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绪章绪论
了解物理化学与其它化学二级学科的区别,物理化学讲些什么内容,解决什么问题,在化学学科中占有什么地位,课程有什么特点,怎样学习等。同时了解物理化学中物理量的正确表示、运算、标注等。
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●0.1绪论
了解物理化学讲些什么内容,解决什么问题,在化学学科中占有什么地位,课程有什么特点,怎样学习等。了解物理化学中物理量的正确表示、运算、标注等
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第一章气体的pVT关系
掌握理想气体的状态方程及模型。真实气体部分要求掌握真实气体的状态方程(如范德华方程)、临界参数、压缩因子的定义、对应状态原理及压缩因子图等内容。
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●1.1理想气体状态方程
掌握理想气体的状态方程及模型。
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●1.2理想气体混合物
掌握分压力定义及分压定律,分体积定义及分体积定律。
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●1.3真实气体的液化及临界参数
掌握饱和蒸气压的概念,掌握临界温度、临界压力、临界摩尔体积的定义及含义。
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●1.4真实气体状态方程
重点掌握范德华方程,了解其是如何在理想气体状态方程基础上通过压力修正与体积修正而得来。对其它状态方程有一般的了解即可。
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●1.5对应状态原理及普适化压缩因子图
掌握压缩因子及对比参数的定义,掌握对应状态原理,了解双参数普遍化压缩因子图的大致规律。
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第二章热力学第一定律
热力学第一定律即能量守恒定律。本章中引入了热力学能 、焓 、热 、功 等物理量。要求掌握摩尔定容热容 及摩尔定压热容 、摩尔相变焓 、物质的标准摩尔生成焓 及标准摩尔燃烧焓 等基础热数据的定义及应用。熟练掌握有关单纯 变化、相变化及化学变化过程的热力学计算。对可逆过程要求有深入的理解。
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●2.1基本概念及术语
掌握系统与环境、状态与状态函数、热力学能、热和功等重要的热力学基本概念。
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●2.2热力学第一定律
掌握热力学第一定律的本质及数学表达式,了解焦耳实验有关内容。
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●2.3恒容热、恒压热及焓
掌握恒容热、恒压热及焓的定义。
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●2.4摩尔热容
掌握摩尔定容热容、摩尔定压热容的定义,掌握两者间的定量关系,熟练掌握如何利用这两个基础热数据计算单纯pVT变化过程的热力学能变、焓变。
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●2.5摩尔相变焓
掌握摩尔可逆相变焓的定义,会熟练运用状态函数法进行有关相变过程的热力学计算。
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●2.6化学反应焓
掌握反应进度、摩尔反应焓、标准摩尔反应焓的定义,掌握恒容反应热与恒压反应热的定量关系。
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●2.7标准摩尔反应焓的计算
掌握标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓的定义,会熟练运用状态函数法进行有关化学变化过程的焓变、热力学能变的计算等。
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●2.8可逆过程与可逆体积功
掌握可逆过程的定义、特点,对理想气体掌握绝热可逆过程方程式。会计算理想气体的恒温可逆体积功、绝热可逆体积功。有关焦耳-汤姆逊实验,了解节流膨胀、节流膨胀系数的定义等。
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第三章热力学第二定律
借助热力学第二定律可判断热力学过程的方向和限度。本章中,熵 、亥姆霍兹函数 、吉布斯函数 等热力学函数被引入。要求掌握熵的定义及物理意义,掌握克劳休斯不等式及由它出发得出的熵判据(即熵增原理)、亥姆霍兹函数判据和吉布斯函数判据。会熟练计算过程的 、 、 。此外,还要求掌握热力学基本方程、麦克斯韦关系式等重要的热力学关系式。
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●3.1热力学第二定律
了解热机工作原理,掌握热力学第二定律的经典表述。
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●3.2卡诺循环与卡诺定理
了解卡诺循环,会推导可逆热机效率。掌握熵的定义、克劳休斯不等式、熵增原理等内容。
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●3.3熵变的计算
会熟练进行理想气体单纯pVT变化过程熵变及环境熵变的计算。
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●3.4热力学第三定律及化学变化过程熵变的计算
掌握热力学第三定律、规定熵、标准摩尔熵,会进行化学变化过程熵变的计算。
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●3.5亥姆霍兹函数和吉布斯函数
掌握亥姆霍兹函数、吉布斯函数的定义、性质、物理意义及判据等。
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●3.6热力学基本方程及麦克斯韦关系式
掌握热力学基本方程、麦克斯韦关系式等重要的热力学关系式,会灵活运用其进行有关热力学计算、证明等。
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●3.7热力学第二定律在单组分系统相平衡中的应用
掌握克拉佩龙方程、克劳修斯–克拉佩龙方程的推导及应用。
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●3.8热力学第二定律小结
宏观上了解热力学第二定律的脉络。
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第四章多组分系统热力学
针对多组分系统引入了偏摩尔量。重点是偏摩尔量的定义、化学势的定义、化学势的表达式(理想气体、真实气体、理想液态混合物、理想稀溶液、真实液态混合物、真实溶液等)。真实系统中各组分的化学势表达式是通过引入逸度和逸度因子(气体)或活度和活度因子(液态混合物或溶液),对理想系统中各组分的化学势表达式加以修正得到的。利用化学势表达式,通过热力学的推导,可导出分配定律以及稀溶液的依数性(蒸气压降低、沸点升高、凝固点降低和渗透压性质)中的基本公式。
