无机化学化学热力学基础

第三章 化学热力学基础思考题与习题2-1 何谓物质的标准状态？答：物质的标准状态是在温度为T 及标准压力Pө（Pө=100 kpa ）下的状态。

2-2 计算下列各体系由状态A 变化到状态B 时热力学能的变化(1) 吸收了2000KJ 热量，并对环境做功300KJ 。

(2) 向环境放出了12.54KJ 热量，并对环境做功31.34KJ 。

(3) 从环境吸收了7.94KJ 热量，环境对体系做功31.34KJ 。

(4) 向环境放出了24.5KJ 热量，环境对体系做功26.15KJ 。

解：（1）1700KJ 300KJ -KJ 2000==+=∆W Q U(2) -43.88KJ 31.34KJ -KJ 4.512=-=+=∆W Q U(3) KJ 8.293KJ 4.331KJ 4.97=+=+=∆W Q U(4) 1.64KJ 26.15KJ .5KJ 24=+-=+=∆W Q U2-3 某体系由状态Ⅰ沿途径A 变到状态Ⅱ时从环境吸热314.0 J ，同时对环境做功117.0 J 。

当体系由状态Ⅱ沿另一途径B 变到状态Ⅰ时体系对环境做功44.0 J ，问此时体系吸收热量为多少？ 解：（1）由状态Ⅰ变到状态Ⅱ：J 0.197J 0.117J 0.3141=-=+=∆W Q U（2）由状态Ⅱ变到状态Ⅰ：122U J,0.44U W ∆-=∆-=J 0.1971222-=∆-=-=∆U W Q U J 0.1532-=Q2-4、在1标准压力下，100℃时1mol 液态水体积为18.8mL ，而1mol 水蒸气的体积为30.2ml ，水的汽化热为40.67KJ ·mol -1，计算100℃时在标准压力下由30.2g 液态水蒸发为水蒸气时的△H 和△U 。

解：68.23KJ l 40.67KJ.mo mol 18.030.2H1-P =⨯==∆Q()63.02KJ 103738.314mol 18.030.2-68.23KJ RT n -H U 3-=⨯⨯⨯=∆∆=∆ 2-5、甲苯，CO 2和水在298K 时的标准生成焓分别为48.0KJ·mol -1、-393.5KJ·mol -1和-286.0KJ·mol -1，计算298K 和恒压下10gCH 4 (g)完全燃烧时放出的热量。

北师大《无机化学》第四版习题答案5第五章化学热力学基础5-1 从手册中查出常用试剂浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸、浓氨水的密度和质量分数计算它们的（体积）物质的量浓度和质量摩尔浓度。

解：经查阅: p(HCl)=1.19g/ml w(HCl)=37.23%p(H2SO4)=1.83g/ml w(H2SO4)=98%p(HNO3)=1.42g/ml w(HNO3)=69.80%p(NH3.H2O)=0.9g/ml w(NH3.H2O)=26%由公式c=pw/M可得：c(HCl)=12 mol·L–1c(H2SO4)=18.3mol·L–1c(HNO3)=15.7 mol·L–1 c (NH3.H2O)=13.8 mol·L–1设1㎏水中含溶质n mol,则由w=m/(m+1000)（m为溶质质量）可得：m (HCl)=16.2 mol/㎏m(H2SO4)=500 mol/㎏m(HNO3)=36.69 mol/㎏m (NH3.H2O)= 20.67 mol/㎏5-2 从手册查出常温下的饱和水蒸气压，计算当时相对湿度为40%时，水蒸气压多大。

解：在298K下，P（饱和水蒸气压）=3.167Kpa，P（不饱和）/P（饱和）=40%，则P（不饱和）/P（饱和）=40%×P（饱和）=0.4×3.167=1.2668 Kpa答：水蒸气压为1.2668 Kpa.5-3化学实验中经常用蒸馏水冲洗已用自来水洗净的烧杯。

设洗净烧杯残留“水”为1mL,试计算，用30mL蒸馏水洗1次和2次，烧杯中残留的“自来水的浓度”分别多大？解：再用自来水洗之后，烧杯中自来水为1ml之后，加入30ml 蒸馏水，一共为31ml 水，自来水占1/31，倒掉后又倒1ml，故自来水浓度为1/31。

若第一次加入的蒸馏水倒掉之后，1ml中含1/31ml的自来水；再加入30ml蒸馏水，一共为31ml水，自来水占1/312=1/963 所以倒掉后自来水占1/312=1/9635-4 计算15℃,97kPa下15g氯气的体积。

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一、热力学第一定律1．热力学的基本概念和常用术语(1)体系：热力学中称研究的对象为体系。

(2)环境：体系以外的其他部分。

按照体系与环境之间的物质和能量的交换关系，可分为三类：敞开体系体系与环境之间既有能量交换又有物质交换。

封闭体系体系与环境之间有能量交换但没有物质交换。

孤立体系(又称隔离体系) 体系与环境之间即无物质交换，又无能量交换。

(3)状态：由一系列表征体系性质的物理量所确定下来的体系存在的形式称为体系的状态。

(4)状态函数：借以确定体系状态的物理量称为体系的状态函数。

(5)过程：体系的状态发生变化，从始态变到终态，我们说体系经历了一个热力学过程，简称过程。

(6)途径：实现过程的每一种具体方式。

(7)体积功：体系由于体积的变化而做功称为体积功，即W=p·△V。

(8)热力学能：指体系内一切能量的总和，通常用U表示。

2．热力学第一定律(1)热力学第一定律的内容热力学第一定律的实质就是能量守恒。

更确切地说，热力学第一定律是能量守恒与转化定律在涉及热现象的宏观过程中的具体描述，其关系式为△U=Q - W式中，Q表示体系从环境中吸收热量；W表示体系对环境做的功。

(2)功和热热和功是能量传递的两种形式，它们不是状态函数。

Q>0，系统吸热；Q<0，系统放热。

W>0，环境对系统做功；W<0，系统对环境做功。

对定压过程中气体膨胀或被压缩所做的体积功来说W= -p ex(V2 - V1)；系统被压缩，W>0；系统膨胀，W<0。

二、热化学1．化学反应的热效应化学反应的热效应可以定义为：在无非体积功的体系和反应中，当生成物与反应物的温度相同时，化学反应过程中吸收或放出的热量，化学反应热效应一般称为反应热。

(1)恒容反应热恒容反应热指在恒容过程中完成的化学反应的热效应，通常用Q V表示。

△U=Q V当△U>0时，Q V>0，则该反应是吸热反应；当△U<0时，Q V<0，该反应是放热反应。