1、第 3 章 化學(xué)熱力學(xué)的初步概念與化學(xué)平衡一、 基本要求1了解化學(xué)變化過(guò)程中熱效應(yīng)、恒容反應(yīng)熱和恒壓反應(yīng)熱的概念及測(cè)定方法, 會(huì)正確書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式；2初步了解焓的概念，知道焓變是化學(xué)反應(yīng)自發(fā)過(guò)程的一種驅(qū)動(dòng)力；3會(huì)進(jìn)行有關(guān)熱化學(xué)的一般計(jì)算；4初步了解熵、熵變和絕對(duì)熵的概念，知道熵變是化學(xué)反應(yīng)自發(fā)過(guò)程的另一種驅(qū)動(dòng)力；5初步了解熱力學(xué)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-亥姆霍茲方程，學(xué)會(huì)用其判據(jù)化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性；7掌握化學(xué)平衡狀態(tài)及標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)概念，會(huì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的化學(xué)平衡移動(dòng)判斷及有關(guān)計(jì)算。二、 要點(diǎn)1 化學(xué)熱力學(xué)把熱力學(xué)的理論、原理、規(guī)律以及研究方法，用之于研究化學(xué)現(xiàn)象就

2、產(chǎn)生了化學(xué)熱力學(xué)。它可以解決化學(xué)反應(yīng)中的能量問(wèn)題、化學(xué)反應(yīng)的方向問(wèn)題，以及化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度問(wèn)題。2 系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)曾稱(chēng)體系，指化學(xué)直接研究的對(duì)象，與系統(tǒng)密切相關(guān)的部分或與系統(tǒng)相互影響所可及的部分稱(chēng)為環(huán)境。兩者之間可以交換物質(zhì)或能量，據(jù)此可把系統(tǒng)分為： 敞開(kāi)系統(tǒng)：系統(tǒng)和環(huán)境之間可以有能量和物質(zhì)的交換； 封閉系統(tǒng)：系統(tǒng)和環(huán)境之間只有能量的交換，而不能有物質(zhì)的交換； 孤立系統(tǒng)：系統(tǒng)和環(huán)境之間既無(wú)能量的交換，也無(wú)物質(zhì)的交換。3 狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)系統(tǒng)的所有客觀性質(zhì)的綜合表現(xiàn)即為系統(tǒng)的狀態(tài)。描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量稱(chēng)之為狀態(tài)函數(shù)。狀態(tài)定，狀態(tài)函數(shù)定，即有一定的值；狀態(tài)變，狀態(tài)函數(shù)的值變。 4過(guò)程和途徑 系統(tǒng)的

3、狀態(tài)發(fā)生了任意的變化，就說(shuō)系統(tǒng)發(fā)生了一個(gè)過(guò)程。分別發(fā)生在等溫 條件下、壓強(qiáng)一定條件下和絕熱條件下的系統(tǒng)的變化，分別稱(chēng)為“等溫過(guò)程”、“等壓過(guò)程”和“絕熱過(guò)程”。系統(tǒng)由始態(tài)到終態(tài)的變化，可經(jīng)由不同的方式完成，這不同方式即為“途徑”。 5熱和功系統(tǒng)和環(huán)境間因溫度差別引起能量交換，這種被傳遞的能量稱(chēng)為“熱”，用符 號(hào)Q表示。并規(guī)定當(dāng)系統(tǒng)吸熱時(shí)，Q為正值，即Q 0或Q 0，放熱時(shí)Q為負(fù)值，即Q 0或Q 0。除此之外，其他在系統(tǒng)和環(huán)境之間被傳遞的能量均叫做“功”，用符號(hào)W表示。并規(guī)定當(dāng)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境做功時(shí)，W 0。 6熱化學(xué) 研究物質(zhì)化學(xué)和物理變化過(guò)程中熱效應(yīng)的學(xué)科叫做熱化學(xué)。即對(duì)于伴隨著化 學(xué)反應(yīng)和狀態(tài)的

