无机化学化学热力学基础
大一无机化学3章化学热力学基础习题解
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
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。
无机化学第2章习题及参考答案(河北师范、福建师范、山东师范、辽宁师范、吉林师范)
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。
《无机化学》第3版 宋天佑 第2章 化学热力学基础
此时，可以设计一个假想界面， 从分体积的概念出发，认为 VO 以内 是体系，以外是环境。
宇宙 体系和环境放在一起， 在热力学上称为宇宙。
按照体系和环境之间的物质及能量 的交换关系，可以将体系分为三类：
敞开体系、封闭体系和孤立体系
敞开体系 体系和环境之间 既有能量交换， 又有物质交换
封闭体系 体系和环境之间 有能量交换， 无物质交换；
折线 ABC 即是过程的 p－V 线。
p
16
1
V
1
16
图中两轴所表示的物理量的
单位之积为
105 Pa 10-3m3 ＝1.0 × 102 J
p
16
1
V
1
16
故图中的单位面积代表
1.0×102 J 体积功。
p
16
1
V
1
16
而 p－V 线下覆盖的面积即图
中阴影部分的面积为
1×（16 －1）＝15 个 单位
p = 1105 Pa
恒温过程
p = 2105 Pa
V = 2 dm3
V = 1 dm3
V = V终 － V始 =1－2
= － 1 （dm3）
体积功 在热力学过程中， 体系对抗外压改变体积，产生体 积功。
在一截面积为 S 的 圆柱形筒内，理想气体 体系经历一热力学过程
截面积 S
I
受恒外力 F
蓄电池充电的化学反应， 是为了储存能量。
化学热力学，就是从化学反应的 能量出发，去研究化学反应的方向和 进行的限度的一门科学。
2. 1 热力学第一定律
2. 1. 1 热力学的基本概念和常用术语
体系 热力学中研究的对象， 称为体系。
环境 体系以外的其他部分， 称为环境。
无机化学[第二章化学热力学基础]课程预习.
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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。
无机化学(人卫版)第五章化学热力学基础
CO 2 (g)
mol △ rHm (2) = -282.98kJ· -1 计算298.15K下，下列反应的反应热：
1 O2 (g) C(s) 2
CO(g) △ rHm (3)
解法一： （利用 △ rHm (1) 由始态 CO2 g 到终态 途径1 的不同 途径）
2
解：利用Hess定律 △ rHm (3) C(s) O (g )
B —物质B的化学计量数
B为物质B的化学计量数，其量纲为一，反应物的
化学计量数为负值，而生成物的化学计量数为正值。
νA=-a， νB=-b， νY=y， νZ=z 。
例： 反应 1/2N2 + 3/2H2 = NH3 化学计量数 B分别为：
(NH3) = 1 ，(N2)= 1/2， (H2) = -3/2
mol △ rHm (298.15K) = -571.66kJ· -1
△ • 化学计量数不同时， rHm 不同。 1 H2(g)+ O2(g) H2O(g) 2 mol △ rHm (298.15K) = -241.82kJ· -1
2.3.3 盖斯（Hess）定律 △ rHm 始态 终态
△ rHm,1 △ rHm,2
结论： aA + bB → yY + zZ
rHm(T)
=Σν B fHm(生成物) +Σ νBfHm(反应物)
= Σν B fHm(B)
§2.4 热力学第二定律
2.4.1 化学反应的自发性
•水从高处流向低处； •热从高温物体传向低温物体；
•铁在潮湿的空气中锈蚀；
•锌置换硫酸铜溶液反应： Zn(s)+Cu2+(aq)
解： 该反应在恒温恒压下进行，所以
无机化学教学3章化学热力学基础PPT课件
反应自发性的判断
1 2
自发反应的定义
