給水排水物理化學(xué)

石國樂張鳳英主編中國建筑工業(yè)出版社1、什么是物理化學(xué)？

物理化學(xué)是從物質(zhì)的物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象的聯(lián)系入手來探求化學(xué)變化及相關(guān)的物理變化基本規(guī)律的一門科學(xué)

---付獻(xiàn)彩---

物理化學(xué)是研究化學(xué)學(xué)科中的原理和方法,研究化學(xué)體系行為最一般規(guī)律和理論的學(xué)科,是化學(xué)的理論基礎(chǔ)。

---自然科學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略調(diào)研報(bào)告---以物理的原理和實(shí)驗(yàn)技術(shù)為基礎(chǔ)，研究化學(xué)體系的性質(zhì)和行為，發(fā)現(xiàn)并建立化學(xué)體系的特殊規(guī)律的學(xué)科。

---中國大百科全書（唐有棋）---以物理和數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)來研究化學(xué)反應(yīng)、以及伴隨化學(xué)反應(yīng)所發(fā)生的物理現(xiàn)象。它是集物理、數(shù)學(xué)和化學(xué)于一體的一門學(xué)科，是用物理的模型，數(shù)學(xué)的方法來研究化學(xué)問題。2、物理化學(xué)課程的內(nèi)容1）

化學(xué)熱力學(xué)研究物質(zhì)變化（pVT

變化、相變化、化學(xué)變化)的能量效應(yīng)和變化的方向與限度。

宏觀層次（大量分子集合體）的規(guī)律2）化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究各種因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律及反應(yīng)機(jī)理。

宏觀或微觀層次（大量分子集合體）的規(guī)律4）統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)

利用統(tǒng)計(jì)方法研究大量微觀粒子的平均行為，求算系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)。

從微觀層次到宏觀層次，聯(lián)系量子化學(xué)和熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)的橋梁。3）量子化學(xué)研究微觀系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。給出物質(zhì)的性質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系。將量子力學(xué)原理應(yīng)用于化學(xué)則構(gòu)成了量子化學(xué)。

微觀層次（單個(gè)分子）的規(guī)律5）界面性質(zhì)與分散性質(zhì)當(dāng)物質(zhì)以一種以上聚集態(tài)共存在時(shí)，在不同聚集態(tài)（相）間形成界面層。由于界面層上不對(duì)稱力場的存在，產(chǎn)生了許多與本體相不同的新性質(zhì)——界面性質(zhì)。將物質(zhì)分散成細(xì)小微粒構(gòu)成高度分散的物質(zhì)系統(tǒng)；將一種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)之中可形成非均相分散系統(tǒng)。

現(xiàn)代物理化學(xué)已從體相向表面相迅速發(fā)展。3、如何學(xué)好物理化學(xué)聽課：注重概念、深入思考、聯(lián)系實(shí)際看書：考前突擊對(duì)本課程幾乎不起作用練習(xí)和總結(jié)：在練習(xí)中掌握，再總結(jié)中提高注重概念、深入思考、及時(shí)總結(jié)、聯(lián)系實(shí)際4、有關(guān)課程的幾點(diǎn)具體要求：作業(yè)：筆記：到課率：推薦參考書：★物理化學(xué)（環(huán)境類）

李文斌★物理化學(xué)概念辨析解題方法范崇正等物理化學(xué)（上、中、下）胡英主編（華東理工大學(xué)）物理化學(xué)（上、下冊(cè)）朱文濤編物理化學(xué)中的公式與概念朱文濤編物理化學(xué)韓德剛高執(zhí)棣高盤良（北大）PhysicalChemistryMoorePhysicalChemistry(sixthedition)Atkins物理化學(xué)習(xí)題解答（上、下冊(cè)）王文清等編（北大）

第二節(jié)基本概念一、系統(tǒng)(System)與環(huán)境(surroundings)系統(tǒng)環(huán)境客觀存在系統(tǒng)分類（1）敞開體系（2）封閉體系（3）孤立體系例題：容器中進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：這是什么體系？界面在什么位置？如果上述反應(yīng)是在恒容、絕熱，不透光、不導(dǎo)電的容器中進(jìn)行，它又是什么體系？二、狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)：系統(tǒng)宏觀性質(zhì)的總和。狀態(tài)函數(shù)：描述系統(tǒng)熱力學(xué)性質(zhì)的具體宏觀參數(shù)。如n,T,p,V……是系統(tǒng)的狀態(tài)性質(zhì)。對(duì)單組分封閉體系，系統(tǒng)具有兩個(gè)獨(dú)立變量。狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì)：1、只取決于系統(tǒng)狀態(tài)而與如何獲得狀態(tài)的過程無關(guān)，即它為單值函數(shù)。重要應(yīng)用：設(shè)計(jì)途徑求解熱力學(xué)問題——狀態(tài)函數(shù)法3、凡是狀態(tài)函數(shù)必須滿足全微分。2、環(huán)積分為零，即當(dāng)系統(tǒng)經(jīng)一系列變化后回到原來狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)的性質(zhì)不變。三、過程與（過程的）途徑當(dāng)系統(tǒng)和環(huán)境間發(fā)生物質(zhì)或能量交換時(shí)，系統(tǒng)的性質(zhì)隨之發(fā)生變化，此時(shí)完成一個(gè)過程。過程的分類按照系統(tǒng)變化前后的狀態(tài)差異分類簡單物理過程：化學(xué)組成、聚集狀態(tài)不變，只改變溫度、壓力、體積等參數(shù)。復(fù)雜物理過程：包括相變、混合等化學(xué)過程：包括化學(xué)反應(yīng)。按照過程本身的特點(diǎn)分類等溫過程等壓過程等容過程絕熱過程循環(huán)過程區(qū)分過程與變化四、廣度量和強(qiáng)度量廣度量：物質(zhì)的量的一次齊次函數(shù)，也稱廣延性質(zhì)或容量性質(zhì)。強(qiáng)度量：物質(zhì)的量的零次齊次函數(shù)，也稱強(qiáng)度性質(zhì)或內(nèi)定性質(zhì)。T、p、V氣體摩爾體積第三節(jié)熱力學(xué)第一定律功（W）：除熱以外，系統(tǒng)和環(huán)境之間傳遞的一切能量。熱、功都是過程量。熱（Q）：由于系統(tǒng)和環(huán)境之間存在的溫度差而傳遞的能量。熱是過程量。一、熱、功和內(nèi)能的概念內(nèi)能（△U）：系統(tǒng)內(nèi)部儲(chǔ)存的能量，它是狀態(tài)函數(shù)。二、熱力學(xué)第一定律例題：現(xiàn)將下圖所示的連通器開關(guān)打開，使兩種氣體混合。若以整個(gè)連通器中的氣體為體系？則此過程中做功為多少？傳熱為多少？熱力學(xué)能的改變量為多少?熱力學(xué)第—定律，只適用于(A)單純狀狀態(tài)化(B)相變化(C)化學(xué)變化(D)封閉物系的任何變化關(guān)于熱和功，下面的說法中，不正確的是

