冶金物理化学期末辅导(北科考研)解说.ppt

????????????期末总复习北京科技大学 2013-12- 27 郭汉杰编著,冶金物理化学教程(第二版),冶金工业出版社, 2006 主要参考书目: 教材: 张家芸主编冶金物理化学?课程内容 1冶金热力学基础 2 冶金熔体 3 热力学状态图 4 冶金热力学应用冶金热力学用物理化学的原理解决或判断冶金过程反应的方向()、限度(),研究如何调整热力学函数改变反应的方向及限度的一门学科。 G ?? G? 冶金热力学基本方程 1)体系中组元 i的自由能的描述;理想气体体系中组元 i的自由能;液相体系中组元 i的自由能;固相体系中组元 i的自由能。 2)等温方程式的导出由单个组元 I的自由能推导化学反应的自由能变化;讨论的三种形式;重点讨论的形式, 得出; 与的关系与联系; 与在热力学中分别承担的角色。 3)等压方程式与二项式微分式;由微分式导出积分式;讨论其意义。(练习 1-5 ) 冶金热力学中标准自由能的计算 1)用积分法计算化学反应的标准自由能变化;(注:讲不定积分法,学生阅读定积分法);例题:教科书 p22 例1-6 2)由积分法得到的化学反应的标准自由能求化学反应标准自由能与温度的二项式; 3)由标准生成自由能和标准溶解自由能求化学反应的标准自由能(二项式) ; 4)由电化学反应的电动势求化学反应的标准自由能变化; 5)由自由能函数求化学反应的标准自由能变化。课程大纲体系中组元 i的自由能 1)理想气体的吉布斯自由能在一个封闭的多元理想气体组成的气相体系中,存在组元 1,2 , …… i,……,则在等温等压条件下,其中任一组元 i的自由能用该组元的化学位表示 2)液相体系中组元的吉布斯自由能在多元液相体系中,存在组元 1,2 , …… i,……,则在等温等压条件下,其中任一组元 i的自由能用其在溶液中的化学位 a i标准态的确定原则是: ,选 1%溶液为标准态,组元的浓度为质量百分数, [%i] ; ,选纯物质为标准态,组元的浓度为摩尔分数, x i; ,在其他组元浓度很小时,铁的活度定义为 1。 3)固相体系中组元的吉布斯自由能在多元固相体系中,存在组元 1,2 , …… i,……,则在等温等压条件下,其中任一组元 i的吉布斯自由能为: a i固相体系中组元的活度,其确定原则是: ,则 i的活度选纯物质为标准态,并假设 ai= Xi ; ,则 i在共晶体中的活度定义为 1; i,则其活度定义为 1 。 iinPTi iP RT n G j ln ][ ,,??????????p pp ii 'iinPTi ia RT n G j ln ][ ,,???????? iinPTi ia RT n G j ln ][ ,,????????化学反应等温方程式对以下化学反应????????( ln ) ( ln ) ( ln ) ( ln ) ln ln C D A B C C D D A A B B c d C D C D A B a b A B aA dD G c d a b c RT a d RT a a RT a b RT a a a c d a b RT a a G RT Q ? ???? ???? ???? ???? ????? ??? ????? ? ??????? ?? ????? ??? ??G有三种情况:1?? G> 0?以上反应不可以自动进行; 2?? G< 0?以上反应可以自动进行; 3?? G= 0?以上反应达到平衡,此时?G ? =- RT lnK ??G ?是反应产物与反应物处于标准态时化学位的差,描述反应的限度,是反应平衡态的度量。左边的?G ?是反应在标准态时产物的自由能与反应物的自由能的差。?G ?的计算,通过查热力学数据表,由?G i ?=a i-b iT求得。右边的-RTlnK ?表示的是平衡态,K ?是反应的平衡常数,通常亦可用 K θ表示: ?G = ?G ?+ RT lnQ ?G ? =- RT lnK ? c d c D a b A B a a K a a ?? Van ’ t hoff 等压方程式由吉布斯-亥姆霍兹方程? Gibbs-Helmholtz