圆表山压多乾 省级精品课程申报 第六章化学热力学基础 1、化学热力学的定义、主要内容及意义是什么？ 答：化学热力学是指把热力学中最基本的原理用来研究化学现象以及和化学有关的物理现 象，应用于化学反应、物质状态的变化和各种物理化学过程。 化学热力学的主要内容是：(1)利用热力学第一定律来计算变化中的热效应问题，即研究化 学变化和相变化过程中的能量转化，主要是吸热和放热的规律，应用于生产中的能量或热量衡 算，以有助于在生产过程中更合理地利用能量。(2)利用热力学第二定律及其热力学第三定律研 究化学变化和相变化的方向与限度，建立化学平衡与相平衡的理论，这些理论是化学反应器设 计及精馏、萃取、结晶等工艺单元操作的理论基础，应用于选择工艺路线、设计工艺装置、确 定操作条件时。 化学热力学提供科学原理和方法，依据体系的宏观可测性质和热力学函数关系，判断给定 条件下物质的稳定性和它们朝某一方向变化的能力，它给出化学反应过程或物理变化过程的热 效应，它提供化学反应的深度及结晶、精馏、萃取的限度的计算方法。 2、热力学中的系统与环境各怎样定义？它们之间有何关系？系统与环境之间的能量传递 和物质交换存在怎样的关系？ 答：系统是指将一部分物质从其余的物质中划分出来作为研究的对象：环境是指系统之外 与系统密切相关的部分： 系统与环境是共存的，在系统与环境之间总有一个实际存在的或想象中的界面存在。 系统与环境之间能量传递和物质交换的不同可分为三种情况： ()系统与环境之间既无物质的交换，也无能量的传递，这种系统称为隔离体系： (2)系统与环境之间既有物质的交换，又有能量的传递，这种系统称为散开体系。 (③)系统与环境之间没有物质的交换，但有能量的传递，这种系统称为封闭体系。 3、状态函数是怎样定义？它具有哪些特性？内能是怎样定义？它的改变取决于什么？ 答：由系统的状态所确定的系统的各种热力学性质称为体系的状态函数。它具有下列特性： ()状态函数是系统状态的单值函数，状态一经确定，状态函数就有唯一确定的数值，此数
@奉山年学花 省级精品课程申报 值与系统到达此状态前的历史无关。 (2)系统的状态发生变化，状态函数的数值随之发生变化，变化的多少仅取决于系统的终态 与始态，与所经历的途径无关。无论系统发生多么复杂的变化，只要系统恢复原态，则状态函 数必定恢复原值，即状态函数经循环过程，其变化必定为零。 (③)状态函数的组合（和、差、积、商）仍然是状态函数。 内能是体系中物质所有能量的总和。它包括分子的平动能、转动能、振动能，电子的运动 能，电子与核及电子之间、核与核之间的作用能、分子之间的作用能等。 内能是系统的状态函数。系统从始态变为终态，内能的改变值仅取决于始、终态，与所经 历的过程或途径无关。若系统经一循环过程，则内能的变化必定为零。 4、什么是自发过程？ 不用外力帮助就能自动进行的过程成为自发过程。 5、在等温等压下，如果用△H来判断化学反应的方向（即△H<0可以自发进行），也常 与事实相符，但有时却不符。这是为什么？ 答：等温等压下，应该用△G作判据。在△G△H一T△S式中，第一项△H代表焓效应 第二项T△S反映熵效应。有的反应△S较小，温度不高时，T△S项较小。这时，用 △H作判据与用△G作判据的结果基本一致。 但当熵效应起主导作用时，即|△H|<丨T△S|时，用△H作判据与用△G作判据所得 的结果不一致。这时，用△H作判据就会得出错误结论。 6、从热力学数据手册查出，25℃，1大气压下，反应H20(液)→H2(气)+1/202（气） 的△G值为237.2kmo,说明此反应不能自发进行。但在实验室内却用电解水制取氢与氧 这两者有无矛盾？ 答：不矛盾。反应的△0，说明在该条件下(25℃，1大气压)，水不能自发分解为氢和 氧，但这不意味着根本不能进行。电解水是靠环境对体系作电功而进行的，和△G>0并不矛盾。 7、下列说法是否正确？请判断。 (1)状态函数的变化取决于体系的终态与始态，与经历的途径无关。 (2)封闭系统的循环过程中，△U=0,Q=-W