4、變化而發(fā)生的熱的變化的測(cè)量、解釋和分析。7熱量計(jì)用來(lái)測(cè)量化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的裝置。常用的有測(cè)量物質(zhì)恒容燃燒能的彈式熱量計(jì)，測(cè)量物質(zhì)恒壓反應(yīng)熱等熱效應(yīng)的各種微量熱量計(jì)和測(cè)量物質(zhì)熱容的各種低溫?zé)崃坑?jì)。8熱容指物體溫度升高1K所需的熱量，單位為JK-1。1摩爾物質(zhì)的熱容稱(chēng)摩爾熱容，用Cm表示，其單位為JK-1 mol-1。根據(jù)恒容和恒壓不同情況，又可分為摩爾恒容熱容Cv.m和摩爾恒壓熱容Cp.m。9熱效應(yīng)物質(zhì)系統(tǒng)在一定溫度下(等溫過(guò)程)發(fā)生物理或化學(xué)變化時(shí)所放出或吸收的熱量稱(chēng)為熱效應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)又稱(chēng)為反應(yīng)熱，有生成熱、燃燒熱、中和熱等之分。 10熱力學(xué)能 曾稱(chēng)內(nèi)能。系統(tǒng)內(nèi)一切能的總和，通常用U表

5、示。它包括系統(tǒng)內(nèi)各種物質(zhì)的分子或原子的位能、振動(dòng)能、平動(dòng)能、電子的動(dòng)能以及核能等等。它的數(shù)值目前尚無(wú)法求得，但它是系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)，系統(tǒng)一定，U一定，系統(tǒng)發(fā)生變化后的U可求得。 11熱力學(xué)第一定律 亦即能量守恒定律，可簡(jiǎn)述為：任何形式的能量都不能憑空消失，宇宙的能量是恒定的。它的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：U Q W 12焓和焓變 與熱力學(xué)能有關(guān)的、表示物質(zhì)系統(tǒng)能量的狀態(tài)函數(shù)：H = U pV 系統(tǒng)的狀態(tài)一定，每種物質(zhì)都有特定的焓值，但無(wú)法測(cè)定它的絕對(duì)值。在化學(xué)上，可通過(guò)測(cè)定恒壓下化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，求得生成物和反應(yīng)物之間的焓變H。 13標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) 指在1105 Pa的壓力(標(biāo)準(zhǔn)壓力)下和某一指定溫度下物質(zhì)的物理

6、狀態(tài)(例如氣態(tài)、液態(tài)或某種形式的固態(tài))，用(T)表示。亦稱(chēng)熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài), 簡(jiǎn)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。它對(duì)具體物質(zhì)狀態(tài)有嚴(yán)格規(guī)定： 氣體物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)除指物理狀態(tài)為氣態(tài)外，還指該氣體的壓力(或在混合氣體中的分壓)值為1105 Pa，即標(biāo)準(zhǔn)壓力p； 溶液的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)規(guī)定溶質(zhì)的濃度為1 molkg-1，標(biāo)準(zhǔn)態(tài)活度的符號(hào)為b； 液體和固體的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是指處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)壓力下純物質(zhì)的物理狀態(tài)。14標(biāo)準(zhǔn)生成焓 某溫度下,由處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的各種元素的最穩(wěn)定單質(zhì)通過(guò)直接化合反應(yīng)生 成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下單位物質(zhì)的量(1 mol)某純物質(zhì)的熱效應(yīng)，稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，簡(jiǎn)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)生成焓，用(T)表示。15熱化學(xué)方程式 用以表示熱效應(yīng)的化學(xué)方程式。書(shū)寫(xiě)

7、時(shí)應(yīng)注意到： 明確寫(xiě)出反應(yīng)的計(jì)量方程式； 注明反應(yīng)物和生成物的物質(zhì)狀態(tài)； 注明反應(yīng)的溫度和壓力。16標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓 1 mol標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的某物質(zhì)完全燃燒(或完全氧化)生成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的產(chǎn)物的反應(yīng)熱效 應(yīng)(簡(jiǎn)稱(chēng)燃燒焓)，用符號(hào)表示。17蓋斯定律 1884年由俄國(guó)化學(xué)家Hess G. H. (1850-1902) 在一系列熱化學(xué)研究之后指出： 任一化學(xué)反應(yīng)，不論是一步完成的，還是分幾步完成的，其熱效應(yīng)都是一樣 的，亦即“熱效應(yīng)總值一定定律”。18熵和熵變 系統(tǒng)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)混亂程度或無(wú)序程度的量度，是物質(zhì)的一個(gè)狀態(tài)函數(shù)，用S表 示。當(dāng)物質(zhì)的聚集狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，其熵值就會(huì)改變，在一定條件下每個(gè)化學(xué)反應(yīng)都有一定的熵變值

