2化学热力学初步(1)
第二章 化学热力学初步要点
根据能量守恒与转化定律有：U2 = U1 + Q +W 即： U = Q + W 当系统作体积功时，设系统压力为p，恒定外压下
膨胀做功，体积变化为 V 则 W = － p· V
解：反应 4H2(g) + 2O2(g) = 4H2O(l ) 在等压条件下进行， H= Qp= －1143 kJ
U = H－ nRT
= －1143－[0 －(4+2)] ×8.315 × 10-3 × 298
= －1128kJ
说明：“R”应乘以10-3，则量纲为kJ·mol-1·K-1 。
敞开系统：系统和环境间既有能量的交换，又有物
质的交换。
封闭系统：系统和环境间有能量的交换，但无物质
的交换。
孤立系统：系统和环境间既无能量的交换，又无物
质的交换。
二、状态和状态函数
系统的状态由它的一系列物理量来确定，如气体
的状态由n、T、p、V等物理量决定，当这些物理量 确定时，系统的状态确定，所以状态是系统所有宏 观性质的综合。 系统的状态确定，确定系统状态的物理量就有定值， 确定系统状态的物理量称为状态函数。 状态函数最重要的特点，其变化值只与始态和终态 有关，而与变化的具体途径无关。
三、过程与途径
当系统的状态发生变化时，我们把这种变
化称为过程，完成这个过程的具体步骤称为 途径。
如果系统的状态是在恒压条件下发生变化， 就称等压过程。相应地有等容过程、等温过 程等。
2.2 热力学第一定律
2.2.1 热和功 2.2.2 热力学能 2.2.3 热力学第一定律
化学热力学初步教案
化学热力学初步教案化学热力学初步教案一、教学目标1.掌握化学热力学的基本概念和基本定律，理解能量转换与平衡的基本原理。
2.掌握热力学第一定律和第二定律的含义和应用，了解热力学函数和熵的概念。
3.了解化学反应的热效应和焓变，掌握盖斯定律及其应用。
4.理解化学平衡的条件和影响因素，掌握平衡常数的概念和计算方法。
5.能够运用化学热力学初步解决实际问题，如反应过程中的能量转化与平衡、反应条件优化等。
二、教学内容1.化学热力学基础o热力学的基本概念：系统、环境、状态、过程、功、热、焓等。
o热力学第一定律：能量守恒定律及其在化学反应中的应用。
o热力学第二定律：熵增原理及其在化学反应中的应用。
2.化学反应的热效应o反应热、焓变及其计算方法。
o盖斯定律及其应用：通过已知反应的焓变来计算未知反应的焓变。
3.化学平衡o平衡常数概念及其计算方法。
o平衡移动原理及其影响因素：温度、压力、浓度等。
4.应用案例分析o如何优化反应条件以实现高效的能量转化与平衡？o如何利用化学平衡移动原理进行物质分离或转化？三、教学方法1.理论讲解：通过课堂讲解、案例分析等方式，使学生深入理解化学热力学的概念和原理。
2.实验操作：通过实验验证化学热力学的理论，加深学生对知识的理解和掌握。
3.小组讨论：组织学生进行小组讨论，引导学生运用所学知识解决实际问题。
4.习题练习：布置相关习题，帮助学生巩固所学知识，提高解题能力。
5.自学指导：鼓励学生进行自主学习，提供相关学习资源，引导学生深入探究化学热力学的应用领域。
四、教学评估1.课堂表现：观察学生在课堂上的参与度、表现等，评估学生对知识的掌握程度。
2.实验操作：检查学生的实验操作能力和对实验数据的分析能力，评估学生对实验原理的理解程度。
3.小组讨论：观察学生在小组讨论中的表现，评估学生对知识的运用能力和解决问题的能力。
4.习题练习：检查学生的习题完成情况，评估学生对知识的掌握程度和解题能力。
5.期末考试：通过期末考试全面评估学生对化学热力学初步知识的掌握程度和应用能力。
2化学热力学初步(xiugai)
P△V=P（V2-V1）= PV 2 - PV1 = n2RT - n1RT =（n2 - n1）RT =△nRT (式中的n指的是气体物质的量）
所以
△H=△U+△nRT
[例2.2] 在1atm和373K下（恒温恒压），2 molH2和1 mol O2反 应生成2 mol 水蒸气，放出483.7kJ的热。求生成1 mol 水蒸 气时的△H和△U。
(1)
rHm1
CO2(g)
rH
m
2
rH
m
3
(2)
(3)
CO(g)+1/2O2(g)
已知： （1）C(s) O2(g) CO2(g)
rH
m
1
393.5kJ mol1
求 解：
（3）
CO(
g
)
1 2
O2
(
g
)
CO2
(
g
)
rH
m3
282.99kJ mol 1
（2） C(s)
1 2
O2
(g)
CO(g)
H O(g) H (g) 1 O (g)
2
2
22
rH (298K ) 241.8kJ mol1 m
例：
下列各式中，书写正确的热化学反应式是（ C ）
A、N2H4+O2 = N 2+ 2H2O
rH
m
665kJ mol 1
