化学热力学初步
【2－1】计算下列系统得热力学能变化:
（1)系统吸收了100Ｊ能量，并且系统对环境做了54０J 功。 (2）系统放出了１00Ｊ热量,并且环境对系统做了6３5Ｊ功。 解：(1）J 440J 540J 100-=-=+=?W Q U (2)J 535J 635J 100=+-=+=?W Q U
【2-2】2.０molH ２(设为理想气体)在恒温(2９8K ）下，经过下列三种途径,从始态0.0１5ｍ3膨胀到终态0.040 m 3，求各途径中气体所做得功。
（1）自始态反抗１00kPa 的外压到终态。
（２)自始态反抗200kPa 的外压到中间平衡态，然后反抗100ｋP ａ的外压到终态。 （3）自始态可逆地膨胀到终态。
解：（1)()kJ 5.2015.0040.01001=-?-=??-=V p W
（２)()()222022
222V V p V V p W W W '-''?''--''-=''+'=，关键是确定中间态在2p '下的体积2V ': 311220.025m L 8.24kPa
200K 298)K mol L kPa (315.8mol 0.2≈=?????=''='--p nRT V
()()kJ 5.3025.0040.0100015.0025.02002-=-?--?-=W
(３) 4.9kJ J 4861015
.0040
.0ln 298315.80.2ln
1232
1
≈=??-=-=-=?V V nRT pdV W V V 【２-3】在θ
p 和885o Ｃ下，分解1．０mo ｌCaCO ３需耗热量16５kJ 。试计算此过程得。
和、H U W ?? Ca ＣO 3的分解反应方程式为32CaCO (s)=CaO(s)+CO (g) 解：?
?
(s)
CaCO 3(g)CO CaO(s)2+
1θ
m f m ol kJ /-??H ―１２０.69 ―6３5．１ ―39３.5
系统的标准摩尔焓变:1
θm r m ol kJ 3.1781206.9][393.5]635.1[-?=----=?H
系统对环境做功：kJ 6.9115810315.80.13
-=???-=?-=?-=-nRT V p W
等压热效应就是反应的焓变:kJ 165==?Q H
内能变化值：kJ 4.1556.9165=-=+=?W Q U 【2-4】已知
(1）θ
-1221C(s)+O (g)=CO (g)ΔrH =-393.5kJ mol ?
（2)θ-1
22221H (g)+
O (g)=H O(l)ΔrH =-285.9kJ mol 2
? (３)θ-1
42223CH (g)+2O (g)=CO (g)+2H O ΔrH =-890.0kJ mol ?
试求反应24C(s)+2H (g)=CH (g)的m rH θ
?。 解:④=①+2×②-③
1θ3r θ2r θ1r θ
m r m ol kJ 3.75)0.890()9.285(25.3932-?-=---?+-=?-?+?=?H H H H
【2－５】利用附录二的数据，计算下列反应在298Ｋ时的m rH θ
?： （1)223
PbS(s)+
O (g)=PbO(s)+SO (g)2
（２）3224NH (g)+5O (g)=4NO(g)+6H O(l)
（３）+2+
322CaCO (s)+2H (aq)=Ca (aq)+CO (g)+H O(l)
(4)--AgCl(s)+Br (aq)=AgBr(s)+Cl (aq)
解：（１）
(g)O PbS(s)223
+(g)SO PbO(s)2+
1θ
m f m ol kJ / 8.962 192 0 100-??---H
1θm r mol kJ 8.4110]2
3001[]8.962192[-?-=?+----=?H
（2)(g)
O 5(g)4NH 23+O(l)6H 4NO(g)2+
1θ
m f m ol kJ / 8.285 0.49 0 11.46-??--H
1θm r m ol kJ 8.11680]5)11.46([4])8.285(64.904[-?-=?+-?--?+?=?H
（３))
aq (H 2(s)CaCO 3+
+O(l)H (g)CO (aq)Ca 222+++
1θm f m ol kJ / 285.8 5.393 542.7 0 9.1206-??----H
1θm r m ol kJ 1.150]29.1206[285.8]393.5542.7[-?-=?+-----=?H
（4）
)aq (Br AgCl(s)-
+(aq)Cl AgBr(s)-+
1θ
m f m ol kJ / 2.167 001 121 1.127-??----H
1θ
m r m ol kJ 1.19]1211.127[]2.671001[-?-=-----=?H
【2-6】阿波罗登月火箭用Ｎ2H 4(l)作燃料,用N 2O 4(ｇ)作氧化剂，燃烧后产生N 2（g)和H 2O(l)。写出配平得化学方程式,并计算1k ｇ Ｎ2Ｈ4(l)燃烧后得θrH ?。
解：其化学方程式为:)
g (O N (l)H 2N 4242+O(l)4H (g)6N 22+
1θ
m f m ol kJ /-??H 50.6 9．16 0 －285.8
1θm r m ol kJ 56.12539.16]50.62[)]8.285(406[-?-=+?--?+?=?H
19.6MJ kJ 19587m ol 32.0g 1000g
2m ol 1253.56kJ )kg 1(1
θm r -=-=??-=
?-H
【2-7】已知:
（1）132214()5()4()6()1168.8NH g O g NO g H O l rH kJ mol θ
-+=+?=-?
（2）13222
24()3()2()6()1530.4NH g O g N g H O l rH kJ mol θ-+=+?=-?
