《大学课件无机及分析化学-第二章化学热力学基础.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学课件无机及分析化学-第二章化学热力学基础.ppt（86页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、,第一节 基本概念 第二节 热化学 第三节 化学反应的方向 第四节 化学反应的限度,第二章 化学热力学基础,第二章,热力学是研究自然界中各种能量相互转换过程中所遵循的规律的一门学科。 热力学方法的特点： 只研究大数量分子构成的宏观体系，只研究体系的宏观性质；只研究体系的始、终态，这样就可以得到有用的数据和结论。 热力学方法的局限性： 它研究的是大量分子，只考虑变化前后的净结果，所以它不知道反应的机理、速率和微观性质，即只讲可能性，不讲现实性。,第二章 化学热力学基础,第二章,化学热力学：用热力学的最基本原理来研究化学现象以及与化学有关的物理现象。 化学热力学的主要内容： 利用热力学第一定律计算
2、变化中的热效应。 利用热力学第二定律解决变化的方向和限度（化学平衡）的有关问题。 利用热力学第三定律计算规定熵的数值。,第二章 化学热力学基础,第二章,一、体系和环境,第一节 基本概念,体系（System）：将所研究的对象称为体系或系统。 环境（surroundings）：体系以外与体系密切相关的，影响所能及的部分称为环境。,（1） 敞开体系（open system） 体系与环境之间既有物质交换，又有能量交换。,体系的分类：,第二章第一节,一、体系和环境,（2） 封闭体系（closed system） 体系与环境之间没有物质交换，但有能量交换。,（3） 孤立体系（isolated system
3、） 体系与环境之间既无物质交换，又无能量交换。,第二章第一节,体系的物理性质和化学性质的综合表现称为体系的状态。描述体系状态的物理量（如气体的p、V、T、n）称为状态函数，也称为体系的性质或热力学变量。,二、状态和状态函数,1. 状态函数的分类 （1）广度性质（又称为容量性质）： 其数值与体系的物质的量成正比，具有加和性，如质量、体积、熵等。 （2）强度性质： 它的数值取决于体系自身的特点，与体系的物质的量无关，不具有加和性，如温度、压力等。,第二章第一节,二、状态和状态函数,2. 状态函数的特征 （1）状态一定，状态函数值一定。 （2）状态函数变化值只与体系的始、终态有关，与途径无关。 （3
4、）当体系恢复原来状态时，状态函数也恢复原来数值，即状态函数的变化值为零。 （4）状态函数之间相互联系、制约。如pV = nRT。,第二章第一节,当体系的状态发生变化时，把状态变化的经过称为过程，把完成一个过程的具体步骤称为途径。,三、过程和途径,第二章第一节,热力学中常用的五种基本过程： （1）定温过程（isothermal process)：T始=T终=T环； （2）定压过程（isobaric process)：p始=p终=p环； （3）定容过程（isochoric process)：V=0； （4）绝热过程（adiabatic process)：Q=0； （5）循环过程：所有状态函数的变量
5、等于零。,1. 热（heat） 指体系与环境之间因温差而传递的能量，常用符号Q表示。 Q的取号：体系吸热，Q为正；体系放热，Q为负。,四、热和功,2. 功（work） 指除热以外，体系与环境之间传递的其它能量，用符号W表示。 W的取号：环境对体系作功，W为正； 体系对环境作功，W为负。 功分为体积功(We= peV )和非体积功(W) 。 热和功不是状态函数，其数值与变化途径有关。,第二章第一节,体系内部能量的总和称为热力学能（内能），用符号U表示，单位为J或kJ。 热力学能包括体系内分子和原子的动能（平动能、转动能、振动能）、分子间位能、电子的动能、电子间及电子与原子核之间的位能、原子核的核
6、能等。 热力学能是状态函数，其绝对值是无法确定，只能求出它的变化值。其变化值可由热和功或其它状态函数求得。,五、热力学能,第二章第一节,一、热力学第一定律,第二节 热化学,假设一个封闭体系从状态1变到状态2，变化过程中体系从环境吸热Q，同时环境对体系做功W，则体系热力学能的变化为：,规定：体系吸收热量为“”值，放出热量为“”值。,第二章第二节,二、反应热,化学反应热：只做体积功的体系，当发生反应后，使产物的温度回到反应前反应物时的温度（定温过程），体系放出或吸收的热量，称为化学反应热，简称反应热。,常见的反应热： 定压反应热Qp：反应在定压下进行所产生的热效应。 定容反应热QV：反应在定容下进
