2化学热力学初步
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
2化学热力学初步-题目
第二章 化学热力学初步1. 关于熵，下列叙述中正确的是( )A. 0K 时，纯物质的标准熵 S=0 ; B. 单质的S =0 ，单质的△H 和△G 均等于零;C. 在一个反应中，随着生成物的增加，熵增大;D. △S>0 的反应总是自发进行的.2. 下列反应中哪个是表示△H=△H(AgBr ，s)的反应( )A. Ag(aq) + Br(aq) =AgBr(s)B. 2Ag(s) + Br 2(g) =2AgBr(s)C. Ag(s) + 1/2Br 2(l) = AgBr(s)D. Ag(s) + 1/2 Br 2(g) =AgBr(s)3. 由下列数据确定CH 4(g)的 m f H ∆为（ ）。
C(石墨) + O 2(g)=CO 2(g) m r H ∆= - 393.5 kJ·mol -1H 2(g) +21O 2(g)=H 2O (l) m r H ∆= - 285.8 kJ·mol -1 CH 4(g)+2O 2(g)=CO 2(g)+2H 2O (l) m r H ∆= - 890.3 kJ·mol -1A . 211 kJ·mol -1B .-74. 8 kJ·mol -1C . 890.3 kJ·mol -1D .缺条件，无法算4. （多选）已知: 298K 和101.325kPa 下:△H (kJ·mol -1) S (J·mol -1·K -1)石墨 0.0 5.74金刚石 1.88 2.39下列哪些叙述是正确的 ( )A. 根据焓和熵的观点，石墨比金刚石稳定;B. 根据焓和熵的观点，金刚石比石墨稳定;C. 根据熵的观点，石墨比金刚石稳定，但根据焓的观点，金刚石比石墨稳定;D. 根据焓的观点石墨比金刚石稳定，但根据熵的观点金刚石比石墨稳定;E. △G (金刚石)>△G (石墨).5. （多选）下列情况下，结论正确的是 ( )A. 当△H>0，△S<0时，反应自发;B. 当△H<0，△S>0时，反应自发;C. 当△H<0，△S<0时，低温非自发，高温自发;D. 当△H>0，△S>0时，低温非自发，高温自发;E. 当△H>0，△S>0时，任何温度下均不自发.6. 已知 :4Fe(s) + 3O 2 = 2Fe 2O 3(s); △G=-1480kJ·mol -14Fe 2O 3(s)+Fe(s)=3 Fe 3O 4 (s); △G=-80kJ·mol -1则 △G(Fe 3O 4，s)的值是( )kJ·mol -1A. -1013B. -3040C. 3040D. 10137. 对于封闭体系，体系与环境间( )A. 既有物质交换，又有能量交换;B. 没有物质交换，只有能量交换;C. 既没物质交换，又没能量交换;D. 没有能量交换，只有物质交换.8. 关于熵，下列叙述中正确的是………………………………… ( )(A) 0 K 时，纯物质的完整晶体的熵值等于0(B) 单质的S =0，单质的△H 和△G 均等于零(C) 在一个反应中，随着生成物的增加，熵增大(D) △S > 0的反应总是自发进行的9. 室温下，稳定状态单质的标准摩尔熵………………………… ( )(A) 0 (B) >0 (C) <0 (D) 1 J·mol -1·K -110.已知下列热化学方程式：(g)CO (s)O 2Fe CO(g)(s)O 3Fe 24332+=+ Δr H m ø＝-25KJ ·mol -1(g)3CO 2Fe(s)3CO(g)(s)O Fe 232+=+ Δr H m ø＝-49KJ ·mol -1(g)CO 3FeO(s)CO(g)(s)O Fe 243+=+ Δr H m ø＝19KJ ·mol -1不用查表，计算下列反应的热效应Δr H m ø(g)CO Fe(s)CO(g)FeO(s)2+=+11.反应(g)2SO (g)O (g)2SO 322=+计算说明：（1）在标准态及25℃时，反应能自发进行的原因。
2化学热力学初步(1)
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.......................... .....................................（）。
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 。
chap2 化学热力学初步2
3－2 热化学方程式
热化学方程式： 热化学方程式：表示化学反应及其反应热关系的化学反应方程式
2H2(g) + O2(g) =2H2O(g) △rHm= -483.6 kJ/mol
书写热化学方程式时应注意： 书写热化学方程式时应注意： 标明反应的温度及压力，若在p ①标明反应的温度及压力，若在 θ、T=298.15K可不写 可不写 标明物质的状态，若有几种晶型也要标明。 ②标明物质的状态，若有几种晶型也要标明。 聚集状态不同时， ③聚集状态不同时，△rHm不同 化学计量数不同时， ④化学计量数不同时， △rHm 不同
实验测得298K时，C7H16的恒容燃烧热△rUm＝－ 的恒容燃烧热△ 例2-4 实验测得 时 4807.12kJ/mol，求此条件下该反应的恒压燃烧热。 ，求此条件下该反应的恒压燃烧热。 C7H16(l) + 11O2(g) = 7CO2(g) + 8H2O(l)
Solution
△rHm=△rUm+RT∑vB(g) △ =-4807.12kJ/mol+8.315kJ/mol/K×298K×（7－11）×10－3 × × － ） =-4817.03kJ/mol
Κ时 计算蒸发1 例 2−5 298 Κ时, 水的蒸发热为 43.93 kJ·mol-1。计算蒸发 mol 水时的Q ， 水时的 p，W 和△rHm、△rUm 。
Solution
H2O(l) → H2O(g) △rHm = 43.93 kJ·mol–1 Qp＝ △rHm = 43.93 kJ 1mol水蒸发过程做的体积功为： 水蒸发过程做的体积功为： 水蒸发过程做的体积功为 W=－p∆V=－∆nRT=－1×8.315kJ/mol /K× 298K － － = －2.48KJ ＋（– △rUm= Q ＋W = 43.93 kJ ＋（ 2.48）kJ = 41.45 kJ·mol-1