(A)功和熱只出現(xiàn)于系統(tǒng)狀態(tài)變化則過程中，只存在于系統(tǒng)和環(huán)境間的界面上

(B)只有在封閉系統(tǒng)發(fā)生的過程中，功和熱才有明確的意義

(C)功和熱不是能量，而是能量傳遞的兩種形式，可稱之為被交換的能量

(D)在封閉系統(tǒng)中發(fā)生的過程中，如果內(nèi)能不變，則功和熱對(duì)系統(tǒng)的影響必互相抵消例題氣體吸收4.35kJ的熱，在直徑為0.25m的活塞中，反抗455kPa的恒外壓移動(dòng)15cm，求熱力學(xué)能的變化量。解由題意知三、可逆過程和最大功可逆過程：當(dāng)系統(tǒng)沿原路返回時(shí)系統(tǒng)和環(huán)境同時(shí)恢復(fù)到原來的性質(zhì)的過程?？赡孢^程的數(shù)學(xué)描述：關(guān)于熱力學(xué)可逆過程，下面的說法中不正確的是

(A)可逆過程不一定是循環(huán)過程

(B)在等溫可逆過程中，系統(tǒng)做功時(shí)，系統(tǒng)損失的能量最小

(C)在等溫可逆過程中，環(huán)境做功時(shí)，系統(tǒng)得到的功最小

(D)可逆過程中的任何一個(gè)中間態(tài)都可從正反兩個(gè)方向到達(dá)例題將n=2mol的H2氣(設(shè)為理想氣體)，分別經(jīng)下列三個(gè)過程由狀態(tài)298K、2p

變到狀態(tài)298K、p

，請(qǐng)求這三個(gè)過程中氣體對(duì)外界作的功。

(a)向具有與氣體相同體積的真空中自由膨脹；

(b)氣體始終對(duì)抗恒定外壓(p外=p)等溫膨脹；

(c)氣體無摩擦準(zhǔn)靜態(tài)恒溫膨脹。(a)氣體向真空膨脹，p外=0，故W=0，氣體對(duì)外界不做功平衡態(tài)滿足的條件：系統(tǒng)內(nèi)部處于熱平衡系統(tǒng)內(nèi)部處于力平衡系統(tǒng)內(nèi)部處于相平衡系統(tǒng)內(nèi)部處于化學(xué)平衡可逆過程由一系列連續(xù)的平衡態(tài)形成。僅當(dāng)系統(tǒng)與環(huán)境之間存在界面或可以人為劃定界面時(shí)，才能計(jì)算體積功。四、恒容熱，恒壓熱，焓[化學(xué)反應(yīng)熱]1、定義2、與熱力學(xué)函數(shù)的聯(lián)系和區(qū)別數(shù)值雖然相等，但各自屬性不變。凡是在孤立系統(tǒng)中進(jìn)行的變化，其和的值一定是

(A)(B)(C)(D)大于、小于或等于零不能確定解：題目所示的過程為例2p11

試設(shè)計(jì)由383K（即110℃）和101.325kPa，1kg水轉(zhuǎn)變成水氣時(shí)吸收的熱量的計(jì)算步驟。相變是物質(zhì)的聚集狀態(tài)發(fā)生變化的過程，溫度所對(duì)應(yīng)的飽和蒸氣壓壓力所對(duì)應(yīng)的沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)等如氣化、液化、熔化、凝固、升華、凝華、固體晶形轉(zhuǎn)變等。通常相變過程是在等溫等壓下進(jìn)行的，且無非體積功存在，故相變熱為無非體積功的等壓熱。解：根據(jù)狀態(tài)函數(shù)性質(zhì)，設(shè)計(jì)的過程如下：*五、熱容使系統(tǒng)升高單位溫度所需的熱。數(shù)學(xué)表達(dá)式為1、溫度區(qū)間的平均熱容與真熱容2、熱容隨溫度的變化3、恒壓熱容與恒容熱容的關(guān)系推導(dǎo)：4、理想氣體恒壓熱容與恒容熱容的關(guān)系考題例題

lmol理想氣體在100℃時(shí)由0.025m3恒溫可逆膨脹至0.1m3，試計(jì)算Q、W、ΔU及ΔH。解：因?yàn)槔硐霘怏w的內(nèi)能和焓只是溫度的函數(shù)，溫度不變內(nèi)能和焓也不變。第四節(jié)熱化學(xué)熱化學(xué)方程式：2、恒壓反應(yīng)熱與恒容反應(yīng)熱的關(guān)系