自发反应是指不需要外界作用就能自动进行的反 应。
自发性的判断依据
根据热力学第二定律，自发反应总是向着能量降 低、熵增加的方向进行。
3
自发性与焓变和熵变的关系
自发反应总是向着ΔH - TΔS < 0的方向进行，其 中ΔH为焓变，ΔS为熵变，T为绝对温度。
反应热的计算
表述
$Delta U = Q + W$，其中$Delta U$表示系统内能的变化，$Q$表示系统吸 收或放出的热量，$W$表示外界对系统做的功。
热和功的转化
热转化为功
当系统体积膨胀对外做功时，吸收的 热量会部分转化为对外做功。
功转化为热
当外界对系统做功使得系统体积压缩 时，外界所做的功会全部转化为系统 内的热量。
表述
熵增加原理指出，在封闭系统中，总熵（即系统熵与环境熵 的和）总是增加的。
卡诺循环与熵的概念
卡诺循环
卡诺循环是理想化的热机工作过程， 由四个可逆过程组成（等温吸热、等 温放热、绝热膨胀、绝热压缩）。
熵的概念
熵是描述系统混乱度或无序度的物理 量，其值越大，系统的无序度越高。
熵增加原理
表述
解释
应用
04 热力学第三定律
定义与表述
热力学第三定律通常表述为
在绝对零度时，任何完美晶体的熵值为零。
另一种表述为
不可能通过有限步骤将绝对温度降到绝对零度。
绝对熵的求算
根据热力学第三定律，绝对熵可以通 过计算完美晶体在绝对零度时的熵值 来获得。
在计算过程中，需要考虑晶体的原子 排列、分子振动等因素对熵值的影响。
热力学的主要概念
状态函数
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几种常见的热力学过程
• 恒压过程（isobar process）
如果体系在状态变化过程中，且压力始终恒定， 则此变化过程称为恒压过程；
等压变化：只强调始态与终态的压力相同，且等 于环境压力，而对过程中的压力不作任何要求。
• 恒温过程（isothermal process）
如果体系的状态变化是在温度恒定的条件下进行 的，此变化称为恒温过程。
• 状态函数的特点
1）状态函数是状态的单值函数。 2）条件变化时，状态也将变化，但状态函数的变化值只
取决于始态和终态，而与状态变化的具体途径无关。
例：当系统由始态变到终 态时，系统的状态函
系统压力从 3pº变为 pº
数压力 P 和体积V 的
变化量与途径无关。
始 态
终 态
中间态Βιβλιοθήκη 3）当状态变化时，状态函数一定改变，但状态变化时， 状态函数并不一定全部改变。
开放体系 (open system)
有物质和能量交换
封闭体系 (closed system)
有能量无物质交换
孤立体系 (isolated system)
无物质和能量交换
（体系 + 环境）
3.1.2 状态与状态函数
状态 (state)
• 状态的定义
体系的状态是体系宏观物理和化学性质的综合表现。 体系的宏观性质包括：温度 ( T )、压力 ( p )、体
描述体系的状态不一定要用该体系的全部状态 函数，而用它的某几个状态函数就行，因为这些状 态函数间往往有一定的联系。
例如，要描述一理想气体所处的状态，只需知道 T、p、V 就够用，因为根据理想气体的状态方程 pV = nRT，此理想气体的物质的量 (n) 也就确定了。
无机化学 化学热力学基础1
(3) H正反应= H逆反应
31
3-1-2 热力学第一定律
(The first law of thermodynamics )
体系和环境之间的能量交换: 热传递 做功
在能量交换过程中，体系的内能 将发生变化。
32
1. 热力学第一定律： 自然界一切物质都具有能量，能量
有各种不同的形式，能够从一种形
式转化为另一种形式，从一个物体
• 过程着重于始态和终态; 而途径着重于具体方式。
15
状态函数的特点： 当体系的状态被改变时， 状态函数的变化只决定于体 系的始态和终态，而与变化 的途径无关。
16
始态T1
T = T2 T1
途径I
终态T2
冷却
冷却
加热
途径II
途径II
17
状态函数的变化
殊途同归变化等， 周而复始变化零。
37
3-2 热化学
把热力学理论和方法应用于化学反应 中, 讨论和计算化学反应的热量变化, 这门科学称为热化学.