试求ＮＯ得标准生成焓。
解:由(１)-(2)得: )g (O 2(g)2N 22+θ2r θ1r 4NO(g)H H ?-?，
两边同除以4得：)
g (O (g)N 222121+)( NO(g)θ
2r θ1r 4
1H H ?-?， 则NO 的标准生成焓：1θ
2r θ1r θ
m f mol kJ 4.90)4.15308.118(4
1)(41-?=+-=?-?=?H H H 【２－8】已知
（1）2N Ｈ３（ｇ)＋3NO ２（g)4Ｎ2(ｇ)+３H 2Ｏ（ｌ）1rH θ
?=﹣10１0kJ ／m ｏl
（2）N 2O ( ｇ ) +３Ｈ2 ( g )N ２H 4 ( l ) + Ｈ20 ( l ) 2rH θ
?＝﹣317ｋＪ／mol (3)2NH 3 ( g ） ＋ 1
2O 2 ( g )N 2H 4 ( l ) +H ２O （ l ) 3rH θ
?＝-143k Ｊ/ｍｏl (４)H ２ ( ｇ ) ＋
1
2
O ２ ( ｇ ) H 2O ( l ） 4rH θ
?=﹣286ｋJ ／m ｏｌ
试计算N2Ｈ4（l ）的标准生成焓。
解:3×
② -① 得 ９Ｈ2 ( ｇ )＋４N ２（ g )→3N 2H 4 ( l )+2NH3 ( g ) ??③-④ 得 2ＮH 3 ( g ） →N 2H 4 ( l )+ Ｈ2 （ g ) ??两式相加得 8Ｈ2 ( g )＋４N 2( g )→4N 2H 4( l )
由上，△r Ｈm=
14
[(３×2rH θ?-1rH θ?）+ (3rH θ?- 4rH θ
?)］=５０.5 kJ·mol -1
【２－９】利用附录十的键能数据,计算下列反应的θ
m rH ?:
)()()()(323g Br CH g O H g HBr g OH CH +=+
解：()()()()____3r m b b b b C H C O O H H Br H H H H H θ
???=∑-∑=?+?+?+???
反应物键能生成物键能 ()()()[]
Br C b H C b H O b H H H ___32?+?+?-
?=(
)()
11111
·k 276·k 4652·k 368·k 465·
k 343-----+?-++mol J mol J mol J mol J mol J =
1·k 30--mol J
【2-10】下列各反应中反应物和产物都是同分异构体。利用键能估算这些气相异构化反应的
rH θ?。
（1）H
C C H H OH H
H H C H H O C H H H
（2）H
C C O
H H H H C
H
H C O H
（3）H
C N H
C H C
H H
C H
N
解： (１) ５3 kJ·
mol －１;（2) －５7 k Ｊ·mol -１;(3) -5３ ｋJ·mol －1 【2－1１】预言下列过程系统的S ?的符号: (1）水变成水蒸气；??? ?（２)气体等温膨胀； ? （3）苯与甲苯相溶; (4）盐从过饱和水溶液中结晶出来； (5）渗透;
?
(６)固体表面吸附气体。
解：（1)0>?S ，正。水由液态变成水蒸气，混乱度增加。
（２）0>?S ，正。气体等温膨胀,体积增大使气体分子的混乱度增加。 （3)0>?S ,正。苯与甲苯相溶,两种分子的混乱度都增大。
（４）0?S ,正。渗透溶液由于渗透作用使体积变大,电解质浓度变小,混乱度增加。 （6）0
【2-1２】不查表，预测下列反应的熵值是增加还是减小? （１))
g (O )g (2CO 2+(g)2CO 2
（2）)g (2O 3(g)3O 2
(3）)
g (2NH 3(g)H 3)g (N 22+
（4）(g)Cl )s (2Na 2+2NaCl(s) （５)(g)
I )g (H 22+2HI(g)
解：（1）熵值减小。全是气体参与的反应，始态到终态气体的总量减小:mol 1)12(2-=+-=?n （2)熵值增加。主要是气体的总量增加：mol 123=-=?n ，Ｏ3变成O 2熵值减小,但作用次要。 （3）熵值增加。主要是气体的总量增加：mol 22)31(=-+=?n 。
（4)熵值减小。反应中气体变成化合物固体的成分，气体总量减小:mol 110-=-=?n （5)熵值减小。反应前后气体体积总量不变,但两个单质变成化合物,属于熵值减小过程。 【2-1３】计算下列过程中系统的熵变:
(1）1mo ｌN ａCl 在其熔点804ｏ
C 下熔融。已知Ｎa Ｃl 的熔化热θm fus H ?为1
4.34-?mol kJ [下标fus
代表“熔化”（ｆusi ｏn)]
(2）２ｍo ｌ液态O 2在其沸点－1８3o C 下汽化。已知O 2的汽化热θm vap H ?为1
72.6-?mol kJ [下标v ａp 代表“汽化”（ｖapo ｒi ｚａt ｉon)]
解：熔点的温度就是由非自发向自发方向转化的温度。
(1)11
3θ
m fus K J 9.31K
)804273(mol J 104.34mol 1mol 1--?=+???=??=?T H S （2）11
3θm
vap K J 152K
)183273(mol J 1082.6mol 2mol 2--?=-???=??
