学时教学不作考试要求的内容. 64 学时教学不作考试要求的内容. 引言. (1) 物理化学的主要内容有哪些？. (2) 制作科技图形有哪些规范和要求？. (3) 理想气体如何定义？. (4) 分压与恒温恒容混合前的压力有何联系？.

tarik-beck
Download Presentation

课堂思考题

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 课堂思考题 0. 绪论课程设计题 1. 热力学第一定律 2. 热力学第二定律 3. 多组分系统热力学 4. 化学平衡 5. 相平衡 6. 化学动力学 7. 电化学 8. 界面现象 9. 胶体化学复习决巧 10.统计热力学励志篇

  2. 48学时教学不作考试要求的内容

  3. 64学时教学不作考试要求的内容

  4. 引言 (1) 物理化学的主要内容有哪些？ (2) 制作科技图形有哪些规范和要求？ (3) 理想气体如何定义？ (4) 分压与恒温恒容混合前的压力有何联系？ (5) 理想气体与实际气体的差别主要体现在那些方面？ (6) CO2的等温线图有什么特征？什么是临界点？

  5. 引言要点 (1) 物理化学: 热力学，动力学，电化学，胶体与界面 (2) 科技图形：6-10cm, 图名, 坐标轴名, 线条突出 (3) 理想气体: 任何T, p下符合pV=nRT的气体 性质：分子本身无体积，无分子间相互作用力 (4) 分压(pB=py)与恒T,V混合前的压力相等，理性时！ (5)实际→实际气体: T高, p低, 分子体积和作用力小 (6) CO2的等温线图:有临界温度tc, 小于可液化

  6. 第1章 热力学基本概念与第一定律 1. 宇宙是隔离系统吗？ 2. 系统的宏观性质可分几类？ 3. 状态函数有哪些性质？ 4. 热力学平衡态要求的条件有哪些？ 5. 过程功记为DW, DQ或dW,dQ是否正确？ 6. 功和热的意义与差别？ 宇宙全景图 7. 热力学第1定律的数学表达式， 语言描述及其应用？

  7. 第1章 热力学基本概念要点 • 系统： 研究的对象(含物质和空间) • 环境：与系统关联的其它部分 2. 系统分类：隔离，封闭，开放 基于物质和能量的交换；人为性 3. 性质: 广度量(与数量有关)与强度量(与数量无关) 4. 状态函数X: 与过程无关可微分dX, 循环DX=0 5. 过程量W和Q：写为DW, DQ或dW,dQ错误？ 6. 热力学平衡态：热, 压力, 相, 化学平衡；T, p, x不变 • 热: 系统与环境之间交换的无序运动的能量 • 功: 系统相对于环境做有序运动后交换的能量

  8. 第1章 热力学基本概念要点 热力学第一定律的数学表达式 dU=dQ+dW或 DU=Q+W (封闭系统) 封闭系统热力学能的增加等于从环境得到热与功之和 应用：计算化工生产过程 所需或产生的能源 W DU Q

  9. 功的计算 • dW= -pedV pe: 环境压力 • 恒容(dV =0)或真空膨胀(pe=0): W= 0 • 恒压p1=p2=pe : W= -p1(V2-V1) • 恒外压 pe=常数: W= -pe(V2-V1) • 恒温恒压的相变或反应过程： • W= -p(V产物-V反应物) = -RTDn(g) • 可逆过程：p=pe±dp , dW= -pdV • 其它过程：W=DU - Q

  10. 第1章 DU、 DH及热容 为何要引入这些量? • 1. QV=DU的使用条件：______, ________. • 2. Qp=DH的使用条件：______, ________. • 3. 理想气体的U, H的特点是_____________. • 单原子理想气体的 CV,m=___________. • 5. 双原子理想气体的 CV,m ≈ __________. • 理想气体的 Cp,m-CV,m=__________. • 凝聚态纯物质 Cp,m-CV,m≈________.

