下载文档原格式
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。
第 3 章化学热力学的初步概念与化学平衡一、基本要求1．了解化学变化过程中热效应、恒容反应热和恒压反应热的概念及测定方法, 会正确书写热化学方程式；2．初步了解焓的概念，知道焓变是化学反应自发过程的一种驱动力；3．会进行有关热化学的一般计算；4．初步了解熵、熵变和绝对熵的概念，知道熵变是化学反应自发过程的另一种驱动力；5．初步了解热力学第一、第二、第三定律的概念；6．初步了解吉布斯自由能及吉布斯-亥姆霍兹方程，学会用其判据化学反应的自发性；7．掌握化学平衡状态及标准平衡常数概念，会进行简单的化学平衡移动判断及有关计算。
二、要点1．化学热力学把热力学的理论、原理、规律以及研究方法，用之于研究化学现象就产生了化学热力学。
它可以解决化学反应中的能量问题、化学反应的方向问题，以及化学反应进行的程度问题。
2．系统与环境系统曾称体系，指化学直接研究的对象，与系统密切相关的部分或与系统相互影响所可及的部分称为环境。
两者之间可以交换物质或能量，据此可把系统分为：①敞开系统：系统和环境之间可以有能量和物质的交换；②封闭系统：系统和环境之间只有能量的交换，而不能有物质的交换；③孤立系统：系统和环境之间既无能量的交换，也无物质的交换。
3．状态和状态函数系统的所有客观性质的综合表现即为系统的状态。
描述系统状态的物理量称之为状态函数。
状态定，状态函数定，即有一定的值；状态变，状态函数的值变。
4．过程和途径系统的状态发生了任意的变化，就说系统发生了一个过程。
分别发生在等温条件下、压强一定条件下和绝热条件下的系统的变化，分别称为“等温过程”、“等压过程”和“绝热过程”。
系统由始态到终态的变化，可经由不同的方式完成，这不同方式即为“途径”。
5．热和功系统和环境间因温度差别引起能量交换，这种被传递的能量称为“热”，用符号Q表示。
并规定当系统吸热时，Q为正值，即Q > 0或ΔQ > 0，放热时Q为负值，即Q < 0或ΔQ < 0。
大学无机化学有机化学知识点无机化学部分第一章物质存在的状态一、气体1、气体分子运动论的基本理论①气体由分子组成，分子之间的距离>>分子直径；②气体分子处于永恒无规则运动状态；③气体分子之间相互作用可忽略，除相互碰撞时；④气体分子相互碰撞或对器壁的碰撞都是弹性碰撞。
碰撞时总动能保持不变，没有能量损失。
⑤分子的平均动能与热力学温度成正比。
2、理想气体状态方程①假定前提：a 、分子不占体积；b 、分子间作用力忽略②表达式：pV=nRT ；R ≈8.314kPa ·L ·mol 1-·K 1-③适用条件：温度较高、压力较低使得稀薄气体④具体应用：a 、已知三个量，可求第四个；b 、测量气体的分子量：pV=M W RT （n=MW）c 、已知气体的状态求其密度ρ：pV=M W RT →p=MV WRT →ρMVRT=p3、混合气体的分压定律①混合气体的四个概念a 、分压：相同温度下，某组分气体与混合气体具有相同体积时的压力；b 、分体积：相同温度下，某组分气体与混合气体具有相同压力时的体积c 、体积分数：φ=21v v d 、摩尔分数：xi=总n n i②混合气体的分压定律a 、定律：混合气体总压力等于组分气体压力之和；某组分气体压力的大小和它在混合气体中体积分数或摩尔数成正比 b 、适用范围：理想气体及可以看作理想气体的实际气体c 、应用：已知分压求总压或由总压和体积分数或摩尔分数求分压、4、气体扩散定律①定律：T 、p 相同时，各种不同气体的扩散速率与气体密度的平方根成反比：21u u =21p p =21M M (p 表示密度)②用途：a、测定气体的相对分子质量；b、同位素分离二、液体1、液体①蒸发气体与蒸发气压A、饱和蒸汽压：与液相处于动态平衡的气体叫饱和气，其气压叫做饱和蒸汽压简称饱和气；B、特点：a、温度恒定时为定值；b、气液共存时不受量的变化而变化；c、物质不同，数值不同②沸腾与沸点A、沸腾：当温度升高到蒸汽压与外界压力相等时，液体就沸腾，液体沸腾时的温度叫做沸点；B、特点：a、沸点的大小与外界压力有关；外界压力等于101kPa 时的沸点为正常沸点；b、沸腾是液体表面和内部同时气化的现象2、溶液①溶液与蒸汽压a、任何物质都存在饱和蒸汽压；b、纯物质的饱和蒸汽压只与物质本身的性质和温度有关；c、一定温度下饱和蒸汽压为常数；d、溶液蒸汽压的下降：△p=p纯液体-p溶液=K·m②溶液的沸点升高和凝固点的下降a、定量描述：沸点升高△Tb =Kb·m凝固点下降△Tf =Kf·m仅适用于非电解质溶液b、注意：①Tb 、Tf的下降只与溶剂的性质有关②Kb 、Kf的物理意义：1kg溶剂中加入1mol难挥发的非电解质溶质时，沸点的升高或凝固点下降的度数c、应用计算：i、已知稀溶液的浓度，求△Tb 、△Tfii、已知溶液的△Tb 、△Tf求溶液的浓度、溶质的分子量d、实际应用：i、制冷剂：电解质如NaCl、CaCl2ii、实验室常用冰盐浴：NaCl+H2O→22°CCaCl2+H2O→-55°Ciii、防冻剂：非电解质溶液如乙二醇、甘油等③渗透压a 、渗透现象及解释：渗透现象的原因：半透膜两侧溶液浓度不同；渗透压：为了阻止渗透作用所需给溶液的额外压力 b 、定量描述：Vant'Hoff 公式：∏V=nRT ∏=VnRT即∏=cRT∏为溶液的渗透压，c 为溶液的浓度，R 为气体常量，T 为温度。
热力学初步习题一、选择题 ( 共21题 42分 )1. (0414) 已知NH 3(g)的m f H ∆= -46 kJ ·mol -1，H —H 键能为435 kJ ·mol -1，N ≡N 键能为941 kJ ·mol -1，则N —H 键的平均键能(kJ ·mol -1)为…………………………………（ ） (A) -382 (B) 1169 (C) 382 (D) -11692. (0413) 已知在标准状态下石墨的燃烧焓为-393.7kJ ·mol -1，石墨转变为金刚石反应的焓变为+1.9kJ ·mol -1，则金刚石的燃烧焓(kJ ·mol -1)应为…………………………………（ ） (A) +395.6 (B) +391.8 (C) -395.6 (D) -391.83. (0412) 在标准状态下石墨燃烧反应的焓变为 -393.7 kJ ·mol -1，金刚石燃烧反应的焓变为 -395.6kJ ·mol -1，则石墨转变成金刚石反应的焓变为……………………………（ ） (A) -789.3 kJ ·mol -1 (B) 0 (C) +1.9kJ ·mol -1 (D) -1.9kJ ·mol -14. (3484) 298 K 反应2C 6H 6(l) + 15O 2(g) =12CO 2(g) + 6H 2O(l)的 m r U ∆- m r H ∆接近的值是……………………………………………………………………………………（ ）(A) -7.4 kJ ·mol -1 (B) 2.4 kJ ·mol -1 (C) -2.4 kJ ·mol -1 (D) 7.4 kJ ·mol -1 5. (3480)反应 X 2(g) + 2Y 2(g) =3Z 2(g) 在恒压和温度1000 K 时的Δr H m = 40 kJ ·mol -1，Δr S m = 40 J ·mol -1·K -1，则下列关系正确的是…………………………………………………（ ） (A) ΔU =ΔH (B) ΔG = 0 (C) ΔU = T ΔS (D) 所有关系都正确6. (3479)电解水生成氧气和氢气，该过程的ΔG 、ΔH 、ΔS 正确是…………………（ ）(A) ΔG > 0， ΔH > 0， ΔS > 0 (B) ΔG < 0， ΔH < 0， ΔS < 0 (C) ΔG > 0， ΔH < 0， ΔS > 0 (D) ΔG < 0， ΔH > 0， ΔS > 0 7. (0416) 已知 Zn(s) +21O 2(g) = ZnO(s)m r H ∆ 1 = -351.5 kJ ·mol -1Hg(l) +21O 2(g)= HgO(s ，红)m rH ∆ 2= -90.8 kJ ·mol -1则 Zn(s) + HgO(s ，红) = ZnO(s) + Hg(l) 的 mrH ∆为(kJ ·mol -1)…………………（ ）(A) 442.3 (B) 260.7 (C) -260.7 (D) -442.38. (0409) 若两个液态组分混合形成理想溶液，则混合过程的………………………（ ） (A) ΔV = 0 ΔH = 0 ΔS = 0 ΔG = 0 (B) ΔV > 0 ΔH < 0 ΔS < 0 ΔG > 0 (C) ΔH = 0 ΔV = 0 ΔS > 0 ΔG < 0 (D) ΔH > 0 ΔV < 0 ΔG < 0 ΔS > 0 9. (0408) 在一定温度下：(1) C(石墨) + O 2(g)= CO 2(g)ΔH 1 (2) C(金刚石) + O 