=?T
H S
【２-1４】水在０℃的熔化热是６.021
mol kJ -?,它在100℃的汽化热是40．61
mol kJ -?。1ｍｏl 水在熔化和汽化时的熵变各是多少?为什么θ
m vap S ?>θ
m fus S ?？
解：水在０℃的熔化和100℃的汽化,都是其两相状态共存的平衡过程,即0=?-?=?S T H G 。 (1)1mol 水在熔化时的熵变:1113θ
m
vap θ
m
vap K mol J 1.22K
273mol J 1002.6---??=??=?=
?T
H S
（2）1mol 水在汽化时的熵变：111
3θ
m fus θm
fus K mol J 8.108K
373mol J 106.40---??=??=?=?T H S 比较上述结果，θ
m vap S ?＞θ
m fus S ?。因为气态水比液体水混乱度大得多,所以熵变值大;而液体水
比固态水混乱度稍大一些,其熵变值相对来说就小一些。
【2-15】１mol 水在其沸点100℃下汽化，求该过程的W ,Q ,U ?,S ?和G ?。水的汽化热为2.261
g kJ -?。
解：水的汽化过程式：)
l (O H 2O(g)H 2
kJ 1.337310315.813-=???-=?-=?-=-nRT V p W
kJ 68.4018g g kJ 26.21=??=?=-H Q
37.58kJ 1.30.684=-=+=?W Q U
111
3θ
m r K mol 09J 1K
)100273(mol J 100.684---??=+??=?=?T H S
由于是平衡状态,所以：0=?-?=?S T H G
【2-1６】利用附录二的数据,判断下列反应在２5℃和标准态下能否自发进行？[第(4）题为第16题]
(1）)g (CO (s)Ca(OH)22+O(l)H (s)CaCO 23+
(2)O(s)2H CaSO 24?O(l)2H )s (CaSO 24+ （3))
g (CO PbO(s)+(g)CO Pb(s)2+
解:(1)1
θ
m r m ol kJ 8.74]4.3948.896[]2.3721128.8[-?-=-----=?G （2）1
θ
m r m ol kJ 7.0]1797[]2.23729.3211[-?=--?--=?G (3）1
θ
m r m ol kJ 2.69]2.137188[]4.3940[-?-=----=?G 从计算结果可知，（２）式不能自发进行，(１）（3)均可自发进行。
【2-17】在空气中,Fe ３Ｏ4（s)还是Ｆe 2O ３(s)在热力学上更稳定？试证明你的选择。 解:略。提示:计算Ｆe 3O 4与Ｏ2反应生成Ｆe ２O 3的Δr Ｇ?
【2－18】在１00℃时，水蒸发过程为H ２Ｏ(ｌ)→H 2Ｏ（g)。若当时水蒸气分压为200ｋP ａ，下列说法正确的有哪些？
（1）ΔG ?＝0? ??
（2）ΔG =0 ??
?（３）ΔG ?＞0
（4)ΔＧ?
<0 ? ??（5）ΔＧ＞0? ???（6)ΔG <０
解：(1） （5)。过程略。
【２-１9】下列三个反应: (1))g (O (g)N 22+2NO(g)
（2）)g (Cl Mg(s)2+2MgCl (s) (3))
s (S (g)H 2+2H S(g)
它们的分别为Θ
?m rH 分别为１８1ｋJ·
m ｏl -１和－２0ｋJ·m ｏl －1; Θ
?m rS 分别为25J ｍｏl -１·K －1, -166Ｊ·mol －1·K －1和43J·m ｏl －１·K -１。问在标准状态下哪些反应在任何温度下都能自发进行?哪些只在高温或只在低温下进行？
解：（１)1
θ
m r K m ol J 23)03.205192()2102(-??=+-?=?S ，要使θ
m r G ?＜0,则必须
010231813＜-??-T ,即K 7870＞T ，在高温下反应自发进行。
（2)1
θ
m r K m ol J 166)2237.32(62.89-??-=+-=?S ,要使θ
m r G ?<0，则必须
0)10166(6423＜-?-?--T ,即K 3868 （3)1 θ m r K m ol J 6.43)8.316.130(206-??=+-=?S ，01043203 θ m r ＜ -??--=?T G 无论在任何温度下上式都成立，即反应在任何温度下都能自发进行。 【2－20】CO 和NO 是汽车尾气的主要污染源。有人设想以加热分解的方法来消除： CO(g)21C(s)O (g)2+ NO(g) 22N (g)O (g)+ 也有人设想到利用下列反应来净化： CO(g)+NO(g) 221CO (g)N (g)2 + 试从热力学角度判断该法能否实现。 解： ? CO(g) (g)O C(s)221+ 1θ m f m ol kJ /-??H －110.5 0 0 11θ m K m ol J /--??S 197.6 5.7３ ２0５．3 1 θm r m ol kJ 5.110)5.110()00(21-?=--?+=?H 11θm r K m ol J 36.896.197)03.20573.5(21--??-=-?+=?S 由于θm r H ?>0，θm r S ?＜0,所以在如何温度下θ m r G ?＞0，反应不能自发进行，上述设想不现实。 因此,CO=＝Ｃ+１／2Ｏ2 任何温度下均不自发 同理，２NO==N ２+O ２ T<7363 K 可实现 C Ｏ+ＮO==CO ２＋12N ２ Ｔ<３７85 K 可实现 【2-２1】蔗糖在新陈代谢过程中所发生的总反应可写成如下式，假定有２5%的反应热转化为有用功,试计算体重为6５k ｇ的人登上300０m 高的山,需消耗多少蔗糖？已知θ m f H ?(C １2Ｈ22O 11）=－２２2２kJ·mol －１ 。 (g)O 12(s)O H C 2112212+O(l)H 11(g)12CO 22+ 解：（1)1ｍol 蔗糖在人体内消化后放出的能量θ m r H ?: (g)O 12(s)O H C 2112212+O(l)H 11(g)12CO 22+ 1θ m f m ol kJ / 8.582 5.393 0 2222-??