3-2-1 3-2-2 3-2-3 3-2-4 3-2-5 化学反应的热效应 盖斯定律 生成热 燃烧热 从键能估算反应热()
38
3-2-1 化学反应的热效应
化学反应体系与环境进行能量交换的
26
5. 体积功（膨胀功） 体系反抗外压改变体积, 产生体积功。
设: 在一截面积为 S 的圆柱形筒内发生 化学反应, 体系反抗 外压 p 膨胀, 活塞从 I 位移动到 II 位。 由于体系反抗外压(p)做功(体系对环境做功)， 体系失功，则
W体 = Fl = p•S•l = p•V
27
你的结论？
压强是体系的 强度性质。
13
无机化学第二章化学热力学基础思维导图
化学反应的自由能变
化学反应的自发性
自发过程 自发过程的两个趋势
吉布斯自由能
降低势能 系统混乱度增大
熵
定义系统混乱度的状态函数
物质B在T时的摩尔熵
物质B的标准摩尔熵
标准状态下的化学反应的标准摩尔熵变 吉布斯-亥姆霍兹方程
任何温度下反应都能自发
标准摩尔吉布斯自由能变
任何温度下反应都不能自发 高温条件下可以自发
低温条件下可以自发
第二章 化学热力学基础
基本概念
状态 状态函数
热化学
化学反应热
定压反应热
过程中P一定
定容反应热
过程中V一定
二者关系
化学反应中热效应的计算 热化学方程式
盖斯定律
内容：不管化学反应是一步还是几步完成，其定 压或定容反应热总是相同的
标准摩尔生成焓
只与始态和终态有关与过程无关
标准摩尔燃烧焓
反应的标准摩尔焓变
利用标准摩尔生成焓 利用标准摩尔燃烧焓
【无机化学试题及答案】第二章 化学热力学基础
第二章化学热力学基础一、填空题1，热力学第一定律的数学表达式为；若不做非体积功，热力学第一定律可表示为。
2，在物理量H ，S ，G ，Q ，W ，T ，p 中，属于状态函数的是，与过程有关的量是______；在上述状态函数中，属于强度性质的是。
3，在温度T 时，参考单质的标准摩尔生成焓，标准摩尔生成吉布斯函数，标准摩尔熵。
4，反应2AB(s)B (g)＋AB 3(s)在298.15 K 、标准状态下正向自发进行，由此可判断该反应的(298.15 K)，(298.15 K)，(298.15 K)，若升高温度，反应正向进行的程度。
5，(NaCl, s, 298.15 K)称为，其SI 单位为。
6，2(H O, g, 298.15 K)称为，其SI 单位为。
7，2(O , g, 298.15 K)称为，其SI 单位为。
二、是非题1，虽然温度对r m H ∆和r m S ∆的影响较小，但温度对r m G ∆的影响却较大。
2，由于r m ,0p w H Q '=∆=，而H 是状态函数，因此,0p w Q '=也是状态函数。
3，r m S ∆＞0的反应在等温、等压下均能自发进行。
4，对于任何物质，焓和热力学能的相对大小为H U ＞。
5，298.15 K 时，2H (g)的标准摩尔燃烧焓等于2H O(g)的标准摩尔生成焓。
6，由于Q 和W 与过程有关，因此Q ＋W 也与过程有关。
7，对于同一化学反应，r m ()H T ∆必定大于r m ()U T ∆。
8，等温等压不做非体积功的条件下，一切吸热且熵减小的反应，均不能自动进行。
9，反应21CO(g)+O (g)22CO (g)的标准摩尔焓变即为2CO (g)的标准摩尔生成焓。
10，化学反应的摩尔焓变就是反应热。
三、问答题1，化学反应的r m G ∆与有何不同？2，如果系统放热，其热力学能是否一定减少？ 3，Hess 定律的内容如何？它能解决什么问题？ 4，什么叫标准摩尔生成焓？如何利用标准摩尔生成焓计算反应的标准摩尔焓变？写出有关的计算公式。
无机化学 化学热力学基础题目+答案
第5章化学热力学基础1．(0411)下列单质的∆f H mθ不等于零的是……（）(A) Fe(s) (B) C(石墨)(C) Ne(g) (D) Cl2(l)不是指定单质。
2．(0415) 在下列反应中，焓变等于AgBr(s) 的∆f H mθ的反应是……………………（）(A) Ag+(aq) + Br-(aq) = AgBr(s)(B) 2Ag(s) + Br2(g) = 2AgBr(s)(C) Ag(s) +½Br2(l) = AgBr(s)(D) Ag(s) +½Br2(g) = AgBr(s)∆f H mθ的定义。
