1、第二章化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)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) ：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：1 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)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)體系放出或吸收的熱量稱為反應(yīng)熱。（）。2

2、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)準(zhǔn)狀態(tài)的 1mol 某純物質(zhì)的熱效應(yīng)。符號f H m ,單位： Jmol 1 或 kJmol 1 ）。3 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：c H m ；單位： kJmol 1 。2：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：QpQVnRT3：掌握蓋斯定律內(nèi)容及應(yīng)用1 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)等于各步反應(yīng)的熱效應(yīng)之和。2 學(xué)會(huì)書寫熱化學(xué)方程式并從鍵能估算反應(yīng)熱。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

3、、熵、吉布斯自由能。2：重點(diǎn)掌握吉赫公式r Gmr H mTr Sm 的意義及計(jì)算。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.rS0<0B.rS0>0C.rH 0>0D.rH 0<03.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

4、為反應(yīng)處在 （）(無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版)A.可逆條件下進(jìn)行C. 恒容無非體積功件下進(jìn)行B. 恒壓無非體積功件下進(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.-3.7B.3.7C.1.2D.-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 -1B.-1.21Jmol -1K -1C .0D.+1.21Jmol -1K -16.下列變化為絕熱過程的是（）( 無機(jī)化學(xué)例題

5、與習(xí)題吉大版 )A.體系溫度不變B.體系不從環(huán)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rH 0 值為（）A0B. 0C.于 0D.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DB.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）=ZnO（

6、 s）0=-348.3KJ/molrH12Hg(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/molB.-257.5KJ/molC.439.1KJ/molD. -529.9KJ/mol-2-010. 若 298K 時(shí)，HCO3（ aq）和 CO3（aq）的fG -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 4.7×10-11B. 5

7、8.96KJ/mol 和 4.7×10-11C. -58.96KJ/mol 和 4.7×10-11D. 58.96KJ/mol 和 -4.7×10-1211.298K時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)熵減少最多的是（）22(l)= 2HBr(g)B.2N242422A.H (g)+BrH(l)+ N O(l)= 3N(g)+4HO(l)C.N2(g) +3H 2(g) = 2NH 3(g)D.2N2 + O 2(g) = 2N2 O(g)12.AgCl 的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能G 為 109.5kJ ?mol 1 則反應(yīng)：2AgCl(s) = 2Ag(s) + Cl2(g) 的G 為（）A. 21

8、9KJ?mol 1 B. 109.5KJ?mol 1C.109.5 KJ?mol 1 D.+219KJ?mol113.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. MgF2B. MgO4D. MgCO 3C. MgSO某反應(yīng)的01，rS0 1?mol1。則在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，對15.rH =-122 KJ ?mol=-231 J ?K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

9、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0 、0rH00、 rS00 的反應(yīng)總是自發(fā)進(jìn)行的fH =0fG =0 D.下列物質(zhì)中，f0不等于零的是（）(無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題 吉大版 )18.A. Fe（s）HmB. C（石墨）C.Ne（ g）D.Cl 2（l ）19.已知在298K時(shí)反應(yīng)2N2（ g）+O2（ g）=2N2 （ ）的rUm0 為166.

10、5 KJ?mol 1，O g則該反應(yīng)的rHm0 為（）( 無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版 )A.164 KJ?mol 1B.328KJ?mol 1C.146KJ?mol 1D.82KJ?mol 1將固體43溶于水中，溶液變冷，則該過程的G，H，S的符號依次20.NH NO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，

11、101.3KPa 下的 1mol 水向真空完全蒸發(fā)為同溫、同壓下的水蒸氣，已知水的汽化熱為41KJ/mol ，則Gm0=， Sm0=。（注：在等溫過程中， Sm0（）可逆）=Q/T4.2molHg（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）

12、（ 2） 2CO（g）+O2（ g） =2CO2（g）（ 3） NH4Cl（s）=NH 3（g）+HCl （ g）（ 4） CaCO3（ s）=CaO（s）+CO2（g）則按 rSm0減小的順序?yàn)椤? 無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版 )常溫常壓下，Zn和4 溶液在可逆電池中反應(yīng)， 放熱 6.0KJ，則此過程的rS7.CuSO為， rG為。( 無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版 )已知反應(yīng)3（ s）=CaO（s）+CO2（ g）在 298K時(shí) rGm0，8.CaCO=130 KJ/mol1200K 時(shí)rGm0=-15. 3KJ/mol ，則該反應(yīng)的rHm 0 為， rSm0為。 ( 無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版 )

13、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）。( 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 ，零的是。( 無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版U，)H，S，G中不為三 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) BBr

14、3（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）H2（） 2O sH Og（ 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.rH o=fH o（產(chǎn)物） - 同，皆是 KJ/mol

15、？fH o（反應(yīng)物），為什么反應(yīng)熱的單位與rHo相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）+ 3/2H2（ g） =NH3（g）（ 2） H2 （g）+Br 2（g）=2HBr （g）H2（ g） +Br2（l ）=2HBr （g）四計(jì)算題1.已知 C（s）+O2（ g） =CO2（g），rH 0= -393KJ/molH2（ g） +1/2O2（ g） =H2O（l），rHo=-283KJ/molCH4（ g）+2O2（ g） =CO2（g）+2H2O（2） rH 0= -890KJ/mol