7、行所产生的热效应。,第二章第二节,1. 定容反应热,如果体系在（定温）定容过程中只做体积功，则,根据热力学第一定律：,表明：只做体积功的定容过程，体系吸收的热等于热力学能的变化。,二、反应热,第二章第二节,2. 定压反应热,二、反应热,如果体系在（定温）定压过程中只做体积功，则,根据热力学第一定律：,表明：只做体积功的体系在定压过程中吸收的热等于焓的变化。,第二章第二节,3. 定压反应热与定容反应热的关系,二、反应热,由焓定义有,n 指气体生成物与反应物总物质的量之差。,若反应物和产物均为固或液态时，(pV)0，则 Qp QV,第二章第二节,1mol的火箭燃料联氨N2H4(l)，在298.15
8、K和定容条件下燃烧生成N2(g)和H2O(l)，总共放出662kJ的热量。求该反应的H和U。,例 题 2-1,解：由题意，反应为 N2H4（l）+ O2（g）= N2（g）+ 2H2O（l） 定容条件下，该反应放热662kJ，即 QV = U= 662（kJ） 由公式 H = U + n R T = 662 +（11) 8.314298.1510-3 = 662（kJ）,第二章第二节,若化学反应计量式为：,x 的单位是mol,1. 反应进度,a、d、e和f称为化学计量数，对反应物取负值，对生成物取正值。 A =a，D =d，E = e，F = f,三、热化学方程式,第二章第二节,1. 反应进度
9、,第二章第二节,1. 反应进度,关于反应进度需注意以下几点：,（1） 的量纲是mol， =1mol的意义。 （2） 的数值表示反应进行的程度，与物质种类的选 择无关。 （3） 是按具体的反应方程式为单元来表示反应进行 的程度，它与反应方程式的写法有关。,第二章第二节,表示化学反应与其反应热关系的化学方程式叫热化学方程式。书写规则：,2热化学方程式,（1）用rH和rU分别表示定压反应热和定容反应热。 （2）方程式中应该注明物态（g、l、s）、温度、压力 等，对于多种晶型的固体要注明其晶型。以aq代 表水溶液, (aq，)代表无限稀释水溶液。 （3）若不注明温度、压力，则表示温度为298.15 K
10、， 压力为p$。,第二章第二节,2热化学方程式,表示在298.15 K，反应物和生成物都处于标准态时，反应进度为1 mol 的反应热。因此也称为摩尔焓变，习惯上常用单位：kJmol1。,第二章第二节,标准态的规定： 纯理想气体或混合理想气体：温度T，分压力为p$时的状态。 纯液体或纯固体：温度T 时，压力p$下的纯液体或 纯固体状态。 溶液中溶质：温度T 时，压力p$下，溶质的质量摩 尔浓度b=b$时的状态。b$=1 molkg1。,2热化学方程式,第二章第二节,2热化学方程式,对于热化学方程式要注意以下两点：,（1）反应进度为1 mol，必须与所给反应的计量方程对 应。反应方程式不同，显然焓
11、变值会不同。,（2）逆反应的反应热与正反应的反应热数值相同而符 号相反。,第二章第二节,四、化学反应热的计算,1. 盖斯定律,1840年盖斯总结出：一个化学反应，不管是一步完成的，还是分几步完成的，其反应热相同。即反应热只与反应体系起始和终了状态有关，与变化途径无关。注意：必须要保持反应条件（如温度、压力等）不变。 应用： 可由已知的反应热计算出一些难于用实验方法测定的反应热。氧弹量热计中测定的是QV。,第二章第二节,例 题 2-2,求C(石墨,s)和O2(g)生成CO(g)的反应热。已知298K、p$时：,解：作图法,第二章第二节,例 题 2-2,求C(石墨,s)和O2(g)生成CO(g)的
12、反应热。已知298K、p$时：,解：计算法,第二章第二节,2. 标准摩尔生成焓,标准摩尔生成焓 （standard molar enthalpy of formation）：在指定温度的标准状态下，由最稳定的单质生成1mol物质的反应热。用下述符号表示：,所谓最稳定单质是指在298.15K时和标准压力下最稳定的单质。例如， C：石墨（非金刚石），S：正交硫（非单斜硫）,第二章第二节,规定：在指定温度标准状态下，元素最稳定单质的标准生成焓值为零。所以生成焓仅是个相对值。,2. 标准摩尔生成焓,利用标准摩尔生成焓求反应热的通式为：,第二章第二节,例 题 2-3,计算298.15K、p$时，100g
