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化学热力学与平衡过程热力学是研究物质内能、热和功之间相互转化关系的科学。
化学热力学是热力学的一个分支，它主要研究化学反应中产生的热现象以及热现象对反应平衡的影响。
在化学热力学中，平衡过程起着至关重要的作用，本文将对化学热力学与平衡过程进行详细探讨。
一、热力学基础在热力学中，我们首先需要了解一些基本概念。
内能是物质在微观层面上分子和原子的热运动所导致的能量总和，它是描述物质热状态的重要物理量。
热是能量的一种传递形式，能够使物质的温度升高或降低。
而功是能量在物质间传递时所做的有序运动。
这三者之间的相互转化关系是热力学研究的核心内容。
二、化学热力学基本原理在化学反应中，化学键的形成和断裂都会伴随着能量的变化。
在此基础上，我们引入了焓的概念。
焓是用来描述物质在恒压条件下的能量状态的物理量。
而化学反应的焓变则是描述反应物转化为生成物时伴随的焓变化。
根据热力学第一定律，热现象是一种能量的转移过程，能量既不能被创造也不能被毁灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
三、平衡态与平衡常数在化学反应中，反应物转化为生成物的速率并不是始终处于变化之中的，当反应达到一种特定状态时，反应速率达到动态平衡。
这时反应物和生成物的浓度不再发生显著变化，即达到了平衡态。
平衡常数是描述化学平衡时生成物和反应物浓度之比的一个常数，它是刻画平衡稳定程度的重要参数。
四、熵与自由能熵是描述一个系统微观排列不确定性的度量，熵的增加代表着系统的混乱程度增加。
自由能是一个系统可以用来做功的能量，它描述了系统在恒温恒压条件下的可用能量。
根据熵变和焓变的关系，我们可以通过计算自由能变化来判断一个反应是否会进行。
五、化学反应的热力学分析通过化学反应焓变和熵变的计算，我们可以得到反应的标准生成焓变和标准生成自由能变化。
这对于判断一个反应的热力学是否可行非常重要。
此外，在实际应用中，我们还需要考虑温度、压力等因素对反应平衡的影响，如利用Le Chatelier原理预测反应方向和平衡位置的变化。
第2章 化学热力学基础与化学平衡习题答案2-1下列叙述是否正确？将错误的改正。
(1) H 2O(l) 的标准摩尔生成焓等于H 2(g)的标准摩尔燃烧焓； (2) Q p = ∆H ，H 是状态函数，所以Q p 也是状态函数；(3) 对于稳定单质，人们规定它的Δr H m ө=0，Δr G m ө=0，S m ө=0； (4) 系统的焓变等于等压热效应。
答：(1) 正确。
(2) 不正确。
H 是状态函数，但Q p 不是状态函数。
(3) 不正确。
对于参考态单质，人们规定它的 m f H ∆ =0， m f G ∆=0，但m S ≠0。
(4) 正确。
2-2 区分下列基本概念，并举例说明。
⑴ 系统与环境；⑵状态与状态函数；⑶均相与异相；⑷热和功；⑸热和温度；⑹焓与热力学能；⑺标准状态与标准状况；⑻反应进度与计量数； 答：略。
2-3 已知下列反应：① N 2(g) + H 2(g) → 2NH 3(g) ② Cl 2(g) + H 2(g) → 2HCl(g)(1) 推测各反应在定压下的反应焓变和定容下的反应热力学能变是否相同？(2) 为什么通常忽略了这种差别，多以m r H ∆来表示反应热？答：(1) 对于① N 2(g) + 3H 2(g) → 2NH 3(g) ， m r H ∆≠m r U ∆因为反应前后0)(≠∆g n ，而 m r H ∆= m r U ∆+RT n g )(∆，故 m r H ∆≠ m r U ∆。
对于② Cl 2(g) + H 2(g) → 2HCl(g)，因为反应前后0)(=∆g n ，故 m r H ∆= m r U ∆。
(2) 因为通常RT n g )(∆相对于 m r H ∆或 m r U ∆很小，故通常忽略了这种差别，特别是化学反应通常在常压条件下进行，所以多以 m r H ∆来表示反应热。
2-4 在298 K 时，水的蒸发热为43.93 kJ·mol -1。
第二章化学热力学基础及化学平衡1. 有一活塞，其面积为60cm2，抵抗3atm的外压，移动了20cm，求所作的功。
(1)用焦耳；(2)用卡来表示。
2. 1dm3气体在绝热箱中抵抗1atm的外压膨胀到10dm3。
计算：(1)此气体所作的功；(2)内能的变化量；(3)环境的内能变化量。
3. 压力为5.1atm，体积为566dm3的流体，在恒压过程中，体积减少到1/2，(1)求对流体所作的功(2)求流体的内能减少365.75kJ时，流体失去的热量？4. 在一汽缸中，放入100g的气体。
此气体由于压缩，接受了2940kJ的功，向外界放出了2.09kJ的热量。
试计算每千克这样的气体内能的增加量。
5. 在1atm、100℃时，水的摩尔汽化热为40.67kJ mol－1，求：1mol水蒸汽和水的内能差？(在此温度和压力下，水蒸汽的摩尔体积取作29.7dm3)6. 某体系吸收了3.71kJ的热量，向外部作了1.2kJ的功，求体系内部能量的变化。
7. 某体系作绝热变化，向外部作了41.16kJ的功，求此体系内能的变化量。
8. 有一气体，抵抗2atm的外压从10dm3膨胀到20dm3，吸收了1254J的热量，求此气体的内能变化？9. 一理想气体在恒定的一大气压下，从10dm3膨胀到16dm3，同时吸热125.4J的热量,计算此过程的∆U和∆H。
10. 在300K时3mol的理想气体等温膨胀，它的内压为8atm，抵抗2atm的恒压力作功，体积增加到4倍，试求W、Q、∆U和∆H。
11. 现有2dm3氮气在0℃及5atm下抵抗1atm的恒外压作等温膨胀，其最后的压力为1atm，假设氮气为理想气体，求此过程的W、∆U、∆H及Q。
12. 在1atm下，2molH2和1molO2反应，在100℃和1atm下生成2mol水蒸汽，总共放出了115.8kJ⋅mol－1热量。
求生成每摩尔H2O(g)时的∆H和∆U。
13. 在25℃和恒压下(1atm)，1/2molOF2同水蒸气反应，反应式如下：OF2(g) + H2O(g) → O2(g) + 2HF(g)放出161.35kJ⋅mol－1的热量，试计算每摩尔OF2同水蒸气反应的∆H和∆U。