8、，用S表示。19熱力學(xué)第二定律 自然界一條普遍適用的法則：孤立系統(tǒng)有自發(fā)向混亂度增大(即熵增)的方向 變化的趨勢(shì)。20熱力學(xué)第三定律 0 K時(shí)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)理想晶形的物質(zhì)的熵S (0 K)的數(shù)值為零，即任何理想晶體(或 完美晶體)在零熱力學(xué)溫度的熵值都為零。因此，熵與焓不同，可以確定物質(zhì)本義的熵值，即物質(zhì)的絕對(duì)熵S，由S (0 K)的數(shù)值和其他有關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù)算得。21自由能和自由能變 亦即吉布斯自由能。指可以做有用功的能，是物質(zhì)的一種基本性質(zhì)，用符號(hào)G表示(為了紀(jì)念美國(guó)科學(xué)家Gibbs J. W.為此工作的貢獻(xiàn))。在恒溫、恒壓下進(jìn)行的反應(yīng)，其產(chǎn)生有用功的本領(lǐng)，可用反應(yīng)前后自由能的變化，即自由能變來(lái)說(shuō)

9、明。22標(biāo)準(zhǔn)生成自由能 某溫度下由處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的各種元素的最穩(wěn)定單質(zhì)生成1 mol某純物質(zhì)的吉 布斯自由能的變量，叫做這種溫度下該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能，簡(jiǎn)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)生成自由能，用符號(hào)表示。23吉布斯-亥姆霍茲公式 即把三個(gè)熱力學(xué)函數(shù)G、H、S和溫度關(guān)聯(lián)在一起的公式G=H - TS，用以計(jì)算并判斷化學(xué)反應(yīng)的自由能變G，若G 0，反應(yīng)是非自發(fā)過(guò)程，G = 0，表示反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。24可逆反應(yīng) 在一定的反應(yīng)條件下，一個(gè)反應(yīng)既能由反應(yīng)物質(zhì)變?yōu)樯晌?，在相同條件下，也能由生成物變?yōu)榉磻?yīng)物的反應(yīng)。原則上，所有的化學(xué)反應(yīng)都有可逆性，只是程度不同而已?？赡娣磻?yīng)必然導(dǎo)致化學(xué)平衡狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)。25化學(xué)平衡

10、可逆反應(yīng)導(dǎo)致雙向反應(yīng)的速率相等時(shí)，稱(chēng)系統(tǒng)到達(dá)了相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，即G = 0的狀態(tài)。表面上平衡狀態(tài)似乎是反應(yīng)已經(jīng)停止，其實(shí)正逆反應(yīng)仍以相同的速率進(jìn)行，表明化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡。26化學(xué)平衡定律 在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，各生成物的濃度(或分壓力)以反應(yīng)方 程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)為冪的乘積與各反應(yīng)物的濃度(或分壓力)以反應(yīng)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)為冪的乘積之比是一個(gè)常數(shù)。該常數(shù)即為平衡常數(shù)。顯然，K值越大，平衡混合物中生成物越多而反應(yīng)物越少，反之亦然。任何系統(tǒng)的K均為量綱為一的量。27化學(xué)反應(yīng)等溫式 亦即范特荷甫(vant Hoff)等溫式。用來(lái)表達(dá)非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下自由能變化 之間關(guān)系的式子： 式中Q為

11、反應(yīng)熵，與K 有相同的表達(dá)式，只不過(guò)表達(dá)式中的濃度或壓力不盡是平衡狀態(tài)下的數(shù)值。當(dāng)Q = K時(shí)，rGm(T) = 0，則 這是一個(gè)非常重要的公式，表達(dá)了與的關(guān)系。28呂查德里原理 平衡移動(dòng)遵從的規(guī)律：如果對(duì)平衡施加外力(濃度、壓力和溫度)，平衡將沿著減小此外力的方向移動(dòng)。三、學(xué)生自測(cè)練習(xí)題1 是非題（判斷下列各項(xiàng)敘述是否正確，對(duì)的在括號(hào)中填“”，錯(cuò)的填“”） 11 Fe (s)和Cl2 (l)的都為零。 （ ）12 蓋斯定律認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)與途徑無(wú)關(guān)，是因?yàn)榉磻?yīng)處在可逆條件 下進(jìn)行的緣故。 （ ） 13 體系與環(huán)境無(wú)熱量交換的變化為絕熱過(guò)程。 （ ） 14 將固體NH4NO3溶于水中，溶液