13、NH3燃烧反应的热效应。NH3的燃烧反应为：4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g),解： 查表得， NH3(g) O2(g) NO(g) H2O(g) fHm/(kJmol1) 45.9 0 91.3 241.8 rHm=491.3+6(241.8)4(45.9)=902.0 kJmol-1 计算表明上式反应在=1mol时放热为902.0kJ，即4molNH3完全燃烧放出热902.0kJ，所以100g NH3燃烧的热量为,第二章第二节,3. 标准摩尔燃烧焓,在反应温度及标准压力下，1 mol物质在O2（g）中完全燃烧生成稳定产物时的反应热称为该物质的标准摩尔燃烧焓（Stan
14、dard molar enthalpy of combustion）。,稳定产物通常规定为：,显然，稳定产物如CO2(g)、H2O(l)、SO2(g)等的标准摩尔燃烧焓，在任何温度时，其值均为零。,第二章第二节,3. 标准摩尔燃烧焓,例如：在298.15 K及标准压力下：,根据标准摩尔生成焓的定义可知,利用标准摩尔燃烧焓求反应热的通式为：,第二章第二节,例 题 2-4,已知乙醇的标准摩尔燃烧焓为1366.95kJmol1，求乙醇的标准摩尔生成焓。已知,解：,第二章第二节,例 题 2-5,在298.15K时，在弹式量热计（体积不变）中，将5.0g液态苯完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放热
15、209.2kJ。计算该反应的 和 。,解：,第二章第二节,一、化学反应的自发性,自发过程：就是在一定条件下，不需要外力帮助就能自动发生的过程。 例如： （1）热量总是自发地由高温物体流向低温物体； （2）溶液总是由高浓度向低浓度扩散； （3）常温常压下，甲烷可以燃烧生成CO2和水； （4）将Zn片放入CuSO4溶液中的反应。 自发过程（反应）的特征是：一切自发过程都有一定的变化方向（即总是沿单方向进行）和限度（进行的最大限度是体系达到平衡）。,第二章第三节,第三节 化学反应的方向,究竟是什么因素决定着自发过程的方向呢？,(2) 冰在常温下的融化过程； KCl等盐类的晶体在水中的溶解。,第二章第
16、三节,一、化学反应的自发性,由此可见，决定着反应自发方向的因素有两个：一个是能量变化，即体系趋向于能量最低；另一个是混乱度的变化，即体系将趋向于最高混乱度。,二、熵（S）,1. 熵与标准摩尔熵,体系的混乱度用热力学函数熵(S)来描述。体系越混乱，熵值越大。S是状态函数，单位：J K1，其变化量与途径无关。 热力学第三定律：在热力学温度0K时，任何纯物质的完美晶体的熵值都等于0。 任何纯物质从温度0K升温到TK时的熵变为： S = STS0 = ST ST为该物质在温度TK时的熵值，称为规定熵或绝对熵。,第二章第三节,0K,0K,1. 熵与标准摩尔熵,标准摩尔熵的规律：,同一物质，298.15K
17、时,在标准状态下，1mol物质的熵值称为该物质的标准摩尔熵，用符号 表示。（单位：J. mol1K1)。,相对分子质量相近，分子结构对称的， 小,结构相似， 随相对分子质量增大而增大,同一物质，温度越高，其熵值越大。,第二章第三节,2. 熵变的计算,（2）等温可逆过程体系熵变的计算： R指可逆过程，QR指可逆过程的热效应，T为体系的热力学温度。 等温过程环境熵变的计算：,第二章第三节,三、热力学第二定律,在孤立体系中，自发过程使体系的熵值增加，处于平衡状态时体系的熵值达到最大，而使体系熵值减小的过程是不可能发生的。此规律称熵增原理，也称热力学第二定律。即,S孤立0 自发过程 S孤立=0 平衡过
