第一章 化学热力学基础

第一章 化学热力学基础

1．计算下列体系热力学能的变化（ΔU ）

（1） 体系吸收了60kJ 的热，并对环境做了40kJ 的功。 （2） 体系放出了50kJ 的热和环境对体系做了70kJ 的功。 解：（1）Q = +60kJ W = －40kJ;

ΔU = Q + W = +(60) + (－40) = +20KJ (2) Q = －50KJ W = +70KJ

ΔU = Q + W = (－50) + 70 = +20KJ

2．298K 时，在恒容量热计中测得1.00mol C 6H 6 (1)完全燃烧生成H 2O （1）和CO 2 （g ）时，放热3263.9KJ 。计算恒压下1.00mol C 6H 6 (1)完全燃烧时的反应热效应。 解：C 6H 6完全燃烧时的反应式：C 6H 6(l)+7.5O 2(g)=3H 2O (l)+6CO 2(g) 实验是在恒容条件下, 即 Q V=－3263.9KJ Δn=6-7.5= －1.5

据Q p = Q V +ΔnRT = －3263.9 + (－1.5) × 8.314 × 298 × 10 -3 = －3267.6(KJ·mol -1) 3．在弹式量热计里燃烧氮化铌反应为： NbN (s) + 4

5O 2 (g) =2

1Nb 2O 5 (s) + 2

1N 2 (g)

在298下测得热力学能的变化为－712.97KJ.mol -1，求此反应的焓变。 解：在弹式量热计里测量恒容反应热：

Q V =ΔU = －712.97KJ·mol -1 Δn==2

1 － 4

5 = －4

3

据Q p = Q V +ΔnRT

Q p = H r ? = －712.97+(－4

3) × 8.314 × 298 × 10 –3 = －714.83(KJ·mol -1)

4.已知反应： A + B = C + D

Θ?1H r = －40.0 KJ·

mol -1 C + D = E Θ

?2H r = +60.0 KJ·mol -1

试计算下列反应的Θ?H r :

（1）C + D = A + B （2）2C + 2D = 2A + 2B （3）A + B = E

解：（1）Θ?H r =－Θ?1H r = +40.0 KJ·mol -1 (2) Θ?H r =2(－Θ?1H r )= +80.0 KJ·mol -1

(3) Θ?H r = Θ

?1H r + Θ

?2H r = (－40.0) + ( +60.0) = +20.0 (KJ·mol -1)

5.已知下列热化学方程式：

(1)Fe 2O 3 (s) + 3CO(g) = 2Fe(s) +3CO 2(g) Θ?1H r =－27.6 KJ·mol -1 (2)3 Fe 2O 3 (s) + CO(g) = 2Fe 3O 4(s) +CO 2(g) Θ

?2H r =－58.58 KJ·mol -1

(3) Fe 3O 4 (s) + CO(g) = 3FeO(s) +CO 2(g) Θ?3H r =+38.07 KJ·mol -1

不查表计算下列反应的Θ?H r : FeO (s) +CO (g) = Fe (s) +CO 2 (g) 解：[（1）×3－（2）－（3）×2]／6 为下式： FeO (s) +CO (g) = Fe (s) +CO 2 (g)

Θ?H r =[3Θ?1H r －Θ?2

H r －2Θ?3H r ]／6 =[3×（－27.6）－（－58.58）－2×（+38.07）]／6 = －16.73（KJ·mol -1） 6．已知： （1）Cu 2O (s)+

2

1

O 2 (g)=2CuO (s) Θ?1H r =－143.7 KJ·mol -1； （2）CuO (s)+Cu (s)=Cu 2O (s) Θ

?2H r =－11.5 KJ·mol -1

计算CuO (s)的标准生成热(Θ

?m f H )

解：(1) + (2) 式得： CuO (s) +

2

1

O 2 (g) = CuO (s) 故标准生成热：Θ?m f H = Θ?1H r +Θ

?2H r = (－143.7)+( －11.5) =－155.2（KJ·mol -1）

7. 已知：(1)MnO 2 (s) =MnO (s) +

2

1O 2 (g) Θ

?1H r =+134.8 KJ·mol -1； (2)Mn (s)+ MnO 2 (s) = 2MnO (s) Θ

?2H r =－250.1KJ·mol -1

计算MnO 2 (s)的Θ

?m f H 值。

解：（1）的逆反应为MnO (s) +2

1O 2 (g)= MnO 2 (s) (3)

其Θ

?3H r =－Θ

?1H r =－134.8 KJ·mol -1；

(3) × 2 + (2) 得Mn (s)+ O 2 (g)= MnO 2 (s) 该反应的热效应即MnO 2 (s)的Θ

?m f H 值

Θ?m

f H = (－Θ?1H r ) × 2 + Θ

?2H r = (－134.8) ×2 + (－250.1) = －519.7（KJ·mol -1） 8. 已知：Na 2O(s)和 Na 2O 2 (s)在298K 时的标准生成热分别为－415.9 KJ·mol -1 和－504.6

KJ·mol -1 , 求下列反应的Θ

?m r H 。 2 Na 2O 2 (s) = 2 Na 2O(s) + O 2 (s)

解：

Θ

?m

r H =∑i

i νΘ?m f H (生成物)－∑i

i νΘ?m f H (反应物) = (－415.9) － (－504.6) × 2 = 177.4（KJ·mol -1）

9．在298K 和1.00×105Pa 下，苯甲酸C 6H 5COOH （s ）的标准燃烧热为－3226.87 KJ·mol -1，C （石墨）和H 2的标准燃烧热分别为－393.51 KJ·mol -1和－285.83 KJ·mol -1，求苯甲酸的标准生成热。

解：苯甲酸完全燃烧反应为：C 7H 6O 2 (s) + 2

15O 2 (g) = 7CO 2 (g) +3H 2O (l)

其中：C （石墨）的燃烧热为CO 2（g ）的标准生成热，H 2（g ）的燃烧热为H 2O （l ）的标准生成热，苯甲酸的燃烧热即为上述反应的反应热。

Θ

?m

r H =∑i

i νΘ?m f H (生成物)－∑i

i νΘ?m f H (反应物) －3226.87= 7 × (－393.51) + ( －285.83) × 3－Θ

?m f H (苯甲酸) Θ

?m

f H (苯甲酸) = －385.19（KJ·mol -1） 10．在298K 及1.00×105Pa 下，反应：C （石墨）+ O 2(g) = CO 2(g)

恒压热效应（Θ

?m r H ）为－395.5KJ·mol -1，它的另外两层含义是什么？

解：C （石墨）的标准（摩尔）燃烧热为Θ?m c H 为－395.5KJ·mol -1，CO 2（g ）的标准（摩尔）

生成热Θ?m f H 为－395.5KJ·mol -1。

11．试将下列物质按熵值由小到大的顺序排列：

LiCl(s) Cl 2(g) Li(s) Br 2(g) BrCl(g) 解：Li(s) ﹤ LiCl(s) ﹤Cl 2(g) ﹤BrCl(g) ﹤Br 2(g)