  11. 第1章 QV、Qp、可逆过程 • 1. QV 如何计算？ • 2. Qp 如何计算？ • 非恒容或恒压热如何计算? • 可逆过程是否等于准静态过程? • 5. 可逆过程有哪3个特征？ • 理想气体的绝热可逆方程__________. • 相变或反应焓与温度的关系为________， • 称为____________关系式.

  12. 第1章 过程热 Q 如何计算？ (1) 恒容过程(W’=0) (2) 恒压过程(W’=0) (3) 相变过程(恒T,p) (4) 反应过程(恒T,p) (5) 其它过程 (6) Qp,m,r-QV,m,r =? QV=DU=∫ nCV,mdT Qp=DH=∫ nCp,mdT Qp=DH Qp=DH Q=DU – W Qp,m,r-QV,m,r =RTDn(g)

  13. 第1章 各种过程DU， DH如何计算？ (1) 理想气体的pVT变过程 (2) 凝聚态的pVT变过程 DU=∫ nCV,mdT DH=∫ nCp,mdT (3) 恒温恒压下的相变或反应过程 DrHm(T1)=SvBDfHm,B(T1) = - SvBDcHm,B(T1) DrHmH(T2)=DrHm (T1)+∫ DrCp,mdT (4) 其它过程：利用基础数据和状态函数性质 设计路径计算 DH=DU+DpV

  14. 第1章 节流过程及能源问题 (1) 什么是节流过程？有什么作用? (2) 热机是利用反应或其它方式产生的热对外做功的机器，你认为何时系统对外能做最大功？原因？ (3) 制冷机的工作原理是什么？ (4) 何种物质适合做制冷机的工质？ (5) 比较如下几种化学能源和生物能源哪种最经济，哪种使用最方便？ a. 木柴； b. 木炭；c. 煤；d. 石油；e. 甲烷； f. 甲醇； g. 乙醇；h. 天然气

  15. 第2章 热力学第2定律(1) (1) 什么是自发过程？有什么共同特征? (2) 热力学第二定律的克劳修斯说法是什么？开尔文说法又是什么？ (3) 什么是第二类永动机？ (4) 什么是卡诺循环？ (5) 什么是卡诺热机，其热机效率与哪些有关？ (6) 什么是卡诺定理及其推论？

  16. 第2章 熵的引出及意义 • 熵的定义式? • 克劳修斯不等式？ • (3) 热力学第二定律的数学表达式？ • (4) 什么是熵增原理？ • (5) 什么是玻耳兹曼熵定理？ • (6) 热力学第3定律的表达式及其意义? • (7) 热力学第3定律是如何引出的? • (8) 热力学第3定律的能斯特和普朗克说法？ • (9) 什么是完美晶体？

  17. 第2章 各种过程熵的计算 • 环境熵如何计算? • 单纯pVT变化过程熵如何计算？ • (3) 单纯pVT变化的混合过程熵如何计算？ • (4) 相变熵(可逆相变和不可逆相变)如何计算？ • (5) 反应熵如何如何计算？ • (6) 物质的标准规定摩尔熵或热力学第3定律熵如何计算?

  18. 第2章 A、G的意义及热力学基本方程 • DAT, V=Wr’的意义? • DGT, p=Wr’的意义？ • (3) 过程方向判据的条件? • DS隔≥0； DAT,V,W’=0≤0； DGT,p,W’=0≤0 • (4) 热力学基本方程 的使用条件和应用？ • dG = -SdT+Vdp • (5) 吉布斯-亥姆霍兹方程有何应用？ • [(DG/T)/ T]p= -DH/T2

  19. 第2章 DA、DG的计算及热力学应用 • pVT过程(恒温与非恒温过程)如何计算? • 可逆相变与不可逆相变过程的计算？ • (3) 反应过程DrGm及与T的关系如何计算? (4) 克拉佩龙方程如何得到及其应用条件？ (5) 克劳修斯-克拉佩龙方程如何得到及其应用条件？

