1、 第二章第二章 化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)本章總目標(biāo)本章總目標(biāo)：1：掌握四個(gè)重要的熱力學(xué)函數(shù)及相關(guān)的計(jì)算。2：會(huì)用蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算。3：理解化學(xué)反應(yīng)等溫式的含義，初步學(xué)會(huì)用吉布斯自由能變化去判斷化學(xué)反應(yīng)的方向。各小節(jié)目標(biāo)各小節(jié)目標(biāo)：第一節(jié)：熱力學(xué)第一定律了解與化學(xué)熱力學(xué)有關(guān)的十個(gè)基本概念（敞開體系、封閉體系、孤立體系、環(huán)境、狀態(tài)、狀態(tài)函數(shù)、過程、途徑、體積功、熱力學(xué)能） ，掌握熱力學(xué)第一定律的內(nèi)容（U=Q-W）和計(jì)算。第二節(jié)：熱化學(xué)1：掌握化學(xué)反應(yīng)熱的相關(guān)概念：反應(yīng)熱指恒壓或恒容而且體系只做體積功不做其它功的條件下，當(dāng)1一個(gè)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生后，若使產(chǎn)物的溫度回到反應(yīng)物的起始溫度，這時(shí)體系放出或吸

2、收的熱量稱為反應(yīng)熱。 （） 。標(biāo)準(zhǔn)生成熱某溫度下，由處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的各元素的指定單質(zhì)生成標(biāo)2準(zhǔn)狀態(tài)的 1mol 某純物質(zhì)的熱效應(yīng)。符號(hào),單位：或） 。fmH1Jmol1kJmol燃燒熱在 100kPa 的壓強(qiáng)下 1mol 物質(zhì)完全燃燒時(shí)的熱效應(yīng)。符號(hào)：3；單位：。cmH1kJmol2：掌握恒容反應(yīng)熱U=Qv-W;恒壓反應(yīng)熱 Qp=H恒容反應(yīng)熱和恒壓反應(yīng)熱的關(guān)系：pVQQnRT3：掌握蓋斯定律內(nèi)容及應(yīng)用內(nèi)容：一個(gè)化學(xué)反應(yīng)若能分解成幾步來完成，總反應(yīng)的熱效應(yīng)等于各步1反應(yīng)的熱效應(yīng)之和。學(xué)會(huì)書寫熱化學(xué)方程式并從鍵能估算反應(yīng)熱。2第三節(jié)：化學(xué)反應(yīng)的方向1：了解化學(xué)熱力學(xué)中的四個(gè)狀態(tài)函數(shù)熱力學(xué)能、焓、熵、

3、吉布斯自由能。2：重點(diǎn)掌握吉赫公式的意義及計(jì)算。rmrmrmGHTS 3;建立混亂度、標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)自由能和標(biāo)準(zhǔn)熵以及標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熵的概念，并學(xué)會(huì)對(duì)化學(xué)反應(yīng)的方向和限度做初步的討論會(huì)運(yùn)用吉布斯自由能判斷反應(yīng)的自發(fā)性。 習(xí)題一 選擇題1.如果反應(yīng)的H 為正值，要它成為自發(fā)過程必須滿足的條件是（ ）A. S 為正值，高溫 B. S 為正值，低溫C.S 為負(fù)值，高溫 D. S 為負(fù)值，低溫2.已知某反應(yīng)為升溫時(shí)rG0值減小，則下列情況與其相符的是（ ）A.rS00 C.rH00 D.rH003.該死定律認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)與途徑無關(guān)。這是因?yàn)榉磻?yīng)處在（ ）(無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版)A

4、.可逆條件下進(jìn)行 B. 恒壓無非體積功件下進(jìn)行 C. 恒容無非體積功件下進(jìn)行 D.以上 B,C 都正確4.在 298K 時(shí)反應(yīng) H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）的 Qp 和 Qv 之差（KJ/mol）是（ ）A.-3.7 B.3.7 C.1.2 D.-1.25.冰的熔化熱為330.5KJ/mol，00C時(shí)將1.00g水凝結(jié)為同溫度的冰，其 S為（ ）(無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版)A.-330.5Jmol -1K-1 B.-1.21Jmol -1K-1 C .0 D.+1.21Jmol -1K-16.下列變化為絕熱過程的是（ ）(無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版)A.體系溫度不變 B.體系不從環(huán)