12．从以下各对物质中选出有较大混乱度的物质，除已注明条件者外，每对物质都处于相同的温度和压力。

(1) Br 2(l)、 Br 2(g) (2)Ar(0.1kPa) 、Ar(0.01kPa) (3)HF(g)、HCl(g)

(4)CH 4(g) 、C 2H 6(g) (5)NH 4Cl(s) 、NH 4I(s) (6)HCl(g,298K)、 HCl(g,1000K) 解：混乱度较大（熵值也较大）的物质是：

(1) Br 2(g) (2)Ar(0.01kPa) (3) HCl(g) (4)C 2H 6(g) (5) NH 4I(s) (6) HCl(g,1000K) 13．试判断下列过程的ΔS 是正还是负

（1）冰融化成水 （2）炸药爆炸 （3）甲烷的燃烧反应 （4）合成氨反应 （5）从溶液中析出结晶 解：（1）H 2O （s ）→ H 2O （l ） ΔS 值： 正 （2）炸药爆炸 正 （3）CH 4(g)+2O 2(g) → C O 2(g)+2H 2O(l) 负 （4）N 2(g)+3H 2(g) → 2NH 3(g) 负 （5）从溶液中析出结晶（无序→有序） 负

14．试用热力学的原理说明一氧化碳还原三氧化二铝是否可行？ 3CO(g) + Al 2O 3(s) = 2Al(s) + 3CO 2(g) 解：查表得：

据 Θ

?m r H =

i

i νΘ?m f H (生成物)－i

i νΘ

?m f H (反应物) =3 × (－394.4) － [(－137.2) × 3 + (－1582)] = 810.4（KJ·mol -1）

反应前后，气体摩尔数差值Δn=0，所以ΔS 不大。Θ

?m r H ﹥0，正值大，故不能用一氧

化碳还原三氧化二铝来制铝。

15．既然水结冰过程是熵减小过程，那么为何在低温时水却能自发结冰？ 解：水结冰过程即H 2O （l ）→ H 2O （s ），是一放热过程，即ΔH ﹤0，同时又是熵减小过

程，ΔS ﹤0； 据ΔG=ΔH －T ΔS

当低温时，T 值小时，ΔG ﹤0。 故液态水在低温时能自发结冰。 16．在标准压力（1.00×105Pa ）下自发进行的下述反应所允许的最高温度是多少？ （已知298K 的数据） N 2 (g) + 3H 2 (g) = 2NH 3 (g)

物质 Θ

?m

f H ( KJ·mol -1) Θ

m

S ( J·K -1·mol -1) N 2(g) —

191.50 H 2(g) —

130.57 NH 3(g)

－46.11 192.34

解：Θ

?m r H =（－46.11）×2 = －92.22（KJ·mol -1）

Δr Θ

m S = 192.34 × 2 － (191.5 + 130.57 ×3 ) = －198.5（J·K -1·mol -1） 据Θ?m r G =Θ?m r H －T Δr Θm S

当Θ?m r H ﹤0，Δr Θm S ﹤0，要使Θ?m r G ≦0 则T max ≦Θ?m r H ／Δr Θm S =5

.1981000)22.92(-?-= 465K

17.反应MgCO 3(s) = MgO(s) + CO 2(g) 在1.00×105Pa 下的Θ?m f H 及Θ

m S （298K ）数据已知，求Θ?m r H （298K ）、Δr Θm S （298K ）、Θ?m r G （850K ）及反应能自发进行的最低温度。

物质 Θ

?m f H ( KJ·mol -1) Θ

m

S ( J·K -1·mol -1) MgCO 3(s)

－1096

65.7 CO 2(g) －393 214 MgO(s)

－601.7 26.9

解：据Θ

?m r H =

∑i

i νΘ?

m

f

H (生成物)－∑i

i νΘ?m f H (反应物) Θ

?m r H =(－601.7)+( －393)－(－1096) =101.3（KJ·mol -1） 据Δr Θ

m S =

∑i

i νΘ

m S

(生成物)－

∑i

i νΘm S

(反应物)

Δr Θ

m S = 26.9 + 214－65.7 = 175.2（J·K -1·mol -1） 据Θ?m r G = Θ?m r H －T Δr Θm S

当T=850K 时， Θ

?m r G =101.3－850×175.2×10-3 = －47.6（KJ·mol -1）

当Θ?m r H ﹥0，Δr Θm S ﹥0，反应自发，则Θ?m r G ≦0

即T min ≥Θ

?m r H

／Δr

Θm S

= 2

.175103.1013

? = 578.2K 18．已知298K 及1.00×105Pa 的热力学数据，求反应的标准吉布斯自由能的变化 物质

HAc(aq) Ac －

(aq) AgCl(s) Ag +(aq) Cl －

(aq) H +(aq)

Θ

?m

f G / KJ·mol -1 -399.61

-372.46

-109.72

77.11 -131.17 0

（1）HAc(aq) ? H +(aq) +Ac －

(aq) （2）AgCl(s) ? Ag +(aq) +Cl －

(aq)

解：据Θ

?m r G =

∑i

i νΘ?

m

f

G (生成物)－∑i

i νΘ

?m f G (反应物) (1)Θ

?m r G =（－372.46）－（－399.61）= 27.15（KJ·mol -1） (2)Θ?m r G =（－131.17）+77.11－（－109.72）= 55.66（KJ·mol -1）

19．评论下列各种陈述

（1） 放热反应是自发的。

（2） 反应的产物分子数比反应物多，该反应的Δr S 必是正值。

（3） 纯单质的Θ?m f H 、Θ?m f G 和Θ

m S 皆为零。

（4） 反应的Θ?m r G （298K ）﹥0，该反应永远不能自发进行。

（5） 凡是自发反应都是快速反应。 解：（1）反应方向，由反应的吉布斯自由能的变化决定，当ΔG ﹤0，反应自发进行。据ΔG=ΔH －T ΔS ，ΔG 取值由ΔH 、T 、ΔS 三者确定。当ΔS ﹥0，放热反应可自发进行；多ΔS ﹤0，放热反应则不一定自发进行。

(2)S 与物质的存在状态及本身结构的复杂性相关，一般说，气体物质的量增加的反应，其Δr S 为正值。

(3)说法不正确。应该是，稳定单质的Θ?m r H 、Θ

?m r G 均为零。0 K 时，任何完整晶体的

熵值为零。

(4)说法不正确。反应的Θ?m r G （298K ）﹥0，说明该反应在298K 在标准状态下反应非

自发进行。但是在其它温度条件或在非标准状态下，该反应有可能自发进行。

(5)说法不正确。自发反应不一定是快反应，反应自发性属于化学热力学范畴讨论的问题，而快速反应是反应速率问题属于化学动力学范畴。 20．斜方硫和单斜硫的标准熵各为31.9 J·K -1·mol -1和32.6 J·K -1·mol -1，其标准燃烧热分别为

－296.81 KJ·mol -1与－297.14 KJ·mol -1，求算下列过程的Θ?m r G （298K ）

S （斜方） → S （单斜）

解：据Δr

Θm

S =∑i

i νΘm S (生成物)－∑i

i νΘm S (反应物) 该过程Δ

r

Θ

m

S =32.6－31.9=0.70（J·K -1·mol -1） 据Θ

?m r H =

∑i

i νΘ

?m c

H

(生成物)－

∑i

i νΘ?m c

H

(反应物)

Θ

?m

r H = (－296.81) － (－297.14) = 0.330（KJ·mol -1） 据Θ?m r G = Θ?m r H －T Δr Θ

m S

Θ

?m

r G =0.330－298 × 0.70 × 10-3 = 0.121（KJ·mol -1） 21.