3．(3421) 2NH3(g) + 3Cl2(g) = N2(g) + 6HCl(g) ∆r H mθ = -461.5 kJ·mol-1，温度升高50 K，则∆r H mθ应为…………………………………………（）(A) >> -461.5 kJ·mol-1(B) << -461.5 kJ·mol-1(C) ≈ -461.5 kJ·mol-1(D) ＝-461.5 kJ·mol-1∆r H mθ (T) ≈∆r H mθ (T+50)4．(3456) 下列两个反应在某温度、101 kPa时都能生成C6H6(g)①2 C(石墨) + 3H2(g)−→−C6H6(g)②C2H4(g) + H2(g)−→−C6H6(g)则代表C6H6(g) 标准摩尔生成焓的反应是……（）(A) 反应①(B) 反应①的逆反应(C) 反应②(D) 反应②的逆反应标准摩尔生成焓的概念5．(0433) 下列物质中可以认为具有最大摩尔熵的是……………………………（）(A) Li(g)(B) Li(s)(C) LiCl·H2O(s) (D) Li2CO3(s)S(g)>>S(l)>S(s)6．(0437) 室温下，稳定状态的单质的标准摩尔熵为………………………………（）(A) 零(B) 1 J·mol-1·K-1(C) 大于零(D) 小于零0 K, 完美晶体的S =0, T , S 7．(3450) 在25℃、101 kPa下发生下列反应：(1) 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l)(2) CaO(s) + CO2(g) = CaCO3(s)其熵变分别为ΔS1和ΔS2，则下列情况正确的是……………………………………（）(A) ΔS1 > 0，ΔS2 > 0 (B) ΔS1 < 0，ΔS2 < 0(C) ΔS1 < 0，ΔS2 > 0 (D) ΔS1 > 0，ΔS2 < 0 8．(3454) 恒温下，下列相变中，∆r S mθ最大的是………………………………（）(A) H2O(l)−→−H2O(g)−H2O(g) (B) H2O(s)−→(C) H2O(s)−→−H2O(s)−H2O(l) (D) H2O(l)−→S(g) >> S(l) > S(s)9．(3465) 下列反应中∆r S mθ > 0的是……（）(A) 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g)(B) N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g)(C) NH4Cl(s) = NH3(g) + HCl(g)(D) C(s) + O2(g) = CO2(g)∑νi(g) > 010．(3476) 下列过程中，ΔS为负值的是…（）(A) 液态溴蒸发变成气态溴(B) SnO2(s) + 2H2(g) = Sn(s) + 2H2O(l)(C) 电解水生成H2和O2(D) 公路上撒盐使冰熔化11．(3466) 下列单质中，∆f G mθ不为零的是（）(A) 石墨(B) 金刚石(C) 液态溴(D) 氧气12．(0403)已知2PbS(s) + 3O2(g) = 2PbO(s) + 2SO2(g) ∆r H mθ = -843.4 kJ·mol-1, 则该反应的Q V值是…（）(A) 840.9 (B) 845.9(C) -845.9 (D) -840.9△U = Q+W Q v = Q p - p△VQ v = Q p- ∑νi(g)RT = -843.4–(- 8.314 ⨯ 298/1000 ) = 13．(0408) 在一定温度下：(1) C(石墨) + O2(g) = CO2(g) ΔH1(2) C(金刚石) + O2(g) = CO2(g) ΔH2(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) 不能偶联反应：(1) – (2) = (3) ΔH 3 =ΔH 1-ΔH 214． (0416) 已知 Zn(s) +21O 2(g) = ZnO(s) ∆r H m θ 1 = -351.5 kJ ·mol -1 Hg(l) +21O 2(g) = HgO(s ，红) ∆r H m θ 2 = -90.8 kJ ·mol -1则 Zn(s) + HgO(s ，红) = ZnO(s) + Hg(l) 的∆r H m θ为(kJ ·mol -1)……………（ ）(A) 442.3 (B) 260.7 (C) -260.7 (D) -442.3(3) = (1) –(2) ΔH 3 =ΔH 1-ΔH 215． (3409) 萘燃烧的化学反应方程式为：C 10H 8(s) + 12O 2(g) = 10CO 2(g) + 4H 2O(l)则298 K 时，Q p 和Q v 的差值(kJ ·mol -1)为…（ ）(A) - 4.95 (B) 4.95(C) -2.48 (D) 2.48Q v = Q p – ∑ νi RT∑ νi (g) RT = Q p – Q v = -2 RT∑νi (g) := 0(反应前后气体分子个数不变) , Q p = Q v> 0(反应后气体分子个数增加), Q p > Q v< 0(反应后气体分子个数减小), Q p < Q v16．(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(A)ΔG > 0，ΔH < 0，ΔS > 0(D) ΔG < 0，ΔH > 0，ΔS > 02 H2O(l) = O2(g)+ 2H2(g)17．