5、境吸收熱量C.體系與環(huán)境無熱量交換 D.體系的內(nèi)能保持不變7.某反應(yīng)在 298K 時(shí)的 Kc1=5，398K 時(shí) Kc2=11，則反應(yīng)的rH0值為（ ）A0 B. 0 C.于 0 D.不一定8. 298K 時(shí) A+BC+D 的rG0=-10KJ/mol.已知：298K 時(shí) A,B,C，D 皆為氣體，當(dāng)由等物質(zhì)的量的 A 和 B 開始反應(yīng)時(shí)，則達(dá)到平衡時(shí)混合物中（ ）A .C 和 D B. A 和 BC . A 和 B、C 及 D 都有，A 和 B 的量大于 C 和 D 的量D. A 和 B、C 及 D 都有，但 C 和 D 的量大于 A 和 B 的量9.熱化學(xué)方程式：Zn（S）+1/2O2（g

6、）=ZnO（s） rH10=-348.3KJ/mol 2Hg(1)+O2（g）=2HgO（s） rH20=-181.6KJ/mol則反應(yīng)：Zn（s）+HgO（s）=ZnO（s）+Hg（l）的rH0（ ）A.166.7KJ/mol B.-257.5KJ/mol C.439.1KJ/mol D. -529.9KJ/mol10. 若 298K 時(shí)，HCO3-（aq）和 CO32-（aq）的fG0-587.06 KJ/mol 和-528.10KJ/mol，則反應(yīng) HCO3-（aq）H+（aq）+CO32-（aq）的 rG0常數(shù)分別為（ ）A. 1115.16KJ/mol 和 4.710-11 B. 5

7、8.96KJ/mol 和 4.710-11C. -58.96KJ/mol 和 4.710-11 D. 58.96KJ/mol 和-4.710-1211.298K 時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)熵減少最多的是（ ）A.H2(g)+Br2(l) = 2HBr(g) B.2N2H4(l) + N2O4(l) = 3N2(g) +4H2O(l)C.N2(g) +3H2(g) = 2NH3(g) D.2N2 + O2(g) = 2N2O(g)12.AgCl 的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能為109.5kJmol1則反應(yīng)：G2AgCl(s) = 2Ag(s) + Cl2(g)的為（ ）GA.219KJmol1 B.109.5KJmol1 C.

8、109.5 KJmol1 D.+219KJmol113.下列敘述中正確的是（ ）A.焓是狀態(tài)函數(shù)，也是強(qiáng)度性質(zhì)B.焓是為了研究問題方便而引入的一個(gè)物理量C.焓可以認(rèn)為就是體系所含的熱量D.封閉體系不做其它功時(shí)，rH=Qp14.下列物質(zhì)中，標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵最大的是（ ）(無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版) A. MgF2 B. MgO C. MgSO4 D. MgCO315.某反應(yīng)的rH0=-122 KJmol1，rS0=-231 JK1mol1。則在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，對(duì)此反應(yīng)下列敘述正確的是（ ）A.在任何溫度下均自發(fā)進(jìn)行 B.在任何溫度下均非自發(fā)進(jìn)行C.僅在高溫下自發(fā)進(jìn)行 D.僅在低溫下自發(fā)進(jìn)行16.液體沸騰過

9、程中，下列幾種物理量數(shù)值增加的是（ ）(無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版) A. 蒸汽壓 B. 標(biāo)準(zhǔn)摩爾自由能 C. 標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵 D.液體質(zhì)量17.下列敘述中正確的是（ ）A. rH00 的反應(yīng)總是自發(fā)進(jìn)行的 B. 單質(zhì)的S0=0C. 單質(zhì)的fH0=0、fG0=0 D. rH00、rS00 的反應(yīng)總是自發(fā)進(jìn)行的18.下列物質(zhì)中，fHm0 不等于零的是（ ）(無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版)A. Fe（s） B. C（石墨） C.Ne（g） D.Cl2（l） 19. 已知在298K時(shí)反應(yīng)2N2（g）+O2（g）=2N2O（g）的rUm0為166.5 KJmol1，則該反應(yīng)的rHm0為（ ）(無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題