B、N2H4 （g） +O2 （g） = N 2(g)+ 2H2O （l）
环境对系统作功定为正值，即W>0；
系统对环境作功定为负值，即W<0。
内能(热力学能)
系统内的物质所具有的 热力学能—— 各种形式能量的总和 。
无机化学（周祖新）习题解答第二章
无机化学（周祖新）习题解答第二章第二章化学热力学初步思考题1.状态函数得性质之一就是:状态函数得变化值与体系得始态与终态有关;与过程无关。
在U、H、S、G、T、p、V、Q、W中,属于状态函数得就是U、S、G、T、p、V。
在上述状态函数中,属于广度性质得就是U、H、S、G、V,属于强度性质得就是T、p。
2.下列说法就是否正确:⑴状态函数都具有加与性。
⑵系统得状态发生改变时,状态函数均发生了变化。
⑶用盖斯定律计算反应热效应时,其热效应与过程无关。
这表明任何情况下,化学反应得热效应只与反应得起止状态有关,而与反应途径无关。
⑷因为物质得绝对熵随温度得升高而增大,故温度升高可使各种化学反应得△S大大增加。
⑸△H,△S受温度影响很小,所以△G受温度得影响不大。
2.⑴错误。
强度状态函数如T、p就不具有加与性。
⑵错误。
系统得状态发生改变时,肯定有状态函数发生了变化,但并非所有状态函数均发生变化。
如等温过程中温度,热力学能未发生变化。
⑶错误。
盖斯定律中所说得热效应,就是等容热效应ΔU或等压热效应ΔH。
前者就就是热力学能变,后者就是焓变,这两个都就是热力学函数变,都就是在过程确定下得热效应。
⑷错误。
物质得绝对熵确实随温度得升高而增大,但反应物与产物得绝对熵均增加。
化学反应△S得变化要瞧两者增加得多少程度。
一般在无相变得情况,变化同样得温度,产物与反应物得熵变值相近。
故在同温下,可认为△S不受温度影响。
⑸错误。
从公式△G=△H－T△S可见,△G受温度影响很大。
3.标准状况与标准态有何不同？3.标准状态就是指0℃,1atm。
标准态就是指压力为100kPa,温度不规定,但建议温度为25℃。
4.热力学能、热量、温度三者概念就是否相同？试说明之。
4.这三者得概念不同。
热力学能就是体系内所有能量得总与,由于对物质内部得研究没有穷尽,其绝对值还不可知。
热量就是指不同体系由于温差而传递得能量,可以测量出确定值。
温度就是体系内分子平均动能得标志,可以用温度计测量。
第二章 化学热力学初步
§2-2 热力学第一定律
一、功与热 是体系与环境之间能量交换的两种方式，是过程 量，没有过程就没有能量的传递。 热Q(heat)：热力学中，由于温差而引起传递的能量。 ： 功W(work)：热力学中，除热以外，各种被传递的能 ： 量。如电功、机械功、表面功等. （功=体积功+非体积功） 功 功和热不是状态函数，与过程有关。 功和热不是状态函数
热力学上常见的几种过程： 等压过程(isobaric process)： 等压过程 ： 体系压力始终恒定不变。 （如敞开容器中进行的反应） 等容过程(isochoric process)： 等容过程 ： 体系体积始终恒定不变。 （如体积不变的密闭容器进行的反应） 等温过程(isotheemal process)：只要求T始 = T终 等温过程 ：
3．过程和途径 （process and rood） ． 体系的状态发生变化，从始态到终态，我们说体系 经历了一个热力学过程，简称过程 过程；完成这个过程的 过程 具体步骤称途径 途径
298K, H2O（g) 途径1 298K,H 298K, 2O(l) 始态 373K,H 373K, 2O(l) 途径2 途径 373K,H 373K, 2O（g) 终态
已知 (1) C(石墨 + O2(g) → CO2(g) 石墨) 石墨 = △rHm(1) -393.5 kJ.mol-1 (2) CO(g) + 1/2 O2(g) → CO2(g) = △rHm(2) -282.9 kJ.mol-1 C(石墨) + O2(g) (石墨) 石墨 始态） （始态） △rHm =？ ？ △rHm(1) CO2(g) 终态） （终态） △rHm (2)
热力学动力学初步(1)
化学热力学动力学初步一、选择填空（每题有一个或两个合适的答案，将所选答案的序号填入题前括号内。
）( ) 1. 化学反应自发进行的判据是。
A、ΔGθ＜0B、ΔHθ＜0C、ΔG＜0D、ΔG＞0( ) 2. 已知反应FeO(s) + C(s) → C O(g) + Fe(s) 反应的ΔHθ＞0，ΔSθ＞0。
（假设ΔHθ，ΔSθ不随温度改变而变化），下列说法正确的是。
A、低温下为自发过程，高温下为非自发过程。
B、任何温度下均为非自发过程。
C、高温下为自发过程，低温下为非自发过程。
D、任何温度下均为自发过程。
