物理化学

物理化学自整理知识点包括热力学和动力学以及电化学等知识点。涵盖了气体热力学第一定律，热力学第二定律，多组分系统热力学。电化学化学反应动力学，相平衡的知识点总结。

物理化学

• 气体
  • 低压气体的经验定律
    • 波义尔定律
      • PV=C(等温)
    • 查理盖吕萨克定律
      • V/T=C（等压）
    • 阿伏伽德罗定律
      • V=Cn（定温定压）
  • 理想气体及其状态方程
    • 理想气体的微观模型
      • 高温低压
      • 符合状态方程
    • 理想气体的状态方程
      • pV=nRT(R=8.314J/(mol·K))
  • 理想气体混合物
    • 混合物组成表示法
      • 摩尔分数
        • x=n₁/n
      • 质量分数
        • w=m₁/m
    • 道尔顿分压定律
      • P=P₁+P₂+…+Pₓ
      • P₁/P=n₁/n=x₁(同温同体积)
    • 阿玛格分体积定律
      • V=V₁+V₂+…+Vₓ(纯纯气体)
      • V₁/V=n₁/n=x₁(同温同压)
  • 真实气体的液化
    • 液体的饱和蒸气压
      • 气液平衡
      • 饱和液体
      • 饱和蒸气
      • 饱和蒸气压
      • 蒸发与凝聚速率相等(一定温度)
    • 临界状态
      • 临界温度
      • 临界状态
      • 临界压强
      • 临界摩尔体积
      • 每种液体都有一个特殊温度，在这个温度之上，无论用多大压强都无法将蒸气液化
      • 超临界状态
        • 温度和压强都高于临界点的状态
  • 真实气体的状态方程
    • 范德华方程
      • [P+a(n/V)²](V-nb)=nRT
• 热力学第一定律
  • 热力学概论
    • 热力学的研究对象
      • 化学过程及其与化学密切相关的物理过程中的能量转换关系
      • 判断在环境条件下，指定的热力学过程进行的方向以及可能达到的最大限度
    • 热力学的研究方法和局限性
      • 知其然而不知其所以然
      • 只讲可能性不讲现实性
      • 只讲热力学中没有时间这个变量，不考虑变化的速率和进行的细节
      • 热力学只能对现象之间的联系作宏观了解，而不能从微观上计算宏观性质的数值等
  • 热力学的一些基本概念
    • 系统和环境
      • 系统
        • 敞开系统
          • 既有物质交换，又有能量交换
        • 封闭系统
          • 没有物质交换，但有能量交换
        • 隔离系统
          • 既没有组织交换，也没有能量交换
      • 环境
        • 与系统密切相关、影响所及的部分
    • 系统的宏观性质
      • 广延性质
        • 与系统的数量成正比
          • 体积
          • 质量
          • 热力学能
          • 熵
          • 热熔
      • 强度性质
        • 与系统数量无关
          • 温度
          • 压强
          • 密度
          • 黏度
          • 摩尔热熔
    • 热力学平衡态
      • 热平衡
      • 力平衡
      • 相平衡
      • 化学平衡
    • 状态函数Z
      • 异途同归，值变相等
      • 周而复始，数值还原
      • 热力学能U、焓H、熵S、吉布斯自由能G
    • 过程与途径
      • 等温过程
      • 等压过程
      • 等容过程
      • 绝热过程
      • 环状过程
  • 热力学第一定律的表述
    • 热Q
      • 系统与环境之间由于温度不同而交换的能量
        • 吸热Q>0
        • 放热Q<0
    • 功W
      • 概念
        • 系统与环境除热以外的交换的能量
          • 得功W>0
          • 做工W<0
      • 分类
        • 体积功
          • 自由膨胀（真空膨胀）
            • Wₑ=0
          • 一次等外压膨胀
            • Wₑ=-pₑ(V₂-V₁)
          • 多次等外压膨胀
            • Wₑ=-pₑ¹(V¹-V₁)-p₂(V₂-V¹)
          • 可逆膨胀
            • Wₑ=-nRT㏑(V₂/V₁)
        • 非体积功
    • 热力学能U
      • 绝对值无法测量，只能测定其变化值
    • 热力学第一定律的数学表达式
      • △U=Q+W
    • 可逆过程
      • 理想过程，并不存在
  • 焓和热容
    • 等容热
      • 等容过程系统与环境交换的热
        • 不做非体积功的等容过程
    • 等压热和焓
      • 等压热
        • 等压过程系统与环境交换的热