化学热力学
第 二 章 化 学 热 力 学 初 步
3、掌握化学反应的标准摩尔焓变(standard molar enthalpy change)的各种 计算方法；（标准生成热（ standard heat of formation ）、燃烧热 （standard heat of combustion）。）
4、掌握化学反应的标准摩尔熵变（standard molar entropy change）和标 准摩尔吉布斯自由能变（standard molar Gibbs free energy change） 的计算方法； 5、会用ΔG来判断化学反应的方向，并了解温度对ΔG的影响。
不 可 逆 途 径 和 可 逆 途 径 的 功 和 热
第 二 章 化 学 热 力 学 初 步
2.1 热力学第一定律
*对于理想气体来说，热力学能U只是温度的函数，
第 二 章 化 学 热 力 学 初 步
根据热力学第一定律，比较不同途径时的功和热， 必然有如下结论： 理想气体恒温膨胀过程中，以可逆途径进行 时，体系对环境做的功最大，吸收的热量最多； 恒温压缩过程中，以可逆途径进行时，环境对体 系做的功最小，体系放出的热量最少。
2.1 热力学第一定律
3. 过程和途径（process and pathway）
方式 途径 过程 状态
第 二 章 化 学 热 力 学 初 步
基 本 概 念
过程 状态1 途径1 状态2
途径2
平衡状态
2.1 热力学第一定律
热力学中常见的过程 等温过程(isothermal process) ：T1＝T2＝T环 等压过程(isobaric process)：p1＝p2＝p环 等容过程(isochoric process)：V1＝V2 绝热过程(adiabatic process)：Q＝0 循环过程(cyclic process)： 可逆过程*(reversible process)：它是一种在无限接近于 平衡，并且没有摩擦力条件下进行的理想过程。 自发过程 (spontaneous process) ： 一定条件下，自动进 行的过程。
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。
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第二章 化学热力学初步
1．计算系统热力学能的变化
（1）系统吸收了100J 的热量，并且系统对环境做了540J 功。
解：根据热力学第一定律，U Q W ∆=+∴100J (540J)440J U ∆=+-=-
（2）系统放出100J 的热量，并且环境对系统做了635J 功。
解：根据热力学第一定律，U Q W ∆=+∴100J+635J=535J U ∆=-
4．已知：
(1) C(s) + O 2(g) = CO 2(g) 11393.5r H kJ mol -∆=-⋅θ
(2) H 2(g) +12O 2(g) = CO 2(g) 12285.9r H kJ mol -∆=-⋅θ (3) CH 4(g) +2O 2(g) = CO 2(g) + 2H 2O(l) 13
890.0r H kJ mol -∆=-⋅θ 试求反应(4) C(s) + 2H 2(g) = CH 4(g) 的4r H ∆θ
解：根据盖斯定律和已知条件可见，(4)＝(1) + 2(2) - (3) r 4r 1r 2r 2H H H H ∴∆=∆+⨯∆-∆θ
θ
θθ
5．利用附录二的数据，计算下列反应在298K 的r m H ∆θ
(1) 223PbS(s)+O ()=PbO(s)+SO (g)2
g 查表f m H ∆θ：-100 0 -219 -297 kJ.mol -1
-1r m
(215297)(0100)412kJ mol H ∆=----=-⋅θ (2) 3224NH (g)+5O ()=4NO(g)+6H O(l)g
查表f m H ∆θ：-46.11 0 90.4 -285.8 kJ.mol -1
-1r m
(490.46285.8)(0446.11)1169kJ mol H ∆=⨯-⨯--⨯=-⋅θ 9．预言下列过程系统的△S 符号：
(1) 水变成水蒸气；
(因为吸热，体积增大，混乱度增大）
(2) 气体等温膨胀；
(因为吸热，体积增大，混乱度增大）
0>∆S 0>∆S -1
393.52285.9890.075.3kJ mol =--⨯+=-⋅
(3) 苯与甲苯相溶；
(因为混乱度增大）
(4) 盐从过饱和溶液中结晶出来；
（因为混乱度降低）
(5) 渗透；
(在渗透压实验中，水分子从纯水渗透到溶液中时混乱度增大)
(6) 固体表面吸附气体。
(因为吸附在固体表面，气体分子更加有序，混乱度降低)
14．利用附录二的数据，判断下列反应25℃和标准态下能否自发进行。
(1) 2232Ca(OH)(s)+CO ()=CaCO (s)+H O(l)g
查表f m G ∆θ：-896.8 -394.4 -1128.8 -237.2 kJ.mol -1
-1r m
(237.21128.8)(896.8394.4)74.8kJ mol G ∆=-----=-⋅θ r m 0G ∆<∴θ此条件可以自发进行。
(2) 4242CaSO 2H O(s)=CaSO (s)+2H O(l)⋅
查表f m G ∆θ：-1797 -1321.9 -237.2 kJ.mol -1
-1r m
(1321.92237.2)(1797)0.7kJ mol G ∆=--⨯--=⋅θ r m 0G ∆>∴θ此条件不能自发进行。
(3) 2PbO(s)+CO()=Pb(s)+CO (g)g
查表f m G ∆θ：-188 -137.2 0 -394.4 kJ.mol -1
-1r m
(394.40)(188137.2)69.2kJ mol G ∆=-----=-⋅θ r m 0G ∆<∴θ此条件可以自发进行。
0>∆S 0<∆S 0>∆S 0<∆S。