2(g) = CO 2(g) ΔH 2(3) C(石墨) = C(金刚石)ΔH 3 = 1.9 kJ ·mol -1其中ΔH 1和ΔH 2的关系是…………………………………………………………………（ ） (A) ΔH 1>ΔH 2 (B) ΔH 1<ΔH 2 (C) ΔH 1＝ΔH 2 (D) 不能判断10. (0403) 已知 2PbS(s) + 3O 2(g) =2PbO(s) + 2SO 2(g)m r H ∆= -843.4 kJ ·mol -1则该反应的Q V 值是…………………………………………………………………………（ ）(A) 840.9 (B) 845.9 (C) -845.9 (D) -840.911. (0445) 在298K ，下列反应中m r H ∆与 m r G ∆最接近的是………………………（ ）(A) CCl 4(g) + 2H 2O(g)= CO 2(g) + 4HCl(g) (B) CaO(s) + CO 2(g) = CaCO 3(s) (C) Cu 2+(aq) + Zn(s) = Cu(s) + Zn 2+(aq)(D) Na(s) + H +(aq) + H 2O(l) = Na +(aq) +21H 2(g) + OH -(aq)12. (3483)下列反应中不能定性判断是熵增还是熵减的是………………………………（ ）(A) 3O 2(g)m f H ∆2O 3(g)(B) 2NH 4NO 3(s)m r H ∆2N 2(g) + 4H 2O(g) + O 2(g)(C) Mg(s) + Cl 2(g) −→−MgCl 2(s) (D) Mg(s) + 2H +(aq) −→−Mg 2+(aq) + H 2(g)13. (3474) 下列物质在0 K 时的标准熵为0的是………………………………………（ ） (A) 理想溶液 (B) 理想气体 (C) 完美晶体 (D) 纯液体14. (0436) 下列反应中， m r S ∆值最大的是…………………………………………（ ）(A) C(s) + O 2(g)−→−CO 2(g) (B) 2SO 2(g) + O 2(g)−→−2SO 3(g) (C) CaSO 4(s) + 2H 2O(l)−→−CaSO 4·2H 2O(s) (D) 3H 2(g) + N 2(g)−→−2NH 3(g) 15. (0432) 下列叙述正确的是………………………………………………………… （ ）(A) m r S ∆= (∑ S ∆生成物－∑ S ∆反应物)(B) 一个自发进行的反应，体系自由焓(Gibbs 自由能)减少等于体系对环境所作最大功 -G = W(C) 某气相反应m r G ∆是指反应物与产物都处于298K ，且气体总压为101.3 kPa 时 该反应的自由能变(Gibbs 自由能)(D) 同类型的二元化合物可用它们的NH 4+值直接比较其热力学稳定性16. (3481)下列说法中正确的是…………………………………………………………（ ）(A) 稳定单质的标准生成焓、标准吉布斯生成自由能和标准熵都为零 (B) 放热反应总是可以自发进行的(C) H 2(g)的标准燃烧热等于H 2O(l)的标准生成焓 (D) CO 2(g)的标准生成焓也就是CO(g)的标准燃烧热17. (3464) 稳定单质在298 K ，100 kPa 下，下述正确的是………………………… （ ） (A) m S ， m f G ∆为零(B)m f H ∆不为零(C) m S 不为零， m f H ∆为零 (D) m S ， m f G ∆，m f H ∆均为零18. (0419) 下述叙述中正确的是……………………………………………………… （ ） (A) 在恒压下，凡是自发的过程一定是放热的(B) 因为焓是状态函数，而恒压反应的焓变等于恒压反应热，所以热也是状态函数 (C) 单质的 m f H ∆和m f G ∆都为零(D) 在恒温恒压条件下，体系自由能减少的过程都是自发进行的19. (3478) 试由下列表中数据，确定压力为101 kPa 时BCl 3的沸点为……………… （ ） BCl 3(l) BCl 3(g)m f H ∆/ kJ ·mol -1 -427.2 -403.76 m S / J ·mol -1·K -1 206.27 289.99(A) 280℃ (B) 7℃ (C) -17℃ (D) -280℃20. (3469) 某化学反应可表示为A(g) + 2B(s)−→−2C(g)。