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●4.1偏摩尔量
重点是掌握偏摩尔量的定义及物理意义,了解Gibbs-Duhem方程。
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●4.2化学势
掌握化学势定义及多组分系统的热力学基本方程,进而得出化学势判据。
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●4.3气体组分的化学势
掌握气体的化学势表达式(理想气体、真实气体)。
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●4.4逸度与逸度因子
掌握逸度与逸度因子的定义、计算。
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●4.5拉乌尔定律和亨利定律
掌握拉乌尔定律和亨利定律。
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●4.6理想液态混合物
掌握理想液态混合物中任一组分化学势的表达式,进而得出其混合性质。
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●4.7理想稀溶液
掌握理想稀溶液中溶剂、溶质化学势的表达式,在此基础上对分配定律有一定了解。
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●4.8活度及活度因子
掌握活度及活度因子的定义、计算。
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●4.9稀溶液的依数性
掌握稀溶液的依数性(蒸气压下降、凝固点降低、沸点升高、渗透压力)的推导、应用。
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第五章化学平衡
利用热力学的方法处理化学平衡问题,是热力学在化学中的最重要应用。本章中,将反应各组分的化学势表达式代入化学反应吉布斯函数的计算式中,导出吉布斯等温方程;进一步利用恒温恒压下的吉布斯函数判据,得到重要关系式 ,由此计算化学反应平衡常数和平衡组成。
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●5.1化学反应的方向及平衡条件
了解摩尔反应吉布斯函数的意义,以及化学反应方向的判断。
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●5.2理想气体反应的等温方程及标准平衡常数
掌握理想气体反应等温方程、标准平衡常数的定义及计算,以及理想气体反应平衡常数的不同表示法。
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●5.3平衡常数及平衡组成的计算
会熟练计算标准平衡常数和平衡组成。
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●5.4温度对标准平衡常数的影响
掌握范特霍夫方程,学会分析温度对标准平衡常数的影响,会计算不同温度下的标准平衡常数。
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●5.5其他因素对理想气体反应平衡移动的影响
理解压力、惰性组分、增加反应物的量等对理想气体反应平衡移动的影响。
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●5.6真实气体反应的化学平衡
理解真实气体反应标准平衡常数的表达式和计算方法。
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第六章相平衡
相平衡是化工生产中精馏、结晶、萃取等单元操作的理论基础。本章主要内容是介绍单组分系统、二组分系统(气 液、液 固)。
单组分系统中,本章主要介绍了 、S(硫)单组分系统的 相图,用克拉佩龙方程分析了两相平衡线的变化规律,分析了水的三相点与冰点的差别及其原因。
二组分系统相图是本章重点,主要介绍了气液平衡相图和液固平衡相图。气液平衡相图依据液态互溶情况分成了液态完全互溶(理想液态混合物、真实液态混合物)、液态部分互溶及液态完全不互溶系统三种情况,分别给出了其典型的 图、 图。液固平衡系统相图只讨论了 相图,其形状与气液平衡的 相图类似。此外还介绍了液固相图的绘制方法:热分析法(适用于金属相图)及溶解度法(适用于水—盐系统)。利用相图可分析不同 、 、 下的相变化情况。在分析两相区内的相变化情况时,可用杠杆规则确定两相的量。 -
●6.1相律
掌握组分数、相数和自由度的概念;掌握相律的推导及相律的数学表达式;理解相律推导中其他限制条件的来源;熟练掌握相律的应用。
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●6.2单组份系统相图
掌握单组分相图的特征;掌握气 – 液 – 固三相点处气 – 液、气 – 固、液 – 固平衡线斜率间的关系;掌握中、低压下水的相图。
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●6.3二组分理想液态混合物的气-液平衡相图
掌握理想液态混合物液 – 气压力 – 组成相图的特征,温度 – 组成相图的形状;理解气相线、液相线所代表的含义;掌握杠杆规则及其应用。
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●6.4二组分真实液态混合物的气-液平衡相图
掌握二组分真实液态混合物的气 – 液平衡相图的各种形状;掌握对理想液态混合物的偏差与平衡相图形状之间的关系;掌握最低 (最高)共沸点的概念;理解分子间相互作用与偏差之间的关系。
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●6.5精馏
利用相图理解精馏原理。
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●6.6二组分液态部分互溶及完全不互溶系统的气-液平衡相图
理解在何种情况下两个液体组分只能部分互溶甚至完全不溶;了解液 – 液温度 – 组成相图的类型;掌握最常见液 – 液温度 – 组成图与液 – 气温度 – 组成图的组合形式;掌握共溶点的概念;掌握三相线的平衡关系。
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●6.7二组分固态不互溶系统液—固平衡相图
了解热分析法绘制二组分液 – 固平衡相图的方法;掌握二组分固态不互溶系统液 – 固平衡相图的分析;掌握最低共熔点的概念。
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●6.8生成化合物的二组分凝聚系统相图
了解热分析法绘制二组分液 – 固平衡相图的方法;掌握二组分固态不互溶系统液 – 固平衡相图的分析;掌握最低共熔点的概念。
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●6.9二组分固态互溶系统液 – 固平衡相图
掌握形成固态完全互溶系统的主要条件;了解液 – 固系统相图与液 – 气温度 – 组成图之间的相似性;掌握液 – 固相图的分析;掌握三相平衡线上的平衡关系。