關(guān)于焓的性質(zhì)，下列說法中正確的是

(A)焓是系統(tǒng)內(nèi)含的熱能，所以常稱它為熱焓

(B)焓是能量，它遵守?zé)崃W(xué)第一定律

(C)系統(tǒng)的焓值等于內(nèi)能加體積功

(D)焓的增量只與系統(tǒng)的始末態(tài)有關(guān)此式適用于哪一個(gè)過程：

(A)理想氣體從101325Pa反抗恒定的壓力膨脹到10132.5Pa(B)在0℃，101325Pa下，冰融化成水

(C)電解CuSO4的水溶液

(D)氣體從(298K,101325Pa)可逆變化到(373K,10132.5Pa)解：反應(yīng)后出現(xiàn)了氣體，且二、蓋斯定律在恒壓或恒容下，化學(xué)反應(yīng)無論是一步完成還是分幾步完成，其熱效應(yīng)總是相同。蓋斯定律使用注意點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱一定溫度下，由各自處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下的反應(yīng)物生成處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的產(chǎn)物時(shí)的焓變，稱為標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱或稱標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)焓變。標(biāo)準(zhǔn)生成熱在100kPa和一定溫度下，由穩(wěn)定單質(zhì)生成1mol化合物B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變，稱為物質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，簡稱標(biāo)準(zhǔn)生成焓。穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓為零2H2(g)+O2(g)2H2O(g)與物質(zhì)的生成熱有關(guān)的表述中不正確的是

(A)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下單質(zhì)的生成熱都規(guī)定為零

(B)化合物的生成熱一定不為零

(C)很多物質(zhì)的生成熱都不能用實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定

(D)通常所使用的物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成熱數(shù)據(jù)實(shí)際上都是相對(duì)值標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變計(jì)算反應(yīng)：2.離子生成熱在100kPa和一定溫度下，由穩(wěn)定單質(zhì)生成1mol溶液中的離子焓變，稱為離子標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，簡稱離子生成焓。四、反應(yīng)熱與溫度的關(guān)系（基爾霍夫公式）分析：設(shè)計(jì)如下過程一、自發(fā)過程的不可逆性第五節(jié)熱力學(xué)第二定律人往高處走水往低處流2、可逆過程的熱溫商與熵函數(shù)對(duì)于可逆熱機(jī)

可逆循環(huán)過程，如圖將其分割為若干個(gè)可逆熱機(jī)。熵是表示系統(tǒng)中微觀粒子混亂度的一個(gè)熱力學(xué)函數(shù)，其符號(hào)為S。系統(tǒng)的混亂度愈大，熵愈大。熵是廣度性質(zhì)的狀態(tài)函數(shù)。熵的變化只與始態(tài)、終態(tài)有關(guān)，而與途徑無關(guān)。公式可以理解為，雖然一般地講，吸熱δQ不是狀態(tài)函數(shù)，但是可逆吸熱與環(huán)境溫度之比卻等于一個(gè)狀態(tài)函數(shù)的增量?；蛘哒f，雖然δQ與途徑有關(guān)，但是可逆吸熱與環(huán)境溫度之比卻與途徑無關(guān)。3、不可逆過程的熱溫商推廣到任意循環(huán)過程熱力學(xué)第二定律—Clausius不等式封閉系統(tǒng)可逆過程的熱溫熵等于系統(tǒng)熵變，不可逆過程熱溫熵小于系統(tǒng)熵變。3、熵判據(jù)——熵增加原理新系統(tǒng)為孤立系統(tǒng)或絕熱系統(tǒng)。三、過程方向的判據(jù)——熵增加原理1、絕熱過程2、孤立系統(tǒng)關(guān)于熵的說法正確的是

(A)每單位溫度的改變所交換的熱為熵

(D)可逆過程熵變?yōu)榱?/p>

(C)不可逆過程熵將增加

(D)熵與系統(tǒng)的微觀狀態(tài)數(shù)有關(guān)在絕熱條件下，迅速推動(dòng)活塞壓縮氣筒內(nèi)空氣，此過程的熵變

(A)大于零(B)小于零

(C)等于零(D)無法確定一個(gè)很大的恒溫箱中放著一段電阻絲。短時(shí)通電之后，電阻絲的熵變應(yīng)為何值?(A)大于零(B)小于零

(C)等于零(D)不一定四、物理變化中熵變的計(jì)算1、系統(tǒng)溫度變化時(shí)熵變的計(jì)算等壓過程等容過程2、理想氣體等溫過程的熵變解：熵是狀態(tài)函數(shù)，所以兩過程的熵變相同。3、相變過程的熵變解：設(shè)計(jì)可逆過程如下單位是J·mol-1·K-1同一物態(tài)的物質(zhì)，其分子中的原子數(shù)目或電子數(shù)目越多，分子結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，它的熵值一般也越大。同一種物質(zhì)對(duì)氣體來說，壓力加大時(shí)熵值減?。粚?duì)液體和固體來說，壓力改變時(shí)對(duì)它們的熵值影響不大。溫度升高時(shí)，熵值增加。如HCl的298K,186.8;500K,201.9;1000K,222.8/J·mol-1