---H 1θm r m ol kJ 8.56430]122222[285.8]115.93312[-?-=?+--?-?-=?H （2)体重65ｋ g 的人登上3000ｍ高山需要的能 量:kJ 1911m 3000s m 8.9kg 652 =???==-mgh E （3)112212O H C 的相对分子质量1 m ol g 342-?=M ，需要的蔗糖质量为: g 463342%258.56431911 % 25θ m r =??=???=M H E W 【2-22】如果想在标准压力ｐθ下将ＣaCO 3分解为CaO 和C Ｏ２,试估计进行这个反应的最低温度。 解： (s) CaCO 3(g)CO CaO(s)2+ 1θ m f m ol kJ /-??H ―120．69 ―63５.１ ―393.5 11θm K m ol J /--??S ９2.9 ３9.7 ２13.6 1θm r m ol kJ 3.1781206.9][393.5]635.1[-?=----=?H 11θm r K m ol J 4.1609.92)6.2137.39(--??=-+=?S 要使反应自发进行，则必须使：θ m r θm r θm r S T H G ??-?=?<０, 即:K 111210 4.1603 .1783 θm r θm r =?=??>-S H T 【2-23】利用附录二的数据,判断下列反应：OH(g)H C 52O(g)H (g)H C 242+ （1)在２5℃下能否自发进行? （2）在3６0℃下能否自发进行？ （３）求该反应能自发进行的最低温度。 解：查表，将各物质的热化学数据列于热化学方程式的下方: OH(g)H C 52O(g)H (g)H C 242+ θ 1f m /kJ mol 235.3 52.3 241.8H -??-- θ11m /J mol K 282 219.4 188.7S --?? θ1f m /kJ mol 168.6 68.2 228.6G -??-- (1）在298Ｋ下，可用两种方法计算0m ol kJ 2.81 θm r >?=?-G ,反应非自发进行。 1θm r m ol kJ 8.45]3.235[241.8]2.35[-?=---=?H 11θm r K m ol J 1.126282]7.88119.42[--??=-+=?S 定义式法:1 θm r m ol kJ 2.8]6.168[228.6]8.26[-?=---=?G （仅限298Ｋ时) 标准熵法:13 θ m r θ m r θ m r m ol kJ 2.810 1.1262988.45--?=??-=??-?=?S T H G （２）在K 633360273=+=T 下，计算0θ m r 13θm r m ol kJ 0.34101.1266338.45--?-=??-=?G ＜0 （3)要使反应自发进行，必须使：0θ m r θm r θm r T 【２-24】由锡石（SnO 2)炼制金属锡，有人拟定以下3种工艺，试用热力学原理评论这些工艺实现的可能性。 (１)2SnO (s) 2Sn(s)+O (g) （2)2SnO (s)2C(s)+Sn(s)+2CO(g) （3)22SnO (s)2H (g) +2Sn(s)+2H O(g) 解:反应（1)要求T>２7８５ K,难以实现;反应（２)、（3）工艺上都能实现，考虑到还原剂价格和安全生产,反应（2）应该更好些。 【2－25】已知冰的融化热为333J· g -1,试计算过程22H O H (s))O(l → （1）θH ? （２）θG (0)?℃??(３）θS ?? （４)θG (20)?-℃ （5)θG (20)?℃ 解：（1） 6.0 k Ｊ·ｍol -1；（2） Δr G=０；（3) Δr S=22 Ｊ·mol -１·K －１；(４） Δr G 253?=0.43 ｋJ·ｍｏl -1； (５) Δr Ｇ29３?=-0.45 ｋJ·mol -1。计算过程略。 【2-26】利用附录二的数据，估算乙醇的沸点。 解：这是两个物质聚集状态发生变化的过程,采用标准熵法进行估算。 OH(l)H C 52OH(g)H C 52 282 161 K mol /J 3 .235 6.772 mol /kJ 1 1θm 1θ m f ---??--??S H 1θ m r m ol kJ 3.42)6.277(3.235-?=---=?H ；11θm r K m ol J 121161282--??=-=?S T ≥ K 350101213 .423 =?- 【2-27】O H 5CuSO 24?遇热首先失去5个结晶水,如果继续升高温度,4CuSO 还会分解为CuO 和3SO 。试用热力学原理估算这两步的分解温度。 解：(1）O H 5CuSO 24?遇热失去结晶水的最低温度： O(s)H 5CuSO 24?O(g)H 5(s)CuSO 24+ θ 1f m /kJ mol 2321 771.5 241.8H -??--- θ11m /J mol K 300 109 188.7S --?? 1θm r m ol kJ 5.340]2321[241.8]5771.5[-?=--?--=?H 11θm r K m ol J 5.752300]7.8815109[--??=-?+=?S 0105.7525.3403θm r θm r θm r 则:K 5.452105.7525 .3403 =?> -T (2）求4CuSO 遇高温分解的最低温度: (s)CuSO 4(g)SO CuO(s)3+ θ 1f m /kJ mol 771.5 157 395.7H -??--- θ11m /J mol K 109 42.7 256.6S --?? 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 一、填空题 1. 将化学反应方程式写成0 = Σν（B）R(B)的形式，式中ν（B）为， 反应物的ν（B）0，生成物的ν（B）0。 2. 反应进度ξ是描述的量，ξ的单位是。 3. 根据体系与环境之间物质交换及能量交换的关系，可以将体系划分为、和三类。 4. 