（1）计算反应H 2O(g) +CO(g) = H 2(g) + CO 2(g) 的Θ?m r H 、Θ?m r G 和Δr Θ

m S 。

（2）求算H 2O(g)的标准熵

解：（1）反应的Θ?m r H =(－393.5)－[(－110.5)+( －241.8)]=－41.2（KJ·mol -1） Θ

?m

r G =(－394.4)－[(－137.3)+( －228.6)] =－28.5（KJ·mol -1） 据Θ?m r G =Θ?m r H －T Δr Θ

m S

Δr Θ

m S

= (

Θ?m r H

－

Θ

?m r G

)／T = 298

10)]5.28(2.41[3

?--- = －42.6（J·K -1·mol -1）

（2）据Δ

r

Θ

m

S = ∑i

i νΘm S

(生成物)－

∑i

i νΘ

m S

(反应物)

Θ

m

S (H 2O) = (130.6 + 213.6) －197.9 － (－42.6) = 188.9（J·K -1·mol -1）

第二章 化学热力学初步

第二章化学热力学初步 1. 热力学第一定律W U- = Q ?,由于U为状态函数，所以Q和W也是状态函数，对吗？为什么？ 答：不对。Q和W只有在能量交换的时候才会有具体的数值，并且随途径不同，共和热的数值都会有变化，所以不是状态函数。 2. 解释下列名词 (1) 体系与环境 (2) 热（Q） (3) 功（W） (4) 焓（H）和焓变（H ?） (5) 热力学能U (6) 恒容反应热（Q V）和恒压反应热（Q p） 答：(1) 热力学中称研究的对象为体系，称体系以外的部分为环境。 (2) 体系在变化过程中吸收的热量为Q。 (3) 体系对环境所做的功。 (4) H＝U+PV 当泛指一个过程的时候，其热力学函数的改变量为焓变。 (5) 体系内一切能量的总和叫热力学能。 (6) 在恒容过程中完成的化学反应，其热效应称为恒容反应热。 在恒压过程中完成的化学反应，其热效应称为恒压反应热。 3. 什么叫状态函数？它具有何特性？ 答：藉以确定体系状态的物理量称为体系的状态函数。它具有加和性。 4. 何谓热效应？测量方法有哪两种？ 答：化学反应的热效应为当生成物和反应物的温度相同时，化学反应过程中的吸收或放出的热量。可以选择恒压和恒容两种条件下测量。 5. 什么叫热化学方程式？书写热化学方程式要注意哪几点？ 答：表示出反应热效应的化学方程式叫做热化学方程式。书写化学方程式时要注意一下几点：(1)写热化学方式式，要注意反应的温度和压强条件，如果反应是在298K和1.013×105Pa下进行时，习惯上不予注明。（2）要注明物质的聚集状态和晶形。（3）方程式中的配平系数只是表示计量数，不表示分子数。但计量数不同时，同一反应的反应热数值也不同。 6. ①无机化学中常用的反应热有哪几种？反应热的实质是什么？什么类型的化学反应Q V＝Q p？等摩尔的NaOH和NH3·H2O溶液分别与过量的HCl溶液中和所放热量是否相等？为什么？ ②反应2N2（g）＋O2（g）＝2N2O（g）在298K时，ΔrH m?=164K J·mol-1, 求反应的ΔU? 答：①无机化学中常用的反应热有恒压反应热和恒容反应热。 反应热的实质是：当生产物与反应物的温度相同时，化学反应过程中的吸

第一章 化学热力学基础 公式总结

第一章 化学热力学基础 公式总结 1.体积功 We = －Pe △V 2．热力学第一定律的数学表达式 △U = Q + W 3．n mol 理想气体的定温膨胀过程 .定温可逆时： Wmax=-Wmin= 4.焓定义式 H = U + PV 在封闭体系中，W ′= 0，体系发生一定容过程 Qv = △U 在封闭体系中，W ′= 0，体系发生一定压过程 Qp = H2 – H1 = △H 5.摩尔热容 Cm ( J·K-1·mol-1 ): 定容热容 CV （适用条件 :封闭体系、无相变、无化学变化、 W ′=0 定容过程 适用对象 : 任意的气体、液体、固体物质 ） 定压热容 Cp ?=?2 1 ,T T m p dT nC H （适用条件 :封闭体系、无相变、无化学变化、 W ′=0 的定压过程 适用对象 : 任意的气体、液体、固体物质 ） 单原子理想气体： Cv,m = 1.5R , Cp,m = 2.5R 双原子理想气体： Cv,m = 2.5R , Cp,m = 3.5R 多原子理想气体： Cv,m = 3R , Cp,m = 4R 1 221ln ln P P nRT V V nRT =n C C m = ?=?2 1 ,T T m V dT nC U

Cp,m = Cv,m + R 6.理想气体热力学过程ΔU 、ΔH 、Q 、W 和ΔS 的总结 7.定义:△fHm θ(kJ·mol-1)-- 标准摩尔生成焓 △H —焓变； △rHm —反应的摩尔焓变 △rHm θ—298K 时反应的标准摩尔焓变； △fHm θ(B)—298K 时物质B 的标准摩尔生成焓； △cHm θ(B) —298K 时物质B 的标准摩尔燃烧焓。 8.热效应的计算 由物质的标准摩尔生成焓计算反应的标准摩尔焓变 △rH θm = ∑νB △fH θm ,B 由物质的标准摩尔燃烧焓计算反应的标准摩尔焓变 △rH θm = -∑νB △cH θm ,B 9.Kirchhoff （基尔霍夫） 方程 △rHm (T2) = △rHm (T1) + 如果 ΔCp 为常数，则 △rHm (T2) = △rHm (T1) + △Cp ( T2 - T1) 10.热机的效率为 对于卡诺热机 12 11Q Q Q Q W R +=- =η dT C p T T ? ?2 1 1 2 1211Q Q Q Q Q Q W +=+=-=η121T T T -=