      • 焓H
        • 定义
          • H=U+pV
        • 非等压过程
          • △H=△U+(P₂V₂-p₁V₁)
        • 理想气体
          • △H=△U+△(nRT)
        • 固相或液相等凝聚态
          • △H≈△U
      • 不做非体积功的等压过程
    • 热容C
      • 比热容
        • 单位质量的热容
      • 摩尔热容
        • 单位物质的量的热容
      • 等压热容
      • 等容热容
      • 不做非体积功
  • 理想气体的热力学能和焓
    • 焦耳实验
      • 只要在等温条件下，理想气体△U=△H=0
    • 理想气体△U和△H的计算
    • 理想气体的热容
      • 单原子分子
      • 双原子或线形多原子分子
    • 焦耳汤姆孙实验
      • 节流过程
        • △H=0
      • 常温下一般气体
      • 理想气体
• 热力学第二定律
  • 热力学第二定律的表述
    • 自发过程
      • 概念
        • 在所处的条件下，不需要环境做功或输入辐射能，系统有可能自动发生的过程
      • 共同特征
        • 理想气体的真空膨胀
          • 自发过程
          • △T=0，W=0，Q=0，△U=0
        • 热由高温物体传入低温物体
        • 有确定的变化方向
        • 有一定的限度
        • 有一定的做功能力
    • 热力学第二定律
      • 克劳修斯表述
        • 不可能吧热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化
      • 开尔文表述
        • 不可能从单一热源取出热使之完全变为功，而不发生其他的变化
  • 卡诺循环和卡诺定理
    • 卡诺循环
      • 等温可逆膨胀/压缩
      • 绝热可逆膨胀/压缩
    • 热机效率
    • 卡诺定理
      • 所有工作于相同温度的高温与低温热源之间的热机，其效率都不可能超过可逆热机
      • 所有工作于相同温度的高温与低温热源之间的可逆热机，其效率都相等
    • 制冷机的效率
  • 熵
    • 概念
    • 克劳修斯不等式
    • 熵增加原理
      • 在绝热条件下，不可能发生熵减小的过程
      • 在隔离系统中不可能发生熵减小的过程
    • 熵判据
      • 隔离系统发生了一个不可逆变化必定是自发的
    • 规定熵
      • 在0K时，任何完整晶体的熵值等于0
      • 绝对零度0K不能达到
    • 计算
      • 理想气体
        • 等温可逆物理变化
        • 等温等压混合
        • 变温可逆
          • 等容
          • 等压
        • p，V，T都变
      • 等温等压可逆相变
      • 化学反应过程
      • 环境
  • 亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能
    • 亥姆霍兹自由能
      • 在等温过程，一个封闭系统的亥姆霍兹自 由能的减少值等于或大于系统对环境做的功
      • 在等温等容和不做非体积功的条件下，系统总是自发地向着亥姆霍兹自由 能减少的方向进行，直至达到在该条件下的最小值，即系统的稳定平衡态
    • 吉布斯自由能
      • 在等温等压过程，一个封闭系统的吉布斯自 由能的减少值等于或大于系统对环境做的非体积功
      • 在等温等压和不做非体积功的条件下，系统总是自发地向着吉布斯自由 能减少的方向进行，直至达到在该条件下的最小值，即系统的稳定平衡态
      • 计算
        • 等温等压可逆相变
          • △G=0
        • 等温不做非体积功
        • 等温等压可逆电池
          • △G=-nEF
  • 热力学函数间的关系
    • dU=TdS-pdV
    • dH=TdS+Vdp
    • dA=-SdT-pdV
    • dG=-SdT+Vdp
• 多组分系统热力学
  • 定义
    • 物质的量浓度
    • 质量摩尔浓度
    • 偏摩尔量
    • 化学势
    • 活度
  • 化学势与温度压强的关系
    • 温度
    • 压强
  • 稀溶液的两个经验定律
    • 拉乌尔定律
    • 亨利定律
  • 化学势
    • 气体
      • 理想
        • 单种
        • 多种
      • 非理想
        • 单种
        • 多种
    • 液态混合物
      • 理想
      • 非理想
  • 稀溶液的依数性
    • 溶剂蒸气压降低
    • 凝固点下降
    • 沸点升高
    • 渗透压
• 电化学
  • 基本概念
    • 原电池
      • 化学能→电能
    • 电解池
      • 电能→化学能