·K-1反應(yīng)：3、化學(xué)反應(yīng)的熵變第六節(jié)吉布斯函數(shù)和赫母赫茲函數(shù)一、吉布斯函數(shù)1、定義及其推導(dǎo)：氫氣和氧氣在絕熱鋼瓶中生成水(A)(B)(C)(D)氮?dú)膺M(jìn)行絕熱可逆膨脹(A)(B)(C)(D)二、吉布斯函數(shù)變的計(jì)算反應(yīng)：*三、亥母赫茲函數(shù)1、定義及其推導(dǎo)：物理意義：在等溫、等容、可逆情況下系統(tǒng)的亥母赫茲函數(shù)的減小等于系統(tǒng)所做的最大功。2、亥母赫茲函數(shù)判據(jù)：四、熱力學(xué)函數(shù)間的基本關(guān)系1、熱力學(xué)函數(shù)之間的關(guān)系2、熱力學(xué)函數(shù)間的基本關(guān)系無非體積功時(shí)，3、對(duì)應(yīng)系數(shù)關(guān)系第七節(jié)偏摩爾量、化學(xué)勢(shì)

二、化學(xué)勢(shì)及其應(yīng)用1、化學(xué)勢(shì)的定義2、化學(xué)勢(shì)的某些應(yīng)用（1）、相變過程（2）、化學(xué)變化過程3、理想氣體的化學(xué)勢(shì)(1)純物質(zhì)的化學(xué)勢(shì)(2)理想氣體的化學(xué)勢(shì)*5.理想稀溶液（1）溶劑化學(xué)勢(shì)（1）溶質(zhì)化學(xué)勢(shì)第二章化學(xué)平衡和相平衡

第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)等溫式和化學(xué)反應(yīng)的方向性

一、化學(xué)反應(yīng)等溫式及其應(yīng)用對(duì)任意化學(xué)反應(yīng)：反應(yīng)商規(guī)則1、反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)變（）的計(jì)算

三、反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變與化合物的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯函數(shù)*第二節(jié)溫度對(duì)平衡常數(shù)的影響——等壓方程對(duì)于等溫等壓下的相變或化學(xué)反應(yīng)有：在等壓條件下積分如果系統(tǒng)中各物質(zhì)均處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下第三節(jié)純物質(zhì)的兩相平衡

——克勞修斯—克拉貝龍方程一、克拉貝龍方程的推導(dǎo)二、克勞修斯——克拉貝龍方程相律：研究平衡體系中相數(shù)、獨(dú)立組分?jǐn)?shù)與描述該平衡體系的變數(shù)之間的關(guān)系。相圖：表示多相體系的狀態(tài)如何隨溫度、濃度、壓力等變量因素變化而改變的圖形。第四節(jié)相律和相圖一、名詞解釋(2)自由度（獨(dú)立變量）f：描述體系狀態(tài)所需的獨(dú)立變量，這些獨(dú)立變量在一定范圍內(nèi)變化而不導(dǎo)致體系中相數(shù)的變化，即無新相生成或舊相消失。相數(shù)Ф：體系中相的個(gè)數(shù)。溶液、氣體、固體(3)相律設(shè)體系中有S個(gè)物種，Ф個(gè)相平衡共存。則描述體系相平衡性質(zhì)的變量有T，p以及每一種物質(zhì)在Ф個(gè)相中的濃度，即

R的求法：R=S-M（S>M

）

S：物種數(shù)

M：組成物質(zhì)的化學(xué)元素種類數(shù)表示平衡體系中各相組成所需的最少獨(dú)立物種數(shù)二、單組分系統(tǒng)相圖——水的相圖1、相律分析與相圖結(jié)構(gòu)

3.曲線的斜率，冰點(diǎn)冰點(diǎn)：由液態(tài)水轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)水的溫度點(diǎn)。圖中有無數(shù)個(gè)。三、水——鹽二組分系統(tǒng)相圖1、相律分析與相圖結(jié)構(gòu)

*第五節(jié)分配定律及其應(yīng)用一、分配定律二、分配定律應(yīng)用——計(jì)算萃取過程的效率每次用體積 VA的萃取A，從含溶質(zhì)m0、體積VB的溶液B中萃取溶質(zhì)。殘留在溶液B中

的質(zhì)量第六節(jié)拉烏爾定律和亨利定律

一、拉烏爾定律和理想溶液拉烏爾定律：在一定溫度下，稀溶液中溶劑的蒸氣壓pA等于純?nèi)軇┑恼魵鈮篜A*乘以溶液中溶劑的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)xA。理想溶液：若溶液中的任一組分在全濃度范圍內(nèi)嚴(yán)格服從拉烏爾定律的溶液。二、亨利定律

在一定溫度下，稀溶液中溶質(zhì)的蒸汽分壓與溶質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)成正比。

亨利定律使用注意事項(xiàng)：p75

低壓下；稀溶液兩相同形；不解離氣體分別適用常數(shù)的單位STP：0℃，101.325kPa；1mol，V=22.4L0℃時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)壓力下近似為STP第三章電化學(xué)電化學(xué)：研究化學(xué)現(xiàn)象與電現(xiàn)象之間相互轉(zhuǎn)化的一門學(xué)科。研究對(duì)象：電化學(xué)裝置、化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律。電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性。環(huán)境工程中的應(yīng)用：電解法處理廢水、水質(zhì)分析與測(cè)定。一.