18、程 S孤立0 非自发过程,实际上，真正的孤立体系是不存在的，通常把体系和环境合并为一个孤立体系，有：,S体+ S环0 自发过程 S体+ S环=0 平衡过程 S体+ S环0 非自发过程,第二章第三节,例 题 2-6,解：,在298.15K时，反应NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s) 已知 /(JK1mol1) 192.8 186.8 94.6 /(kJmol1) 45.9 92.3 314.4 求体系的 和环境的 ，并判断反应是否自发。,所以，反应是自发进行的。,第二章第三节,定温定压过程是指满足下列条件的过程： T1=T2=T环=常数 p1=p2=p环=常数 且Q体= Q环，若
19、讨论体系不做非体积功，Q体=H S环=Q环/T环 = Q体/T体 = H体/T体,四、吉布斯自由能和反应方向判据,1. 吉布斯自由能,自发过程必须满足： S体 + S环 0 因而有 S体 H体/T体0，即T体S体H体0 HTS0,第二章第三节,上式包含了两个自发过程的因素，即能量和混乱度的变化，称为吉布斯-赫姆霍兹(Gibbs-Helmholtz)方程式。,1. 吉布斯自由能, HTS=(H2H1)T(S2S1) =(H2T2S2) (H1T1S1) 0 令 G=HTS G称吉布斯自由能，也是一个状态函数。 HTS = G2G1= G G 0（自发）,所以，在定温定压下，且不做非体积功（封闭体
20、系）： G0，非自发过程,第二章第三节,1. 吉布斯自由能,定温定压的自发过程，其体系都具有对环境做非体积功的能力，途径不同做功不同，但其中必定有一个最大功。如， 1mol甲烷燃烧反应在内燃机中进行, 功为100200 kJ，而在燃料电池中进行则可达700kJ，但反应不管在何种途径下进行，298.15K及100kPa下燃烧1mol甲烷所得到的非体积功都不可能超过890.3kJ（可逆过程）。,CH4(g)+ 2O2(g)= CO2(g)+ 2H2O(l) =890.31 kJmol1,G= W，可逆过程 G W，不可逆自发过程,第二章第三节,2. 标准摩尔生成吉布斯自由能,在标准状态及反应温度时
21、，由最稳定的单质生成1 mol 物质的Gibbs自由能变，称为该物质的标准摩尔生成Gibbs自由能，用下述符号表示：,规定：在指定温度状态下，元素最稳定单质的标准摩尔生成Gibbs自由能值为零。所以生成Gibbs自由能仅是个相对值。,第二章第三节,2. 标准摩尔生成吉布斯自由能,受温度影响较大，有时甚至会改变的符号。例如，CaCO3分解反应：,第二章第三节,根据 计算 ，可以由此判断反应的自发性。但自发进行不一定表示反应可以顺利进行，如：,3. Gibbs-Helmholtz公式的应用,一般来说，反应物和生成物的 和 随温度的变化而变化，但 和 却随温度的变不大，在一定温度范围内可视为常数。由
22、吉布斯-赫姆霍兹公式求得其它温度条件下的 ： 若在非标准状态下：,第二章第三节,3. Gibbs-Helmholtz公式的应用,由吉布斯-赫姆霍兹关系式可得到以下四种情况： 过程 （1） + + T升高时有利值变“” T高利自发进行 （2） + 任何T时，值为“+” 不可能自发 （3） + 任何T时，值为“” 始终自发 （4） T降低时有利值变“” T低利自发进行 对于（1）和（4）两种情况，我们可通过改变温度条件让过程或反应按不同方向进行。,第二章第三节,例 题 2-7,已知298.15K时 C2H5OH(l) = C2H5OH(g) /JK 1mol1 160.7 281.6 /kJmol
23、1 277.6 234.8 求：（1）在298.15K和标准态下，C2H5OH(l) 能否自发转变成C2H5OH(g)？（2）在373K和标准态下，C2H5OH(l) 能否自发转变成C2H5OH(g)？（3）估计乙醇的沸点.,解：,故不能自发转变。,第二章第三节,例 题 2-7,已知298.15K时 C2H5OH(l) = C2H5OH(g) /JK 1mol1 160.7 281.6 /kJmol1 277.6 234.8 求：（1）在298.15K和标准态下，C2H5OH(l) 能否自发转变成C2H5OH(g)？（2）在373K和标准态下，C2H5OH(l) 能否自发转变成C2H5OH(g
