第二讲化学热力学

第二讲化学热力学第1页，共40页，2023年，2月20日，星期一一.引言

二.知识准备三.例题第2页，共40页，2023年，2月20日，星期一热力学第一定律

解决问题：能量交换核心公式：DU=Q+WH=U+pV能量守恒与转化定律第3页，共40页，2023年，2月20日，星期一热力学第二定律核心公式：

dS=dQR/T，

A=U-TS，G=H-TSDS隔≥0(热力学第二定律表达式)DGT,p,Wf=0≤0

，DAT,V,Wf=0≤0解决问题：过程的方向与限度功可自发地全部变成热，而热不能全部转化为功而不引起别的变化第4页，共40页，2023年，2月20日，星期一几个变化过程中状态函数改变的求算1、单纯的pVT变化理想气体实际气体2、相变可逆相变不可逆相变3、化学变化没有非体积功的化学变化电池反应第5页，共40页，2023年，2月20日，星期一体积功的求算dWe=-pedV第6页，共40页，2023年，2月20日，星期一几个公式的适用条件(1)(2)(3)(4)第7页，共40页，2023年，2月20日，星期一典型例题第8页，共40页，2023年，2月20日，星期一理想气体室温下，10pƟ的理想气体绝热节流膨胀至5pƟ的过程有：

（1）W>0(2)T1>T2(3)Q=0(4)△S>0

其正确的答案应是：

(A)(3),(4)(B)(2),(3)

(C)(1),(3)(D)(1),(2)

2-1第9页，共40页，2023年，2月20日，星期一对于一定量的理想气体，下列过程：(1)对外做功，同时放热(2)体积不变，而温度上升，并且是绝热过程、无非体积功(3)恒压下绝热膨胀(4)恒温下绝热膨胀可能发生的是：

(A)(1)(4)(B)(2)(3)(C)(3)(4)(D)(1)(2)2-2第10页，共40页，2023年，2月20日，星期一

单原子分子理想气体的CV,m=1.5R，温度由T1变到T2时，等压过程体系的熵变△SP与等容过程熵变△Sv之比是：（A）1:1(B)2:1(C)3:5(D)5:3

2-3第11页，共40页，2023年，2月20日，星期一2-4第12页，共40页，2023年，2月20日，星期一2-5第13页，共40页，2023年，2月20日，星期一实际气体范德华气体绝热向真空膨胀后，气体的温度：（A）上升

（B）下降

（C）不变

（D）无法确定2-6第14页，共40页，2023年，2月20日，星期一1mol某气体的状态方程为pVm=RT+bp，b为不等于零的常数，则下列结论正确的是：（A）其焓H只是温度T的函数（B）其内能U只是温度T函数（C）其内能和焓都只是温度T的函数（D）其内能和焓不仅与温度T有关，还与气体的体积Vm或压力p有关2-7第15页，共40页，2023年，2月20日，星期一某气体的状态方程为pVm=RT+ap，其中a为大于零的常数，该气体经恒温膨胀，其内能：

（A）不变

（B）增大

（C）减小

（D）不能确定

2-8第16页，共40页，2023年，2月20日，星期一某气体状态方程为pV=n(RT+Bp)，始态为p1T1，该气体经绝热真空膨胀后终态压力为p2，试求该过程的Q,W及气体的△U,△H,△A,△G,△S。

2-9第17页，共40页，2023年，2月20日，星期一相变正常沸点时液体气化为蒸汽的过程，在定压下升高温度时体系的值应如何变化？

(A)=0(B)≥0(C)<0(D)>0

2-10第18页，共40页，2023年，2月20日，星期一在凝固点，液体凝结为固体（设液体密度小于固体密度），在定压下升高温度时，该过程的值将：

（A）增大

（B）减小

（C）不变

（D）不能确定

2-11第19页，共40页，2023年，2月20日，星期一在等温等压下进行下列相变：

H2O(s,－10℃,pƟ)=H2O（l,－10℃,pƟ）

若未指明是可逆还是不可逆的情况下，考虑下列各式哪些是适用的？

（A）(1),(2)(B)(2),(3)(C)(4)(D)(2)2-12第20页，共40页，2023年，2月20日，星期一273.15K,2×PƟ的水蒸汽可以维持一段时间，但是这是一种亚平衡态，称作过饱和态，它可自发地凝聚，过程是：

H2O(g,100℃,202650Pa)→H2O（l,100℃,202650Pa)