電解質(zhì)溶液導(dǎo)電機(jī)理a.電極上發(fā)生反應(yīng)陽極氧化反應(yīng)陰極還原反應(yīng)+)電池反應(yīng)b.離子的定向移動(dòng)二.

法拉第電解定律第一節(jié)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理及法拉第定律離子的定向遷移速率及其影響因素p80

電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度越大速度越大。為了比較遷移能力一般使用淌度

離子電荷數(shù)電荷數(shù)越大速度越大。溶液粘度粘度越大速度越小。離子運(yùn)動(dòng)受阻。溶液濃度濃度越大速度越小。離子氛影響溶液溫度溫度越高速度越大。離子運(yùn)動(dòng)加速；粘度減小。第二節(jié)電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率、電導(dǎo)測(cè)定和應(yīng)用3、電導(dǎo)的測(cè)定及其應(yīng)用方法原理：平衡電橋法測(cè)定電導(dǎo)池的電阻。電導(dǎo)應(yīng)用水中含鹽量電導(dǎo)滴定第三節(jié)可逆電池反應(yīng)的電勢(shì)電功—最大非體積功Pt→1、氫電極2、復(fù)合玻璃電極

(SiO2-Na2O-CaO)3、離子選擇性電極4、甘汞電極0.2415V甘汞電極電極電勢(shì)飽和溶液飽和甘汞電極標(biāo)準(zhǔn)甘汞電極0.2807V0.3337V四、電勢(shì)的測(cè)定與應(yīng)用單位長度的電壓降：待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)為：測(cè)定應(yīng)用1、pH值電位測(cè)定法2、電位滴定

第四節(jié)不可逆電極過程記錄電流數(shù)值電壓數(shù)值一、分解電壓等幾個(gè)概念對(duì)某種電解質(zhì)溶液實(shí)施電解時(shí)，使電解能進(jìn)行所需的最小電壓叫分解電壓。分解電壓超出原電池電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值叫超電壓。對(duì)應(yīng)于分解電壓的兩個(gè)電極的電極電勢(shì)叫析出電勢(shì)。析出電勢(shì)超出相應(yīng)電極電勢(shì)的數(shù)值叫超電勢(shì)。對(duì)電解池：當(dāng)外加電壓到分解電壓時(shí)，電解開始。對(duì)電極：當(dāng)電極電勢(shì)達(dá)到對(duì)應(yīng)離子的“析出電勢(shì)”時(shí)，電極反應(yīng)開始。IR歐姆降濃差極化電化學(xué)極化延遲放電2H++2e=2H延遲復(fù)合2H=H2

產(chǎn)生超電壓（勢(shì)）的原因：極化二、電解產(chǎn)物的析出順序陰極反應(yīng)（還原反應(yīng)）

Mn++ne=M2H++2e=H2析出電勢(shì)由高到低陽極反應(yīng)（氧化反應(yīng)）

M=Mn++ne2X-=X2+2e析出電勢(shì)由低到高金屬在陰極上的超電勢(shì)除鋅(0.02一0.03V)及鐵、鉆、鎳之外，其他的超電勢(shì)很小，可用理論電極電勢(shì)代替。陰極大致規(guī)律：H+在K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+的溶液中析出氫氣，其余析出金屬。陽極大致歸律：含氧酸根一般不放電，一般析出氧氣。電解鹵化物、硫化物，一般析出鹵素、硫。存在可溶解金屬，金屬溶解。鋅先析出氯先析出第五節(jié)電解過程在水處理中的應(yīng)用

空氣氣-液界面液-液界面玻璃板液-固界面鍍層Cr鐵管固-固界面第四章表面現(xiàn)象界面：任意兩相的約幾個(gè)分子厚度的過渡區(qū)。若其中一相為氣體，這種界面通常稱為表面。

表面現(xiàn)象（界面現(xiàn)象）：在界面上所發(fā)生的一切物理化學(xué)現(xiàn)象。它是由于表面上的分子與內(nèi)部分子所處的環(huán)境不同而導(dǎo)致。第一節(jié)比表面、表面吉布斯函數(shù)

和表面張力

比表面單位體積或單位質(zhì)量的物質(zhì)所具有的表面積。用S表示。表面吉布斯函數(shù)和表面張力表面張力（σ）：沿著物體表面，垂直作用于單位長度上的緊縮力。第二節(jié)表面熱力學(xué)

高度分散的系統(tǒng)，其吉布斯函數(shù)為潤濕定義液體滴到固體上，能在固體表面鋪展成一層薄層，習(xí)慣上稱該固體能被液體潤濕；第三節(jié)潤濕現(xiàn)象和浮選

一、液體對(duì)固體表面的潤濕作用潤濕的量度：潤濕角（接觸角）θ在g、l、s三相交界處，g-l界面與l-s界面之間（包含液體）的夾角。討論：（1）潤濕，θ<900，ΔG<0；（2）不潤濕，θ>900，ΔG<0。結(jié)論：二者均自發(fā)。二、液體和氣體對(duì)固體表面的潤濕在親水物體表面：氣體收縮，液體鋪展。在憎水物體表面：氣體鋪展，液體收縮。接觸角互補(bǔ)。應(yīng)用：選礦、油水分離第四節(jié)氣體在固體表面的吸附