24、)？（3）估计乙醇的沸点。,解：,故能自发转变。,第二章第三节,例 题 2-8,解：查表并将数据代入有关公式：,通过计算说明反应 CaCO3 (s) = CaO (s) + CO2 (g) 自发进行的最低温度。,第二章第三节,例 题 2-8,解：,通过计算说明反应 CaCO3 (s) = CaO (s) + CO2 (g) 自发进行的最低温度。,第二章第三节,一、化学反应定温式及其应用,第四节 化学反应的限度,定温定压下，热力学证明rGm与 存在下列关系：,对于溶液反应,对于任意气相反应,第二章第四节,令,或,（范德霍夫（Vant Hoff）化学反应定温式）,一、化学反应定温式及其应用,第二章
25、第四节,在2000时，反应 判断在下列条件下反应进行的方向： （1）p(N2)= 82.1 kPa，p(O2)= 82.1 kPa，p(NO)= 1.0 kPa； （2）p(N2)= 2.0 kPa，p(O2)= 5.1 kPa，p(NO)= 4.1 kPa。,例 题 2-9,解：,第二章第四节,在2000时，反应 N2(g) + O2(g) = 2NO(g) = 43.51 kJmol1 判断在下列条件下反应进行的方向： （1）p(N2)= 82.1 kPa，p(O2)= 82.1 kPa，p(NO)= 1.0 kPa； （2）p(N2)= 2.0 kPa，p(O2)= 5.1 kPa，p(
26、NO)= 4.1 kPa。,例 题 2-9,解：,第二章第四节,二、化学平衡,1可逆反应与化学平衡,在同一条件下，既能正向又能逆向进行的反应称为可逆反应。如,第二章第四节,化学平衡具有以下特征： 动态平衡，正、逆反应还在进行，但速率相等。 是反应在一定条件下所能达到的最大限度。 化学平衡是有条件的，条件改变，平衡改变。在一 定条件下，无论反应是从正向还是逆向开始，反应 都可以到达平衡。,2化学平衡常数,（1）标准平衡常数,当反应达到平衡时，rGm=0，则有：,或,第二章第四节,2化学平衡常数,液相反应,气相反应,或,则,平衡状态时的反应商称为标准平衡常数，用符号$表示。,第二章第四节,例 题
27、2-10,解：,298.15K时，反应 的标准平衡常数为3.2。若反应前c(Ag+)=c(Fe2+) =0.10molL1，计算反应达到平衡时各离子的浓度及 Ag+(aq)的转化率。,设平衡时c(Fe2+)为x molL1，则 Ag+(aq) + Fe2+(aq) = Ag(s) + Fe3+(aq) 起始物质 0.10 0.10 0 平衡浓度 0.10 x 0.10 x x,第二章第四节,例 题 2-10,解：,298.15K时，反应 的标准平衡常数为3.2。若反应前c(Ag+)=c(Fe2+) =0.10molL1，计算反应达到平衡时各离子的浓度及 Ag+(aq)的转化率。,得 x=0.0
28、20 molL1,所以， c(Fe3+)=0.020 molL1 c(Fe2+)=0.080 molL1 c(Ag+)=0.080 molL1,第二章第四节,2化学平衡常数,（2）标准平衡常数的列式和多重平衡规则, 标准平衡常数表达式要与其化学反应计量方程式相对应。例如：,第二章第四节,2化学平衡常数, 对于复相反应，因为纯固体、纯液体的浓度视为常数，所以在标准平衡常数表达式中不必列出。例如：, 在稀溶液中进行的反应，由于溶剂是大量的，溶剂的浓度可视为常数而不必列入标准平衡常数表达式中。例如：,第二章第四节,2化学平衡常数, 多重平衡规则：如果某一化学反应可由两个或几个化学反应相加得到，则该反
29、应的平衡常数等于各反应的标准平衡常数的乘积，如 某反应N=反应1+反应2+反应i，则：,第二章第四节,如果某一化学反应可由两个化学反应相减得到，则该反应的平衡常数等于两个反应的平衡常数之商，如 某反应N=反应1反应2，则：,三、化学平衡的移动,1浓度对化学平衡移动的影响,对于在一定温度下达平衡的任意反应：,当Q/ =1时，Q= ，rGm=0，反应达平衡状态； 当增加反应物浓度或减少生成物浓度时，则Q ，rGm0，反应正向移动； 当增加生成物浓度或减少反应物浓度时，则Q ，rGm0，反应逆向移动。,第二章第四节,例 题 2-11,解：,已知某温度时，反应 的标准平衡常数为4.00。若反应体系中
