第二講化學(xué)熱力學(xué)

第二講化學(xué)熱力學(xué)第1頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月一.引言

二.知識(shí)準(zhǔn)備三.例題第2頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月熱力學(xué)第一定律

解決問題：能量交換核心公式：DU=Q+WH=U+pV能量守恒與轉(zhuǎn)化定律第3頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月熱力學(xué)第二定律核心公式：

dS=dQR/T，

A=U-TS，G=H-TSDS隔≥0(熱力學(xué)第二定律表達(dá)式)DGT,p,Wf=0≤0

，DAT,V,Wf=0≤0解決問題：過程的方向與限度功可自發(fā)地全部變成熱，而熱不能全部轉(zhuǎn)化為功而不引起別的變化第4頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月幾個(gè)變化過程中狀態(tài)函數(shù)改變的求算1、單純的pVT變化理想氣體實(shí)際氣體2、相變可逆相變不可逆相變3、化學(xué)變化沒有非體積功的化學(xué)變化電池反應(yīng)第5頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月體積功的求算dWe=-pedV第6頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月幾個(gè)公式的適用條件(1)(2)(3)(4)第7頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月典型例題第8頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月理想氣體室溫下，10p?的理想氣體絕熱節(jié)流膨脹至5p?的過程有：

（1）W>0(2)T1>T2(3)Q=0(4)△S>0

其正確的答案應(yīng)是：

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

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

2-1第9頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于一定量的理想氣體，下列過程：(1)對(duì)外做功，同時(shí)放熱(2)體積不變，而溫度上升，并且是絕熱過程、無非體積功(3)恒壓下絕熱膨脹(4)恒溫下絕熱膨脹可能發(fā)生的是：

(A)(1)(4)(B)(2)(3)(C)(3)(4)(D)(1)(2)2-2第10頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

單原子分子理想氣體的CV,m=1.5R，溫度由T1變到T2時(shí)，等壓過程體系的熵變△SP與等容過程熵變△Sv之比是：（A）1:1(B)2:1(C)3:5(D)5:3

2-3第11頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2-4第12頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2-5第13頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)際氣體范德華氣體絕熱向真空膨脹后，氣體的溫度：（A）上升

（B）下降

（C）不變

（D）無法確定2-6第14頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月1mol某氣體的狀態(tài)方程為pVm=RT+bp，b為不等于零的常數(shù)，則下列結(jié)論正確的是：（A）其焓H只是溫度T的函數(shù)（B）其內(nèi)能U只是溫度T函數(shù)（C）其內(nèi)能和焓都只是溫度T的函數(shù)（D）其內(nèi)能和焓不僅與溫度T有關(guān)，還與氣體的體積Vm或壓力p有關(guān)2-7第15頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月某氣體的狀態(tài)方程為pVm=RT+ap，其中a為大于零的常數(shù)，該氣體經(jīng)恒溫膨脹，其內(nèi)能：

（A）不變

（B）增大

（C）減小

（D）不能確定

2-8第16頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月某氣體狀態(tài)方程為pV=n(RT+Bp)，始態(tài)為p1T1，該氣體經(jīng)絕熱真空膨脹后終態(tài)壓力為p2，試求該過程的Q,W及氣體的△U,△H,△A,△G,△S。

2-9第17頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月相變正常沸點(diǎn)時(shí)液體氣化為蒸汽的過程，在定壓下升高溫度時(shí)體系的值應(yīng)如何變化？

(A)=0(B)≥0(C)<0(D)>0

2-10第18頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月在凝固點(diǎn)，液體凝結(jié)為固體（設(shè)液體密度小于固體密度），在定壓下升高溫度時(shí)，該過程的值將：

（A）增大

（B）減小

（C）不變

（D）不能確定

2-11第19頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月在等溫等壓下進(jìn)行下列相變：

H2O(s,－10℃,p?)=H2O（l,－10℃,p?）

若未指明是可逆還是不可逆的情況下，考慮下列各式哪些是適用的？

（A）(1),(2)(B)(2),(3)(C)(4)(D)(2)2-12第20頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月273.15K,2×P?的水蒸汽可以維持一段時(shí)間，但是這是一種亞平衡態(tài)，稱作過飽和態(tài)，它可自發(fā)地凝聚，過程是：