12、變冷，則該過(guò)程的G，H，S的符號(hào)依次為、。 （ ） 15 乙醇溶于水的過(guò)程中G 0。 （ ） 16 CO2(g)的生成焓等于石墨的燃燒熱。 （ ） 17 室溫下，穩(wěn)定狀態(tài)的單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵為零。 （ ）18 如果一個(gè)反應(yīng)的,，則此反應(yīng)在任何溫度下都是非自 發(fā)的。 （ ）19 一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的的值越負(fù)，其自發(fā)進(jìn)行的傾向越大，反應(yīng)速率越 快。 （ ）110 平衡常數(shù)的數(shù)值是反應(yīng)進(jìn)行程度的標(biāo)志，所以對(duì)某反應(yīng)不管是正反應(yīng) 還是逆反應(yīng)其平衡常數(shù)均相同。 （ ）111 某一反應(yīng)平衡后，再加入些反應(yīng)物，在相同的溫度下再次達(dá)到平衡， 則兩次測(cè)得的平衡常數(shù)相同。 （ ）112 在某溫度下，密閉容器中反應(yīng)2NO (

13、g) + O2 (g) = 2NO2 (g) 達(dá)到平衡，當(dāng)保持溫度和體積不變充入惰性氣體時(shí)，總壓將增加，平衡向氣體分子數(shù)減少即生成NO2的方向移動(dòng)。 （ ） 2選擇題(選擇正確答案的題號(hào)填入) 21 某恒容絕熱箱中有CH4和O2混合氣體，通電火花使它們起反應(yīng)(電火花 的能可以不計(jì))，該變化過(guò)程的 （ ） a. U = 0，H = 0 b. U = 0，H 0 c. U = 0，H 0 d. U 0 22 如果系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一系列變化，最后又變到初始狀態(tài)，則系統(tǒng)的 （ ）a. Q = 0，W = 0，U = 0，H = 0b. Q 0，W 0，U = 0，H = Qc. Q = W，U = Q - W

14、，H = 0d. Q W，U = Q - W，H = 0 23 若兩個(gè)液態(tài)組分混合形成理想溶液，則混合過(guò)程的 （ ）a. U = 0，H = 0，S = 0，G = 0b. U = 0，H 0，S 0c. H = 0，U = 0，S 0，G 0，U 0，G 0YX生成物反應(yīng)物能量 24 由圖可知下述描述正確的是 （ ）a. 該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)b. 反應(yīng)的焓變?yōu)?Yc. 反應(yīng)的活化能 =Yd. 反應(yīng)的H = X + Y 25 根據(jù)熱力學(xué)知識(shí)，下列定義中不正確的是 （ ） a. H2 (g)的= 0 b. H+ (aq)的= 0 c. H (g)的= 0 d. H2 (g)的= 0 26 在下列反應(yīng)

15、中，焓變等于AgBr(s)的的反應(yīng)是 （ ）a. Ag+ (aq) + Br- (aq) AgBr (s)b. 2Ag (s) + Br2 (g)2AgBr (s)c. Ag (s) +Br2 (g) AgBr (s) d. Ag (aq) +Br2 (g) AgBr (s) 27 已知NH3(g)的= -46 kJmol-1，H H鍵能為435 kJmol-1，NN 鍵能為941 kJmol-1，則N N鍵的平均鍵能(kJmol-1)為 （ ） a. -390 b. 1169 c. 390 d. -1169 28 在標(biāo)準(zhǔn)條件下石墨燃燒反應(yīng)的焓變?yōu)?393.6 kJmol-1，金剛石燃燒反 應(yīng)

16、的焓變?yōu)?395.6 kJmol-1，則石墨轉(zhuǎn)變成金剛石反應(yīng)的焓變?yōu)?（ ） a. -789.3 kJmol-1 b. 0 c. +1.9 kJmol-1 d. -1.9 kJmol-1 29 25時(shí)NaCl晶體在水中的溶解度約為6 moldm-3，若在1 dm-3水中 加入1 mol NaCl，則NaCl (s) + H2O (l) NaCl (aq)的 （ ） a. S 0，G 0 b. S 0，G 0，S 0 d. G 0，S 0 210 下列物質(zhì)中可以認(rèn)為具有最大摩爾熵的是 （ ） a. Li (g) b. Li (s) c. LiClH2O (s) d. Li2CO3 (s) 211

17、 下列反應(yīng)中，值最大的 （ ） a. C (s) + O2 (g) CO2 (g) b. 2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g) c. CaSO4 (s) + 2H2O (l) CaSO42H2O (s) d. 3H2 (g) + N2 (g) 2NH3 (g) 212 苯的熔化熱為10.67 kJmol-1，其熔點(diǎn)為5.0 ，則苯熔化過(guò)程的 約為 （ ） a. 2.09 Jmol-1K-1 b. 10.88 Jmol-1K-1 c. 38.38 Jmol-1K-1 d. 54.39 Jmol-1K-1 213 有20克水，在100和標(biāo)準(zhǔn)壓力下如有18克汽化為100 1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)壓