    • 正极
      • 电势高
    • 负极
      • 电势低
    • 阴级
      • 发生还原反应
    • 阳极
      • 发生氧化反应
    • 法拉第定律
      • Q=zFξ
    • 电迁移率
    • 迁移数
    • 电导
      • G=1/R=I/U=κA/l
    • 电导率
      • κ=lG/A=1/ρ
    • 摩尔电导率
  • 可逆电池和可逆电极
    • 可逆电池
      • 概念
        • 将化学能以热力学意义上的可逆方式转变为电能的电池
      • 条件
        • 化学反应可逆
        • 能量可逆
      • 桥梁公式
      • 书面表示法
        • 左负右正
        • 单垂线
          • 相态界面
          • 液体界面
        • 单垂点线
          • 液体界面
          • 半透膜
        • 双垂线（双垂点线）
          • 盐桥
        • 注明
          • 电池温度压强
          • 物质物态
            • 溶液浓度
            • 气体压强和依附的导电金属
      • 热力学
        • 能斯特方程
    • 可逆电极类型
      • 第一类
        • 金属-金属盐电极
        • 氢电极
        • 氧电极
        • 卤素电极
      • 第二类
        • 金属-难溶盐电极
        • 金属-难溶氧化物电极
      • 第三类
        • 氧化-还原电极
      • 第四类
        • 离子选择性电极（膜电极）
  • 电极电势和电池的电动势
    • 标准电极电势
      • 标准氢电极在任何温度下的标准电极电动势都等于零
      • 能斯特方程
    • 电池电动势
• 化学反应动力学
  • 化学动力学的基本概念
    • 研究对象
      • 反应速率
      • 反应机理
    • 转化速率
    • 反应速率
    • 基元反应
      • 通过一步就能完成的化学反应
    • 反应的速率方程
    • 速率常数k
    • 反应分子数
      • 在基元反应中，反应物分子的总数
    • 质量作用定律
      • 基元反应的速率与各反应物浓度的幂乘积成正比
    • 反应级数
      • 物质B的浓度项的方次称为反应对B的级数 所有浓度项方次的代数和称为该反应的反应级数
    • 准级数
      • 在反应过程中其浓度几乎不变，可将其浓度项近似作为常数处理，并入速率系数项中
  • 具有简单级数反应的特点
    • 零级反应
      • 速率系数单位
        • mol·dm⁻³·s⁻¹
      • 速率方程
        • k₀=x/t=△p/t=(α₀-α₁)/t
      • 半衰期
        • t=a/(2k₀)=p/(2k₀)
    • 一级反应
      • 速率系数单位
        • s⁻¹
      • 速率方程
      • 半衰期
        • t=ln2/k₁
    • 二级反应
      • 速率系数单位
        • (mol·dm⁻³)⁻¹·s⁻¹
      • 速率方程
      • 半衰期
        • t=1/(k₂a)
    • 确定反应级数方法
      • 积分法（尝试法）
      • 半衰期法
      • 作图法
  • 温度对反应速率的影响
    • 范特霍夫近似规律
    • 阿伦尼乌斯经验式
      • 微分式
      • 不定积分式
      • 指数式
      • 定积分式
    • 活化能
      • 基元反应
        • 活化能
          • 活化分子的平均能量与反应物分子平均能量的差值
      • 非基元反应
        • 表观活化能
          • 无明确物理意义
    • 热力学分析
      • 升吸降放
  • 典型的复杂反应
    • 对峙反应
    • 平行反应
    • 连续反应
  • 催化反应动力学
    • 基本特征
      • 催化剂不能改变反应的方向和限度
      • 催化剂同时改变正、逆反应的速率，使平衡提前到达
      • 催化剂加快反应速率的本质是改变了反应机理 降低了整个反应的表观活化能
      • 催化剂有特殊的选择性
    • 酶催化特点
      • 高选择性
      • 高效率
      • 反应条件温和
      • 反应机理复杂
• 相平衡
  • 相律
    • 研究相平衡的意义
      • 概念
        • 系统里任意一种物质，在它所在的所有相里面化学势都相等
      • 意义
        • 科学研究
        • 工业生产
        • 地质学
    • 几个重要概念
      • 相
        • 相
          • 系统内部物理性质和化学性质完全均匀的部分
        • 均相系统