( ) 3. 已知反应：2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g) 的ΔGθ=－113.2 kJ·mol－1，则Δf G mθ(NO2,g) = kJ·mol－1。
A、－113.2B、－56.6C、－226.4D、前三个答案都不对( ) 4. 已知反应在两个不同温度时的ΔGθ值可近似计算出该反应的。
A、ΔGB、ΔHθC、ΔSθD、ΔSθ和ΔHθ( ) 5. 在1L水中溶解36.2克氯化钠，此过程。
A、ΔG＞0，ΔS＞0B、ΔG＜0，ΔS＜0C、ΔG＜0，ΔS＞0D、ΔG＞0，ΔS＜0( ) 6. 关于熵，下列叙述正确的是。
A、绝对零度时，纯物质的标准熵为零B、单质的标准熵为零C、在可逆反应中，随着生成物的增加熵增大D、在绝热体系中，ΔS＞0的反应总是自发进行的( ) 7. 对于一个化学反应，下列说法正确的是。
A、ΔSθ越负，反应速率越快。
B、ΔHθ越负，反应速率越快。
C、活化能越大，反应速率越快。
D、活化能越小，反应速率越快。
( ) 8. 为了有利于反应：C(s) + CO2(g) → 2CO(g) (ΔH＞0)的进行，理论上采用的反应条件是。
A、高温高压B、低温低压C、高温低压D、低温高压( ) 9. 对反应MgO(s) + SO3(g) → MgSO4(s) (ΔH＜0) 生产操作条件理论上采用较为有利。
化学热力学初步示范课
最大致积功
14
2.2.2 热力学能( thermodynamic energy)
热力学能(U)： 系统内全部微观粒子的全部 能量之和，也称内能。
U是状态函数。
热力学能变化只与始态、终态有关，与变化途径无关。
36
2. 热力学原则态
反映物与生成物都是气体时，各物质的分压 为1.013 105 Pa 反映物与生成物都是液体时，各物质的浓度 为1.0 mol kg-1 固体和液体纯物质的原则态指在原则压力下 的纯物质 原则态对温度没有规定，不同温度下有不同 原则态
37
3. 书写热化学方程式： ● 注明反映的温度和压强条件 ● 注明反映物与生成物的聚集状态，
rHm(298) = - 483.6 kJmol-1
●正逆反映的反映热效应数值相等，符号相反 2H2（g） + O2（g） === 2H2O（g） rHm (298) = - 483.6 kJ mol-1 2H2O（g） === 2H2（g）+ O2（g）
rHm(298) = + 483.6 kJmol-1
35
§ 2.5 热化学方程式
1. 热化学方程式： 2H2（g） + O2（g） === 2H2O（g） rHm (298) = - 483.6 kJ mol-1 r: reaction， m：表达 mol， ：热力学原则态 rHm表达反映进度为1mol时所产生的焓变，称 为
摩尔焓变，单位为KJ.mol
阐明：在等容过程中，体系吸取的热量QV全部 用来增加体系的热力学能。
23
QV= ΔT(C1+C2)
2. 1 热力学基本概念
状态函数 确定体系状态 的物理量，称为状态函数。
例如某理想气体体系 n = 1 mol p = 1.013 105 Pa V = 22.4 dm3 T = 273 K 这就是一种状态。
是由 n，p，V，T 所确定下
来的体系的一种存在形式。
因而 n，p，V，T 都是体系
的状态函数。
状态一定，则体系的状态函 数一定。 体系的一个或几个状态函数
若体系在变化过程中，始态、
终态的温度和环境的温度等于一个
恒值 则称为“恒温过程”。
若体系在变化过程中，始态、
终态的压力和环境的压力等于一个
恒值 则称为“恒压过程”。
体积不变称为 “恒容过程” 若体系和环境之间无热量交换， 则称之为“绝热过程 ”。
途径 完成一个热力学过程，可
以采取多种不同的具体方式。 每一种具体方式，称为一种途径
T 一定，则 U 一定。 即若 T = 0，则 U = 0
发生了变化，则体系的状态发生
变化。
始态和终态 体系变化前的状态 称为始态，变化后的状态称为终态。 状态变化的始态和终态一经确定，
则状态函数的改变量是一定的。
例如，温度的改变量用 T 表示，则 T = T终 － T始 同样理解 n，p，V 等 的意义。
某些状态函数，如 V，n 等所 表示的体系的性质有加和性。
状态函数的改变量均一致。
下面给出其中两种途径：
0.5 105 Pa 4 dm3
1 Pa 2 dm3 105
途径 I
途径 II
2 105 Pa 1 dm3
4 10 5 Pa 0.5 dm3
p = 1 105 Pa
V = 2 dm3
恒温过程
p = 2 105 Pa
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化学热力学初步学号姓名一、是非题（判断下列叙述是否正确，正确的在括号中画√，错误的画）1、系统的焓等于系统的热量。