18、力下的水蒸氣，此時(shí)Gibbs自由能變?yōu)?（ ） a. G = 0 b. G 0 d. 無(wú)法判斷 214 在298 K，下列反應(yīng)中與最接近的是 （ ）a. CCl4 (g) + 2H2O (g) CO2 (g) + 4HCl (g)b. CaO (s) + CO2 (g) CaCO3 (s)c. Cu2+ (aq) + Zn (s) Cu (s) + Zn2+ (aq)d. Na (s) + H+ (aq) + H2O (l) Na+ (aq) +H2 (g) + OH- (aq)215 對(duì)可逆反應(yīng)，加入催化劑的目的是 （ ）a. 提高平衡時(shí)產(chǎn)物的濃度；b. 加快正反應(yīng)速率而減慢逆反應(yīng)速率；c.

19、 縮短達(dá)到平衡的時(shí)間； d. 使平衡向右進(jìn)行。 216 下列哪一種有關(guān)同時(shí)平衡體系的說(shuō)法是錯(cuò)誤的 （ ）a. 同時(shí)平衡時(shí)，某一物質(zhì)的濃度(或分壓)發(fā)生變化，則其他物質(zhì)的濃度(或分壓)也都發(fā)生變化；b. 在計(jì)算中可忽略平衡常數(shù)特別小的反應(yīng)； c. 其中某一平衡常數(shù)值改變，則其他平衡常數(shù)值都將隨之改變；d. 各反應(yīng)的平衡常數(shù)數(shù)值互相有關(guān)。 217 某溫度下，A+B2C反應(yīng)達(dá)到平衡，若增大或減少B的量，C和A的平衡濃度都不變，則B是 （ ）a. 純固體或純液體 b. 氣體 c. 溶液 218 已知下列反應(yīng)的平衡常數(shù) H2 (g) + S (s) = H2S (g) S (s) + O2 (g) =

20、SO2 (g) 則反應(yīng)H2 (g) + SO2 (g) O2 (g) + H2S (g)的平衡常數(shù)是 （ ） a. b. c. d. 3填空題 31 反應(yīng)2N2 (g) + O2 (g)2N2O (g)在298 K時(shí)，為164.0 kJmol-1， 則反應(yīng)的U = kJmol-1。 32 下列過(guò)程的熵變的正負(fù)號(hào)分別是 a. 溶解少量鹽于水中，是 號(hào)； b. 純碳和氧氣反應(yīng)生成CO(g)，是 號(hào)； c. 液態(tài)水蒸發(fā)變成H2O(g)，是 號(hào)； d. CaCO3(s)加熱分解為CaO(s)和CO2(g)，是 號(hào)。 33 可逆循環(huán)過(guò)程的熵變?yōu)?；不可逆過(guò)程的熵變 。 34 25，101.3 kPa下，

21、Zn和CuSO4溶液的置換反應(yīng)在可逆電池中進(jìn)行， 放熱6.00 kJmol-1，做出電功200 kJmol-1，則此過(guò)程的為 而為 。 35 25 KNO3在水中的溶解度是6 moldm-3，若將1 mol固體KNO3置于水中，則KNO3變成鹽溶液過(guò)程的的符號(hào)為 。 36 1 mol液態(tài)苯完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)，則該反應(yīng)的Qp與Qr的差 值為 kJmol-1 (25)。 37 有A、B、C、D四個(gè)反應(yīng)，在298 K時(shí)反應(yīng)的熱力學(xué)函數(shù)分別為反 應(yīng)ABCD1.8010.5-126-11.730.0-11384.0-105 則在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，任何溫度都能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是 ，任何溫度都

22、不能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是 ；另兩個(gè)反應(yīng)中，在溫度高于 時(shí)可自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是 ，在溫度低于 時(shí)可自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng) 是 。 38 反應(yīng)A (g) + B(s) C (g)，= 41.8 kJmol-1，A、C都是理想氣體。在25和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，按下列過(guò)程發(fā)生變化：體系做了最大功，放熱1.67 kJmol-1。則此變化過(guò)程Q = ，W = ，= ，= ，= ，= 。 39 反應(yīng)I2 (g) = 2I (g)達(dá)平衡時(shí)： a. 升高溫度，平衡常數(shù) ，原因是 ； b. 壓縮氣體時(shí)，I2(g)的解離度 ，原因是 ； c. 恒容時(shí)充入N2氣體，I2 (g)的解離度 ，原因是 ； d. 恒壓時(shí)充入N2氣體，I2 (g)