(3480) 反应X2(g) + 2Y2(g) = 3Z2(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 = TΔS (D) 所有关系都正确△G =△H - T△S = 0,△H =△U + p△V △V=018．(3484) 298 K反应2C6H6(l) + 15O2(g) = 12CO2(g) + 6H2O(l) 的∆r U mθ - ∆r H mθ 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△U = △H–p△V = △H–∑ νi(g) RT△U-△H = –∑ νi(g) RT = 3 RT19．(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-1(1) C(石墨) + O2(g) = CO2(g) ΔH1 = -393.7(2) C(金刚石) + O2(g) = CO2(g) ΔH2 = -395.6(3) C(石墨) = C(金刚石) ΔH3 = 1.9 kJ·mol-1(3) = (1) –(2) ΔH3 =ΔH1-ΔH220．(0414) 已知NH3(g)的∆f H mθ = -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) -1169键能：在常温下，基态化学键分解成气态基态原子所需要的能量。
无机化学第一章
CO 2 (g)
mol △ rHm (1) = -393.5kJ· -1 (2) CO(g) 1 O 2 (g) 2
CO 2 (g)
mol △ rHm (2) = -282.98kJ· -1 计算298.15K下，CO的标准摩尔生成焓。
解法一：设计反应途径。
C(s) O2 (g)
△ rHm (3)
CO2 g
1 2
O2 (g) CO(g)
△ rHm (2)
△ rHm (1) 途径1
途径2
△ rHm (1) =△ rHm (2) + △ rHm (3)
mol △ rHm (3) =△ rHm (1) -△ rHm (2) = -110.53kJ· -1
解法二：方程式代数相加减。
C(s) O 2 (g) CO 2 (g) △ rHm (1) )CO(g) 1 O 2 (g) CO 2 (g) △ rHm (2) 2
l
（二）、热力学能
热力学能(U)： 体系内所有微观粒子的全部 能量之和，也称内能（J 或 kJ）。 特点：是状态函数，是广度性质，其绝对值 不可知。
U U 2 U1
热力学能的改变量只与体系的始态、终态有 关，与变化途径无关。
（三）、热力学第一定律
即能量守恒与转化定律。 在封闭系统的前提下： Q U1 W U2 U2 = U 1 + Q + W U2 - U1 = Q + W 热力学第一定律为： 对于封闭系统： U Q W
•摩尔质量相同的物质，结构愈复杂的，
熵值愈大。
Sm (CH3OCH3,g)＜ Sm (CH3CH2OH,g)
•同一物质，温度升高，熵增大。 •压强对固体、液体熵值影响可忽略，但对 气体影响大，压强愈大，熵值愈小。
化学热力学初步(无机化学)
功和热的特点： ① 二者都是能量传递的形式；单位都用J或KJ ② 不是状态函数，二者都与体系进行的过程密切相关。
环境 热
Q﹥
注意：功和热的正、负号表示能
量传递的方向，是由体系的观点 体
Q﹤
系
出发的；
w﹥
w﹤
功 18
3.3 热力学第一定律及反应热
一、研究基础
1. 热功当量 即： 1 cal = 4.1840 J
有时把封闭体系和体系影响 所及的环境一起作为孤立体 系来考虑。
8
二、热力学状态及其状态函数
用宏观可测性质（物理量，热力学变量）来描述体系的热 力学状态。当体系的一切性质都具有一定数值且不随时间 而变时，体系就处于某一状态。（变量即状态函数）
1. 状态函数可分为两类：
容量性质（又称广度性质）：即热力学体系中那些与体系中 物质的数量成正比的性质。 特点：具有加合性。 如V、m、n（摩尔数）、内能U、焓H、自由能G等
rH = H2 - H1 = H产 – H反
H只取决于系统的始态和终态，与实现变化的途径无关。 H有具体物理意义。其值是可以测定和计算的。
意义：
△H ＝Qp
1. 当反应在恒温恒压下进行，且 ∆H > 0 体系吸热
不做非体积功时，体系的焓变在 ∆H < 0 体系放热
数值上等于恒压反应热。
2. 把一个与过程有关的量Qp和一个与过程无关的量H
∆U > 0 吸热， ∆U < 0 放热 26
恒压反应热Qp的测定
原理 如图所示的保温杯式量热计可用于
测定中和热、溶解热等溶液反应的热 效应。(大气压下测定)
Q放 = Q吸 Qp = Q溶液+ Q杯
设：c 为溶液的比热；V 为反应后溶液的 总体积；为溶液的密度；C 叫做量热 计常数,又设溶液温度升为 t °C，
宋天佑无机化学 第3章 化学热力学基础