30、c(C2H5OH)= c(CH3COOH)=2.50molL1， c(CH3COOC2H5)= 5.00 molL1 c(H2O)=0.50molL1，问：此时反应向何方进行？,第二章第四节,2压力对化学平衡移动的影响,（1）改变体系的体积以改变体系的总压力,对任意气相反应 平衡时有,第二章第四节,当反应体系的体积被压缩至原来的1/x（x1）时，则体系的总压力增加至原来的x倍，体系中各组分的分压也相应增加至原来的x倍，此时反应商为,2压力对化学平衡移动的影响,同理可知，当增大体系的体积以减小总压力时，平衡移动的方向与上述情况恰恰相反。, 当B0时， ，rGm0，平衡逆向移动，即向气体分子数减小
31、的方向移动。 当B 0时， ， rGm0，平衡正向移动，即向气体分子数减少的方向移动。 当B =0时， ，rGm = 0，平衡不发生移动。,第二章第四节,例 题 2-12,解：,在308K和101 kPa下，某容器中反应 达平衡时，各物质的分压分别为p(N2O4)=58 kPa， p(NO2) =43 kPa。计算：上述反应体系的压力增大到202 kPa时，平衡将向何方移动？,压力增加一倍时， p(N2O4) =258 kPa=116 kPa p(NO2) =243 kPa=86 kPa,第二章第四节,例 题 2-12,解：,在308K和101 kPa下，某容器中反应 达平衡时，各物质的分压分
32、别为p(N2O4)=58 kPa， p(NO2) =43 kPa。计算：上述反应体系的压力增大到202 kPa时，平衡将向何方移动？,第二章第四节,2压力对化学平衡移动的影响,（2）加入惰性气体, 在定温定容下，向已达平衡的反应体系中加入惰性气体以增加体系的总压力时，由于加入惰性气体并未改变反应中各组分的分压，Q=$，平衡不发生移动。, 在定温定压下，向已达平衡的反应体系中加入惰性气体，为了维持总压力不变，体系的体积必须增大，此时反应中各组分气体的分压下降，平衡将向气体分子数增加的方向移动。对于B0的反应，即气体分子数增多的反应，平衡正向移动；对于B0的反应，即气体分子数减少的反应，平衡逆向移
33、动。,第二章第四节,3温度对化学平衡移动的影响,温度对化学平衡移动的影响规律，可以通过化学热力学的公式导出。 对任一指定的化学平衡体系，有,第二章第四节,3温度对化学平衡移动的影响,设反应在温度T1和T2时，标准平衡常数分别为 和 ， 则：,第二章第四节,3温度对化学平衡移动的影响,总结浓度、压力和温度对化学平衡移动的影响，可以得出一个结论：如果改变平衡体系的条件之一（如浓度、压力或温度），平衡就会向减弱这种改变的方向移动。这一规律称为化学平衡移动原理，又称为Le Chateloer 原理。,第二章第四节,一、选择题 125时，NaCl在水中的溶解度约为6 molL1，若在1升水中加入1mol
34、 NaCl，则其溶解的过程为： AG 0，S 0 BG 0 CG 0，S 0 DG 0，S 0 2下列反应中哪一个的熵值变化最大： AC(s)+O2(g) = CO2(g) B2SO2(g)+O2(g) = 2SO3(g) CCaSO4(s)+2H2O(l) = CaSO4.2H2O(s) D3H2(g)+N2(g) = 2NH3(g),习 题,第二章,3 反应 CaO(s)+H2O(l) = Ca(OH)2(s) 在25时是自发的，其逆反应在高温下变为自发，这 意味： AH为+，S为+ BH为+， S为 CH为，S为 DH为， S为 + 4AgCl (s)的 为110.4 kJ/mol，反应
35、 2AgCl(s) = 2Ag (s)+Cl2(g) 的 为： A110.42 kJ/mol B110.4 kJ/mol C+110.4 kJ/mol D+110.42 kJ/mol,习 题,第二章,习 题,5对于放热反应H2(g) + 1/2O2 (g) = H2O(g)，Qp与QV关系是： AQp=QV BQpQV CQpQV D无法判断 6已知下列数据： A + B = C + D = 10 kJ/mol， C + D = E = 5 kJ/mol， 则反应 A + B = E 的 为： A+5 kJ/mol B5 kJ/mol C15 kJ/mol D+15 kJ/mol,第二章,7已