10、吉大版)A.164 KJmol1 B.328KJmol1 C.146KJmol1 D.82KJmol120.將固體NH4NO3溶于水中，溶液變冷，則該過程的G，H，S的符號(hào)依次是（ ）(無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版) A.+，-，- B.+，+，- C.-，+，- D.-,+，+二 填空題1. 化學(xué)反應(yīng)的等壓熱效應(yīng) Qp 與等容熱效應(yīng) Qv 的關(guān)系，可用下式表示：Qp-Qv=nRT。它的應(yīng)用條件是 。2.（1）對(duì)于 體系，自發(fā)過程熵一定是增加。（2）熱力學(xué)體系的 過程，狀態(tài)函數(shù)的變化一定為零。3.把 1000C，101.3KPa 下的 1mol 水向真空完全蒸發(fā)為同溫、同壓下的水蒸氣，已知水的汽化

11、熱為 41KJ/mol，則Gm0= ， Sm0= 。 （注：在等溫過程中，Sm0=（Q/T）可逆）4.2molHg（l）在沸點(diǎn)溫度（630K）蒸發(fā)過程中所吸收的熱量為 109.12KJ。則汞的標(biāo)準(zhǔn)摩爾蒸發(fā)焓vapHm0= ；該過程對(duì)環(huán)境做功W= ，U= ， S= ，G= 。(無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版)5.1mol 液態(tài)的苯完全燃燒生成 CO2（g）和 H2O（l） ，則該反應(yīng)的 Qp 與 Qv 的差值為 KJ/mol（溫度為250C）(無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版)6.下列反應(yīng)（1）C（s）+O2（g）=CO2（g）（2）2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）（3）NH4Cl（s）=NH3（g）

12、+HCl（g）（4）CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）則按 rSm0減小的順序?yàn)?。(無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版)7.常溫常壓下，Zn 和 CuSO4溶液在可逆電池中反應(yīng)，放熱 6.0KJ，則此過程的rS 為 ，rG為 。(無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版)8.已知反應(yīng)CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）在298K時(shí)rGm0=130 KJ/mol，1200K時(shí)rGm0=-15.3KJ/mol，則該反應(yīng)的rHm0為 ，rSm0為 。(無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版)9.將下列物質(zhì)按摩爾熵由小到大排列，其順序?yàn)?。LiCl（s） ； Li（s） ； Cl2（g） ； I2（g） ； Ne（g）

13、。(無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版)10.若3mol理想氣體向真空膨脹，該過程的Q，W，U，H，S，G中不為零的是 。(無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版)三 問答題1.什么是焓？非恒壓過程是否有焓變？有的話，等于什么？2.單斜硫和臭氧都是單質(zhì)，它們的fH0否等于零？并說明理由？3.在氣相反應(yīng)中rGm0和 rGm 有何不同？在液體的正常沸點(diǎn)時(shí)，能否用rGm0=0 表示該體系達(dá)到平衡？為什么？ 4.已知三溴化硼在常溫是液態(tài)，能否用其 298K 的rG0去說明反應(yīng) BBr3（g）=B（s）+3/2Br2（g）在常溫是否可以自發(fā)進(jìn)行？5.100g 鐵粉在 25溶于鹽酸生成氯化亞鐵（FeCl2） ， （1）這個(gè)反應(yīng)在

14、燒杯中發(fā)生；（2）這個(gè)反應(yīng)在密閉貯瓶中發(fā)生；兩種情況相比，哪個(gè)放熱較多？簡(jiǎn)述理由。6.判斷下列反應(yīng)中，哪些是熵增加的過程，并說明理由。（1）I2（s）I2（g） （2）H2O（s）H2O（g） （3）H2O（l）H2（g）+1/2O2（g） （4）2CO（g）+O2（g）2CO2（g）7.冰在室溫下自動(dòng)熔化成水，是熵增加起了主要作用的結(jié)果，這一說法是否恰當(dāng)，為什么？8. rHo=fHo（產(chǎn)物）-fHo（反應(yīng)物） ，為什么反應(yīng)熱的單位與rHo相同，皆是 KJ/mol？9.在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，下列各組內(nèi)反應(yīng)的等壓熱效應(yīng)是否相同？說明理由。（1）N2（g）+ 3H2（g）=2NH3（g） 1/2N2（g）