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

求此過程H2O的摩爾焓變△Hm，摩爾熵變△Sm及摩爾自由能變化△Gm。已知水的摩爾汽化熱

為40.60KJ/mol，假設(shè)水蒸汽為理想氣體，液體水是不可壓縮的。2-13第21頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月已知水在0℃，100kPa下熔化焓為6.009kJ/mol。水和冰的摩爾熱容分別為75.3J/(mol·K)和37.6J/(mol·K)；冰在－5℃時(shí)的蒸汽壓為401Pa。試計(jì)算下列過程中的ΔG：

H2O(l,－5℃,100kPa)H2O(s,－5℃,100kPa)2-14第22頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月在一個(gè)帶活塞的容器中（設(shè)活塞無摩擦，無質(zhì)量），有氮?dú)?.5mol，容器底部有一密閉小瓶，瓶中有液體水1.5mol。整個(gè)物系溫度由熱源維持為373.2K，壓力為101325Pa，今使小瓶破碎，在維持壓力為101325Pa下水蒸發(fā)為水蒸汽，終態(tài)溫度仍為373.2K。已知水在373.2K，101325Pa的蒸發(fā)熱為40.67kJ/mol，氮?dú)夂退魵饩蠢硐霘怏w處理。求此過程的Q,W,△U,△H,△S,△A和△G。2-15第23頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2-16第25頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)反應(yīng)將裝有288.9mgN2O4的玻璃小泡放入體積為500.0cm3的石英容器中，將此容器抽成真空并放入恒溫槽中，然后打破玻璃小泡（其體積與石英容器相比可忽略不計(jì)），當(dāng)溫度為25℃時(shí)測其平衡壓力為0.2143×105Pa，當(dāng)溫度為35℃時(shí)測其平衡壓力為0.2395×105Pa。試求反應(yīng)的

及

（設(shè)反應(yīng)的△CP=0）。2-17第27頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月BaCO3（g）BaO（s）CO2（g）-1219-558-393112.170.3213.6已知298K時(shí)的下列數(shù)據(jù)，若已知分解反應(yīng)的△CP=4.0J/(K·mol)，求1000K時(shí)BaCO3的分解壓力。

2-18第28頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第29頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月電池恒溫恒壓條件下，某化學(xué)反應(yīng)若在電池中可逆進(jìn)行時(shí)吸熱，據(jù)此可以判斷下列熱力學(xué)量中何者一定大于零？

（A）△U(B)△H

（C）△S(D)△G

2-19第30頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月27℃,1.01×102kPa時(shí)，某氧化還原反應(yīng)在一般容器中進(jìn)行，放熱60000J；在同樣條件下，若通過可逆電池完成上述反應(yīng)，則吸熱6000J。該化學(xué)反應(yīng)的△S體應(yīng)等于何值？

A.－200J/KB.+200J/K

C.－20J/KD.+20J/K

2-20第31頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月在298K時(shí)，下述電池的電動(dòng)勢E=0.1519V,Ag（s）∣AgI（s）∣HI(a=1)∣H2(p?）∣Pt并已知下列物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓：物質(zhì)AgI(s)Ag+I-△fHm?(kJ/mol)-61.84105.58-55.94試求：當(dāng)電池可逆輸出1mol電子的電荷量時(shí)，電池反應(yīng)的Q，We（膨脹功），Wf（電功），△rUm,△rHm,△rSm,△rAm和△rGm的值各為多少？如果讓電池短路，不做電功，則在發(fā)生同樣的反應(yīng)時(shí)上述各函數(shù)的變量又為多少？2-21第32頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第34頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第35頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

在25℃，p?下，化學(xué)反應(yīng)：

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

△rHm?=－152.42kJ/mol

若上述反應(yīng)在電池中可逆進(jìn)行，可做最大電功147.26kJ/mol。試計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的△U,△H,△S,△A,△G。解：本題的可逆過程就是可逆電池。

△H=n△rHm?=－152.42kJ

△U=△H－△(pV)=△H－RT=－154.9kJ

根據(jù)最大有效功原理：△G=Wr=－147.26kJ

△S=(△H－△G)/T=－17.31J/K

△A=△U－T△S=－149.7kJ

或根據(jù)最大功原理：

△A=[Wr+Wf(體積功)]=(Wr－RT)=－149.7kJ2-22第36頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月典型錯(cuò)誤第37頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月功2-23第38頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月適用條件ΔH＝Qp，此式適用于