吸附：物質(zhì)在相界面上濃度發(fā)生自動(dòng)變化的過程。吸附平衡：吸附量：在一定溫度下，達(dá)到吸附平衡時(shí)，單位質(zhì)量的吸附劑所吸附的被吸附物質(zhì)的多少。一、物理吸附與化學(xué)吸附物理吸附：固體表面分子與氣體分子的吸附力是范德華力?；瘜W(xué)吸附：固體表面分子與氣體分子的吸附力是化學(xué)鍵。在吸附過程中可有電子轉(zhuǎn)移、原子重排、化學(xué)鍵的破壞和形成等，化學(xué)吸附類似于化學(xué)反應(yīng)。

物理吸附化學(xué)吸附吸附力范德華力剩余化學(xué)鍵吸附分子層多或單分子層單分子層選擇性無明顯吸附熱?。?-4萬Jmol-1）大(4-40萬Jmol-1)吸附速度快(活化能小)慢二、等溫吸附規(guī)律對(duì)封閉系統(tǒng)吸附量不僅與吸附劑和被吸附物質(zhì)的本性有關(guān)，還與系統(tǒng)的溫度及壓力等有關(guān)。當(dāng)吸附劑和吸附質(zhì)一定時(shí)，吸附量可表示為：

幾種吸附等溫線1、Freundlich吸附公式：吸附量，cm3/gk，n是與溫度、體系有關(guān)的常數(shù)。2、Langmuir吸附等溫式假設(shè)：(1)固體表面的吸附是單分子層的(2)被吸附分子之間無相互作用(3)固體表面是均勻的，各處吸附能力相同(4)吸附平衡是動(dòng)態(tài)平衡這公式稱為Langmuir吸附等溫式。達(dá)到平衡時(shí)，吸附與脫附速率相等。解：根據(jù)公式3、B.E.T吸附等溫式(Brunauer-Emmett-Teller)勃?jiǎng)诩{爾-愛密特-泰勒假定：每一層吸附質(zhì)均按Langmuir單層處理(2)第一層吸附焓Hads與吸附質(zhì)、吸附劑有關(guān)(3)后續(xù)各層的吸附焓等于凝聚焓Hcon，即Hcon=H2=H3=H4=H5=H6=…BET吸附等溫式截距斜率B.E.T常數(shù)CA分子截面積W固體質(zhì)量比表面積V：給定壓力下的吸附體積Vm：單分子層的表面吸附體積p0：實(shí)驗(yàn)溫度下液體的飽和蒸氣壓N2：16.2?2一溶液的表面張力和表面活性物質(zhì)溶液的存在表面張力影響溶液表面張力的物質(zhì)純液體的表面張力，在一定壓力溫度下是定值。

溶液表面張力隨溶液濃度NaCl、Na2SO4等無機(jī)鹽醇類、有機(jī)酸、醛類、醚類、酯類等表面活性物質(zhì)第五節(jié)溶液表面表面活性物質(zhì)

A、結(jié)構(gòu)

2.非離子型表面活性劑1.離子型陽離子型陰離子型兩性型B、類型二、特洛貝規(guī)則正脂肪酸、醇類、醛類、等短烴鏈的表面活性劑，其同系物的表面張力幾乎相等。在稀溶液中，對(duì)有機(jī)酸或醇類化合物中，每增加一個(gè)CH2基，表面張力的降低近似地滿足以下規(guī)律在同系物的稀溶液中，欲使表面張力降低一樣多所需溶液的濃度因分子每增加一個(gè)CH2基可以減少2/3。三、吉布斯吸附等溫式物理意義是：在單位面積的表面層中，所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量與具有相同數(shù)量溶劑的本體溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量之差值。吉布斯指出一定溫度下，溶液表面吸附量與溶液濃度、溶液表面張力的關(guān)系第五章膠體化學(xué)

第一節(jié)分散系統(tǒng)及其分類一、分散系的基本概念分散系統(tǒng)：顆粒大小不等,形狀不同的物體分散在均勻介質(zhì)中所形成的體系。分散質(zhì):被分散的物質(zhì)，粒子間有間隔，或稱不連續(xù)相，相當(dāng)于溶液中的溶質(zhì);分散介質(zhì):有分散相在其中的均勻介質(zhì)，或稱連續(xù)相，相當(dāng)于溶液中的溶劑.珍珠按分散相和介質(zhì)的聚集狀態(tài)分類：液溶膠固溶膠氣溶膠按膠體溶液的穩(wěn)定性分類：憎液溶膠親液溶膠按分散相粒子的大小分類：分子分散體系膠體分散體系粗分散體系二、分散體系分類a.憎液溶膠

半徑在1nm~100nm之間的難溶物固體粒子分散在液體介質(zhì)中，有很大的相界面，易聚沉，是熱力學(xué)上的不穩(wěn)定體系。一旦將介質(zhì)蒸發(fā)掉，再加入介質(zhì)就無法再形成溶膠，是一個(gè)不可逆體系，如氫氧化鐵溶膠、碘化銀溶膠等。這是膠體分散體系中主要研究的內(nèi)容。憎液溶膠的特性特有的分散程度粒子的大小在10-9~10-7m之間，因而擴(kuò)散較慢，不能透過半透膜，滲透壓低但有較強(qiáng)的動(dòng)力穩(wěn)定性和乳光現(xiàn)象多相不均勻性具有納米級(jí)的粒子是由許多離子或分子聚結(jié)而成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有的保持了該難溶鹽的原有晶體結(jié)構(gòu)，而且粒子大小不一，與介質(zhì)之間有明顯的相界面，比表面很大熱力學(xué)不穩(wěn)定性因?yàn)榱Ｗ有?，比表面大，表面自由能高，是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，有自發(fā)降低表面自由能的趨勢(shì)，即小粒子會(huì)自動(dòng)聚結(jié)成大粒子。形成憎液溶膠的必要條件