23、的解離度 ，原因是 。 310 已知反應(yīng)NiSO46H2O (s) NiSO4 (s) + 6H2O (g)的=77.7 kJmol-1，則平衡時(shí)NiSO46H2O的固體表面上水的蒸氣壓pH2O為 Pa。 4計(jì)算題 41 已知 298 K時(shí)： a.甲烷的燃燒熱 = -890 kJmol-1 b.CO2 (g)的生成焓 = -393 kJmol-1 c.H2O (l)的生成焓 = -285 kJmol-1 d.H2 (g)的鍵焓 B.E.= 436 kJmol-1 e.C(石墨)的升華焓 = 716 kJmol-1 求C-H鍵的鍵焓。 42 根據(jù)熱力學(xué)近似計(jì)算并判斷NH4Cl的升華分解反應(yīng)在10

24、0 時(shí)能否自 發(fā)進(jìn)行？NH4Cl (s) NH3 (g) + HCl (g) 在25下，1 P下， NH4Cl(s) NH3(g) HCl(g) /kJmol-1 -314.4 -46.1 -92.3 /Jmol-1K-1 94.56 192.34 186.82 43 碘鎢燈發(fā)光效率高，使用壽命長(zhǎng)，燈管中所含少量碘與沉積在管壁上 的鎢化合物生成WI2(g)：W (s) + I2 (g) WI2 (g) 此時(shí)WI2又可擴(kuò)散到燈絲周?chē)母邷貐^(qū)，分解成鎢蒸氣沉積在鎢絲上。 已知298 K時(shí)， (WI2, g) = -8.37 kJmol-1 (WI2, g) = 0.2504 kJmol-1K-1

25、(W, s) = 0.0335 kJmol-1K-1 (I2, g) = -62.24 kJmol-1 (I2, g) = 0.2600 kJmol-1K-1 （1）計(jì)算上述反應(yīng)在623 K時(shí)的； （2）計(jì)算WI2 (g) I2 (g) + W (s)發(fā)生時(shí)的最低溫度是多少？ 44 分子量為46的純液體，在60.0 其蒸氣壓為46.5 kPa，在70.0 時(shí)為72.0 kPa，試求 （1）液體的正常沸點(diǎn)； （2）沸點(diǎn)時(shí)的摩爾蒸發(fā)熵變。 45 已知下列鍵能數(shù)據(jù) NN N-F N-Cl F-F Cl-Cl B. E. / kJmol-1 942 272 201 155 243 試由鍵能數(shù)據(jù)求出標(biāo)準(zhǔn)

26、生成熱來(lái)說(shuō)明NF3在室溫下較穩(wěn)定，而NCl3卻 極易爆炸。 46 已知下列數(shù)據(jù)： (Sn, 白) = 0，(Sn，灰)= -2.1 kJmol-1 (Sn, 白) = 51.5 Jmol-1K-1，(Sn, 灰) = 44.3 Jmol-1K-1 求Sn (白) = Sn (灰)的相變溫度。 47 已知 (NH3，g) = -16.5 kJmol-1，試求 (1) 25 時(shí)，合成氨反應(yīng)N2 (g) +3H2 (g) 2NH3 (g)的平衡常數(shù)； (2) 若上述反應(yīng)的= -92.2 kJmol-1，試計(jì)算500時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)。自測(cè)練習(xí)題答案1 是非題11（） 12（） 13（） 14（） 15

27、（） 16（） 17（） 18（） 19（） 110（） 111（） 112（） 2選擇題21（c） 22（c） 23（c） 24（b） 25（c） 26（c） 27（c） 28（c） 29（b） 210（a） 211（d） 212（c） 213（a） 214（c） 215（c） 216（b） 2. 17（a） 218（d）3填空題 31 166.5 32 +，+，+，+ 33 零，增加 34 Q/T = -20.1 Jmol-1K-1，-W = -200 kJmol-1 35 0 36 3.72 37 C，B，77，A，-166.6，D 38 1.67 kJmol-1，40.13 kJmol

28、-1， 41.8 kJmol-1， 41.8 kJmol-1，5.6 kJmol-1K-1， 40.13 kJmol-1 39 a. 增大，I2解離是吸熱反應(yīng)(0)； b. 減小，總體積減小，壓強(qiáng)增大，平衡向氣體粒子數(shù)減小的方向移動(dòng)； c. 不變，I2(g)和I(g)的分壓都不變； d. 增大，體積變大時(shí)，I2(g)和I(g)的分壓同時(shí)減小，平衡向氣體粒子數(shù)多 的方向移動(dòng)。3. 10 544.54計(jì)算題41 由CH4 (g) + 2O2 (g)CO2 (g) + 2H2O (l)算出 (CH4，g) = -73 kJmol-1 再由2H2 (g) +C (石) CH4 (g)算出 B.E.(C