第二章 化学热力学基础

课 题第二章 化学热力学 基础 课次第一讲（2学时） 教学目的（1）理解状态函数的概念及其特点(2)理解过程和途径的区别（3）理解热和功的概念及其符号规定. 重点难点状态函数的基本特点热和功的符号规定及计算 教学过程2-1 热力学的一些基本概念 教学方法 讲授 课的类型 基础课 内蒙古农业大学理学院普通化学教案 第二章 化学热力学基础（8学时） §2．1 热力学的一些基本概念 一．系统和环境 系统是被人为地划定的作为研究对象的物质(又叫体系或物系)。除系统外的物质世界就是环境。体系分类： 孤立系统：与环境既无物质交换又无能量交换。开放系统：与环境既有物质交换又有能量交换。封闭系统： 与环境无物质交换而有能量交换。二．状态和状态函数 在热力学中，为了描述一个系统，必须确定它的一系列性质，即物理性质和化学性质，如温度、压力、体积、密度、组成等。当系统的所有物理性质和化学性质都有确定的值，则称这个系统处于一定的状态。所以系统的状态是由一系列表征系统性质的物理量所确定下来的系统的存在形式，是其物理性质和化学性质的综合表现。系统的状态是由许多宏观的物理量来描述和确定的。例如，气体的温度、压力、体积以及物质的量等宏观物理量确定了，则该气体系统的状态也就确定了。只要其中一个物理量改变，则体系的状态就会发生变化，变化前的状态叫始态，变化后的状态叫终态。 系统的每一状态都具有许多物理和化学性质，状态一定，系统的性质也就一定，状态改变，系统的性质也随之变化。在热力学中把用来说明、

确定系统所处状态的系统性质叫做状态函数。例如p、V、T及后面要介绍的非常重要的热力学能U、焓H、熵S和吉布斯自由能G等均是状态函数。状态函数的特点：一是当系统的状态确定后，系统的宏观性质即状态函数就有确定的数值，亦即系统的宏观性质是状态的单值函数；二是状态函数的变化值只决定于系统的始态和终态，而与状态发生变化时所经历的具体途径无关。无论经历多么复杂的变化，只要系统恢复原状，则状态函数也恢复原状。 状态函数按其性质可分为两大类： （1）广度性质：又称容量性质，当将系统分割成若干部分时，系统的某性质等于各部分该性质之和，即广度性质的值与系统中物质的量成正比，具有加和性。体积、质量、热力学能、熵、焓、吉布斯自由能等均是广度性质。 （2）强度性质：此类性质不具有加和性，其值与系统中物质的量多少无关，仅决定于系统本身的特性。例如，两杯298K的水混合，水温仍是298K，而不是596K。温度、压力、密度、粘度等均是强度性质。 应当指出，两个广度性质的比值，是一个新的强度性质。如摩尔体积、摩尔质量、密度、浓度等就是强度性质。强度性质不必指定物质的量就可以确定。 三．过程和途径 当系统与环境之间发生物质交换和能量交换时，系统的状态就会发生变化，人们把状态变化的经过称为过程，而把完成变化的具体步骤称为途径。一个过程可以由多种不同的途径来实现，而每一途径常由几个步骤组成。例如，在101.325kPa下，将25℃水加热到75℃的过程，可以通过多种途径达到。如途径Ⅰ，直接加热升温到75℃；途径Ⅱ，先把水加热到90℃，然后再冷却到75℃。 热力学常见的过程有： （1）定温过程：系统的状态变化是在系统的始态温度、终态温度及环境温度均相等的条件下发生的过程。即T始=T终=T环=T。

第一章 化学热力学基础 习题解答

第一章 化学热力学基础 1-1 气体体积功的计算式 dV P W e ?-= 中，为什么要用环境的压力e P ？在什么 情况下可用体系的压力体P ？ 答： 在体系发生定压变化过程时，气体体积功的计算式 dV P W e ?-= 中， 可用体系的压力体P 代替e P 。 1-2 298K 时，5mol 的理想气体，在（1）定温可逆膨胀为原体积的 2 倍； ( 2 ) 定压下加热到373K ；（3）定容下加热到373K 。已知 C v,m = 28.28J·mol -1·K -1。 计算三过程的Q 、W 、△U 、△H 和△S 。 解 （1） △U = △H = 0 kJ V V nRT W Q 587.82ln 298314.85ln 1 2 =??==-= 11 2 82.282ln 314.85ln -?=?==?K J V V nR S （2） kJ nC Q H m P P 72.13)298373(,=-==? kJ nC U m V 61.10)298373(,=-=? W = △U – Q P = － 3.12 kJ 112,07.41298 373ln )314.828.28(5ln -?=+?==?K J T T nC S m P （3） kJ nC Q U m V V 61.10)298373(,=-==? kJ nC H m P 72.13)298373(,=-=? W = 0 112,74.31298 373ln 28.285ln -?=?==?K J T T nC S m V 1-3 容器内有理想气体，n=2mol , P=10P θ，T=300K 。求 (1) 在空气中膨胀了1dm 3， 做功多少？ (2) 膨胀到容器内压力为 lP θ，做了多少功？(3）膨胀时外压总比气体的压力小 dP , 问容器内气体压力降到 lP θ时，气体做多少功？ W f dl p A dl p dV δ=-?=-??=-?外外外

第2章化学热力学习题

一、思考题 1. 什么是体系，什么是环境两者有什么区别根据两者的关系，可以将体系分为哪几类 答案：体系：我们所选择的研究对象。 环境：在体系周围与体系有关系的物质。 体系分为：孤立体系；封闭体系；敞开体系。 2. 与环境连通的系统属于何种类型的系统为什么 答案：属于敞开系统，此时环境与系统之间既有物质交换又有能量交换。 3. 密闭容器中的化学反应系统属于何种类型的系统为什么 4. 密闭且保温性能绝好的容器中的化学反应系统属于何种类型的系统为什么 5. 什么是等容热效应与等压热效应两者有什么关系在什么情况下它们相等 答案：等容过程的热效应，称等容热效应，Q v = Δr U ； 等压过程的称等压热效应Q p =ΔH。化学反应、相变过程等一般是在等压条件下进行的，故手册 中列出的有关数据，一般是等压热效应。 对应同一反应，等容和等压热效应 ΔγU m 和 ΔγH m 之间有如下近似关系： ΔγH m =ΔγU m +ΔnRT 式中Δn （或示为 ）为反应过程中气体物质的量的增量。 6. 内能变U ?与等容热效应，焓变H ?与等压热效之间有什么样的关系 7. 内能变与焓变之间有什么关系在什么情况下它们相等 8. 在下列反应或过程中，Q p 与Q v 有区别吗 ① NH 4HS (s)??? →?K 15.273NH 3 (g) + H 2S (g) ② H 2 (g) + Cl 2 (g) ??? →?K 15.273 2 HCl (g) ③ CO 2 (s) ???→?K 15.195 CO 2 (g) ④ AgNO 3(aq) + NaCl (aq) ??? →?K 15.273AgCl(s) + NaNO 3(aq) 9. 下列反应中，哪些反应的H ?≈U ? ① 2H 2（g ）+O 2（g ）== 2H 2O （g ） ② Pb(NO 3)2 +2KI （s ）== PbI 2（s ）+ 2KNO 3 (s) ③ NaOH(aq) + HCl(aq) == NaCl(aq) + H 2O (l) ④ CO 2(g) + NaOH(s) == NaHCO 3(s) 10. 什么是状态函数状态函数有什么特点Q 、W 、H 、U 、S 、G 中哪些是状态函数，哪些不是 答案：体系的性质是由体系的状态确定的，这些性质是状态的函数，称为状态函数； 11. 上题的状态函数中，哪些没有明确的物理意义具有明确物理意义的，请说明其物理意义。 12. 化学热力学中所说的“标准状态”意指什么 答案：状态函数中热力学能U 及焓H 和吉布斯自由能G 等热力学函数的绝对值是无法确定的。为了便于比较不同状态时它们的相对值，需要规定一个状态作为比较的标准。所谓标准状态，是在指定温度T 和标准压力（100kPa ）下该物质的状态，简称标准态。对具体系统而言，纯理想气体=1 p 。溶液中溶质的标准态，是在指定温度T 和标准压力p 的状态；纯液体（或纯固体）物质的标准态是标准压力p 下的状态；混合理想气体的标准态是指任一气体组分的分压力为p 时该气体所处的状态。因压力对液体和固体的体积影响很小，故可将溶质的标准态浓度改用c=1mol ·Kg -1 ，而没有指定温度，所以与温度有关的状态函数的标准状态应注明温度。 13. 化学热力学中，标准状态条件是指压力为100kPa 还是指压力为100 kPa ，温度为 14. 标准摩尔生成焓的定义是什么如何根据时的标准摩尔生成焓的数值计算反应在时的标准摩尔焓变 其他温度时的标准摩尔焓变如何计算 15. 时，物质B 的标准摩尔生成焓符号如何单位如何

