《物化期末考试说明》PPT课件.ppt

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1、物化期末考试说明,方式：闭卷笔试范围：物化下册里课堂讲授的内容题型：单选（15题，30分），填空（5题，20分），简答（4题，28分），计算（2题，22分）,物化下册重点,第八章,1.电导率，摩尔电导率的意义以及它们与溶液浓度的关系2.掌握离子独立移动定律3.掌握迁移数与摩尔电导率，离子电迁移率之间的关系，能熟练的进行计算4.理解电解质的离子平均活度，平均活度因子的意义,第九章,1.电池的书面表示方法，正确写出电池反应和电极反应2.掌握能斯特方程计算电极电势和电池电动势的方法3.了解电动势产生的机理和氢标准电极的作用4.掌握热力学与电化学之间的联系,第十章,1.分解电压2.极化现象，超电势3.

2、金属防腐的办法,第十一章,1.宏观动力学的基本概念（反应速率的表达法，什么是基元反应和非基元反应，反应级数，反应分子数和速率常数）2.掌握简单级数反应（如一级二级和零级）的特点，不但会从实验数据利用各种方法判断反应级数，还要能熟练的利用速率方程计算速率常数，半衰期等。3.掌握三种典型的复杂反应（对峙平行和连续）以及链反应的特点4.熟练的运用Arrhenius公式计算活化能,第十二章,1.碰撞理论和过渡态理论的模型和优缺点。2.溶液反应的特点和溶剂对反应的影响，原盐效应。3.光反应的基本定律，光化学反应与热化学反应的区别，掌握量子产率的计算。4.了解催化剂与催化作用,第十三章,1.表面张力和表面

3、吉布斯自由能的概念。2.明确弯曲表面的附加压力产生的原因及与曲率半径的关系。3.润湿过程的三大类，接触角与润湿方程。4.理解什么叫表面活性剂，了解它在表面上的定向排列和降低吉布斯自由能的情况。5.气固表面吸附本质，Langmuir方程和BET方程，物理吸附和化学吸附的区别。,第十四章,1.胶体分散系统的大概分类，憎液溶胶的结构。2.憎液溶胶在动力性质，光学性质，电学性质方面的特点。,13.8 固体表面的吸附,固体表面的特点,固体表面上的原子或分子与液体一样，受力也是不均匀的，所以固体表面也有表面张力和表面能,固体表面的特点是：,1固体表面分子（原子）移动困难，只能靠吸附来降低表面能,2固体表面

4、是不均匀的，不同类型的原子的化学行为、吸附热、催化活性和表面态能级的分布都是不均匀的。,3固体表面层的组成与体相内部组成不同,固体表面的特点,固体的表面结构,吸附等温线,当气体或蒸汽在固体表面被吸附时，固体称为吸附剂，被吸附的气体称为吸附质。,常用的吸附剂有：硅胶、分子筛、活性炭等。,为了测定固体的比表面，常用的吸附质有：氮气、水蒸气、苯或环己烷的蒸汽等。,吸附量的表示,吸附量通常有两种表示方法：,(2)单位质量的吸附剂所吸附气体物质的量,(1)单位质量的吸附剂所吸附气体的体积,体积要换算成标准状况(STP),吸附量与温度、压力的关系,对于一定的吸附剂与吸附质的系统，达到吸附平衡时，吸附量是温

5、度和吸附质压力的函数，即：,通常固定一个变量，求出另外两个变量之间的关系，例如：,(1)T=常数，q=f(p)，称为吸附等温式,(2)p=常数，q=f(T)，称为吸附等压式,(3)q=常数，p=f(T)，称为吸附等量式,吸附等温线,吸附等温线,样品脱附后，设定一个温度，如253 K，控制吸附质不同压力，根据石英弹簧的伸长可以计算出相应的吸附量，就可以画出一根253 K的吸附等温线，如图所示,用相同的方法，改变吸附恒温浴的温度，可以测出一组不同温度下的吸附等温线。,氨在炭上的吸附等温线,从吸附等温线画出等压线和等量线,吸附等温线的类型,从吸附等温线可以反映出吸附剂的表面性质、孔分布以及吸附剂与吸

6、附质之间的相互作用等有关信息。,常见的吸附等温线有如下5种类型：(图中p/ps称为比压，ps是吸附质在该温度时的饱和蒸汽压，p为吸附质的压力),吸附等温线的类型,()在2.5 nm 以下微孔吸附剂上的吸附等温线属于这种类型。,例如78 K时 N2 在活性炭上的吸附及水和苯蒸汽在分子筛上的吸附。,吸附等温线的类型,()常称为S型等温线。吸附剂孔径大小不一，发生多分子层吸附。,在比压接近1时，发生毛细管凝聚现象。,吸附等温线的类型,()这种类型较少见。当吸附剂和吸附质相互作用很弱时会出现这种等温线。,如 352 K 时，Br2在硅胶上的吸附属于这种类型。,吸附等温线的类型,()多孔吸附剂发生多分子

7、层吸附时会有这种等温线。在比压较高时，有毛细凝聚现象。,例如在323 K时，苯在氧化铁凝胶上的吸附属于这种类型。,吸附等温线的类型,()发生多分子层吸附，有毛细凝聚现象。,例如373 K时，水汽在活性炭上的吸附属于这种类型。,Langmuir吸附等温式,Langmuir吸附等温式描述了吸附量与被吸附蒸汽压力之间的定量关系。他在推导该公式的过程引入了两个重要假设：,(1)吸附是单分子层的,(2)固体表面是均匀的，被吸附分子之间无相互作用,设：表面覆盖度q=V/Vm,Vm为吸满单分子层的体积,则空白表面为(1-q),V为吸附体积,Langmuir吸附等温式,达到平衡时，吸附与脱附速率相等。,吸附速