状态函数的数值只与有关，某一过程中状态函数数值的变化只取决于，而与变化的无关。 5. 298K时，反应N2(g)+3H2(g)====2NH3(g), Δr U mθ= -87.2KJ?mol-1, 则该反应的 ΔrH mθ值为。 6. 利用自由能的变化判断过程的方向和限度的条件是。 7.下列物理量P、T、V、U、H、W、Q、G、S,其中是状态函数。 8. ΔH等于定压热的条件是。 9. ΔU等于定容热的条件是。 10. 浓硫酸溶于水时反应热（填吸或放），过程的ΔH0，ΔS0，ΔG0（填＞、＜或＝）。 11. Γecc定律说的是。 12. ΔH的单位是，ΔrH mθ的单位是。 13. ΔrH mθ、ΔrS mθ、ΔrG mθ...量中，下标r的物理意义是，下标m的物 理意义是。 14. 自由能减少原理适用于体系，过程。 二、选择题 1. 下列各物质中，属于稳定的单质的是 A. C(金刚石) B. S(l) C. Br2(l) D. Hg(s) 2. 下列反应中ΔrH mθ等于AgBr(s)的Δf H mθ的是 A. Ag+(aq) + Br-(aq) ==== AgBr(s) B. 2Ag(s) + Br2(g)====2AgBr(s) C. Ag(s) + 1/2 Br2(l)==== AgBr(s) D. Ag(s) +1/2 Br2(g)==== AgBr(s) 3.下列反应中ΔrG mθ等于CO2(g)的Δf G mθ的是 A. C(石墨) + O2(g) ==== CO2(g) 第 1章 化学热力学基础（二） 一、选择题（均为单选题，将正确选项填在各题后的括号内） 8. 1 mol 理想气体，从同一始态出发经过绝热可逆压缩和绝热不可逆压缩到系统压力相同的终态，终态的熵分别为S 1和S 2，则两者关系为（ B ） A. S 1 = S 2 B. S 1 ＜ S 2 C. S 1 ＞S 2 D. S 1 ≥ S 2 始终态相同时，不可逆过程的熵变大于可逆过程 9. 根据熵增加原理知，若从ΔS ＞0判定过程一定是自发过程，那么该系统一定是（ C ） A. 封闭系统 B. 绝热系统 C. 隔离系统 D. 敞开系统 10. 关于偏摩尔量，下列叙述正确的是（ C ） A. 偏摩尔量是状态函数，其值与物质的数量有关 B. 在多组分多相系统中不存在偏摩尔量 C. 系统的强度性质没有偏摩尔量 D. 偏摩尔量的值只能大于或等于零 11. 对封闭的单组分均相系统且' 0W =时，( )T G p ??的量值为（ B ）。 A. ＜0 B. ＞0 C. = 0 D. 前述三种情况无法判断 根据p 69公式（1-128）( ),0,T G V V p ?=>?所以( )0,T G p ?>? 12. 下面哪一个关系式是不正确的？（ D ） A. ( )p G S T ?=-? B. ()T G V p ?=? C. 2()V A T U T T ??? =-? ???? D. ()p G T H T T ??? =-????? 正确的应该是2()p G T H T T ??? =-? ???? 二、填空题（在以下各小题中画有” ”处填上答案） 5. 热力学第二定律的经典表述之一为___不可能将热从低温物体转移到高温物体而 第五章化学热力学基础 5-1从手册查出常用试剂浓盐酸﹑浓硫酸﹑浓硝酸﹑浓氨水的密度和质量分数，计算它们的（体积）物质的量浓度（c）和质量摩尔浓度（m）。 5-2从手册查出常温下的饱和水蒸气压，计算当相对湿度为40%时，水蒸气压多大。 5-3化学实验事中经常用蒸馏水冲洗已用自来水洗净的烧杯。设洗后烧杯内残留“水”为1ml，试计算，用30ml蒸馏水洗一次和洗两次，烧杯中残留的“自来水的浓度”分别多大？ 5-4计算 15℃，97kPa下15g氯气的体积。 5-5 20 ℃，97kPa下0.842g 某气体的体积为0.400 L ，求该气体的摩尔质量。 5-6测得 2.96g 氯化汞在 407℃的 1L 容积的真空系统里完全蒸发达到的压力为60 kPa ，求氯化汞蒸汽的摩尔质量和化学式。 5-7 在1000℃和 97kPa 下测得硫蒸汽的密度为0.5977 g.L-1，求硫蒸气的摩尔质量和化学式。 5-8 在25℃时将相同压力的5.0 L 氮气和15 L 氧气压缩到一个10.0 L 的真空容器中，测得混合气体的总压为150 kPa ，（1）求两种气体的初始压力；（2）求混合气体中氮和氧的分压；（3）将温度上升到 210 ℃，容器的总压。 5-9在25 ℃， 1.47MPa 下把氨气通入容积为1.00 L 刚性壁容器中，在350℃下催化剂使部分氨分解为氮气和氢气，测得总压为 5MPa ，求氨的解离度和各组分的摩尔分数和分压。 5-10 某乙烯和足量的氢气的混合气体的总压为 6930Pa ，在铂催化剂催化下发生如下反应： C2H4(g) +H2(g) === C2H6(g) 反应结束时温度降至原温度后测得总压为4530Pa 。求原混合气体中乙烯的摩尔分数。 5-11以下哪些关系式是正确的（ p、V、n 无下标时表示混合气体的总压、总体积和总的物质的量）？说明理由。 pV B = n B RT p B V = n B RT p B V B = nRT pV = nRT 5-12以下系统内各有几个相？ （1）水溶性蛋白质的水溶液；（2）氢氧混合气体；（3）盐酸与铁块发生反应的系统 （4）超临界状态的水。 5-13 10g水在 373K 和100kPa 下汽化，所做的功多大？（设水蒸气为理想气体） 5-14反应CaC2(s) + 2H2O(l) ====Ca(OH)2(s) + C2H2(g)在 298K 下的标准摩尔热力学能变化量为-128 kJ.mol-1。求该反应的标准摩尔焓变。 5-15 人类登月使用的阿波罗火箭的第一级火箭使用了550 吨煤油在2.5min内与氧气发生燃烧产生巨大推力。以C12H26（l）为煤油的平均分子式的燃烧热为-7513 kJ.mol-1，试计算这个燃烧发应的功率。 5-16已知Al2O3(s) 和MnO2 的标准摩尔生成焓为-1676 kJ.mol-1和 -521 kJ.mol-1，计算1g铝与足量MnO2反应（铝热法）产生的热量。 