16、 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 ) f H m (Sn，白 ) = 0 f H m (Sn，灰 ) = 2.1kJ· mol 1S m (Sn，白 ) = 51.5J· k 1 ·mol 1S m (Sn，灰 ) = 44.3J· k 1 ·mol 1求 Sn（白）與Sn（灰）的相變溫度。下表是298K 時(shí)四種物質(zhì)的fH0、f0和 S0（數(shù)據(jù)不全）：3.GfH0（KJ/mol ）fG0（KJ/mol ）S0（JK-1mol-1）CO（g）-110.5-137.3

17、197.9CO2（g）-393.5-394.4213.6H2O（g）-241.8-228.6H2（g）130.6（ 1） 只用此表中數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)H（ ）（ ） （g）+CO（ g）的rH0、002O g +CO g =H22298和298rS298rG（ ）在（2） 試求 H2O298K的標(biāo)準(zhǔn)熵。g4. 查表求 298K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 NH4 Cl（s）分解產(chǎn)物的分壓皆為105Pa，試求 NH4Cl（s）分解的最

18、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 H2 O（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 0.615K，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 m 。已知 f H m ( H2O，l ) = 285.8 kJ·mol 1 ( 無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版 )8.在水的正常沸點(diǎn)溫度， H0 蒸發(fā)為 40

19、.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 m = 27.61 kJ·mol 13Fe2O3(s) + 3CO(g) 2 Fe3O4 (s) + CO2(g) rH m = 27.61 kJ·molFe3O4 (s) + CO(g) 3FeO(s) + CO2(g)rH m =+ 38.07 kJ·mo

20、l11求下列反應(yīng)的反應(yīng)熱 rH mFeO(s) + CO(g) = Fe(s) + CO2 (g)10. 計(jì)算 MgCO3(s) = MgO(s) + CO2(g) 的H(298K ) 、 S (298K ) 和 850K時(shí)的G (850K ) 已知：H （KJ?mol1 ）S （ J?mol1?K 1 ）MgCO3(s)109665.7MgO(s) 601.726.9CO2(g)393214參考答案一 選擇題1.A2.B3.D4.A5.B6.C7.B8.D9.B10.B11.C 分析：對熵影響最大的是固、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

21、加） (b) 3（熵增加） (c) 2（減小最多） (d) 1（減?。?2.D 分析： Ag(s) + 1/2Cl 2(g) = AgCl(s) 1G =109.5KJ?mol所以所求G =( 109.5 × 2)KJ?mol113.B14.C15.D16.C17.D18.D19.A20.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； 1.1× 102Jmol-1K-14.vapHm0=54.56 KJ?mol 1U=98.64KJW=10.48KJS=173.2 J?K-1G=05.-3.726. （3）（ 4）（ 1）（ 2）7. rS=- 2

22、0.1 Jmol-1K -1rG=- 200KJ8.178 KJ ?mol1， 161 Jmol-1K -19. Li （s）； LiCl （s）； Ne（ g）； Cl 2（g）； I 2（ 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+P V， 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）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

23、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。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)，fG 0（BBr 3，g）4.不等于 fG0（ BBr 3，l ），不能用 fG0（ BBr 3，l ）判斷 BBr 3（g）=B（s）+3/2Br 2 （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+P? V=Qv+ n?RT， 因?yàn)樽兓^程有氣體產(chǎn)生， n 為正值，所以 Qp-Qv= nRT0，所以

24、Qp Qv。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 S （H2O，s，298K） S （H2O，l ，298K）且 G 0，所以冰在室溫下自動(dòng)熔化成水是熵增加起了主要作用的結(jié)果。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態(tài)有關(guān)。四 計(jì)算

25、題2（g）=CO2（ g）0rH 11.解：（ 1） C（ s） +O0（2）H2（ g）+1/2O2（ g） =H2O（l）rH2（3）CH4222rH03(g)+2O (g)=CO (g)+2H O(l)（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：0=(00)-0rHrH 1 +2rH2rH 3= -393+2×(-283)-(-890) =-69KJ/mol2.解：3.解：（ 1） H2O（g） +CO（ g） =H2（g）+CO2（g） rH2980=（-398

26、.5）+0-（-241.8） -（ -110.5）= -41.2KJ/mol rG2980=（-394.4）+0-（-137.3） -（ -228.6）= -28.5KJ/molrS298000（）（）=rH -rG /T=-41.2 -28.5 /298=0.0426KJ?K -1mol -1=-42.6J?K -1mol-100000（2）SH2O（ g）=SCO2（g） +SH2 （g）-SCO（ g） -S298=213.6+130.6-197.6-（ -42.6）=188.9J?K -1mol -14.解：（ 1）（ 2）5.解： NH 4Cl（ s）NH 3（g）+HCl （g） rG0 =（ f G0）產(chǎn)物 -（ fG0）反應(yīng)物= f GNH30+ fGHCl0- fGNH4Cl 0= -16.5+（-95.4）-（ -203）=91.1KJ/mol0故：該反應(yīng)不可自發(fā)進(jìn)行。 rH0=fHNH30+ fHHCl0-f HNH4Cl 0= -46.1