四川农业大学：《无机及分析化学》课程教学课件（讲稿）第二章 热力学基础

第二章化学热力学基础 21什么叫状态函数？什么叫广度性质？什么叫强度性质？ 解：体系的性质是由体系的状态确定的，这些性质是状态的函数，称为状态函数： 体系的广度性质在数值上与体系中物质的量成正比，即具有加和性。体系某一广度性质 的数值等于体系中各部分该广度性质的加和。 体系的强度性质在数值上与体系中物质的量无关，即不具有加和性。平衡体系某一强度 性质的数值与体系中任一部分该强度性质的数值相等。 22自发过程的特点是什么？ 解：(1)自发过程具有方向性： (2)自发过程具有一定的限度： (3)进行自发过程的体系具有做有用功（非体积功）的能力 23什么叫混乱度？ 什么叫？它们有什么关系 解：混乱度也称为无序度，它的大小与体系中可能存在的微观状态数日有关。 熵就是用来描述体系混乱程度大小的函数。 体系的混乱度越高，箱值就越大。 24什么叫自由能判据？它的应用条件是什么？ 解：用自由能的改变量来判新过程的自发性就叫自由能判据。 应用条件：定温、定压不作有用功 2-5298K时6.5g液体米在弹式量热计中完全燃烧，放热272.3J。求该反应的△，U°和 A,H° 解：因为：CH6(1)+7.502(g)=6C02(g)+3H,0() △，U.°=-272.3÷(6.578)■-3267.6 kJ-mor1 A,H°=A,Un+∑'a(g)RT =-3267.6+(6-7.5)×8.314×298×10 -3270.1 kJ-mol 2-6298K,标准状态下Hg0在开口容器中加热分解，若吸热22.7可生成Hg(1)50.10g, 求该反应的△，H°，若在密封的容器中反应，生成同样量的Hg(I)需吸热多少？ 解：Hg0s)=Hg0+1/20(g 4,H°=22.7÷(50.10200.59)=90.89mor A,H=A,U°+∑(g)R ·△，U.°=4，Hn°-∑y5(g)RT=90.89-0.5x8314×298x10 -89.65 kJ-mol Q=89.65×50.10÷200.59=22.4kmo PDF文件使用"pdfFactory”试用版本创建w,fineprint.con,cn

第二章 化学热力学基础 2-1 什么叫状态函数？什么叫广度性质？什么叫强度性质？ 解：体系的性质是由体系的状态确定的，这些性质是状态的函数，称为状态函数； 体系的广度性质在数值上与体系中物质的量成正比，即具有加和性。体系某一广度性质 的数值等于体系中各部分该广度性质的加和。 体系的强度性质在数值上与体系中物质的量无关，即不具有加和性。平衡体系某一强度 性质的数值与体系中任一部分该强度性质的数值相等。 2-2 自发过程的特点是什么？ 解：（1）自发过程具有方向性； （2）自发过程具有一定的限度； （3）进行自发过程的体系具有做有用功（非体积功）的能力。 2-3 什么叫混乱度？什么叫熵？它们有什么关系？ 解：混乱度也称为无序度，它的大小与体系中可能存在的微观状态数目有关。 熵就是用来描述体系混乱程度大小的函数。 体系的混乱度越高，熵值就越大。 2-4 什么叫自由能判据？它的应用条件是什么？ 解：用自由能的改变量来判断过程的自发性就叫自由能判据。 应用条件：定温、定压不作有用功。 2-5 298K 时 6.5g 液体苯在弹式量热计中完全燃烧，放热 272.3kJ。求该反应的 q DrUm 和 q DrHm 。 解：因为：C6H6（l）＋7.5O2（g）＝6CO2（g）＋3H2O（l） q DrUm ＝－272.3÷（6.5/78）=－3267.6 kJ·mol-1 q DrHm ＝ q DrUm ＋åB vB (g)RT ＝－3267.6＋（6－7.5）×8.314×298×10-3 ＝－3270.1 kJ·mol-1 2-6 298K，标准状态下 HgO 在开口容器中加热分解，若吸热 22.7kJ 可生成 Hg（l）50.10g， 求该反应的 q Dr Hm ，若在密封的容器中反应，生成同样量的 Hg（l）需吸热多少？ 解：HgO(s)＝Hg(l) + 1/2O2(g) q DrHm ＝22.7÷（50.10/200.59）＝90.89 kJ·mol-1 q DrHm ＝ q DrUm ＋åB vB (g)RT ∴ q DrUm ＝ q DrHm － åB vB (g)RT ＝90.89－0.5×8.314×298×10-3 ＝89.65 kJ·mol-1 Q＝89.65×50.10÷200.59＝22.4 kJ·mol-1 PDF 文件使用 "pdfFactory" 试用版本创建 www.fineprint.com.cn