@秦山学花 省级精品课程申报 (3)在非体积功为零时，经恒容过程的封闭系统所吸收的热全部用于增加系统的内能。 (4)赫斯定律只应用于非体积功的系统中。 (5)H=U+pV是在定压条件下推导出来的，因此只有定压过程才有焓变。 答：(1)对(2)错(3)对(4)对(5)错 8、下列关于熵函数的说法是否正确？请判断。 (1)同一物质，当温度升高时，熵值增大。 (2)熵增加的放热反应是自发反应。 (3)孤立系统中的熵值总是有增无减。 (4)系统的混乱度越大，则其熵值越大。 (5)热力学第三定律可表示为：在0K时任何物质的熵值S为零。 答：(1)对(2)对(3)对(4)对(5)错 9、下列关于过程变化方向的说法是否正确？请判断。 (1)在孤立系统中发生的任何过程都是自发过程。 (2)在定温定压只作体积功的条件下，凡是△G>0的过程都不能进行。 (3)100kPa,100℃，1mol液态水向真空蒸发为同温度同压力的水蒸气，因为过程是不 可逆过程，所以△G不等于零。 (4)吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。 (5)当系统的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。当系统的状态发生变化时 所有的状态函数的数值也随之发生变化。 答：(1)错(2)错(3)错。因△G是状态函数的改变值，只由始终态决定，所以AG0。 (4)错。必须在等温、等压，W=0的条件下才有此结论。 (5)错。第一句话对，第二句话错，如理想气体的等温过程AU=0,△H=0。 10、下列关于化学平衡的说法是否正确？请判断。 (1)K是温度的函数，数值大小与计量方程式的写法无关。 (2)化学反应等温方程式可用于判断化学反应进行的方向和限度，但不能用于判断是否 达到化学平衡。 3
@春山年花 省级精品课程申报 (3)△，Gm°是特定情况下的△，Gm,它可以决定反应的限度。 (4)当△，Gm°>40kJmo'时，反应自发地由左向右进行。 答：(1)错(2)错(3)对(4)错 11、系统接受环境作功为280J,热力学能增加了360J,则系统()。 A、吸收热量80JB、放出热量80JC、吸收热量640JD、放出热量 答：A 12、某系统经一循环过程回到始态，则不一定为零的是( ）。 A、40 B、AG C、4S D、Q 答：D 13、封闭体系中公式△H=Q的适用条件是( A、定压过程 B、定压、只做体积功C、定容过程 D、定压、不做体积功 答：B 14、下列过程中，△S为负值的是() A、液态溴蒸发为气态溴 B、Sn02+2H(g)→Sn(s)+2H200 C、电解水生成氢气和氧气 D、公路上撒盐，使冰融化 答：B 15、试求下列反应在298.15K、100kPa时的恒压热效应。 (1)2HS(g+S02(g)=2H,00+3S(斜方) Qy=-223.8kJ (2)2C(石墨)+02(g)=2C0(g Qr=-231.3kJ 解：(1)0p=0r+△nRT=-223.8+(0-3)×8.314×298×103=-231.2k (2)0p=0r+△nRT=-231.3+(2-1)×8.314×298x103=-228.8kJ 16、某反应系统，起始时含10molH2和20mol02,在反应进行的时刻，生成了4mol和 H0。请计算下述反应方程式的反应进度： (1)H2+202=H,0
网来山学花 省级精品课程申报 (2)2H2+02=2H0 解：(1) (2) 2 mol 17、已知下列反应在298.15K的时热效应。 (1)Na(s)+Cl(g)=NaCl(s) △Hm1=-411 kJ-moT (2)H,(g)+S(s)+20,(g)=H,S0,(① △rHm2=-8113 kJ-mol (3)2Nas)+S(s)+20,(g)=Na,S0,(s) △，Hm3=-1383 kJ-mor (4))H,(g)+)C,(g)=HCIg △，Hm4=-92.3kmor' 求反应2NaC(s)+H,S0,()=Na,S0,(s)+2HC(g)在298.15K时的△rHm 解：根据赫斯定律，所求反应=(3)+()×2-(1×2+(2 △rHm=I△Hm3+△rHm.4×2LI△Hm1×2+ArHm.2l =l-1383+(92.3)×2-(-411)+（←811.3=65.7kJmo 18、已知下述反应298.15K时的热效应： 1)c,H,c00H0+70,(g=7c0,g)+3H,00A8-3230umor (2)C(s)+0(g)=C0,(g) △Hm29=-394kJmo (3)H,(g)+,0,(g)=H,00 △rHm29=-286 kJ-mor 求C.HsCOOH(I)的标准摩尔生成焓△Hm。 解： 7C9)+3H(g+02(g)=C6HsC00H(1) 该反应=(2)×7+(3)×3-（①） △Hm9=-394×7+(286×3-←3230=-386k小m0-1 19、己知下列反应298.15K时的热效应： (1)C(金刚石)+02(g)=C0(g) A.Hm.=-395.4 kJ-mor