热力学动力学化学平衡

第二章 化学热力学基础及化学平衡

1. 有一活塞，其面积为60cm2，抵抗3atm的外压，移动了20cm，求所作的功。 (1)用焦耳； (2)用卡来表示。

2. 1dm3气体在绝热箱中抵抗1atm的外压膨胀到10dm3。计算： (1)此气体所作的功；(2)内能的变化量；(3)环境的内能变化量。

3. 压力为5.1atm，体积为566dm3的流体，在恒压过程中，体积减少到1/2， (1)求对流体所作的功

(2)求流体的内能减少365.75kJ时，流体失去的热量？

4. 在一汽缸中，放入100g的气体。此气体由于压缩，接受了2940kJ的功，向外界放出了2.09kJ的热量。试计算每千克这样的气体内能的增加量。

5. 在1atm、100℃时，水的摩尔汽化热为40.67kJ?mol1，求：1mol水蒸汽和水的内能差？

－

(在此温度和压力下，水蒸汽的摩尔体积取作29.7dm3)

6. 某体系吸收了3.71kJ的热量，向外部作了1.2kJ的功，求体系内部能量的变化。 7. 某体系作绝热变化，向外部作了41.16kJ的功， 求此体系内能的变化量。

8. 有一气体，抵抗2atm的外压从10

第二讲 化学热力学与化学平衡

一、基础知识点 1. 焓与焓变

（1）热力学第一定律：（2）焓： 热力学把 焓变：

定义为焓

例1 1g火箭燃料肼在氧气中完全燃烧（等容），放热20.7kJ（273.15K），求1mol肼在该温度下完全燃烧的内能变化和等压反应热

2. 生成焓，熵，自由能

标态（100kPa）和T（K）下，由稳定单质生成1mol化合物（或不稳定态单质或其他形式）的焓变称为该物质在T（K）时的标准生成焓

标态下，1mol某物质的熵值叫做标准熵（

（kJ/mol）

）

）（J/mol

标态（100kPa）和T（K）下，由稳定单质生成1mol化合物（或不稳定态单质或其他形式）的自由能变化值称为该物质在T（K）时的标准生成自由能

G：吉布斯自由能 G = H - TS ?Gm < 0 反应右向自发进行； ?Gm = 0 反应达平衡； ?Gm > 0 反应左向自发进行

3. 化学平衡

可逆反应：在同一条件下，既能向正反应方向又能向逆反应方向进行的反应。

（kJ/mol）

化学平衡：正逆反应速度相等时，体系所处的状态称为化学平衡。 （1）建立平衡的前提：封闭体系、恒温、可逆反应；

（2）建立平衡的条件：正逆反应

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热力学、动力学、计算化学软件安装总结

i.

一、

Gaussian View5.0的安装

；

预 软件安装

1. 找到压缩文件解压后出现

2.

点击打开看到；

3. 打开“SETUP.EXE”文件启动安装程序；出现下图，依次点击红色选项；

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4. 填写“serial”（打开左侧文件复制粘贴即可），继

续“next”；

5. 出现下图选择安装路径，继续“next”；“next”；“next”；“intall”

6.

点击“intall”；

7.

出现下图，点击“finish”完成安装。

二、

；

；

1. 找到对应文件解压看到2. 打开文件看到

3. 点击“”启动安装程序；

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4. 点击上图“Next”下一步看到下图；打开复制粘贴到“Serial”继续“Next”；

5.

选择安装路径点击“

Next”如下图；

6. 点击“Intall

7. 点击“”完成安装并选择“Scratch”文件的存放位置如下图（直接点击确定即可）；

计算化

吸附热力学及动力学的研究

摘要：

杂乱无章的实验数据, 不经过数学处理, 得不到能够描述它们的模型，其本身无论在科学理论上，还是在应用技术上都没有太大的实际意义。本文综述了近些年来在液固吸附理论研究领域对吸附等温线，吸附热力学及吸附动力学的研究进展。论述5 种类型吸附等温线，总结了热力学中△H、△G、△S的几种求算方法，以及5种吸附动力学的模型，从而，为吸附实验数据的处理和模型优选,，提供依据。