  20. 第2章 电池的热效率问题？ 热机通过吸收化学反应产生的热产生膨胀对外 做功，根据卡诺循环可知其最大效率为 h = -W/Q1 = 1- T2/T1 电池通过将化学能直接转为电能，对比热机，电池 的热机效率如何计算？设反应过程为恒温恒压过程？ 电池恒温恒压放电所做的最大电功 Wr’= -DrGm 吸收的化学能Qp=DrHm 故电池“热机”效率 h= -W/Qp=DrGm/DrHm

  21. 第2章 电池的热效率计算？ 计算下列反应在电池中进行时的理论(能量)热效率 H2(g)+(1/2)O2(g) →H2O(l) CH3OH(l) + (3/2)O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) C(s)+ O2(g) → CO2(g) (1) h= -237.13/(-285.83) = 83.0% (2) h= (-394.36-2*237.13+238.66)/(-726.51) = 86.7% (3) h= -394.36/(-393.51) = 100.2% 可见h >80%

  22. 第2章 计算题1 右图为绝热箱，带热隔板 两种气体热容均为CV,m (1)若T1=T2，抽去隔板 DmixS =DSA+DSB =2 n(A)Rln2 (2)若T1=T2，两边为相同气体A抽去隔板 DmixS =0, 因为混合前后状态相同！ (3)若T1≠T2，系统达平衡： DU=DUA+DUB =0，T=(T1+T2)/2 DmixS =DSA+DSB =n(A)CV,m ln(T2/T1T2)

  23. 第2章 计算题1 右图为绝热箱，带热隔板 两种气体热容均为CV,m (4)若T1≠T2，抽去隔板达平衡： 可让左右恒温为T=(T1+T2)/2后再抽隔板， DmixS =DmixS(3)+DmixS(1)(注意：温度T) (5)若T1≠T2，两边为相同气体A抽去隔板平衡： 可让左右恒温为T=(T1+T2)/2后再抽隔板， DmixS =DmixS(3)+DmixS(2)(注意：温度T)

  24. 第2章 作业问题 8. 应注意冰未完全熔化！ 22. 光盘参考答案有错。 (1) 10MPa时, Tf=272.4K; (2) 100MPa时, Tf=265.87K 23. p=117kPa时水的沸点 104℃

  25. 第3章 多组分系统热力学(1) • 混合物与溶液的差别 • 拉乌尔定律的形式及其使用范围? • 亨利定律的形式及其使用范围? • (4) 偏摩尔量的定义式及其意义？ • (5) 化学势的定义及其意义？ • (6) 多组分多相系统的热力学基本方式形式及其应用？ • (7) 理想液态混合物的混合性质有哪些？

  26. 第3章 多组分系统热力学(2) 做作业定律： 不会时适度参考是可以的， 但过度抄是会害自己的！ • 理想稀溶液的依数性有哪些？ • 分配定律如何得到？有何应用？ • 理想系统(理想气体，理想液体混合物，理想稀溶液的溶剂及溶质)的化学势表达式有何差别？ • 实际液体系统的拉乌尔和亨利定律如何表示？ • 渗透和反渗透现象有何应用？

  27. 第3章 作业 2. 总压为1.01×106 Pa的N2、H2、O2的混合气体，与纯水达到平衡后，形成稀溶液。溶液中三种气体的浓度相等。已知三种气体的亨利常数为：kx(N2)=1.199×109Pa，kx(H2)=1.299 ×109Pa，kx(O2)=2.165×109Pa。问气体混合物的原来组成为多少？(以物质的摩尔分数表示) n=cV , xB=nB/n pB= kx,B xB∝kx,BcB ，yB=pB/SpC=kx,B/Skx,C y(N2)= p(N2)/p= kx(N2) x(N2)/[ kx(N2) x(N2) + kx(H2) x(H2)+ kx(O2) x(O2)]