...................... .................. .........................（）2、在恒温恒压下，某化学反应的热效应Q p=△H＝H2－H1，因为H是状态函数，故Q p也是状态函数。
............................................................ ....................（）3、已知298K时，△f Gθm(SbCl5，g)=-334.3kJ·mol-1，△f Gθm(SbCl3，g)=-301.0kJ·mol-1，则反应SbCl5(g)→SbCl3(g)+Cl2(g)在298K、标准状态下不能自发进行。
....................（）4.如果一个反应的△r Hθm和△r Sθm均为正值，当温度升高时，△r Gθm将减小.................（）5.冰在室温下自发地融化成水，是熵增起了主要作用。
..................................（）6、如果一个反应的△r Hθm和△r Sθm均为正值，当温度升高时，△r Gθm将减小................（）二、选择题（在下列各题中，选择出符合题意的答案，将其代号填入括号内）1、已知反应C2H2(g)+5/2 O2(g)→2CO2(g)+H2O(l)的△r Hθm (1)=-1301.0kJ·mol-1，C(s)+O2(g)→CO2(g)+H2O(l)的△r Hθm (2)=-393.5kJ·mol-1，H2(g)+1/2 O2(g)→H2O(l)的△r Hθm (3)=-285.8kJ·mol-1，则反应2C(s)+H2(g)→C2H2(g)的△r Hθm为.......................... .....................................（）。
(A)228.2kJ·mol-1；(B)-228.2kJ·mol-1；(C)1301.0kJ·mol-1；(D)621.7kJ·mol-1。
2、已知298K时，MnO2(s)→MnO(s)+1/2O2(g)的△r Hθm (1)=134.8kJ·mol-1，MnO2(s)+Mn(s)→2MnO(s)的△r Hθm (2)=-250.4kJ·mol-1，则△f Hθm (MnO2,s)为.........................................................................（）。
(A)-385.2kJ·mol-1；(B)385.2kJ·mol-1；(C)-520.0kJ·mol-1；(D)520.0kJ·mol-1。
3、下列各反应中，其△r Hθm等于相应生成物的标准摩尔生成焓的是........（）。
(A)2S(s)+3O2(g)→2SO3(g)；(B)1/2 H2(g)+1/2 I2(g)→HI(g)；(C)C(金刚石)+O2(g)→CO2(g)；(D)C(石墨)+O2(g)→CO2(g)。
4、在下列各反应中，其△r Hθm恰好等于相应生成物的标准摩尔生成焓的是.（）。
(A)2H(g)+1/2 O2(g)→H2O(l)；(B)2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)；(C)N2(g)+3H2(g)→2NH3(g)；(D)1/2 N2(g)+3/2 H2(g)→NH3(g)。
5、已知△f Hθm (N2O4，g)=9.2kJ·mol-1，则N2O4生成反应的热化学方程式是..（）。
(A)N2(g)+2O2(g)→N2O4(g) △r Hθm =9.2kJ·mol-1；(B)N2(g)+2O2(g)→N2O4(g) △r Hθm =-9.2kJ·mol-1；(C)O2(g)+1/2 N2(g)→1/2N2O4(g) △r Hθm =-9.2kJ·mol-1；(D)2N2(g)+4O2(g)→2 N2O4(g) △r Hθm =18.4kJ·mol-1。
6、已知298K时，△f Hθm (NO2，g)=33.2kJ·mol-1，△f Hθm (H2O，l)=-285.8kJ·mol-1，△f Hθm (HNO3，l)=-173.2kJ·mol-1，△f Hθm (NO，g)=90.3kJ·mol-1，则反应3NO2(g)+H2O(l)→2HNO3(l)+NO(g)的△r Hθm =....................................................（）。
(A)69.9kJ·mol-1；(B)-69.9kJ·mol-1；(C)169.7kJ·mol-1；(D)-169.7kJ·mol-1。