（1）分散相的溶解度要??；（2）還必須有穩(wěn)定劑存在，否則膠粒易聚結(jié)而聚沉。b.親液溶膠半徑落在膠體粒子范圍內(nèi)的大分子溶解在合適的溶劑中，一旦將溶劑蒸發(fā)，大分子化合物凝聚，再加入溶劑，又可形成溶膠，親液溶膠是熱力

學(xué)上穩(wěn)定、可逆的體系。第三節(jié)膠體的特性

一、膠體的光學(xué)性質(zhì)應(yīng)用：乳光計(jì)、濁度計(jì)Tyndall效應(yīng)（乳光效應(yīng)）本質(zhì)是光散射，散射強(qiáng)度Rayleigh公式I—單位體積液溶膠的散射光強(qiáng)度;I0—入射光強(qiáng)度;V—分散相粒子的體積;ν—單位體積中的粒子數(shù);

—入射光波長;

K

—常數(shù);n1,n2—分別為分散相及分散介質(zhì)的折射率;觀測(cè)：超顯微鏡、電子顯微鏡二、膠體的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)溶膠中的分散相粒子作不停息的無規(guī)則的運(yùn)動(dòng).1.Brown(布朗)運(yùn)動(dòng)Einstein(愛因斯坦)

p133（5—3）2、沉降與沉降平衡F重力r為粒子半徑粒子密度0液態(tài)介質(zhì)的密度2）斯托克斯定律（Stokeslaw）1）沉降：懸浮在液態(tài)介質(zhì)中的密度比介質(zhì)大的粒子受重力作用下沉的現(xiàn)象，叫做沉降。3）等速沉降重力沉降速度

p134（5—8）4）沉降平衡：膠體粒子在重力作用下的沉降必然導(dǎo)致濃度差的出現(xiàn)，而濃度梯度又使得粒子朝著沉降的反方向擴(kuò)散。當(dāng)沉降與擴(kuò)散速率相等時(shí)，則體系達(dá)到沉降平衡。4）沉降平衡：膠體粒子在重力作用下的沉降必然導(dǎo)致濃度差的出現(xiàn)，而濃度梯度又使得粒子朝著沉降的反方向擴(kuò)散。當(dāng)沉降與擴(kuò)散速率相等時(shí)，則體系達(dá)到沉降平衡。貝林(Perrin)公式c1,c2

分別為高度h1,h2

截面上粒子的濃度;

,0

分別為粒子及介質(zhì)的密度;g

為重力加速度.NA：阿弗加德羅常數(shù)1.電動(dòng)現(xiàn)象指溶膠粒子的運(yùn)動(dòng)與電性質(zhì)之間的關(guān)系，包括：電泳、電滲、流動(dòng)電勢(shì)和沉降電勢(shì)。三、膠體的電學(xué)性質(zhì)NaCl溶液Fe(OH)3溶膠+－電泳示意圖電泳：在電場的作用下，膠體粒子的定向移動(dòng)。電滲：在電場的作用下，介質(zhì)的定向移動(dòng)。第四節(jié)憎液溶膠膠膠團(tuán)結(jié)構(gòu)、ζ—電勢(shì)一、膠粒的擴(kuò)散雙電層結(jié)構(gòu)例1：AgNO3+

KI→KNO3+AgI↓

過量的KI作穩(wěn)定劑膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式：(AgI)m膠核K+K+K+K+膠團(tuán)I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+膠粒膠團(tuán)構(gòu)造示意圖二’、溶膠粒子表面電荷的來源1.吸附由于膠粒顆粒度小,具有巨大的表面能,因此有吸附分散介質(zhì)中的離子,以降低其表面能的趨勢(shì)。FajansRule例：AgNO3+KI→AgI+KNO3

若

AgNO3過量，則AgI膠粒吸附Ag+

而帶正電若

KI過量，則AgI膠粒吸附I-

而帶負(fù)電。膠核吸附離子是有選擇性的，首先吸附與膠核中相同或相近的某種離子，同離子效應(yīng)使膠核不易溶解。

若無相同離子，則首先吸附水化能力較弱的負(fù)離子，所以自然界中的膠粒大多帶負(fù)電，如泥漿水、豆?jié){等都是負(fù)溶膠。又如蛋白質(zhì)分子，有許多羧基和胺基，在pH較高的溶液中，離解生成P–COO-離子而負(fù)帶電；在pH較低的溶液中，生成P-NH3+離子而帶正電。2.電離3、兩相對(duì)電子的親合力不同質(zhì)點(diǎn)的熱運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于質(zhì)點(diǎn)與介質(zhì)的摩擦，在碰撞過程中電子可以從一相流入另一相，如同用玻璃棒摩擦毛皮可以生電一樣。