第1章化学热力学基础复习题

化学热力学基础复习题 一、是非题 下列各题的叙述是否正确？正确的在题后括号内画“√”，错误的画“?” 1 在定温定压下，CO2由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变，CO2的热力学能和焓也不变。( ) 1答:? 2 25℃时H2(g)的标准摩尔燃烧焓在量值上等于25℃时H2O(g)的标准摩尔生成焓。（） 2答: √p42 3 稳定态单质的?f H m (800K)=0 。( ) 3答: √ 4 d U=nC v,m d T公式对一定量的理想气体的任何pVT过程都适用。( ) 4答: √p32 5 系统处于热力学平衡态时，其所有的宏观性质都不随时间而变。（） 5答:√

6 若系统的所有宏观性质均不随时间而变，则该系统一定处于平衡态。（） 6答: √ 7 隔离系统的热力学能是守恒的。（） 7答:√ 8隔离系统的熵是守恒的。（） 8答:? 9 一定量理想气体的熵只是温度的函数。（） 9答:? 10 绝热过程都是定熵过程。（） 10答:? 11 一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。（） 11答:? 12 系统从同一始态出发，经绝热不可逆过程到达的终态，若经绝热可逆过程，则一定达不到此终态。（）

12答: √ 13 热力学第二定律的克劳修斯说法是：热从低温物体传到高温物体是不可能的。（） 13答:?p51 14 系统经历一个不可逆循环过程，其熵变> 0。（） 14答:?p51 15 系统由状态1经定温、定压过程变化到状态2，非体积功W’<0，且有W’>?G和?G <0，则此状态变化一定能发生。（） 15答: √ 16 绝热不可逆膨胀过程中?S >0，则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中?S <0。（） 16答:? 17 临界温度是气体加压液化所允许的最高温度。( ) 17答:√ 18 化学势是一广度量。（） 18 答: ?

物理化学第二章热力学第一定律

第二章热力学第一定律 一．基本要求 1．掌握热力学的一些基本概念，如：各种系统、环境、热力学状态、系统性质、功、热、状态函数、可逆过程、过程和途径等。 2．能熟练运用热力学第一定律，掌握功与热的取号，会计算常见过程中的Q,W, U和 H的值。 3．了解为什么要定义焓，记住公式U Q V , H Q p的适用条件。 4．掌握理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数，能熟练地运用热力学第一定律计算理想气体在可逆或不可逆的等温、等压和绝热等过程中， U, H, W, Q的计算。 二．把握学习要点的建议 学好热力学第一定律是学好化学热力学的基础。热力学第一定律解决了在恒 定组成的封闭系统中，能量守恒与转换的问题，所以一开始就要掌握热力学的一 些基本概念。这不是一蹴而就的事，要通过听老师讲解、看例题、做选择题和做习 题等反反复复地加深印象，才能建立热力学的概念，并能准确运用这些概念。 例如，功和热，它们都是系统与环境之间被传递的能量，要强调“传递”这个概念，还要强调是系统与环境之间发生的传递过程。功和热的计算一定要与变化的过 程联系在一起。譬如，什么叫雨？雨就是从天而降的水，水在天上称为云，降到地 上称为雨水，水只有在从天上降落到地面的过程中才被称为雨，也就是说，“雨” 是一个与过程联系的名词。在自然界中，还可以列举出其他与过程有关的名词，如风、瀑布等。功和热都只是能量的一种形式，但是，它们一定要与传递 的过程相联系。在系统与环境之间因温度不同而被传递的能量称为热，除热以外， 其余在系统与环境之间被传递的能量称为功。传递过程必须发生在系统与环境之间，系统内部传递的能量既不能称为功，也不能称为热，仅仅是热力学能从一种形式变 为另一种形式。同样，在环境内部传递的能量，也是不能称为功（或热）的。例如在 不考虑非膨胀功的前提下，在一个绝热、刚性容器中发生化学反应、 燃烧甚至爆炸等剧烈变化，由于与环境之间没有热的交换，也没有功的交换，所 以 Q 0, W 0, U 0 。这个变化只是在系统内部，热力学能从一种形式变为

第一章化学热力学基础参考答案

第一章 2．计算下行反应的标准反应焓变△r Hθm: 解：①2Al(s) + Fe2O3(s) → Al2O3(s) + 2Fe(s) △f Hθm(kJ?mol-1) 0 -824.2 -1675.7 0 △r Hθm=△f Hθm(Al2O3,s)+2△f Hθm(Fe,s)-2△f Hθm(Al,s) - △f Hθm(Fe2O3 ,s) = -1675.7 + 2×0 - 2×0 - (-824.2) = - 851.5 (kJ?mol-1) ②C2H2 (g) + H2(g) → C2H4(g) △f Hθm(kJ?mol-1) 226.73 0 52.26 △r Hθm = △f Hθm(C2H4 ,g) - △f Hθm(C2H2,g) - △f Hθm(H2,g) = 52.26 - 226.73 - 0 = -174.47 (kJ?mol-1) 3. 由下列化学方程式计算液体过氧化氢在298 K时的△f Hθm(H2O2，l)： ① H2 (g) + 1/2O2 (g) = H2O (g) △r Hθm = - 214.82 kJ?mol-1 ② 2H(g) + O(g) = H2O (g) △r Hθm = - 926.92 kJ?mol-1 ③ 2H(g) + 2O(g) = H2O2 (g) △r Hθm = - 1070.6 kJ?mol-1 ④ 2O(g) = O2 (g) △r Hθm = - 498.34 kJ?mol-1 ⑤ H2O2 (l) = H2O2 (g) △r Hθm= 51.46 kJ?mol-1 解：方法1：根据盖斯定律有： [（方程①-方程②+方程③-方程⑤）×2-方程④]÷2可得以下方程 ⑥H2(g)+O2(g)=H2O2(l) △r Hθm △r Hθm=[(△r Hθ1-△r Hθ2+△r Hθ3-△r Hθ5) ×2-△r Hθ4] ÷2 ={[-214.82-(-926.92)+(-1070.6)-51.46] ×2-(-498.34)} ÷2 =[(-409.96)×2+498.34] ÷2 =(-321.58) ÷2 = -160.79(kJ?mol-1) △f Hθm(H2O2 ,l)= △r Hθm= -160.79 kJ?mol-1 方法2：(1)由①可知H2O的△f Hθm(H2O,g)= - 214.82 kJ?mol-1 (2)根据④计算O的△f Hθm(O,g) 2O(g) = O2 (g) △r Hθm = - 498.34 kJ?mol-1 △r Hθm = △f Hθm(O2 ,g)- 2△f Hθm(O,g) = 0 - 2△f Hθm(O,g) = - 498.34 kJ?mol-1 △f Hθm(O,g)= 249.17 kJ?mol-1 (3) 根据②求算△f Hθm（H,g) 2H(g) + O(g) = H2O (g) △r Hθm = - 926.92 kJ?mol-1 △f Hθm(kJ?mol-1) 249.17 - 214.82 △r Hθm = △f Hθm(H2O,g) - 2△f Hθm(H,g) -△f Hθm(O,g) = - 214.82 - 2△f Hθm(H,g)- 249.17 = - 926.92