5-17已知Cl-（aq）的标准摩尔生成焓为-167.5 kJ.mol-1，计算1 mol HCl(g) 溶于足量的水释放多少热？[注]计算得到的值为氯化氢的熔解热；HCl(g)的标准摩尔生成焓可从本书附表中查获。假设水量的多少与水合反应的程度无关（事实上是有关的，因此的数值通常设定为无限稀释。） 5-18用标准摩尔生成焓的数据计算SiF4(g) 与足量H2O(l) 反应生成 SiO2(s) 和HF(g) 的摩尔反应焓。 5-19利用本书附表与下列数据计算石灰岩[以 CaCO3 （方解石）计]被 CO2(g) 溶解发育成喀斯特地形的如下反应的标准摩尔生成焓：CaCO3(s) + CO2(g)+ H2O(l)===Ca2+ (aq) +2HCO3-(aq) △f H mθ/ kJ.mol-1: Ca2+ (aq) -543.0 HCO3-(aq) -691.1 5-20火柴头中的P4S3(s)的标准摩尔燃烧热为-3677 kJ.mol-1 [注：燃烧产物为 P4O10(s)和 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 第一章2005-7-24 无机热力学试题集 一 . 选择题： 1.(本题 1分) 3411 体系对环境作 20 kJ 的功, 并失去 10 kJ 的热给环境, 则体系内能的变化 是 -------------------------------------------------------------( d ) (A) +30 kJ (B) +10 kJ (C) -10 kJ (D) -30kJ 2.(本题 1分) 3418 在标准压力和 373 K下, 水蒸气凝聚为液态水时体系中应是 -------( ) (A) DH= 0 (B) DS = 0 (C) DG = 0 (D) DU = 0 3.(本题 1分) 3426 某体系在失去 15 kJ 热给环境后, 体系的内能增加了 5 kJ, 则体系对环境 所作的功是 -----------------------------------------------------( ) (A) 20 kJ (B) 10 kJ (C) -10 kJ (D) -20 kJ 4.(本题 1分) 3458 一个体系从一个特定的开始状态到终止状态总是有 ---------------( ) (A) Q途径1 = Q途径2 (B) W途径1 = W途径2 (C) ( Q - W)途径1 = ( Q - W)途径2 (D) DU = 0, 与途径无关 5.(本题 1分) 3471 H2O(l, 100℃, 101.3 kPa)→ H2O(g, 100℃, 101.3 kPa),设H2O(g)为理 想气体, 则由始态到终态体系所吸收的热量 Q为 ---------------------( ) (A) ＞ DH (B) ＜ DH (C) ＝ DH (D) ＝ 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: ? 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5章 化学热力学基础 化学与环境学院 班 学号 姓名 1． (0411) 下列单质的?f H m θ不等于零的是……………………………………………（ ） (A) Fe(s) (B) C(石墨) (C) Ne(g) (D) Cl 2(l) 2． (0415) 在下列反应中，焓变等于AgBr(s) 的?f H m θ的反应是……………………（ ） (A) Ag +(aq) + Br -(aq) = AgBr(s) (B) 2Ag(s) + Br 2(g) = 2AgBr(s) (C) Ag(s) +?Br 2(l) = AgBr(s) (D) Ag(s) +?Br 2(g) = AgBr(s) 3． (3421) 2NH 3(g) + 3Cl 2(g) = N 2(g) + 6HCl(g) ?r H m θ = -461.5 kJ ·mol -1，温度升高 50 K ， 则?r H m θ应为………………………………………… （ ） (A) >> -461.5 kJ ·mol -1 (B) << -461.5 kJ ·mol -1 (C) ≈ -461.5 kJ ·mol -1 (D) ＝ -461.5 kJ ·mol -1 4． (3456) 下列两个反应在某温度、101 kPa 时都能生成C 6H 6(g) ① 2 C(石墨) + 3H 2(g)? →?C 6H 6(g) ② C 2H 4(g) + H 2(g)? →?C 6H 6(g) 则代表C 6H 6(g) 标准摩尔生成焓的反应是…… （ ） (A) 反应① (B) 反应①的逆反应 (C) 反应② (D) 反应②的逆反应 5． (0433) 下列物质中可以认为具有最大摩尔熵的是…………………………… （ ） (A) Li(g) (B) Li(s) (C) LiCl ·H 2O(s) (D) Li 2CO 3(s) S(g)>>S(l)>S(s) 6． (0437) 室温下，稳定状态的单质的标准摩尔熵为………………………………（ ） (A) 零 (B) 1 J ·mol -1·K -1 (C) 大于零 (D) 小于零 7． (3450) 在25℃、101 kPa 下发生下列反应： (1) 2H 2(g) + O 2(g) = 2H 2O(l) (2) CaO(s) + CO 2(g) = CaCO 3(s) 其熵变分别为ΔS 1和ΔS 2，则下列情况正确的是……………………………………（ ） (A) ΔS 1 > 0，ΔS 2 > 0 (B) ΔS 1 < 0，ΔS 2 < 0 (C) ΔS 1 < 0，ΔS 2 > 0 (D) ΔS 1 > 0，ΔS 2 < 0 8． (3454) 恒温下，下列相变中，?r S m θ最大的是………………………………（ ） (A) H 2O(l)? →?H 2O(g) (B) H 2O(s)?→?H 2O(g) 化学热力学基础习题 硫(一氧化碳，克)= 197.9焦耳摩尔-1克-1，硫(H2，克)= 130.6焦耳摩尔-1克-1 .