关键字：吸附 等温曲线 热力学 动力学

1吸附等温曲线

吸附等温曲线是指在一定温度下溶质分子在两相界面上进行的吸附过程达到平衡时它们在两相中浓度之间的关系曲线。在一定温度下, 分离物质在液相和固相中的浓度关系可用吸附方程式来表示。作为吸附现象方面的特性有吸附量、吸附强度、吸附状态等, 而宏观地总括这些特性的是吸附等温线.[1]

1.1Langmuir 型分子吸附模型

Langmuir 吸附模型是应用最为广泛的分子吸附模型,Langmuir 型分子吸附模型[2]就是在Langmuir 吸附模型的基础上,研究者就Langmuir 吸附模型的局限性进行了改进、发展,形成了一系列的分子吸附模型。

1. 1.1 Langmuir 分子吸附模型

Lan

吸附热力学及动力学的研究

摘要：

杂乱无章的实验数据, 不经过数学处理, 得不到能够描述它们的模型，其本身无论在科学理论上，还是在应用技术上都没有太大的实际意义。本文综述了近些年来在液固吸附理论研究领域对吸附等温线，吸附热力学及吸附动力学的研究进展。论述5 种类型吸附等温线，总结了热力学中△H、△G、△S的几种求算方法，以及5种吸附动力学的模型，从而，为吸附实验数据的处理和模型优选,，提供依据。

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1吸附等温曲线

吸附等温曲线是指在一定温度下溶质分子在两相界面上进行的吸附过程达到平衡时它们在两相中浓度之间的关系曲线。在一定温度下, 分离物质在液相和固相中的浓度关系可用吸附方程式来表示。作为吸附现象方面的特性有吸附量、吸附强度、吸附状态等, 而宏观地总括这些特性的是吸附等温线.[1]

1.1Langmuir 型分子吸附模型

Langmuir 吸附模型是应用最为广泛的分子吸附模型,Langmuir 型分子吸附模型[2]就是在Langmuir 吸附模型的基础上,研究者就Langmuir 吸附模型的局限性进行了改进、发展,形成了一系列的分子吸附模型。

1. 1.1 Langmuir 分子吸附模型

Lan

吸附热力学及动力学的研究

摘要：

杂乱无章的实验数据, 不经过数学处理, 得不到能够描述它们的模型，其本身无论在科学理论上，还是在应用技术上都没有太大的实际意义。本文综述了近些年来在液固吸附理论研究领域对吸附等温线，吸附热力学及吸附动力学的研究进展。论述5 种类型吸附等温线，总结了热力学中△H、△G、△S的几种求算方法，以及5种吸附动力学的模型，从而，为吸附实验数据的处理和模型优选,，提供依据。

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1吸附等温曲线

吸附等温曲线是指在一定温度下溶质分子在两相界面上进行的吸附过程达到平衡时它们在两相中浓度之间的关系曲线。在一定温度下, 分离物质在液相和固相中的浓度关系可用吸附方程式来表示。作为吸附现象方面的特性有吸附量、吸附强度、吸附状态等, 而宏观地总括这些特性的是吸附等温线.[1]

1.1Langmuir 型分子吸附模型

Langmuir 吸附模型是应用最为广泛的分子吸附模型,Langmuir 型分子吸附模型[2]就是在Langmuir 吸附模型的基础上,研究者就Langmuir 吸附模型的局限性进行了改进、发展,形成了一系列的分子吸附模型。

1. 1.1 Langmuir 分子吸附模型

Lan

? 准一级模型基于假定吸附受扩散步骤控制；

? 准二级动力学模型假设吸附速率由吸附剂表面未被占有的吸附空位数目的平方值决定，吸附过程

受化学吸附机理的控制，这种化学吸附涉及到吸附剂与吸附质之间的电子共用或电子转移； ? 粒子内扩散模型中，qt与t1/2进行线性拟合，如果直线通过原点，说明颗粒内扩散是控制吸附

过程的限速步骤；如果不通过原点，吸附过程受其它吸附阶段的共同控制；该模型能够描述大多数吸附过程，但是，由于吸附初期和末期物质传递的差异，试验结果往往不能完全符合拟合直线通过原点的理想情况。粒子内扩散模型最适合描述物质在颗粒内部扩散过程的动力学，而对于颗粒表面、液体膜内扩散的过程往往不适合