2-7已知298K,标准状态下 (1)Cu,0s)+O,(g)=2Cu0s)△，H°=-146.02 kJ-mor (2)CuO(s)+Cu(s)=Cu,O(s) 4,H(2)=-11.30kJ-mor 求(3)CO(s)=Cu(s+O,(g)的△，H。 解：因为反应(3)=-[(1)+(2)1，所以△H°=-（←146.02-1130）=157.32(m0l) 2-8已知298K,标准状态下 (1)FeO(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO-(g) △H.①=-24.77Jmol (2)3Fe20(s)+C0g)=2Fe30(s)+C0(g),H°(2)=-52.19 kJ-mor (3)Fe,0(s+C0(g)=3Fe0s)+C0(g)△，H.(3)=39.01kJ-mol 求(4)Fe(s)+C0z(g)=Fe0(s)+C0(g)的△，H”。 解：因为反应(4)=【(3)x2+(2)-(1)x3]÷6 4,H.°(4=39.01x2+(-52.19)-(-24.77)×3]÷6 =16.69kJmo 2-9由△，H“的数据计算下列反应在298K、标准状态下的反应热△，H (1)4NH(g)+502(g)=4NOg)+6,O0 (2)8Al(s)+3Fe;Oa(s)=4Al2O(s)+9Fe(s) (3)CO(g)+H-O(g)=CO(g)+H(g) 解：(1)△H°=[4×9025+6×(285.844X(-46.11)=-169.6kJ/m0l (2)△H°=4×-1676)-3×-1120.9)=-3341.3Jm (3)△H9°=(-393.51)-0-110.53+-241.82=41.16J/mol) 2-10由△，H”的数据计算下列反应在298K、标准状态下的反应热△，H°。 解：(1)△H9°=-3226.87+-285.841-(-326754+H-25464)1=9.47kJ/m0l (2)4Hg°=-254.64116.37H[-871.54)(-570.78 21 31(kUmol) 2-11由葡萄糖的燃烧热和水及二氧化碳的生成热数据，求298K标准状态下葡萄糖的 △H"。 解：由C6H1,0(s)+602(g)=6C0(g+6H00)可知： H=.H(C.H)]=16A,H"(CO)+6H(H)-AH (C.H)] ∴△，Hn(CH2O)=AHn°(C,H.O)-6△He°(CO)t6AyH"(H,O)] =-2803.03-[6×(-393.51)+6×(-241.82) =1008.95kmor PDF文件使用"pdfFactory”试用版本创建ww,fineprint,com.cn

2-7 已知 298K，标准状态下 （1） ( ) ( ) 2 ( ) 2 2 1 2 Cu O s + O g = CuO s (1) q DrHm ＝－146.02 kJ·mol-1 （2） ( ) ( ) ( ) 2 CuO s + Cu s = Cu O s (2) q DrHm ＝－11.30 kJ·mol-1 求(3) ( ) ( ) ( ) 2 2 1 CuO s = Cu s + O g 的 q DrHm 。 解：因为反应 （3）= – [（1）+（2）], 所以ΔH3°= - (-146.02 – 11.30) = 157.32( kJ/mol ) 2-8 已知 298K，标准状态下 （1） Fe2O3(s)＋3CO(g)＝2Fe(s)＋3CO2(g) (1) q Dr Hm =－24.77 kJ·mol-1 （2） 3Fe2O3(s)＋CO(g)＝2Fe3O4(s)＋CO2(g) (2) q DrHm ＝－52.19 kJ·mol-1 （3） Fe3O4(s)＋CO(g) ＝3FeO(s)＋CO2(g) (3) q DrHm ＝39.01 kJ·mol-1 求（4）Fe(s)＋CO2(g) ＝FeO(s)＋CO(g)的 q DrHm 。 解：因为反应 （4）= [（3）×2 +（2）－（1）×3]÷6 q Dr Hm (4)＝[39.01×2 +(－52.19)－（－24.77）×3]÷6 ＝16.69 kJ·mol-1 2-9 由 q D f Hm 的数据计算下列反应在 298K、标准状态下的反应热 q DrHm 。 （1） 4NH3(g)＋5O2(g) ＝ 4NO(g) ＋ 6H2O(l) （2） 8Al(s) + 3Fe3O4(s) ＝ 4Al2O3(s) + 9Fe(s) （3） CO(g) + H2O(g) ＝ CO2(g) + H2(g) 解：（1）ΔH298°= [4×90.25 + 6×(-285.84)]-4×(-46.11)= -1169.6(kJ/mol) （2）ΔH298°= 4×（-1676）-3×（-1120.9）= -3341.3(kJ/mol) （3）ΔH298°=（-393.51）-[(-110.53)+(-241.82)]= -41.16(kJ/mol) 2-10 由 q D f Hm 的数据计算下列反应在 298K、标准状态下的反应热 q Dr Hm 。 解：（1）ΔH298°=[(-3226.87 )+(-285.84)]–[(-3267.54)+(-254.64)]= 9.47 (kJ/mol) （2）ΔH298°=[(-254.64)+(-1166.37)]-[(-871.54)+(-570.78)]=21.31(kJ/mol) 2-11 由葡萄糖的燃烧热和水及二氧化碳的生成热数据，求 298K 标准状态下葡萄糖的 q D f Hm 。 解：由 C6H12O6(s)+6O2(g)＝6CO2(g)+ 6H2O(l)可知： q Dr Hm ＝[ ( ) cHm C6H12O6 q D ]＝[6 ( ) f Hm CO2 q D +6 ( ) f Hm H2O q D － ( ) f Hm C6H12O6 q D ] ∴ ( ) f Hm C6H12O6 q D ＝ ( ) cHm C6H12O6 q D －[6 ( ) f Hm CO2 q D +6 ( ) f Hm H2O q D ] ＝－2803.03－[6×(－393.51)+6×(－241.82)] ＝1008.95 kJ·mol-1 PDF 文件使用 "pdfFactory" 试用版本创建 www.fineprint.com.cn