(1)计算298K下反应的标准平衡常数k；(2)计算 标准配置中反应自发向右进行的最低温度。 15当298K已知时，反应为:C(石墨)+2S(对角线)→CS2(l)，△fH(S，对角线)= 0kj mol，△fH(CS2，l) =-87.9kj mol-1，S(C，石墨)= 5.7j mol-1 k-1，S(S，对角线)= 31.9j mol-1 k-1，S(CS2，l) = 151.0j mol-1 k-1。尝试计算298K时△fG(CS2，l)和反应自发发生的最低温度。 16当298K已知时，反应为:(1)fe2o 3+3C→2Fe+3co 2(g)。 22 (2)Fe2O3(s)+3H 2(g)→2Fe(s)+3H2O(g)，(Fe2O 3，s)=-824.2 kJ·mol-1，△fH (二氧化碳，克)=-393.5千焦摩尔-1，△千焦 (H2O， △fH G) =-241.8 kj mol-1，S(Fe2O3，s) = 87.4 j mol-1 k-1，S(C，石墨)= 5.7 j mol-1 k-1，S(Fe，s) = 27.3 j mol-1 k-1，S(CO2，g) = 213.7 j mol-1 k-1，S(H2，g) = 130.6 j mol-1 k-1，S(H2O，g) = 188.7 j mol-1 17当298K已知时，反应为:碳酸镁→氧化镁+二氧化碳(g)，△ FH(碳酸镁，s)=-1110.0 kj·mol-1，△fHS (MgO，s)=-601.7kJ mol-1，△fH (CO2，g)=-393.5千焦摩尔-1，(氧化镁，s)= 26.9千焦摩尔-1千焦-1， 第3章化学热力学基础 1．状态函数的含义及其基本特征是什么？T、p、V、△U、△H、△G、S、G、Q p、Q u、Q、W、W e最大中哪些是状态函数？哪些属于广度性质？哪些属于强度性质？ 答：状态函数的含义就是描述状态的宏观性质，如T、p、V、n、m、ρ等宏观物理量，因为体系的宏观性质与体系的状态之间存在对应的函数关系。状态函数的基本特点如下： （1）在条件一定时，状态一定，状态函数就有一定值，而且是唯一值。 （2）条件变化时，状态也将变化，但状态函数的变化值只取决于始态和终态，与状态变化的途径无关。 （3）状态函数的集合（和、差、积、商）也是状态函数。其中T、p、V、S、G是状态函数，V、S、G、H、U属于广度性质（具有加和性），T、p属于强度性质。 2．下列叙述是否正确？试解释之。 （1）Q p=△H，H是状态函数，所以Q p也是状态函数； （2）化学计量数与化学反应计量方程式中各反应物和产物前面的配平系数相等； （3）标准状况与标准态是同一个概念； （4）所有生成反应和燃烧反应都是氧化还原反应； （5）标准摩尔生成热是生成反应的标准摩尔反应热； （6）H2O（l）的标准摩尔生成热等于H2（g）的标准摩尔燃烧热； （7）石墨和金刚石的燃烧热相等； （8）单质的标准生成热都为零； （9）稳定单质的△f HΘm、SΘm、△f GΘm均为零； （10）当温度接近绝对零度时，所有放热反应均能自发进行。 （11）若△r H m和△r S m都为正值，则当温度升高时反应自发进行的可能性增加； （12）冬天公路上撒盐以使冰融化，此时△r G m值的符号为负，△r S m值的符号为正。 答：（1）错。虽然H是状态函数，△H并不是状态函数，所以Qp当然不是状态函数；。 （2）错。因为反应物的化学计量数为负，与反应计量方程式中反应物前面为正的系数不相等； （3）错。如气体的标准状况是指0℃和101.325KPa条件，而标准态对温度没有限定； （4）错。如由石墨生成金刚石的生成反应就不是氧化还原反应； （5）对。因某物质的标准摩尔生成热是由某物质生成反应的标准摩尔反应热而命名的； （6）对。因H2O（l）的生成反应与H2（g）的燃烧反应是同一个反应； （7）错。因石墨和金刚石的燃烧反应虽最终产物相同，但反应的始态不同； （8）错。因为只有稳定单质的标准生成热才为零； （9）错。因为只有稳定单质的△f HΘm、△f GΘm为零，而稳定单质的SΘm在一般条件下并不为零； （10）对。因为当温度接近绝对零度时，反应熵变趋近于零，反应热为影响反应自发的唯一因素； （11）对。因△r H m和△r S m都为正值，说明是吸热的、有可能自发的反应，升温有利； （12）对。因冰融化变水了，说明乃混乱度增大的自发过程，△r G m值必为负，△r S m值必为正。 3．1 mol气体从同一始态出发，分别进行恒温可逆膨胀或恒温不可逆膨胀达到同一终态，因恒温可逆膨胀对外做功W r大于恒温不可逆膨胀对外做的功W ir，则Q r>Q ir。对否？为什么？ 答：对。因为从同一始态到同一终态，热力学能变相同，根据热力学第一定律，因恒温可逆膨胀对外做功W r大于恒温不可逆膨胀对外做的功W ir，则恒温可逆膨胀从环境吸收的热Q必大于恒温不可逆膨胀从环境吸收的热Q ir。(△u=O r-W r= O-W; W r>W ir则Q r>Q ir) 4．有人认为，当体系从某一始态变至另一终态，无论其通过何种途径，而△G的值总是一定的，而且如果做非体积功的话，△G总是等于W′。这种说法对吗？ 答：不对。因为从同一始态到同一终态，虽然△G的值总是一定的，但途径不同，做非体积功的大小不同，一般不可逆过程的非体积功W′小于△G，只有可逆过程的非体积功W′才等于△G。 第6章化学热力学初步习题目录 第一部分化学热力学基础、热化学 一判断题；二选择题；三填空题；四计算题 第二部分熵、吉氏函数与化学反应方向 一判断题；二选择题；三填空题；四计算题 第一部分化学热力学基础、热化学 一判断题 1气体的标准状况与物质的标准态是同一含义。（） 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系统状态一定，状态函数就有确定的值。（） 4在恒温恒压条件下，反应热只取决于反应的始态和终态，而与过程的途径无关。（）5功和热是系统与环境间能量传递的两种形式。（） 6气体膨胀或被压缩所做的体积功是状态函数。（） 7由环境中吸收热量，系统的热力学能增加。（） 8环境对系统做功，系统的热力学能增加。（） 9系统的焓等于系统的热量。（） 10系统的焓等于恒压反应热。