8、率为,脱附速率为,令：,这公式称为 Langmuir吸附等温式，式中a 称为吸附平衡常数（或吸附系数），它的大小代表了固体表面吸附气体能力的强弱程度。,以q 对p 作图，得：,Langmuir等温式的示意图,1.当p很小，或吸附很弱，ap1，q=ap，q 与 p成线性关系。,2.当p很大或吸附很强时，ap1，q=1，q 与 p无关，吸附已铺满单分子层。,3.当压力适中，q pm，m介于0与1之间。,m为吸附剂质量,重排后可得：,这是Langmuir吸附公式的又一表示形式。用实验数据，以p/Vp作图得一直线，从斜率和截距求出吸附系数a和铺满单分子层的气体体积Vm。,将q=V/Vm代入Langmu

9、ir吸附公式,Vm是一个重要参数。从吸附质分子截面积Am，可计算吸附剂的总表面积S和比表面A。,吸附系数随温度和吸附热的变化关系为,Q为吸附热，取号惯例为放热吸附热为正值，吸热吸附热为负值。,当吸附热为负值时，温度升高，吸附量下降,对于一个吸附质分子吸附时解离成两个粒子的吸附,达吸附平衡时,或,在压力很小时,如果,表示吸附时发生了解离,BET多层吸附公式,由Brunauer-Emmett-Teller三人提出的多分子层吸附公式简称BET公式。,他们接受了Langmuir理论中关于固体表面是均匀的观点，但他们认为吸附是多分子层的。当然第一层吸附与第二层吸附不同，因为相互作用的对象不同，因而吸附热

10、也不同，第二层及以后各层的吸附热接近与凝聚热。,在这个基础上他们导出了BET吸附二常数公式。,BET多层吸附公式,式中两个常数为c和Vm，c是与吸附热有关的常数，Vm为铺满单分子层所需气体的体积。p和V分别为吸附时的压力和体积，ps是实验温度下吸附质的饱和蒸汽压。,BET公式主要应用于测定固体催化剂的比表面,BET多层吸附公式,为了使用方便，将二常数公式改写为：,用实验数据 对 作图，得一条直线。从直线的斜率和截距可计算两个常数值c和Vm，从Vm可以计算吸附剂的比表面：,Am是吸附质分子的截面积，要换算到标准状态(STP)。,BET多层吸附公式,二常数公式较常用，比压一般控制在0.050.35

11、之间。,比压太低，建立不起多分子层物理吸附；,比压过高，容易发生毛细凝聚，使结果偏高。,如果吸附层不是无限的，而是有一定的限制，例如在吸附剂孔道内，至多只能吸附n层，则BET公式修正为三常数公式：,若n=1，为单分子层吸附，上式可以简化为 Langmuir公式。,若n=，(p/ps)0，上式可转化为二常数公式,三常数公式一般适用于比压在0.350.60之间的吸附。,吸附现象的本质物理吸附和化学吸附,具有如下特点的吸附称为物理吸附：,1.吸附力是由固体和气体分子之间的van der Waals引力产生的，一般比较弱。,2.吸附热较小，接近于气体的液化热，一般在几个 kJ/mol以下。,3.吸附无

12、选择性，任何固体可以吸附任何气体，当 然吸附量会有所不同。,4.吸附稳定性不高，吸附与解吸速率都很快,5.吸附可以是单分子层的，但也可以是多分子层的,6.吸附不需要活化能，吸附速率并不因温度的升高而变快。,总之：物理吸附仅仅是一种物理作用，没有电子转移，没有化学键的生成与破坏，也没有原子重排等,吸附现象的本质物理吸附和化学吸附,具有如下特点的吸附称为化学吸附：,1.吸附力是由吸附剂与吸附质分子之间产生的化学键力，一般较强。,2.吸附热较高，接近于化学反应热，一般在42kJ/mol以上。,3.吸附有选择性，固体表面的活性位只吸附与之可发生反应的气体分子，如酸位吸附碱性分子，反之亦然。,吸附现象的

13、本质物理吸附和化学吸附,具有如下特点的吸附称为化学吸附：,4.吸附很稳定，一旦吸附，就不易解吸。,5.吸附是单分子层的。,6.吸附需要活化能，温度升高，吸附和解吸速率加快。,总之：化学吸附相当与吸附剂表面分子与吸附质分子发生了化学反应，在红外、紫外-可见光谱中会出现新的特征吸收带。,物理吸附和化学吸附可以相伴发生，所以常需要同时考虑两种吸附在整个吸附过程中的作用，有时温度可以改变吸附力的性质,H2在Ni粉上的吸附等压线,金属表面示意图,固体表面上的原子或离子与内部不同，它们还有空余的成键能力或存在着剩余的价力，可以与吸附物分子形成化学键。由于化学吸附的本质是形成了化学键，因而吸附是单分子层的。,离子型晶体的表面示意图,氢分子经过渡状态从物理吸附 转变为化学吸附的示意图,本章作业,复习题：14,19习题：1,18备注：下周三（12月26日）交本章作业，下 周五发作业。,