7、已知298K时，△f Hθm (CaO,s)=-635.1kJ·mol-1，△f Hθm (H2O,l)=-285.8kJ·mol-1，△f Hθm (Ca(OH)2,s)=-986.1kJ·mol-1，Ca的相对原子质量为40.1。
则在298K时，1.00kgCaO与水反应生成Ca(OH)2时放出的热量为................................（）。
(A)2.33×103kJ；(B)-65.2kJ；(C)-2.33×103kJ；(D)-1.16×103kJ。
8、在下列各反应中，△r Gθm =△f Gθm (CO2,g)的是......................................................（）。
(A)C(石墨)+O2(g)→CO2(g)；(B)C(金刚石)+O2(g)→CO2(g)；(C)2C(石墨)+2O2(g)→2CO2(g)；(D)2C(金刚石)+2O2(g)→2CO2(g)。
9、已知2NO(g)+O2(g)→2NO2(g)的△r Gθm =-70.6kJ·mol-1，△f Gθm (NO,g)=86.6kJ·mol-1，则△f Gθm (NO2,g)=...............................................................................................................（）。
(A)-70.6kJ·mol-1；(B)141.2kJ·mol-1；(C)-35.3kJ·mol-1；(D)51.3kJ·mol-1。
10.已知：M+N→A+B的△r Gθm (1)=-26.0kJ·mol-1，2A+2B→C的△r Gθm (2)=48.0kJ·mol-1；则在相同条件下，反应：C→2M+2N的△r Gθm为................................................（）。
(A)-4.0kJ·mol-1；(B)4.0kJ·mol-1；(C)-22.0kJ·mol-1；(D)22.0kJ·mol-1。
11.反应：Ca(OH)2(s)→CaO(s)+H2O(l)，在常温下不能自发进行，而在高温下能自发进行，这意味着该反应的............................................................................................................（）。
(A)△r H m>0，△r S m>0；(B)△r H m<0，△r S m>0；(C)△r H m<0，△r S m<0；(D)△r H m>0，△r S m<0。
12.反应3A(s)+2B(g)→A3B2(s)，低温自发，逆反应高温自发，该反应.........................（）。
(A)△r H m<0，△r S m<0；(B)△r H m<0，△r S m>0；(C)△r H m>0，△r S m<0；(D)△r H m>0，△r S m>0。
13.298K时，C(金刚石)的标准摩尔熵为2.4J·mol-1·K-1；则C(石墨)的标准摩尔熵.........（）。
(A)大于2.4J·mol-1·K-1；(B)=2.4J·mol-1·K-1；(C)大于零但小于2.4J·mol-1·K-1；(D)=0J·mol-1·K-1。
14.已知反应FeO(s)+C(s)→CO(g)+Fe(s)的△r Hθm>0，△r Sθm>0，下列叙述正确的是........（）。
(A)标准态、低温下反应可自发进行，高温下不能自发进行；(B)标准态、高温下反应可自发进行，低温下不能自发进行；(C)标准态、任何温度下反应均不能自发进行；(D)标准态、任何温度下反应均能自发进行。
15.下列叙述中正确的是.............................................................................................（）。
(A)放热反应都能自发进行；(B)△r Gθm<0的反应都能自发进行；(C)高温有利于△r Hθm>0，△r Sθm>0的反应自发进行；(D)△r G m>0的反应能自发进行。
16、下列叙述中，错误的是............................................................................................（）。
(A)若△r G m<0，反应能够向正方向进行；(B)若△r H m<0，反应在一定条件下有可能向正方向进行；(C)若△r S m>0，反应在一定条件下有可能向正方向进行；(D)若△r H m<0，△r S m<0，则在所有情况下，反应均能向正方向进行。