△fHθm(Br2,g)=30.907
3.4 标准摩尔燃烧焓△cHθm ，单位kJ· -1 mol
定义：在100kPa的压强下(即标准态），1mol物质 完全燃烧,生成相同温度下的指定产物时的热效应， 叫该物质的标准摩尔燃烧热。
完全燃烧产物的规定： C→CO2(g)；H→H2O（l)； S→SO2(g)；N→N2(g);Cl→HCl(aq)
3.过程与途径
过程：系统由一个状态变为另一个状态。 途径：完成一个过程的具体步骤。 过程分类：等压过程、等容过程、等温过程、绝热过程、 循环过程等。 ※ 状态函数的特征 ：状态函数的改变量只决定于过程的 始态和终态，与变化所经历的途径无关。
4.反应进度ξ(zeta) 设有反应： νAA + νBB →νGG +νHH t=0 t n0(A) n(A) n0(B) n(B) n0(G) n(G) n0(H) n(H)
气体
7. 热力学能（内能）
热力学系统内各种形式的能量总和。
用“U”表示，单位J或kJ
“U”是状态函数，但无绝对值。理想气体的U 只与温度有关。状态发生变化时，△U仅取决 于始态和终态。 思考问题：功和热是不是状态函数？
热力学第一定律
内容：能量在转化和传递过程中数量保持不变能量守恒及转换定律。
状态Ⅰ，U1 系统对外作功 W
C（金刚石）+O2(g)→CO2(g)△γHm= -395.4kJ· -1 mol
注意：对有不同晶态或形态的物质来说，规定只 有最稳定态的单质的标准摩尔生成热才等于零。
△ fHθ m
△ fHθ m △ fHθ m
（石墨）= 0；
（金刚石）=1.897 kJ· -1 mol （Br2,l)=0; kJ· -1 mol
无机化学 课件 PPT 第三章 化学热力学基础
第一节 热力学基本概念
7. 可逆过程
可逆过程是热力学中一个重要的概念，指在系统状态变化的全 过程中，不仅系统内部任何瞬间都无限接近平衡态，而且系统与环 境间也无限接近平衡。例如，系统与环境间在无限小的温度差下发 生的热交换过程，即T(环)=T±dT(dT为具有正值的无限小量)；又如 在无限小的压力差下发生的体积变化过程，即p(环)=p±dp(dp为具 有正值的无限小量)。上述在一系列无限接近平衡条件下进行的过程， 在热力学中称为可逆过程。可逆过程是一种理想化的过程。这种过 程实际上是不可能的，因为每个过程的发生都要引起状态的改变， 而状态的改变一定会破坏平衡。
第一节 热力学基本概念
三、 状态与状态函数
在热力学中，系统所处的状态是由系统的物理性质和化学 性质确定的。状态是系统所有性质的总体表现。换言之，系统 所有的性质确定后，状态就完全确定。反之，系统状态确定后， 它的所有性质均有确定值，与系统到达该状态前的经历无关。 鉴于状态与性质之间的这种单值对应关系，所以系统的热力学 性质又称作状态函数。
第一节 热力学基本概念
2. 定压过程
状态变化的过程中，p(系)=p(环)=常 数的过程称为定压过程。若系统的始态压 力p1及终态压力p2与环境压力相等，即 p1=p2=p(环)=常数时，称为等压过程。
第一节 热力学基本概念
3. 定外压过程
当系统状态改变时，环境 压力恒定，即p(环)=常数，而 系统的始态压力p1不等于环境 压力p(环)，但终态压力p2等于 p(环)的过程，称为定外压过程。 定压过程与定外压过程是两个 不同的概念。
无机化学-热化学
ECC
2 EOH ]
[5 ECH ECC EOH ECO ]
53.5kJ mol1
化学反应热计算小结
依据实验测定（ Q p 和 Q v )
应用热化学原理
1、盖斯定律：
r
H
θ m
r
H
θ m1
Δ
r
H
θ m
2
......
2、由标准生成焓计算反应焓
rHm = i f Hm ( 生 ) － i f Hm ( 反 )
凡注明反应热的反应方程式，称为热化学方程式
H2(g) + ½ O2(g) ½ N2(g) + O2(g)
H2O(l) NO2(g )
rHm(298K) = -286kJ·mol-1 rHm(298K) = +34kJ·mol-1
表示热力学标准状态
对单一气体——气体处于标准压力下 1atm=101325Pa 对混合气体——每种气体的分压都出于标准压力下 凝聚态物质——纯液体或固体的标态则指出于标准压力下的 纯物质。 溶液的标态——溶度为1mol ·dm-3
Thermochemical data
指的是能直接用量热计测定的那些反应
应用热化学原理
★ 正反应和逆反应的
r
H
θ m
数值相等, 但符号相反
★ 盖斯定律: 一个化学反应的总焓变与该反应可能涉
及的中间步骤的数目和涉及哪些中间步骤无关
思路和技巧
选择和设计合理、简捷的热化学循环至关重要！
测量恒容反应热的装置
求 C ( 石墨 ) + 1/2 O2 ( g ) —— CO ( g )的 rHm 。
解：
C ( 石墨 ) + O2 ( g )
无机化学：热力学基础
得 Qp ＝ QV ＋ ΔnRT