Coehn

提出一經(jīng)驗(yàn)規(guī)則：兩個(gè)非導(dǎo)體組成的分散體系中，介電常數(shù)大的一相帶正電，另一相帶負(fù)電。因此玻璃（ε=5～6），在水中（ε=81）及丙酮（ε=21）中帶負(fù)電，在苯中（ε=2）則帶正電。4.晶格取代泥土粒子中，晶格中Al3+，Si4+被Ca2+，Mg2+取代后，整個(gè)粒子帶負(fù)電，與原來電荷相比，正負(fù)電荷數(shù)不相同。斯特恩雙電層模型：溶液一側(cè)的帶電層應(yīng)分為緊密層和擴(kuò)散層兩部分。緊密層:溶液中反離子及溶劑分子受到足夠大的靜電力,范德華力或特性吸附力,而緊密吸附在固體表面上.其余反離子則構(gòu)成擴(kuò)散層.二、動(dòng)電勢(shì)——ζ電勢(shì)滑動(dòng)面:指固液兩相發(fā)生相對(duì)移動(dòng)的界面,在斯特恩面稍外一些,是凹凸不平的曲面.滑動(dòng)面至溶液本體間的電勢(shì)差稱為

電勢(shì).電勢(shì)只有在固液兩相發(fā)生相對(duì)移動(dòng)時(shí)才能呈現(xiàn)出來.膠粒的電泳速率u與ζ電勢(shì)的關(guān)系：d.處于等電點(diǎn)的粒子是不帶電的,電泳,電滲的速度也必然為零,溶膠非常易于聚沉.ζ電位具有以下幾方面的意義：a.膠粒帶電程度的標(biāo)志ζ值越大，膠粒帶電量越大。當(dāng)ζ=0時(shí)，膠粒處于等電狀態(tài)。在等電狀態(tài)，緊密層中的反離子電荷等于表面吸附離子的電荷。b.膠粒的帶電性質(zhì)的標(biāo)志圖中ζ1與ζ3反號(hào)，表明兩種狀態(tài)下膠粒所帶電荷的符號(hào)相反。c.反映擴(kuò)散層的厚度ξ值增大，則擴(kuò)散層變厚；反之，則擴(kuò)散層變薄。聚沉:憎液溶膠中分散相微?；ハ嗑劢Y(jié)構(gòu),顆粒變大,進(jìn)而發(fā)生沉淀的現(xiàn)象.加熱,輻射或加入電解質(zhì)皆可導(dǎo)致溶膠的聚沉.三種溶膠聚沉.(左)Al(OH)3;(中)Fe(OH)3;(右)Cu(OH)2第五節(jié)憎液溶膠的聚沉（1）聚沉能力主要取決于于膠體粒子帶相反電荷的離子。并近似滿足舒爾茨-哈代規(guī)則：若反離子的價(jià)數(shù)為一價(jià)二價(jià)三價(jià)，其聚成值的比為（2）價(jià)數(shù)相同的離子聚成能力也有所不同。如不同的一價(jià)陽離子所構(gòu)成堿金屬硝酸鹽對(duì)負(fù)電性膠粒的聚成能力的排序?yàn)椋憾煌粌r(jià)陰離子所構(gòu)成鉀鹽對(duì)帶正電的溶膠的聚成能力的排序?yàn)椋和瑑r(jià)離子聚成能力的這一次序叫感膠離子序。（3）有機(jī)化合物的離子都有很強(qiáng)的聚沉能力，這可能與其具有很強(qiáng)的吸附能力有關(guān)。（4）電解質(zhì)的聚沉作用是正負(fù)離子作用的總和。有時(shí)與膠粒具有相同電荷的離子也有顯著影響，通常同電性離子的價(jià)數(shù)越高，則電解質(zhì)的聚成能力越低，這可能與這些同電性離子的吸附作用有關(guān)。二、混合電解質(zhì)對(duì)溶膠聚沉的影響對(duì)抗現(xiàn)象敏化現(xiàn)象三、膠體相互作用將電性相反的溶膠互相混合，也會(huì)發(fā)生聚沉。與電解質(zhì)聚沉不同之處在于必須使得兩種溶膠的電荷完全中和，才能完全聚沉。四、高分子絮凝劑的應(yīng)用高分子化合物對(duì)溶膠聚沉和保護(hù)作用示意圖(a)聚沉作用(b)保護(hù)作用相對(duì)分子量很大的線型聚合物，可以是離子型的,也可以是非離子型的。如聚丙烯酰胺及其衍生物。具有聚沉能力的原因搭橋效應(yīng):一個(gè)長碳鏈的高聚物分子可以同時(shí)吸附在許多個(gè)分散相微粒上,通過“搭橋”把膠粒聯(lián)結(jié)在一起,引起聚沉。脫水效應(yīng):高聚物分子由于親水作用強(qiáng),其溶解與水化作用使膠粒脫水,失去水化外殼而聚沉。電中和效應(yīng):離子型高聚物吸附在帶電的膠粒上而中和了膠粒的表面電荷,使粒子間的斥力勢(shì)能降低,而使溶膠聚沉.第六節(jié)乳狀液和泡沫

一.乳狀液乳狀液：由兩種不互溶或部分互溶的液體所形成的粗分散系統(tǒng).如牛奶,含水石油,煉油廠的廢水,乳化農(nóng)藥等.乳化作用：油水互不相溶，只有加入乳化劑才能得到比較穩(wěn)定的乳狀液，乳化劑的這種作用稱為乳化作用，常用的乳化劑多為表面活性劑，某些固體也能起乳化作用。乳狀液的類型：水包油型，符號(hào)O/W。

油包水型，符號(hào)W/O。

復(fù)乳型，符號(hào)W/O/W

微小水滴分散在油中，再分散在水中“大頭”朝外形成兩種類型的乳狀液

如K,Na等堿金屬皂類.但一價(jià)的銀肥皂例外如Ca,Mg,Zn等兩價(jià)金屬皂類乳化劑的作用哈金斯定楔型形理論（1）降低界面張力（