29、-H) = 415 kJmol-1假定不隨溫度而變 42 = - 46.1 + (-92.3) (-314.4) = 176.0 kJmol-1 = 192.34 + 186.82 94.56 = 0.2846 kJmol-1K-1 373 K時(shí)，= 176.0 373 0.2846 = 69.8 kJmol-1 由于0，所以在100時(shí)不能自發(fā)進(jìn)行。 43 W (s) + I2 (g) WI2 (g) = - 8.37 0 62.24= -70.61 kJmol-1 = 0.2504 0.0335 0.2600 = - 0.0431 kJmol-1K-1 （1）623 K時(shí) = -70.61

30、623 (-0.0431) = -43.76 kJmol-1K-1 （2）WI2 (g ) I2 (g) + W (s) = 70.61 kJmol-1 = 0.0431 kJmol-1K-1 當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，= 0，= 1.64103 K 44（1）由算得 = 41.5 kJmol-1 再將P3 = 101 kPa代入上式得T3 = 352 K （2）=118 Jmol-1K-1 45 由反應(yīng)N2 (g) + F2 (g) = NF3 (g)算得(NF3, g) = -112.5 kJmol-1，即 Al 1mol樣品的溫度下降：Al Pb2 在彈式熱量計(jì)中燃燒1.02 g尿素(NH2)2C

31、O測(cè)得溫度上升0.381 ，求尿素的摩爾 燃燒熱。（熱量計(jì)常數(shù)為28.1 kJ-1）解答0.38128.1 kJ-160.13 g mol-1/1.02g = 631.1 kJmol-13 下述二反應(yīng)哪一個(gè)反應(yīng)過(guò)程中放出的熱量較大？為什么？A (g) + B (s) = C(l)+H2O(g)A (g) + B (s) = C(l)+H2O(l)解答以液態(tài)水為產(chǎn)物的那個(gè)反應(yīng)放出的熱量較大，其中包括了由氣態(tài)水凝聚為液態(tài)水 放出的那一部分。4 寫(xiě)出由元素化合生成1mol CH4 (g)的化學(xué)方程式，由下列方程和293 K時(shí)的 值計(jì)算CH4的生成熱。 H2 (g) + O2 (g) = H2O (l

32、) = - 286.1 kJmol-1 C (s) + O2 (g) = CO2 (g) = - 394.9 kJmol-1 CH4 (g) + 2O2 (g) = CO2(g) + 2H2O(l) = - 882.0 kJmol-1解答 答案方程式： 2H2 (g) +C (s) = CH4 (g) 若將題給的三個(gè)反應(yīng)方程式自上而下依次給以編號(hào)、和，并將答案方程式 編為，則不難發(fā)現(xiàn)： = 2 + 反應(yīng)的生成熱可通過(guò)類(lèi)似的加加減減的方法得到：= 2(- 286.1 kJ mol-1) + (- 394.9 kJ mol-1) (- 882.0 kJ mol-1) = - 85.1 kJ mol

33、-15 由下列熱化學(xué)方程式計(jì)算液體過(guò)氧化氫在298K的生成熱： H2 (g) + O2 (g) = H2O (l) = - 214.82 kJmol-1 2H (g) +O (g) H2O (g) = - 926.92 kJmol-1 2H (g) + 2O (g) H2O2 (g) = - 1070.6kJmol-1 2O (g) O2 (g) = - 498.34 kJmol-1 H2O2 (l) H2O2 (g) = - 51.46 kJmol-1解答 生成液體過(guò)氧化氫的反應(yīng)為：H2 (g) + O2 (g) = H2O2 (l) =？ 若將題給的五個(gè)反應(yīng)方程式自上而下依次給以編號(hào)、和，

34、則： = + (/2) = -160.8 kJmol-16 氯化鈉溶于水的反應(yīng)NaCl (s) + nH2O (l) Na+ (aq) + Cl- (aq) 25的標(biāo)準(zhǔn)焓變?yōu)?3.81 kJmol-1，這暗示該過(guò)程可能不自發(fā)。我們知道NaCl 事 實(shí)上易溶于水，否則海水中就不會(huì)有那么高的鹽分了。試回答： （a）這一實(shí)際上自發(fā)的過(guò)程值的符號(hào)是什么？ （b）如果焓變對(duì)過(guò)程不利，那么反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力是什么？ （c）值的符號(hào)是什么？ （d）該符號(hào)意味著混亂度增大還是減小？（e）從純液體和高度有序的晶體形成鈉離子和氯離子能在其中自由運(yùn)動(dòng)的溶液的 事實(shí)是否支持你對(duì)第（d）個(gè)問(wèn)題的回答？解答（a） 負(fù)號(hào)；（b）