第一章化学热力学习题参考答案

第一章 化学热力学习题参考答案 1. 封闭体系中的理想气体由初态{P 1, V 1, T 1 }，分别经以下四个过程：(1) 等温可逆膨胀; (2) 等温恒外压膨胀；(3) 绝热可逆膨胀；(4) 绝热恒外压膨胀；到具有相同体积V 2的终态。 请在PV 图上表示出四个过程所做的功。并比较其做功的大小。 解：由状态{P 1, V 1, T 1 }到具有相同体积V 2的终态，（1）等温可逆膨胀 （2）等温恒外压膨 胀 （3）绝热可逆膨胀 （4）绝热恒外压膨胀过程的PV 图如下所示 (1)：AB 线下的面积即为过程(1)所做的功[W(1)]； (2)：DB 线下的面积即为过程(2)所做的功[W(2)]； (3)：AC 线下的面积即为过程(3)所做的功[W(3)]； (4)：EF 线下的面积即为过程(4)所做的功[W(4)]； 由图可以看出：W(1)>W(2)；W(1)>W(3)；W(1)>W(4)；W(2)>W(4)；W(3)>W(4)。 2. 证明封闭体系等压热容(C p )与等容热容（C v ）存在如下关系： [()]()P V T V H P C C V P T ??-=-+?? 证明如下： 因为(,)H H T P = 则有??????=+ ? ???????P T H H dH dT dP T P 在恒容条件下： V =+P P T V H H H P T T T ???????????? ? ? ? ????????????? H U PV =+又

U ()则 V V P T V PV H H P T T T P T ???????????????+=+ ? ? ? ? ???????????????? U ()=+移项得： P V T V V H H P PV T T P T T ???????????????-- ? ? ? ? ???????????????? =V P V T V H P C C P T ????????-=- ? ??????????? =V P V T V H P C C P T ? ???????-- ? ???????????即 3. 令 H = H(T, P) 和 S = S(T, P), 根据热力学关系式推导以下关系式： （1）22 11[()]T P P P T P V H C dT T V dP T ??=+-+??? （2）2211[()]T P P P T P C V S dT dP T T ??=+-??? 解答： （1）式证明： ()()因为 p T H H dH dT dp T p ??=+?? ( ) （1）T H CpdT dp p ?=+? dH TdS Vdp =+又 ()()T T H S T V p p ??=+??则 (2） ( )()T P S V p T ??=-??且有麦克斯韦关系式 （3） 将(2)和(3)式代入(1)式得：[( )]p P V dH C dT T V dp T ?=+-+? 积分得：2 211[()]T P P P T P V H C dT T V dP T ??=+-+??? (2)式证明： 因为()()(4)P T S S dS dT dP T P ??=+?? 将(3)式代入(4)式得：()[()](5)P p S V dS dT dP T T ??=+-??

最新第一章 化学热力学的练习题

第一章 化学热力学 自 测 习 题 1.填空题 （1）热是（ ）的一种形式，系统吸热，Q （ ）0；系统放热，Q （ ）0；定压下气体所做的体积 功W=（ ）；气体膨胀时，体积功W （ ）0。若NaOH 溶液与HCl 溶液中和时，系统的焓变θH r ?= a KJ·mol -1,则其热力学能的变化θU r ?=（ ）KJ·mol -1。 （2）反应进度ε的单位是（ ）；反应计量式中反应物B 的计量数υB （ ）0。生成物的υB （ ）0。 （3）由石墨制取金刚石的焓变θm r H ? ( )0,燃烧相同质量的石墨和金刚石，（ ）燃烧放出的热量更多。 （4）已知298K 时下列热化学方程式： ①2NH 3(g)→N 2(g)+3H 2(g) θm r H ?= 92.2 KJ·mol -1 ②H 2(g)+21 O 2(g) →H 2O(g) θm r H ?= －241.8 KJ·mol -1 ③4NH 3(g)+ 5O 2(g) →4NO(g)+6 H 2O(g) θm r H ?= －905.6 KJ·mol -1 试确定θm f H ?（NH 3，g ，298K ）=（ ）KJ·mol -1；θm f H ?（H 2O ，g ，298K ）= （ ）KJ·mol -1；θm f H ?（NO ，g ，298K ）=（ ）KJ·mol -1。由NH 3 (g) 生产1.00Kg NO(g)则放出热量为（ ）KJ 。 （5）已知反应HCN （aq ）+OH -（aq ）→CN -（aq ）+ H 2O(l)的θ m r H ?= －12.34KJ·mol -1;反应H +（aq ）+OH -（aq ）→H 2O(l)的θm r H ?= －55.84KJ·mol -1. θm f H ?（OH -,aq ）= －229.994KJ·mol -1, θm f H ?（H 2O,l ）= -285.83KJ·mol -1,则θm f H ?（H +，aq ）= （ ）KJ·mol -1；HCN （aq ）在水中的解离反应方程式为 （ ），该反应的 θm r H ?= （ ）KJ·mol -1。 2.选择题 （1）下列物理量中，属于状态函数的是（ ） （A ）H （B ）Q （C ）△H （D ）△U