当反应物与生成物气体的物质的量相等(Δn＝0)时， 或反应物与生成物全是固体或液体时，恒压反应热与恒 容反应热相等，即
Qp ＝ QV
例 用弹式量热计测得 298 K 时，燃烧 1 mol 正庚烷 的恒容反应热 QV ＝ －4807.12 kJ，求其 Qp 值。
度均为1 mol·L-1。
热力学标准状态对温度无限制，所以任何温度 下都有热力学标准状态。
常用术语和概念
5、状态和状态函数 由一系列表征体系性质的物理量所确定下来的 存在形态称为体系的状态。 如：气体的状态可由：压力、体积、温度及各组 分物质的量等物理量来决定。 如果其中的一个或多个物理量发生改变时，体系 即由一种状态变为另一种状态。 用以确定体系状态的物理量称为体系的“状态函 数”。 P T V n 就是体系的状态函数。
生成物 Ⅱ
T1 p1 V2 n2
H2
H1
(II)恒容过程 反应物
(I)恒压过程
T1 p1 V1 n1
ΔH1 ＝ ΔH2 ＋ ΔH3 即 ΔH1 ＝ΔU2 ＋(p2V1—p1V1)＋ΔU3＋(p1V2—p2V1) ΔH1 ＝ΔU2 ＋( p1V2—p1V1)＋ΔU3
对于理想气体 △U3 ＝ 0, 则 ΔH1 ＝ΔU2 ＋( p1V2—p1V1)
热力学第一定律和热化学
例1：欲求下列反应的反应热
CO2(g)+H2(g)→CO(g)+H2O(g) ⑴ CO2(g) →C(石墨)+O2(g) rH=-fH(CO2,g) ⑵ C(石墨)+1/2O2(g) → CO(g) rH= fH(CO,g) ⑶ H2(g) +1/2O2(g) → H2O(g) rH= fH(H2O,g) ⑴+ ⑵+ ⑶ =总反应式 ∴rH=-fH(CO2,g)+fH(CO,g)+fH(H2O,g) ∴rH=fH(CO,g)+fH(H2O,g)-fH(CO2,g)
无机化学--化学热力学基础
H = U + (pV)
= U + (p2V2 – p1V1)
= U + (n2RT –n1RT) （ 对于理想气体）
= U + nRT
(n为反应前后物质量的变化)
举例：在373K和101.3kPa下，2.0 mol的H2和1.0 mol的O2反应，生成2.0 mol的 水蒸气，总共放出484kJ的热量。求该反应的H 和 U。
p
p
V
V
p p
V1
V2
V
V
可逆过程和可逆反应的联系和区别？
2-3热化学
一、等温反应热、等压反应热和焓的概念 热化学：把热力学的理论和方法应用到化学反应中，讨论和计算化学反应
的热量变化的学科。
反应物 始态U1
生成物 终态U2
当U1U2，U的变化以热和功的形式表现出来，因此具有热效应。
热效应：当生成物和反应物的温度相同时，化学反应过程中的吸收 或放出的热量。化学反应热效应一般称为反应热。
第二章 化学热力学基础
热力学（thermodynamics）：热力学是专门研究能量相互转变过程中所遵循 的法则的一门科学。着眼于宏观性质的变化，不需要知道物质的内部结 构和细节，只考虑从起始状态到终了状态发生变化的净结果，即可得到 许多有用的结论，具有高度的可靠性和普遍适用性。
19世纪建立了热力学第一、第二定律，奠定了热力学的基础， 20世纪初建立了热力学第三定律，使热力学近于完美。 化学热力学（chemical thermodynamics）: 用热力学的理论和方法研究化学，
2-2热力学第一定律
一、热和功（heat and work） 热和功是能量传递的两种方式。 热（Q）：由于温差而引起的能量传递； 功（W）：体积功和非体积功（电功、表面功…..）； 热和功总是和状态的变化联系的，若无过程发生，而体系处于定态，则不
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下，当一个化学反应发生后若使反应的温度回
到反应物的起始温度，这时系统放出或吸收的 热量称为反应热。(通过实验测得的。)
2019年1月8日5 时23分
1-3-1 恒压或恒容条件下的化学反应热
1. 恒容条件下的化学反应热 若系统变化是恒容过程(体积不变)，即没 有体积功则W=0，DU=Qv Qv为恒容过程的热量，此式表示在不 做体积功的条件下体系统在恒容过程中所 吸收的热量全部用来增加系统的热力学能。
小与变化途径有关
4、热和功的单位：J 或 kJ
2019年1月8日5 时23分
1-1-5
热力学能
用Ｕ表示。
１、热力学能──系统中一切形式能量的总和，
２、热力学能是状态函数，其变化值与变化途径无
关。
３、热力学能的绝对值无法知道，但只要知道热力 学能的变化值（D U）就可以了。 4 、热力学能的单位：J 或 kJ
第一章 化学热力学基础
1—1
1—2 1—3 1—4
基本概念和术语
热力学第一定律 热化学 化学反应的方向
2019年1月8日5 时23分
引言
(1) 反应是否能自发进行（反应的方向）？通过理论计 算来解决问题而不是靠实验。 (2) 如果反应能自发进行，它可以进行到何种程度（反 应的限度）？整个反应过程中的能量变化是多少？ (3)反应的速率大小（反应是否有实际意义）？