35、熵變；（c）正號(hào)；（d）增大；（e）支持。7 同一溫度和壓力條件下液態(tài)氖與液態(tài)氟化氫樣品哪個(gè)熵更高些？（提示：不要忘 記HF中的氫鍵）解答液態(tài)氖。8 如果(1) H = +，S = +；(2) H = +，S=；(3)H = ，S = +；(4) H = ，S = ； 試判斷：(a)哪種情況下反應(yīng)肯定是自發(fā)的？(b)哪種情況下反應(yīng)肯定不是自發(fā)的？(c)哪種情況下反應(yīng)的自發(fā)或不自發(fā)取決于溫度和H，S的量值？解答 判斷標(biāo)準(zhǔn)：為負(fù)值時(shí)反應(yīng)自發(fā)，G為正值時(shí)反應(yīng)不自發(fā)。 判斷式：=T判斷結(jié)果：（a）c；（b）b；（c）a和b。9 已知I2 (s)，I2 (g)和I (g)的分別為116.1, 260.6

36、和180.7 Jmol-1K-1。 試 計(jì)算I2升華過(guò)程和氣態(tài)I2分子離解過(guò)程的熵變，并解釋為什么算得的結(jié)果不但 符號(hào)相同而且數(shù)值也接近？I2 (s)I2 (g) I2 (g)2I (g)解答 熵與焓一樣都是狀態(tài)函數(shù)，熱化學(xué)的計(jì)算規(guī)則在熵的相關(guān)計(jì)算中也適用。 I2 (s)I2 (g) （升華過(guò)程） = 260.6 Jmol-1 K-1-116.1 Jmol-1K-1 = +144.5 Jmol-1K-1 I2(g)2I(g) （解離過(guò)程） = 2180.7 Jmol-1K-1-260.1 Jmol-1K-1 = +100.8 Jmol-1K-1兩個(gè)過(guò)程的混亂度都增大，因而S均為正，兩個(gè)過(guò)程都增

37、加了1 mol 氣體物 種，因而S數(shù)值接近。10 為了增加C (s)和H2O (g)反應(yīng)中生成的H2 (g)的產(chǎn)率，我們普遍應(yīng)用了一個(gè)稱(chēng)為“水-氣轉(zhuǎn)換反應(yīng)”的輔助反應(yīng)，水-氣轉(zhuǎn)換反應(yīng)如下：CO (g)+ H2O (g) CO2 (g)+ H2 (g) 此反應(yīng)在大約1100 K時(shí)，K = 1.00。以下給出了1100 K時(shí)反應(yīng)中的各物質(zhì)的物質(zhì)的量： CO：1.00 mol，H2O：1.00 mol，CO2：2.00 mol，H2：2.00 mol當(dāng)平衡后，哪種物質(zhì)的物質(zhì)的量較初始值有所增加，哪種有所減少？解答 因?yàn)镼 = = 4.00K = 1.00因此反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，反應(yīng)左移，平衡后，C

38、O，H2O增大，CO2，H2減少。11 把一種處于平衡態(tài)的N2 (g)，H2 (g)，N H3 (g)的混合物從1.5 L燒瓶中移入5.00 L燒瓶中，當(dāng)反應(yīng)在趨于平衡的過(guò)程中，向哪個(gè)方向移動(dòng)？解答 由查德里原理，當(dāng)把氣體混合物移入大的燒瓶中，每種氣體的部分壓力和氣體總壓降低。無(wú)論以降低壓力或增加體積的方式進(jìn)行思考，所得的結(jié)論都是相同的，這種方式造成的平衡向產(chǎn)生大量氣體的方向移動(dòng)。因此NH3分解為N2和H2，反應(yīng)向左移動(dòng)。12 考慮以下反應(yīng) SO2 (g) + O2 (g) SO3 (g) = 197.8 KJmol-1由SO2 (g)和 O2 (g)所生成的SO3 (g)的量是在高溫增加還是在低溫增加？解答 由題中反應(yīng)熱數(shù)據(jù)得知，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。提高溫度有利于吸熱反應(yīng)(逆向反應(yīng))，為了提高正向(放熱)反應(yīng)，應(yīng)降低反應(yīng)溫度。因