2-12已知298K时，下列反应 BaCO;(s)=Ba0 (s)+CO2 (s) △，H.°mo1-1216.29 -548.10-393.51 s/J小k-mor1112.13 72.09 213.64 求298K时，该反应的△，H”,△，S°和△，G°，以及该反应可自发进行的最低温度。 解：△H29s°=(-548.10)H(-393.51)(-1216.29=274.68kJ/mol) △S298°=(72.09+213.64)-112.13=173.6(0/mol·K △G298°=△H298°-T△S29s°=274.68-298×173.6×103=222.95kJ/mol) △GT°=△H9g°.T△S298°△H298°/△S298°=274.68/0.1736=1582(K 2-13由△，G”和S°数据，计算下列反应在298K时的△，G°，△，S“和△，H°. (1)Ca(OH)(s)+CO2(g)=CaCO3(s)+H2O(1) (2)N(g)+3H(g=2NH(g) (3)2HS(g)+302(g)=2S0(g)+2H00) 解：(1)△G298°=(-1128.8-237.19-898.56-394.36)=73.07kJ/mol △S298°=(92.88+69.94)H83.39+213.64)=13421(J/mol·K) △H298°=△G2g°+T△S29s°=-73.07+298×(134.21)×103=-113.06/mol) (2)△G29s°=2×(-16.5)0=33.0kJ/mol) △S29g°=2×192.3-(191.5+3×130.57=-198.61(0/mol·K △H29%°=△G2%°+T△S29g°=-33.0+298×(198.61)×103=-92.19kJ/mol (3)△G29s°=[2×(-300.19+2X(-237.19)l-2×(-33.6=1007.56J/mol) △S29s°=2×248.1+2×69.94-(2×205.7+3×205.03)=-390.41Jmol·K) 4H298°=△G298°+T△S298°=-1007.56+298X(-390.41)×103=-1123.9 kJ/mol) PDF文件使用"pdfFactory”试用版本创建ww.fineprint.com,cn

2-12 已知 298K 时，下列反应 BaCO3（s）＝BaO（s）＋ CO2（s） q D f Hm /kJ·mol-1 －1216.29 －548.10 －393.51 q Sm / J·k -1 ·mol-1 112.13 72.09 213.64 求 298K 时，该反应的 q DrHm ， q DrS m 和 q DrGm ，以及该反应可自发进行的最低温度。 解：ΔH298°= (-548.10)+(-393.51)-(-1216.29)= 274.68(kJ/mol) ΔS298°= (72.09 + 213.64) – 112.13 = 173.6 (J/mol·K) ΔG298°=ΔH298°- TΔS298°= 274.68 – 298 ×173.6×10-3 = 222.95(kJ/mol) ΔGT°=ΔH298°- TΔS298°ΔH298°/ΔS298°= 274.68/ 0.1736 = 1582 (K) 2-13 由 q D f Gm 和 q Sm 数据，计算下列反应在 298K 时的 q DrGm ， q DrS m 和 q DrHm 。 （1） Ca(OH)2(s) + CO2(g) ＝ CaCO3(s) + H2O(l) （2） N2(g) + 3H2(g) ＝ 2NH3(g) （3） 2H2S(g) + 3O2(g) ＝ 2SO2(g) + 2H2O(l) 解：（1）ΔG298°= (-1128.8-237.19)-(-898.56-394.36)=-73.07(kJ/mol) ΔS298°= (92.88+69.94)-(83.39+213.64) =-134.21(J/mol·K) ΔH298°=ΔG298°+ TΔS298°= -73.07+298×(-134.21)×10-3 = -113.06(kJ/mol) （2）ΔG298°= 2×(-16.5)-0 =-33.0(kJ/mol) ΔS298°=2× 192.3-(191.5+3×130.57) =-198.61(J/mol·K) ΔH298°=ΔG298°+ TΔS298°= -33.0+298×(-198.61)×10-3 = -92.19(kJ/mol) （3）ΔG298°= [2×(-300.19)+ 2×(-237.19)]- 2×(-33.6) =-1007.56(kJ/mol) ΔS298°=2×248.1+2×69.94-(2×205.7+3×205.03) =-390.41(J/mol·K) ΔH298°=ΔG298°+ TΔS298°= -1007.56+298×(-390.41)×10-3 = -1123.9(kJ/mol) PDF 文件使用 "pdfFactory" 试用版本创建 www.fineprint.com.cn