36、知反应2Al(s) + Fe2O3(s) = 2Fe(s) + Al2O3 (s)，标准状态下的等压热效应Qp= 847.6 kJmol1，如果实验测定反应放热7588 kJ，则生成的铁为： A9 mol B10.0 kg C1.0 kg D无法计算 8下列反应中，C2H5OH(1)的标准生成焓(热)与化学反应的焓变相等的反应是： A2C(金刚石) + 3H2(l) + 1/2O2(g) = C2H5OH (l) B2C(石墨) + 3H2(g) + 1/2O2 (l) = C2H5OH (l) C2C(石墨) + 3H2(g) + 1/2O2 (g) = C2H5OH (l) D2C(石墨)
37、 + 3H2(g) + 1/2O2 (g) = C2H5OH (g),习 题,第二章,9指出下列反应既可表示硫燃烧，又符合生成热定义的是: AS(s) + O2 (g) = SO2(g) BS(g) + O2 (g) = SO2(g) CS(s) + 3/2 O2 (g) = SO3(g) DS(s) + 3/2 O2 (g) = SO3 (s) 10液态水的标准生成热是下列哪种物质的标准燃烧热: AH2(g) BO2 (g) CH(g) DO(g),习 题,第二章,习 题,11CO2(g)的标准生成热等于： ACO2(g)的标准燃烧热 BCO2(g)标准燃烧热的负值 C金刚石的标准燃烧热 D
38、石墨的标准燃烧热 12下列说法正确的是： A反应放出的热量不一定是该反应的焓变 B某一物质的燃烧热愈大，则其生成热就愈大 C某一状态下体系的焓即为该状态下体系所含有的热量 D在任何情况下，化学反应的热效应只与过程的始态和终态有关，而与反应的途径无关,第二章,二、填空题 1在定温定压下，不作非体积功，一个化学反应的自发性取决于该反应的 ，如果 ，反应是自发的；如果 ，则逆反应是自发的；如果 ，则体系处于平衡状态。 2物质的气化是这样一个过程，其H 0，S 0，在高温时G 0，低温时G 0。 三、判断题 1体系的状态确定之后，其每一个状态函数都具有单一确定的值。 2因为H = Q，所以Q是状态函数
39、。 3热力学所说的标准态是指100 kPa和298.15 K。,习 题,第二章,四、计算题 1已知反应 3Fe2O3(s) = 2Fe3O4(s) + 1/2O2(g) /kJmol1 824.2 1118 /kJmol-1 724.2 1015 计算：(1) 298.15K和100 kPa时，1mol Fe2O3进行反应 的 值？ (2) 298.15K时产生1mol Fe3O4时的 值。,习 题,第二章,2. 化学反应 A (g) + B (g) = 2 C (g)，A、B、C均为理想气体。在25标准态下，该过程分别以两个不同的途径完成： （1）不做功，放热 40 kJ； （2）做最大电功
40、，放热 2 kJ， 则在（1）、（2）两种情况下， 分别为 、 ； 分别为 、 ； 分别为 、 。,习 题,第二章,一、1. B 2. D 3. C 4. D 5. C 6. B 7. C 8. C 9. A 10. A 11. D 12. A 二、1. G; 0; =0 2. 0; 0; 0 三、对；错；错,习 题,第二章,解：（1）rG m = 2fGm (Fe3O4)-3 fGm (Fe2O3) =2(-1015)-3(-724.2)=142.6(kJmol-1) 1mol Fe2O3进行反应的rG =142.6/3=47.5(kJmol-1) （2）因 rG m =rH m -TrS
41、m rH m = 2fHm (Fe3O4)-3 fHm (Fe2O3) =2(-1118) - 3(-824.2)=236.3(kJmol-1) rS m = (rHm -rG m )/T=315JK-1mol-1 所以产生1mol Fe3O4时的rS = rS m /2 =157.5 JK-1mol-1,第三节 化学反应的方向,第二章,解：（1）因 W = 0， 则 V = 0， 所以 U = Q = -40 kJ.mol-1 H = U + nRT = U + (2-1-1) RT = U = -40 kJ.mol-1 （2）作最大功，为可逆过程，所以 S = Q/T = -2000/298 = -6.71 J. mol-1 G = H -T S = - 40 298 (-6.71) 0.001= -38 J.mol-1,或G = W= U - Q= -40-(-2)= -38 J.mol-1,第三节 化学反应的方向,第二章,