我们把状态发生变化的经过称为过程。完成 这个过程的具体步骤称为途径。又分为： 恒温过程：过程中体系的温度保持不变。 恒压过程：过程中体系的压力保持不变。 恒容过程：过程中体系的容积保持不变。 绝热过程：过程中体系与环境热交换为零。
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1-1-4 热和功
热量──系统和环境之间存在温差时所发生的能
25℃ 0℃
50℃
III
100℃ ΔT = T2-T1 = 50-25 = 25℃
2019年1月8日5 时23分
2、同一系统的状态函数之间是相互关联和相互 制约的，如确定了其中的几个，其它的也就 随之确定了。 如气体状态方程式：PV = n RT
2019年1月8日5 时23分
1-1-3 过程与途径
或：△U = U2 - U1 = q + W
上式说明：系统从始态到终态的变化过程，其 热力学能的改变（△U ）等于系统吸收的热量和 得到的功。
2019年1月8日5 时23分
例1：计算下列情况下系统热力学能的变化：
（1）系统吸收280J热，并对环境作了460J功；
（2）系统放出20kJ的热，并对环境作了150J功。
2019年1月8日5 时23分
2. 恒压条件下的化学反应热
如果系统变化是恒压过程即p为定值，V由V1变成V2，Qp 表示恒压过程的热量(V2>V1时是系统对环境做功W为负)。 DU=Qp+W=Qp-p(V2-V1) U2-U1=Qp-p(V2-V1)=Qp-pV2+pV1 Qp=(U2+pV2)-(U1+pV1) U、p、V都是系统的状态函数，它们的组合(U+pV)也 是状态函数在热力学上将(U+pV)定义为新的状态函数， 叫做焓，用H来表示： H=U+pV Qp=(U2+pV2)-(U1+pV1)=H2-H1=DH
2019年1月8日5 时23分
按系统和环境之间物质和能量的交换情况的不 同，可将系统分为： 敞开系统 ──系统与环境之间既有物质交换,又有能量交换 封闭系统 ──系统与环境之间没有物质交换,只有能量交换 孤立系统 ──系统与环境之间没有物质和能量交换
2019年1月8日5 时23分
1-1-2 状态和状态函数
状态──指用来描述该系统的温度、压力、体积、 质量、组成等物理和化学性质的物理量 的总和。 即：状态是系统的一切客观性质的总和。
状态函数──能确定系统状态性质的物理量，
只与系统所处的状态有关。
2019年1月8日5 时23分
注意：
1、状态函数的变化值只与系统变化的始终状态
有关，而与变化途径无关。
始态 I II 终态
量交换。
如：反应热、溶解热等
功──系统和环境之间除热之外的其它能量交换。
如：体积功，非体积功（电功、表面功等）
体积功(膨胀功):在热力学中,将气体体积发生变化时(膨
胀或压缩)反抗外力作用而与环境交换的功称为“体积 功”. w = -P外×△V
2019年1月8日5 时23分
热和功都是能量的传递形式。 热量用 q 表示，功用 w 表示。 规定： 1、系统吸热 q ＞0 ，系统放热 q ＜0。 2、系统对环境做功 Ｗ ＜ 0 ， 环境对系统做功 Ｗ ＞ 0。 3、热和功不是状态函数，因此其数值大
解：q = 2259×M(H2O) = 2259×18.02=40701J= 40.7kJ
w= -P外×△V= -1.013×105pa×(1677-1.0)×18.02×10-6 m-3 = -3138J = -3.14kJ △U = q+w = 40.7-3.1 = 37.6kJ
2019年1月8日5 时23分
(4)了解物质的结构和性能之间的关系。
2019年1月8日5 时23分
1—1
基本概念和术语
1-1-1系统和环境
系统──人们所选取的研究对象。 环境──系统以外的但又与系统密切相关的
物质的全部
如： 溶液中的化学反应。
溶液是系统； 而与溶液有关联的其它部 分（如烧杯、搅棒、 溶液上方的空气等） 是环境。
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1-2 热力学第一定律
── 能量守恒定律
在任何过程中，能量不能消灭也不能创生， 只能从一种形式转化成另一种形式，从一个物体 传给另一个物体。
2019年1月8日5 时23分
如：在一封闭系统中 始态 U1 过程中 与环境交换热和功 q +W 终态 U2
根据能量守恒定律： U2 = U1 +（q + W）
解：（1） △U ＝ q+w ＝ 280－460 ＝ －180J
（2） △U ＝ q+w ＝－20－0.15 ＝ －20.15kJ
2019年1月8日5 时23分
例2：373K，1mol水汽化成同温下，101.3kpa水蒸汽，当外压 为101.3kpa时，每蒸发1克水需吸热2259J，1克水的体积为 1.043ml,蒸发后体积为1677ml,求此过程的q、w、△U。