第2章 电化学热力学

第2章电化学热力学 2.1 相间电位和电极电位 2.1.1 相间电位 两相接触时，荷电粒子（含偶极子）在界面层中的非均匀分布使两相界面层中存在电位差，这种电位差称为相间电位。引起相间电位的可能有以下四种情形： (a)带电粒子在两相间的转移或利用外电源向界面两侧充电使两相中出现剩余电 荷，形成“双电层”。 (b)阴、阳离子在界面层中吸附量不同，使界面与相本体中出现等值反号电荷. 在界面的溶液一侧形成吸附双电层。 (c)溶液中极性分子在界面溶液一侧定向排列，形成偶极子层。 (d)金属表面因各种短程力作用而形成的表面电位差。 在电化学体系，离子双电层是相间电位的主要来源，同一种粒子在不同相中所具有的能量状态是不同的，当两相接触时，该粒子就会自发地从高能态相向低能态相转移。对于不带电的粒子i相间稳态分布的条件是 即该粒子在两相中的化学位相等，

对于带电粒子来说，在两相间转移时，除了引起化学能的变化外，还有随电荷转移所引起的电能变化。假设孤立相M是一个由良导体组成的球体，因而球体所带的电荷全部均匀分布在球面上。 (1)将单位正电荷e从无穷远处移至离良导体球M 104～10-5cm处时所做的功, 电荷与球体之间只有长程力（库仑力）作用，称为M相(球体)的外电位，用ψ表示,有: (2)从10-4 ～ 10-5cm处越过表面层到达M相内界面短程力做电功称为M的表面电位χ: χ (3)克服物相M与试验电荷之间短程力所作的化学功： μ 化 对于单位正电荷情况：任一相的表面层中，由于界面上的短程力场(范德瓦耳斯力、共价键力等)引起原子或分子偶极化并定向排列，使表面层成为一层偶极子层。单位正电荷穿越该偶极子层所作的电功称为M相的表面电位χ。所以将一个单位正电荷从无穷远处移入M相所作的电功是外电位ψ与表面电位χ之和，即 Ф称为M相的内电位。如果进入M相的不是单位正电荷，而是1摩尔的带电粒

第一章 化学热力学基础 公式总结

第一章 化学热力学基础 公式总结 1.体积功 We = －Pe △V 2．热力学第一定律的数学表达式 △U = Q + W 3．n mol 理想气体的定温膨胀过程 .定温可逆时： Wmax=-Wmin= 4.焓定义式 H = U + PV 在封闭体系中，W ′= 0，体系发生一定容过程 Qv = △U 在封闭体系中，W ′= 0，体系发生一定压过程 Qp = H2 – H1 = △H 5.摩尔热容 Cm ( J·K-1·mol-1 ): 定容热容 CV （适用条件 :封闭体系、无相变、无化学变化、 W ′=0 定容过程 适用对象 : 任意的气体、液体、固体物质 ） 定压热容 Cp ?=?2 1 ,T T m p dT nC H （适用条件 :封闭体系、无相变、无化学变化、 W ′=0 的定压过程 适用对象 : 任意的气体、液体、固体物质 ） 单原子理想气体： Cv,m = 1.5R , Cp,m = 2.5R 双原子理想气体： Cv,m = 2.5R , Cp,m = 3.5R 1 221ln ln P P nRT V V nRT =n C C m = ?=?2 1 ,T T m V dT nC U

多原子理想气体： Cv,m = 3R , Cp,m = 4R Cp,m = Cv,m + R 6.理想气体热力学过程ΔU 、ΔH 、Q 、W 和ΔS 的总结 7.定义:△fHm θ(kJ·mol-1)-- 标准摩尔生成焓 △H —焓变； △rHm —反应的摩尔焓变 △rHm θ—298K 时反应的标准摩尔焓变； △fHm θ(B)—298K 时物质B 的标准摩尔生成焓； △cHm θ(B) —298K 时物质B 的标准摩尔燃烧焓。 8.热效应的计算 由物质的标准摩尔生成焓计算反应的标准摩尔焓变 △rH θm = ∑νB △fH θm ,B 由物质的标准摩尔燃烧焓计算反应的标准摩尔焓变 △rH θm = -∑νB △cH θm ,B 9.Kirchhoff （基尔霍夫） 方程 △rHm (T2) = △rHm (T1) + 如果 ΔCp 为常数，则 △rHm (T2) = △rHm (T1) + △Cp ( T2 - T1) 10.热机的效率为 对于卡诺热机 dT C p T T ? ?2 1 1 2 1211Q Q Q Q Q Q W +=+=-=η

第一章 化学热力学基础

第一章化学热力学基础 1．计算下列体系热力学能的变化（ΔU） （1）体系吸收了60kJ的热，并对环境做了40kJ的功。 （2）体系放出了50kJ的热和环境对体系做了70kJ的功。 解：（1）Q = +60kJ W = －40kJ; ΔU = Q + W = +(60) + (－40) = +20KJ (2) Q = －50KJ W = +70KJ ΔU = Q + W = (－50) + 70 = +20KJ 2．298K时，在恒容量热计中测得1.00mol C6H6 (1)完全燃烧生成 H2O（1）和CO2 （g）时，放热3263.9KJ。计算恒压下1.00mol C6H6 (1)完全燃烧时的反应热效应。 解：C6H6完全燃烧时的反应式：C6H6(l)+7.5O2(g)=3H2O(l)+6CO2(g) 实验是在恒容条件下, 即 Q V=－3263.9KJ Δn=6-7.5= －1.5 据Q p= Q V +ΔnRT = －3263.9 + (－1.5) × 8.314 × 298 × 10 -3 = －3267.6(KJ·mol-1) 3．在弹式量热计里燃烧氮化铌反应为： NbN (s) + O2 (g) =Nb2O5 (s) + N2 (g) 在298下测得热力学能的变化为－712.97KJ.mol-1，求此反应的焓变。解：在弹式量热计里测量恒容反应热： Q V =ΔU = －712.97KJ·mol-1 Δn== － = － 据Q p = Q V +ΔnRT Q p = = －712.97+(－) × 8.314 × 298 × 10 –3 = －714.83(KJ·mol-1) 4.已知反应： A + B = C + D = －40.0 KJ·mol-1 C + D = E = +60.0 KJ·mol-1 试计算下列反应的 : （1）C + D = A + B （2）2C + 2D = 2A + 2B （3）A + B = E 解：（1）

化学热力学基础参考答案

第一章 化学热力学基础 P 19综合题 解：（1）),()1(),(),(32s CaCO H g CO H s CaO H H f f f θθθθ?-+?+?=? =-635.1+（-393.5）+（-1）×（-1206.9） =178.3（KJ .mol -1） =39.8+213.7+(-1)×92.9 =160.6(J.mol -1.K -1) =178.3-298.15×160.6×10-3 =130.41>0 反应正向不自发，应该逆向进行。 （2）根据0=?-?=?θθθS T H G 有： P 21 11、（1）错 （2）错 （3）错 （4）正确 15、(1)△S<0 (负) (2) △S<0（负） （3）△S>0（正） (4) △S>0（正） 16、S θ:C(石墨，s)