（） 11系统的焓变等于恒压反应热。（） 12反应的热效应就是该反应的焓变。（） 13由于CaCO3的分解是吸热的，故它的生成焓为负值。（） 14298K时反应Na(s)+1 Cl2(g)→NaCl(s)的△r H＝-411.1kJ·mol-1，即该温度下NaCl(s) 2 的标准摩尔生成焓为-411.1kJ·mol-1。（） 15298.15K时由于Na+(g)+Cl-(g)→NaCl(s)的△r H=-770.8kJ·mol-1，则NaCl(s)的标准摩尔生成焓是-770.8kJ·mol-1。（） 16298K时，反应CO(g)+Cl2(g)→COCl2(g)的△r H=-108kJ·mol-1，则△f H(COCl2，g)=-108kJ·mol-1。.（） 17所有气体单质的标准摩尔生成焓都为零。（） 18△f H(Br2,g)=0kJ·mol-1。（） 19298K时石墨的标准摩尔生成焓为零。（） 20在密闭容器中盛有等物质的量的N2(g)和O2(g)，使其反应生成NO(g)，保持反应在等温下进行，则该反应的焓变一定等于△f H(NO,g)。.（） 21已知在某温度和标准态下，反应2KClO3(s)→2KCl(s)+3O2(g)进行时，有2.0molKClO3分解，放出89.5kJ的热量，则在此温度下该反应的△r H＝－89.5kJ·mol-1。（） 22反应H2(g)+Br2(g)→2HBr(g)的△r H与反应H2(g)+Br2(l)→2HBr(g)的△r H相同。（） 23298K、标准态时，NH3(g)与O2(g)反应生成NO(g)和H2O(g)，每氧化1molNH3(g)放出 226.2kJ热量，则其热化学方程式为NH3(g)+5 4O2(g)→NO(g)+3 2 H2O(g)，△r H=-226.2kJ。 （） 24反应N2(g)+3H2(g)→2NH3(g)的△r H与反应1 2N2(g)+3 2 H2(g)→NH3(g)的△r H相同。（ ） 25相同质量的石墨和金刚石，在相同条件下燃烧时放出的热量相等。....（） 二选择题 1下列各物理量中，为状态函数的是（）。 (A)△H；(B)Q；(C)H；(D)△U。 2下列各物理量中，为状态函数的是（）。 (A)△U；(B)U；(C)Q；(D)W。 3下列叙述中正确的是（）。 (A)只有等压过程，才有化学反应热效应； 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1章化学热力学基础 班级学号姓名 一、判断题 1．某一过程的热效应与温度相除，可以得到该过程的熵变。 2．在孤立体系中，一自发过程由A→B，但体系永远回不到原来状态。 3．功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功。 4．可以用一过程的熵变与热温熵的大小关系判断其自发性。 5．绝热过程Q = 0，而由于?H = Q，因而?H等于零。 6．按Clausius不等式，热是不可能从低温热源传给高温热源的。 7．在一绝热体系中，水向真空蒸发为水蒸气 (以水和水蒸气为体系)，该过程W＞0，?U＞0。8．体系经过一不可逆循环过程，其?S体＞0。 9．对于气态物质，C p－C V = n R。 10．在一绝热体系中有一隔板，两边分别是空气和真空，抽去隔板，空气向真空膨胀，此时Q = 0，所以?S=0。 二、选择题 1．在一绝热钢壁体系内，发生一化学反应，温度从T1→T2，压力由p1→p2，则 . A．Q＞0，W＞0，?U ＞ 0 B．Q = 0，W＜0，?U ＜0 C．Q = 0，W＞0，?U ＞0 D．Q = 0，W = 0，?U = 0 2．理想气体混合过程中，下列体系的性质，不正确的是 . A．?S＞0 B．?H =0 C．?G = 0 D．?U = 0 3.任意的可逆循环过程，体系的熵变 . A．一定为零 B．一定大于零 C．一定为负 D．是温度的函数 4．一封闭体系，从A→B变化时，经历可逆（R）和不可逆(IR)途径，则 . A．Q R = Q IR B． C．W R = W IR D． 5．理想气体自由膨胀过程中 . A．W = 0，Q＞0，?U＞0，?H=0 B．W＞0，Q=0，?U＞0，?H＞0 C．W＜0，Q＞0，?U=0，?H=0 D．W = 0，Q=0，?U=0，?H=0 6．H2和O2在绝热定容的体系中生成水，则 . A．Q=0，?H＞0，?S孤 = 0 B．Q＞0，W = 0，?U＞0 C．Q＞0，?U＞0，?S孤＞0 D． Q=0，W = 0，?S孤＞0 7．理想气体可逆定温压缩过程中，错误的有 . A．?S体= 0 B．?U=0 C．Q＜0 D．?H=0 8．环境的熵变等于 . A． B． C． D． 三、填空题 1．理想气体的定温可逆膨胀体系做的功最，定温可逆压缩过程环境做的功最。2．利用熵变判断某一过程的自发性，适用于。 ，则。。 3．某一理想气体的 4．可逆热机的效率最，若用其牵引汽车，则速率最 . （以下空填 >0, <0 或 =0） 5．一绝热气缸，有一无质量，无摩擦的活塞，内装理想气体和电阻丝，通以一定的电流，恒定外压，（1）以气体为体系，则Q，W；（2）以电阻丝为体系，则Q，W。 6．理想气体定温可逆膨胀过程中，W，Q，?U?H。 7．某体系进行一不可逆循环时，则?S体，环境的?S环。 8．非理想气体的卡诺循环，?H，?U，?S。 9．理想气体定压膨胀，W，Q，?U?H。 四、计算题 1．298K时，1molCO(g)放在10molO2中充分燃烧，求（1）在298K时的?r H m⊙；（2）该反应在398K时的?r H m⊙。已知，CO2和CO的?f H m⊙分别为－393.509kJ·mol－1和－110.525kJ·mol 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） 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)第一章 化学热力学基础 公式总结
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