          • 一个相
        • 多相系统
          • 多个相
        • 相数P
          • 气态混合物
            • P=1
          • 液态系统
            • 完全互溶
              • P=1
            • 互溶的量都很小
              • P=2，P=3
          • 固相系统
            • 有几个固体便有一个相
      • 相图
        • 用来表示多相系统的状态随温度、压强和组成等改变而改变的图形
      • 自由度f
        • 能够维持现有系统的相态不变而可以独立改变的变量数目
      • 组分数C
        • C=S-R-R'
      • 相律
        • f=C-P+2
      • 条件自由度
        • f*=C-P+1
        • f**=C-P+0
  • 相图
    • 单组分系统
      • 水的相图
        • 三个单相区
        • 三条两相平衡线
        • 一个三相点
      • 克拉贝龙方程
        • dp/dT=△H/(T△V)
      • 克劳修斯-克拉贝龙方程
    • 二组分理想液态混合物
      • 相图分析
        • 两个单相区
        • 一个两相平衡区
      • 杠杆规则
        • n(g)/n(l)=cb/bd
    • 二组分非理想液态混合物
    • 部分互溶双液系
    • 完全不互溶双液系
    • 简单的二组分低共熔
      • 特点
        • 在高温区液相完全互溶成熔液单相 在低温区固相完全不互溶
      • 步冷曲线
      • 相图分析
        • 四个相区
          • 熔液单相区
          • 两相平衡区
          • 两固相共存区
        • 三条曲线
          • 两相共存线×2
          • 三相线
        • 三个特殊点
          • 熔点×2
          • 低共熔点
    • 形成化合物的二元
    • 固态互溶的二元
• 化学平衡（等温等压不做非体积功）
  • 化学反应的等温式
    • 化学反应概述
      • 化学平衡（动态平衡）
        • 正反应速率=逆反应速率
        • 各物质的数量不再随时间改变
    • 化学反应的方向与限度
      • 反应进度
        • dξ=dn₁/v₁
      • 吉布斯自由能随反正进度的变化率
        • • ＜0
            • 自发正向进行
          • =0
            • 平衡状态（最大限度)
          • ＞0
            • 自发逆向进行
    • 化学反应等温式
      • • ＜0
          • 自发正向进行
        • =0
          • 达平衡（最大限度)）
        • ＞0
          • 自发逆向进行
      • 理想气体混合物反应系统
        • （非理想）
      • 理想液体混合物反应系统
        • （非理想）
      • 溶剂不参与反应的理想或非理想的稀溶液反应系统
        • 浓度商→活度商（非理想）
  • 平衡常数
    • 标准平衡常数的定义
    • 气相反应的标准平衡常数
    • 液相反应的标准平衡常数
      • 摩尔分数→活度（非理想）
      • 浓度→活度（非理想）
      • 溶剂不参与反应，忽略压强对凝聚系统体积的影响
    • 有凝聚态参与的气体反应的标准平衡常数
      • 与纯的凝聚态物质无关，只与气相物质的平衡压强有关
    • 平衡常数值与化学反应式的关系
      • 标准平衡常数的值与化学反应的计量方程的写法有关
  • 标准平衡常数的测定与计算
    • 标准平衡常数的测定
      • 物理方法
      • 化学方法
    • 用热力学方法计算标准平衡常数
      • • 从吉布斯自由能的定义式求
        • 从标准摩尔生成吉布斯自由能求
        • 从容易测定的反应的标准摩尔吉布斯自由能求
        • 从可逆电池的标准电动势求
    • 平衡转化率及平衡组成的计算
      • α=某反应物转化的物质的量/该反应物投入的物质的量
      • 实际转化率＜平衡转化率
    • 经验平衡常数
  • 各种因素对化学平衡的影响
    • 温度
      • 最显著，会引起平衡常数值的改变
      • 范德霍夫公式
        • 微分式
        • 定积分式
      • 升吸降放
    • 压强
      • 通常忽略压强对固相或液相反应的平衡组成的影响
      • 勒夏特列的经验规律
        • 增大压强，反应向体积减小的方向进行
        • 减小压强，反正向体积增大的方向进行
    • 惰性气体
      • 增加惰性气体，反应向体积增大的方向进行
      • 等温等压不影响