化工热力学(下册)第二版 夏清 第2章 吸收答案

第二章 吸收 1. 从手册中查得101.33 KPa 、25 ℃时，若100 g 水中含氨1 g ，则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987 KPa 。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律，试求溶解度系数H (kmol/ (m 3·kPa))及相平衡常数m 。 解：（1） 求H 由33NH NH C P H * = .求算. 已知：30.987NH a P kP *=.相应的溶液浓度3NH C 可用如下方法算出： 以100g 水为基准，因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为 31000/kg m .则： 3333 31/17 0.582/1001 1000 0.582 /0.590/() 0.987NH NH NH a C kmol m H C P kmol m kP *= =+∴===? (2). 求m .由333 333330.987 0.00974 101.33 1/17 0.0105 1/17100/18 0.00974 /0.928 0.0105 NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y P x m y x ** **== = ===+=== 2. 101.33 kpa 、10 ℃时，氧气在水中的溶解度可用p O2=3.31×106x 表示。式中：P O2为氧在气相中的分压，kPa 、x 为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中，每立方米溶有多少克氧。 解： 氧在空气中的摩尔分数为0.21.故： 222 26 6 101.330.2121.2821.28 6.4310 3.31106 3.3110O O a O O P Py kP P x -==?====??? 因2O x 值甚小，故可以认为X x ≈ 即：2266.4310O O X x -≈=? 所以：溶解度6522232()6.431032 1.1410()/()11.4118()g O kg O kg H O m H O --????= =?=?????

第二章 化学热力学

§2.1化学热力学基本概念 系统的状态一定，状态函数的值就有一个相应的确定的值，即状态函数只与系统状态有关。 状态函数的变化值只与系统的始末态有关，与途径无关。 广度性质：广度性质的数值与系统的数量成正比。 例如系统的体积、质量及即将学习的内能、焓、熵等都属于广度性质 强度性质：强度性质不具有加和性，其数值决定于系统自身的特性，与系统的数量无关。 例如温度、压力、摩尔质量、摩尔熵、摩尔吉布斯函数等都属于强度性质 系统的两个广度性质相除之商就成为强度性质。例如，密度是质量除以体积之商 系统的标准态 标准压力：国际标准中规定100.0kPa 为标准压力，以P θ表示 气体标准态：处于标准压力下的具有理想气体行为纯气体状态即为标准态 纯液体和固体的标准态：处于标准压力下的纯液体和纯固体中最稳定状态 溶液的溶质标准态：处于标准压力下溶质浓度为C θ = 1 mol·L?1或 b θ =1mol·kg?1时， 且符合亨利定律的假想状态（可参考物理化学的有关章节。） 热和功是在热力学过程中系统与环境之间所传递的能量，其数值与热力学过程所经过的具体途径有关。因此热和功不是热力学性质，即不是状态函数 几种过程的的体积功计算 体积功的基本计算公式：δW=?P 外dV 恒压过程的功 W=?P （V2?V1）;恒容过程的功 W=?∫P 外dV=0（dV=0） 向真空中自由膨胀 W=?∫PdV=0(P 外=0); 理想气体的恒温可逆过程: 1221ln ln p p nRT V V nRT W ==§2.2 热力学能和焓 一，热力学能(内能)：内能是系统的状态函数，只决定于其状态，是系统状态的单值函数，在确定的状态下有确定的值。其确切数值尚无法知道。内能改变值也只取决于系统的始态和终态，而与变化的途径无关 恒容热效应QV ：在只做体积功的情况下，恒容过程系统与环境交换的热 W=0 ΔU=Q-W 二，焓：（H ） 在热力学上将(U+PV)定义为焓，组合成一个新的状态函数，并用符号H 表示，H=U+P·V 恒压热效应：在不做非体积功的情况下，恒压过程系统与环境交换的热。Qp=ΔH 焓的性质：1，焓是一个组合的状态函数,2，对同一物体高温时的焓大于低温时的焓。 3，H 高温物>H 低温物 4， H 气>H 液>H 固 5，对只做体积功的化学反应来说，系统的焓变等于恒压反应热 Qp=ΔH=H 生成物?H 反应物, 6，和热力学能一样，焓的绝对值无法确定，但其变化量ΔH 则是可以测定的。 7，对于理想气体来说，其热力学能和焓都仅仅是温度的函数，与压力、体积无关。 三、热化学定律 标准摩尔生成焓(或标准摩尔生成热) {ΔfH Θm} 化学反应热效应（ΔrH θm ）。 在298K 时，由标准态下最稳定的单质生成1mol 标准态下某化合物时的焓变，称为该化合物的标准摩尔生成焓(或标准摩尔生成热)，用ΔfH Θm 表示 其中“f ”表示生成反应，“m ” ΔU=QV 恒容热效应等于系统的热力学能变

【无机化学试题及答案】第二章 化学热力学基础

第二章化学热力学基础 一、填空题 1，热力学第一定律的数学表达式为；若不做非体积功，热力学第一定律可表示为。 2，在物理量H ，S ，G ，Q ，W ，T ，p 中，属于状态函数的是，与过程有关的量是______；在上述状态函数中，属于强度性质的是。 3，在温度T 时，参考单质的标准摩尔生成焓，标准摩尔生成吉布斯函数，标准摩尔熵。 4，反应 2AB(s)B (g)＋AB 3(s)在298.15 K 、标准状态下正向自发进行，由此可判断该 反应的(298.15 K)，(298.15 K)，(298.15 K)，若升高温度，反应正向进行的程 度。 5，(NaCl, s, 298.15 K)称为，其SI 单位为。 6， 2(H O, g, 298.15 K)称为，其SI 单位为。 7，2(O , g, 298.15 K)称为，其SI 单位为。 二、是非题 1，虽然温度对r m H ?和r m S ?的影响较小，但温度对r m G ?的影响却较大。 2，由于r m ,0p w H Q '=?=，而H 是状态函数，因此,0p w Q '=也是状态函数。 3，r m S ?＞0的反应在等温、等压下均能自发进行。 4，对于任何物质，焓和热力学能的相对大小为H U ＞。 5，298.15 K 时，2H (g)的标准摩尔燃烧焓等于2H O(g)的标准摩尔生成焓。 6，由于Q 和W 与过程有关，因此Q ＋W 也与过程有关。 7，对于同一化学反应，r m ()H T ?必定大于r m ()U T ?。 8，等温等压不做非体积功的条件下，一切吸热且熵减小的反应，均不能自动进行。 9，反应 21 CO(g)+O (g)2 2CO (g)的标准摩尔焓变即为2CO (g)的标准摩尔生成焓。 10，化学反应的摩尔焓变就是反应热。 三、问答题 1，化学反应的r m G ?与有何不同？ 2，如果系统放热，其热力学能是否一定减少？ 3，Hess 定律的内容如何？它能解决什么问题？ 4，什么叫标准摩尔生成焓？如何利用标准摩尔生成焓计算反应的标准摩尔焓变？写出有关的计算公式。 四、计算题 1，反应2CuO(s) 221 Cu O(s)O (g) 2＋在300 K 时 ＝112.01 kJ mol ?－，在400 K 时 ＝102.01 kJ mol ?－。 （1）计算上述反应在298.15 K 时的标准摩尔焓变和标准摩尔熵变； （2）在标准状态下，该反应自发进行的最低温度是多少？ 2，一系统由状态A 沿途径Ⅰ变化到状态B 时，从环境吸收了315.0 J 的热，同时对环境