15、+ 3/2H2（g）=NH3（g）（2）H2（g）+Br2（g）=2HBr（g） H2（g）+Br2（l）=2HBr（g） 四 計(jì)算題1.已知 C（s）+O2（g）=CO2（g） ， rH0= -393KJ/mol H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l） ， rHo=-283KJ/mol CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（2） rH0= -890KJ/mol求反應(yīng)：C（s）+2H2（g）=CH4（g）的 rH0=?2. 已知下列數(shù)據(jù) (無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版) H (Sn，白) = 0fm H (Sn，灰) = 2.1kJmolfm1S (Sn，白) = 51.5Jkm

16、olm11S (Sn，灰) = 44.3Jkmolm11 求 Sn（白）與 Sn（灰）的相變溫度。3.下表是 298K 時(shí)四種物質(zhì)的fH0、f G0和 S0（數(shù)據(jù)不全）： fH0（KJ/mol） fG0（KJ/mol） S0（JK-1mol-1）CO（g） -110.5 -137.3 197.9CO2（g） -393.5 -394.4 213.6H2O（g） -241.8 -228.6 H2（g） 130.6（1） 只用此表中數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng) H2O（g）+CO（g）=H2（g）+CO2（g）的rH2980、rG2980和rS2980（2） 試求 H2O（g）在 298K 的標(biāo)準(zhǔn)熵。4. 查表求2

17、98K時(shí)下列反應(yīng)的反應(yīng)熱 (無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版)（1） 3NO2(g) + H2O(l) 2HNO3(l) + NO(g)（2） CuO(s) + H2(g) Cu(s) + H2O(g)5.指定 NH4Cl（s）分解產(chǎn)物的分壓皆為 105Pa，試求 NH4Cl（s）分解的最低溫度。6.計(jì)算在 101.3KPa 下 CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）的rH0、rS0、rG0，并計(jì)算反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的最低溫度。7. 在一知彈式量熱計(jì)中燃燒 0.20molH2（g）生成 H2O（l） ，使量熱計(jì)溫度升高0.88K，當(dāng) 0.010mol 甲苯在此量熱計(jì)中燃燒時(shí)，量熱計(jì)溫度升高 0.615

18、K，甲苯的燃燒反應(yīng)為C7H8(l) + 9 O2(g) 7 CO2(g) + 4H2O(l)求該反應(yīng)的rH 。已知 H ( H2O，l ) = 285.8 kJmol(無機(jī)化學(xué)例mfm1題與習(xí)題吉大版)8.在水的正常沸點(diǎn)溫度，H0蒸發(fā)為 40.58KJ/mol，假定 1mol/L 液體的體積可忽略，并假定水蒸氣為理想氣體，計(jì)算在恒壓 101325Pa 和 373K 下，lmol/水汽化的 Q、W、U、S 和 G。9. 已知下列熱化學(xué)反應(yīng) (無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版)Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe(s) + 3CO2(g) rH = 27.61 kJmolm13Fe2O3(s) +

19、3CO(g) 2 Fe3O4 (s) + CO2(g) rH = 27.61 kJmolm1Fe3O4 (s) + CO(g) 3FeO(s) + CO2(g) rH = + 38.07 kJmolm1求下列反應(yīng)的反應(yīng)熱rH FeO(s) + CO(g) = Fe(s) + CO2(g)m10.計(jì)算 MgCO3(s) = MgO(s) + CO2(g)的、和 850K 時(shí))298(KH)298(KS的已知：（KJmol1 ）（Jmol1K1） )850(KGHSMgCO3(s)109665.7MgO(s) 601.7 26.9CO2(g)393 214參考答案一 選擇題1. A 2. B 3.

20、 D 4. A 5. B 6. C 7. B 8. D 9. B 10. B11.C 分析：對(duì)熵影響最大的是固、液態(tài)與氣態(tài)間的轉(zhuǎn)變，所以只要求出反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量的變化值即可判斷：(a)1（熵增加）(b)3（熵增加）(c)2（減小最多）(d)1（減小）12.D 分析：Ag(s) + 1/2Cl2(g) = AgCl(s) =109.5KJmol1G所以所求=(109.52)KJmol1 G13.B 14.C 15.D 16.C 17.D 18.D 19.A 20.D二 填空題1.理想氣體，只做膨脹功 2.（1）孤立 （2）循環(huán)3. 0；1.1102Jmol-1K-1 4. vapHm0=54