求此过程H2O的摩尔焓变△Hm，摩尔熵变△Sm及摩尔自由能变化△Gm。已知水的摩尔汽化热

为40.60KJ/mol，假设水蒸汽为理想气体，液体水是不可压缩的。2-13第21页，共40页，2023年，2月20日，星期一已知水在0℃，100kPa下熔化焓为6.009kJ/mol。水和冰的摩尔热容分别为75.3J/(mol·K)和37.6J/(mol·K)；冰在－5℃时的蒸汽压为401Pa。试计算下列过程中的ΔG：

H2O(l,－5℃,100kPa)H2O(s,－5℃,100kPa)2-14第22页，共40页，2023年，2月20日，星期一在一个带活塞的容器中（设活塞无摩擦，无质量），有氮气0.5mol，容器底部有一密闭小瓶，瓶中有液体水1.5mol。整个物系温度由热源维持为373.2K，压力为101325Pa，今使小瓶破碎，在维持压力为101325Pa下水蒸发为水蒸汽，终态温度仍为373.2K。已知水在373.2K，101325Pa的蒸发热为40.67kJ/mol，氮气和水蒸气均按理想气体处理。求此过程的Q,W,△U,△H,△S,△A和△G。2-15第23页，共40页，2023年，2月20日，星期一第24页，共40页，2023年，2月20日，星期一2-16第25页，共40页，2023年，2月20日，星期一第26页，共40页，2023年，2月20日，星期一化学反应将装有288.9mgN2O4的玻璃小泡放入体积为500.0cm3的石英容器中，将此容器抽成真空并放入恒温槽中，然后打破玻璃小泡（其体积与石英容器相比可忽略不计），当温度为25℃时测其平衡压力为0.2143×105Pa，当温度为35℃时测其平衡压力为0.2395×105Pa。试求反应的

及

（设反应的△CP=0）。2-17第27页，共40页，2023年，2月20日，星期一BaCO3（g）BaO（s）CO2（g）-1219-558-393112.170.3213.6已知298K时的下列数据，若已知分解反应的△CP=4.0J/(K·mol)，求1000K时BaCO3的分解压力。

2-18第28页，共40页，2023年，2月20日，星期一第29页，共40页，2023年，2月20日，星期一电池恒温恒压条件下，某化学反应若在电池中可逆进行时吸热，据此可以判断下列热力学量中何者一定大于零？

（A）△U(B)△H

（C）△S(D)△G

2-19第30页，共40页，2023年，2月20日，星期一27℃,1.01×102kPa时，某氧化还原反应在一般容器中进行，放热60000J；在同样条件下，若通过可逆电池完成上述反应，则吸热6000J。该化学反应的△S体应等于何值？

A.－200J/KB.+200J/K

C.－20J/KD.+20J/K

2-20第31页，共40页，2023年，2月20日，星期一在298K时，下述电池的电动势E=0.1519V,Ag（s）∣AgI（s）∣HI(a=1)∣H2(pƟ）∣Pt并已知下列物质的标准摩尔生成焓：物质AgI(s)Ag+I-△fHmƟ(kJ/mol)-61.84105.58-55.94试求：当电池可逆输出1mol电子的电荷量时，电池反应的Q，We（膨胀功），Wf（电功），△rUm,△rHm,△rSm,△rAm和△rGm的值各为多少？如果让电池短路，不做电功，则在发生同样的反应时上述各函数的变量又为多少？2-21第32页，共40页，2023年，2月20日，星期一第33页，共40页，2023年，2月20日，星期一第34页，共40页，2023年，2月20日，星期一第35页，共40页，2023年，2月20日，星期一

在25℃，pƟ下，化学反应：

Zn(s)+2HCl=ZnCl2+H2(g)

△rHmƟ=－152.42kJ/mol

若上述反应在电池中可逆进行，可做最大电功147.26kJ/mol。试计算化学反应的△U,△H,△S,△A,△G。解：本题的可逆过程就是可逆电池。

△H=n△rHmƟ=－152.42kJ

△U=△H－△(pV)=△H－RT=－154.9kJ

根据最大有效功原理：△G=Wr=－147.26kJ

△S=(△H－△G)/T=－17.31J/K

△A=△U－T△S=－149.7kJ

或根据最大功原理：

△A=[Wr+Wf(体积功)]=(Wr－RT)=－149.7kJ2-22第36页，共40页，2023年，2月20日，星期一典型错误第37页，共40页，2023年，2月20日，星期一功2-23第38页，共40页，2023年，2月20日，星期一适用条件ΔH＝Qp，此式适用于