  28. 第3章 作业问题 2. pB= kx,B xB∝kx,BcB ，yB=pB/SpC=kx,B/Skx,C 5. V(NaCl), V(H2O) 的单位为: cm3.mol-1 6. DGm=-7.106kJ.mol-1, DSm=2.344J.K-1.mol-1 7. Kb=2.63 10. 溶质挥发，使用依数性公式： DTb=KbbB不合理！ 12 (2) p(H2O)=p*(H2O)x(H2O)=3746Pa

  29. 第4章 化学平衡(1) (2) DrGm和K 的意义与联系？ (3) DrGm 的求取方法？ (4) K , Kc , Kx, Kn的定义及其关联式如何？ • 实际系统(气体，混合物，溶液）的化学势是否有通用表达式？具体如何？

  30. 反应的恒温方程 DrGm =SvBmB B 1. 反应的吉布斯函数 恒T, p, W’=0 2. 反应的恒温方程 <0, 自发 DrGm=DrGm + RTlnJa=RT ln(Ja/K ) =0, 平衡 DrGm = -RTlnK Ja=P(aB)v B B vB ~ K= P(aB)e aB：pB/p , pB/p , B xB, cB/c , aB(活度) 计算平衡组成，反应方向

  31. 第4章 化学平衡(2) • 化学反应恒温方程如何表示？有何应用？ • 化学反应恒压方程如何表示？有何应用？ • 增加系统总压和增加惰性组分(总压维持不变下)对反应平衡的影响如何？组成的影响又如何？ • 若一个组分同时参与多个反应，该如何处理？ • 反应产物和反应物如何分离得到纯组分？

  32. 反应的恒压方程和其它因素 3. 反应的恒压方程 [(DrG/T)/T]p, n = -DrH / T2

  33. 第4章 作业问题 =p(Zn(g))/(p K ) 12. (2) 处理方法多样。 16. (3) 结果是否正确。 n(H2)/n(H2O)=p(H2)/p(H2O) 19. p=100kPa

  34. 第5章 相平衡 相律和单组份相图是了解相图应用的基础！ • 什么称为相图？相图有何作用？ • 相律中独立的反应式、其它浓度条件及相态数如何计算？ • 相律式有何应用？ • 如何计算一个系统可能共存的最大相数？ • 典型单组分和水的相图有何差别？

  35. 第5章 习题1：求C, P, F (1) 水与水蒸气达到平衡； C=S-R-R’=1-0-0=1，P=2 (l, g) F=C+2-P=1+2-2=1 (2) NH4HCO3(s)与其分解产物 NH3(g)、H2O(g)、CO2(g)达到平衡 C=S-R-R’=4-1-2=1，P=2 ( s, g) F=C+2-P =1+2-2=1

  36. 第5章 习题1：求C, P, F (3) NH4HCO3(s)与其分解产物NH3(g)、H2O(l)、 CO2(g)达到平衡； C=S-R-R’=4-1-1=2，P=3 (s, l, g) F=C+2-P=2+2-3=1 (4) 在含有任意量CO2(g)的容器中，NH4HCO3(s)与 其分解产物NH3(g)、H2O(l)、CO2(g)达到平衡； C=S-R-R’=4-1-0=3，P=3 (s,l,g) F=C+2-P =3+2-3=2

  37. 第5章 习题1：求C, P, F (5) NH4HCO3(s)在一定温度下与其分解产物 NH3(g)、H2O(l)、CO2(g)达到平衡； C=S-R-R’=4-1-1=2，P=3 (s, l, g) F=C+1-P=2+1-3=0 (6) 醋酸分别在水和甲苯中溶解达到分配平衡 (凝聚系统)。 C=S-R-R’=3-0-0=3，P=2 (l1, l2) F=C+2-P =3+1-2=2

  38. 第5章 相平衡(2) 认识各类相图及其联系是应用相图的基础！ • 理想液体混合物液-气系统的p-x(y)相图如何得到？ • 非理性系统液-气系统的p-x(y)相图与理想系统的相图有何联系，具体如何分类？ • 非理性系统液-气系统的t-x(y)相图与p-x(y)相图又有何联系？ • 何谓系统点和相点？两者有何联系和差别？ • 露点和泡点有何差别？