21、.56 KJmol1 W=10.48KJ U=98.64KJ S=173.2 JK-1 G=05.-3.72 6.（3）（4）（1）（2） 7. rS=-20.1 Jmol-1K-1 rG=-200KJ 8.178 KJmol1，161 Jmol-1K-1 9. Li（s） ； LiCl（s） ；Ne（g） ； Cl2（g） ； I2（g） 。10. S，G。 三 問答題1.答：焓用 H 表示，定義為 H=U+PV，是狀態(tài)函數(shù)；非恒壓過程中有焓變，H=U+（PV） 。 （恒壓過程焓變 H=U+PV，H=Qp）2.答：它們的fH0不等于零。因?yàn)樗鼈儾皇亲罘€(wěn)定的單質(zhì)。只有最穩(wěn)定的單質(zhì)如 O2（g）

22、和斜方硫的fH0才等于零。3.答：rG0是氣相反應(yīng)體系中各氣態(tài)物質(zhì)的分壓均為標(biāo)準(zhǔn)壓力時(shí)的摩爾吉布斯自由能變；rGm 則是各氣態(tài)物質(zhì)的壓力為任何數(shù)值時(shí)的摩爾吉布斯自由能變。液體在正常沸點(diǎn)，即標(biāo)準(zhǔn)壓力，溫度下，氣液達(dá)平衡時(shí)可用rGm0=0表示該體系達(dá)到平衡。4.答：不能。因?yàn)閞G0是狀態(tài)函數(shù)，與物質(zhì)所處的狀態(tài)有關(guān)，fG0（BBr3，g）不等于fG0（BBr3，l） ，不能用fG0（BBr3，l）判斷BBr3（g）=B（s）+3/2Br2（g）在常溫下進(jìn)行的可能性。5.答：第一種情況放熱量為 Qp，第二種情況放熱量為 Qv，由于 Qp=Qv+PV=Qv+nRT， 因?yàn)樽兓^程有氣體產(chǎn)生，n 為正值，

23、所以Qp-Qv=nRT0，所以 QpQv。故第一種情況放熱多于第二種情況。6.（1） ， （2） ， （3）都是熵增加，因?yàn)闅怏w分子數(shù)增加。 （4）熵減少，因?yàn)闅怏w分子數(shù)隨反應(yīng)而減少。7. 冰在室溫下自動(dòng)熔化成水時(shí)，是一個(gè)吸熱過程，但由于（H2O，s，298K） S（H2O，l，298K）且G0，所以冰在室溫下自動(dòng)熔化成水是熵增加起了S主要作用的結(jié)果。8.反應(yīng)熱和生成熱的單位相同，因?yàn)榘捶磻?yīng)式所示的那些粒子的特定組合的基本單元數(shù)都是 1mol。9.（1）不相同。因?yàn)榈葔簾嵝?yīng)rH0是容量性質(zhì)，與體系中各物質(zhì)的餓量有關(guān)。（2）不相同。因?yàn)榈葔簾嵝?yīng)rH0是狀態(tài)函數(shù)的改變量，與體系中各組分的聚集狀

24、態(tài)有關(guān)。四 計(jì)算題1.解：（1）C（s）+O2（g）=CO2（g） rH10（2）H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l） rH20（3）CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) rH30（4）C(s)+2H2(g)=CH4(g) rH0得：（2）2+（1）-（3） C（s）+2H2（g）=CH4（g）即得（4）根據(jù)蓋斯定律得：rH0=(rH10+2rH20)- rH30 = -393+2(-283)-(-890) =-69KJ/mol2.解：3.解：（1） H2O（g）+CO（g）=H2（g）+CO2（g）rH2980=（-398.5）+0-（-241.8）-（-110.5

25、） = -41.2KJ/molrG2980=（-394.4）+0-（-137.3）-（-228.6） = -28.5KJ/molrS2980=rH0-rG0/T=（-41.2）-（-28.5）/298=0.0426KJK-1mol-1=-42.6JK-1mol-1 （2）SH2O（g）0=SCO2（g）0+SH2（g）0-SCO（g）0-S2980 =213.6+130.6-197.6-（-42.6） =188.9JK-1mol-14.解： （1） （2）5.解：NH4Cl（s）NH3（g）+HCl（g）rG0=（fG0）產(chǎn)物-（fG0）反應(yīng)物=fGNH30+fGHCl0-fGNH4Cl0= -16.5+（-95.4）-（-