? Elovich 方程为一经验式，描述的是包括一系列反应机制的过程，如溶质在溶液体相或界面处的

扩散、表面的活化与去活化作用等，它非常适用于反应过程中活化能变化较大的过程，如土壤和沉积物界面上的过程。此外，Elovich 方程还能够揭示其他动力学方程所忽视的数据的不规则性。 ? Elovich和双常数模型适合于复非均相的扩散过程。

Langmuir模型假定吸附剂表面均匀，吸附质之间没有相互作用，吸附是单层吸附，即吸附只发生在吸附剂的外表面。Qm 为饱和吸附量

吸附热力学及动力学的研究

摘要：

杂乱无章的实验数据, 不经过数学处理, 得不到能够描述它们的模型，其本身无论在科学理论上，还是在应用技术上都没有太大的实际意义。本文综述了近些年来在液固吸附理论研究领域对吸附等温线，吸附热力学及吸附动力学的研究进展。论述5 种类型吸附等温线，总结了热力学中△H、△G、△S的几种求算方法，以及5种吸附动力学的模型，从而，为吸附实验数据的处理和模型优选,，提供依据。

关键字：吸附 等温曲线 热力学 动力学

1吸附等温曲线

吸附等温曲线是指在一定温度下溶质分子在两相界面上进行的吸附过程达到平衡时它们在两相中浓度之间的关系曲线。在一定温度下, 分离物质在液相和固相中的浓度关系可用吸附方程式来表示。作为吸附现象方面的特性有吸附量、吸附强度、吸附状态等, 而宏观地总括这些特性的是吸附等温线.[1]

1.1Langmuir 型分子吸附模型

Langmuir 吸附模型是应用最为广泛的分子吸附模型,Langmuir 型分子吸附模型[2]就是在Langmuir 吸附模型的基础上,研究者就Langmuir 吸附模型的局限性进行了改进、发展,形成了一系列的分子吸附模型。

1. 1.1 Langmuir 分子吸附模型

Lan

《材料热力学与动力学》复习题

一、常压时纯Al的密度为? = 2.7 g/cm3，熔点Tm = 660.28 ?C，熔化时体积增

加5%。用理查德规则和克劳修斯-克拉佩龙方程估计一下，当压力增加等1 GPa时其熔点大约是多少。

二、热力学平衡包含哪些内容，如何判断热力学平衡？ 三、试比较理想熔体模型与规则熔体模型的异同点。 四、固溶体的亚规则溶体模型中，自由能表示为

Gm??xi0Gi?RT?xilnxi? EGm

ii其中过剩自由能表示为

EGm?xAxB??LAB(xA?xB)

??0实际测得某相中0LAB和1LAB，请分别给出组元A和B的化学位表达式 五、向Fe中加入?形成元素会使?区缩小，但无论加入什么元素也不能使两相

区缩小到0.6at%以内，请说明原因。

六、今有Fe-18Cr-9Ni和Ni80-Cr20两种合金，设其中含碳量为0.1wt%，求

T=1273?C时碳在这两种合金中活度。

七、假如白口铁中含有3.96%C及2.2%Si，计算在900?C时发生石墨化的驱动

力，以铸铁分别处于? +渗碳体两相状态与? +石墨两相状态时碳的活度差来表示此驱动力。由于Si不进入Fe3C中，所以有KSiCem/? = 0。在Fe-C二元合金中，已知9

第六章 相平衡

1. 在室温和标准压力且无催化剂存在时，氮气和氢气可视为不起反应的。今在一容器中

充入任意量的N2(g)、H2(g)和NH3(g)三种气体，则该体系中物种数S和组分数C将是：答案：C

（A）S=3 ，C＝1 （B） S=3 ，C＝2 （C） S=3 ，C＝3 （D） S=2 ，C＝3

2. 在抽空的容器中，加热固体NH4Cl(s)，有一部分分解成NH3(g)和HCl(g)。当体系

建立平衡时，其组分数C和自由度数f是：答案：A

（A） C = 1，f = 1 （B） C = 2，f = 2 （C） C = 3，f = 3 （D）C = 2，f =1 3. 水煤气发生炉中有C(s)、H2O(g)、CO(g)、CO2(g)及H2(g)五种物质，其间能

发生化学反应：CO2(g)?C(s)?2CO(g)；

H2O(g)?C(s)?H2(g)?CO(g)； CO2(g)?H2(g)?H2O(g)?CO(g)

在这样的平衡体系中，组分数为：答案：C

（A） 5 （B） 4 （C） 3