  39. 第5章 相平衡(3) 固-液相图比较复杂！ • 液-气系统t-x(y)相图中随液相从完全互溶→部分互溶→完全不互溶时其形状如何变化？ • 固-液简单系统的相图与液-气系统相图有哪些异同点？ • 什么是固溶体，合金，低共熔混合物？ • 固-液系统相图的测定方法有哪些？什么是冷却曲线？从冷却曲线上能得到什么信息？ • 稳定化合物与不稳定化合物的相图有何差别？ • 如何确定一个相区是单相还是两相?

  40. 作业问题 l l l t l C(s)+l C(s)+l l+B(s) l+B(s) l+C(s) A(s)+l A(s)+C(s) l+C(s) A(s)+l C(s)+B(s) C(s)+B(s) A C A(s)+C(s) B B A C wB 形成化合物C的相图 • 普遍问题： • 相图坐标轴无名字； • 化合物的简写名没有标明！没有封闭轴！ • (5) R’=1，P=3, C=2, F=0 • (6)凝聚系统或恒温或恒压时F=C+1-P • 2. (1) 分子式：Mg2Si

  41. 第5章 规范的相图-习题6 不 l p/ Pa l+g l+g g 水 x丙醇 丙醇 水－丙醇系统的气液相图

  42. 第5章 分析相图-习题15 H2O－CaCl2系统的相图

  43. 第5章 分析相图(2) MnO－SiO2凝聚系统相图

  44. 第6章 化学动力学(1) • 反应速率是如何定义的？ • 什么是基元反应？反应机理与基元反应的关系？ • 什么是质量作用定律？ • 动力学方程的一般形式与反应级数的关系？ • 0，1，2，n级反应的积分式有何线性特征？

  45. 第6章 化学动力学(2) • 反应级数如何确定？ • 阿伦尼乌斯关系式有何应用？ • 活化能的定义式与物理意义？ • 阿伦尼乌斯理论的要点？ • 复合活化能与基元反应活化能的关系如何？

  46. 第6章 化学动力学(3) • 对行反应的积分式，平衡常数与速率常数的关系，反应热与反应活化能的关系？放热反应的最佳温度？ • 平行反应与选择性关系？ • 连串反应中间物浓度变化的特点？ • 控制步骤与稳态近似及平衡近似法处理的条件？ • 直连和支链反应的特点与动力学？ • 爆炸的原因？

  47. 第6章 化学动力学(4) • 单分子反应的Lindemann机理及其动力学 • 碰撞理论要点？ • 过渡状态理论模型？ • 势能面特征？

  48. 第7章 电化学(1) • 电子导体与离子导体的异同点？ • 原电池与电解池的定义? • 正极与负极，阴极与阳极的定义？电池与电解的正负极和阴阳极关系? • 法拉第定律的应用？电量计的类型？ • 离子迁移数的定义和意义？

  49. 第7章 电化学(2)：电解质溶液 • 电导G，电导率k和摩尔电导率L的定义与单位？ • 电导和电导率的测定方法(惠茨通电桥）？ • 摩尔电导率与浓度的关系(科尔劳施公式)？ • 离子独立运动定律及其应用？ • 电导的应用？ • 离子的平均活度和活度因子的定义与关系？ • 离子强度与德拜-休克尔极限公式*？

  50. 第7章 电化学(3)：原电池 (4) Nernst方程，电池反应DrGm, DrSm, DrHm,Qr,m, K 的计算? • 电池的图示式，电极反应与电池反应写法？界面符? • 电池电动势的定义和测定方法？ • 标准电池？ (5) 电极电势与电池电动势的关系？标准氢电极？ (6) 电极的种类？ (甘汞电极，醌氢醌电极, H或O电极)

More Related