級物理化學4、參考復習課件

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指導老師：宋偉明制作人：劉翔宇丁少軍第一章熱力學第一定律及其應用(小結)00:102基本概念公式及應用練習題自測題小結內容系統——作為研究對象的物質及其所在空間,也叫體系。環(huán)境——與系統密切相關的其它物質及其所在的空間。開放體系封閉體系孤立體系00:103基本概念1.狀態(tài)函數

2.熱

描述(即確定）系統狀態(tài)的各種參數，又叫狀態(tài)參變量，熱力學性質或狀態(tài)性質。它們和狀態(tài)之間互為函數關系，其值與歷史無關，變化值只決定于系統的始態(tài)和終態(tài)。

系統與環(huán)境間或不同系統之間因存在溫度差而傳遞的能量，它不是能量，而是能量傳遞的形式,它不是狀態(tài)函數，其量值與過程或途徑有關，熱的符號為Q，系統吸熱Q>0，放熱Q<0。

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13-1400:1043.功

除熱以外的其它各種能量傳遞形式，它不是能量，而是能量傳遞形式，不是狀態(tài)函數，其量值與過程或途徑有關。功的符號為W，系統作功W<0，系統得功W>0，通常分為體積功We和非體積功Wf。

基本概念4.等溫過程等溫過程－－系統的始態(tài)溫度與終態(tài)溫度相等的過程。

等壓過程－－系統的始態(tài)壓力與終態(tài)壓力相等的過程。等容過程－－系統始態(tài)體積等于終態(tài)體積的過程。絕熱過程－－系統與環(huán)境無熱交換的過程。

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13-1400:105可逆過程－－在逆轉時系統和環(huán)境可同時完全復原而不留任何痕跡的過程。不可逆過程－－在逆轉時系統和環(huán)境不能同時完全復原的過程?；靖拍顑饶埽镔|系統內部各種能量的總和，其符號是U，是狀態(tài)函數，它一定守恒。焓－－內能加上系統的體積與壓力之積的和，其符號為H，是狀態(tài)函數，它不守恒。

5.可逆過程6.內能

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13-1400:1067.定壓摩爾8.節(jié)流膨脹定壓摩爾熱容——1mol某物質在無相變，無化學反應且

不做非體積功的等壓過程中溫度升高（或降低）1度所

吸收（或放出）的熱。符號為Cp,m，單位為J.K-1mol-1。定容摩爾熱容——1mol某物質在無相變，無化學反應且

不做非體積功的等容過程中溫度升高（或降低）1度所

吸收（或放出）的熱。符號為Cv,m，單位為J.K-1mol-1。

氣體通過多孔物質從穩(wěn)定的高壓流向穩(wěn)定的低壓的絕熱不可逆過程，又叫節(jié)流過程，其特點是焓值不變。

基本概念

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13-1400:1079.反應進度10.標準狀態(tài)反應進度——描述化學反應進展程度的狀態(tài)函數，符號為x

或Δx

。對同一反應系統，其值與物質選擇無關，但與反應式寫法有關。

標準狀態(tài)——在溫度T和標準壓力p?（101325Pa）下物質所處的特定狀態(tài)，對氣態(tài)物質、純固體、純液體和溶液中各物質的標準狀態(tài)雖各自另有附加條件，但壓力必定為p??；靖拍?/p>

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13-1400:10811.標準生成焓12.標準燃燒焓物質的標準生成焓——定溫下由標準狀態(tài)的穩(wěn)定單質生成1mol某物質B時的焓變稱為該物質的標準生成焓，符號。因符合△H=Q的條件，故又叫做標準生成熱。對標準態(tài)穩(wěn)定單質的生成焓，人為規(guī)定為零。

物質的標準燃燒焓——定溫下由標準態(tài)的某物質B完全燃燒為標準態(tài)產物時的焓變稱為該物質的標準燃燒焓，符號。因符合△H=Q的條件，故又叫標準燃燒熱，對某些物質，如H2O（l），SO2（g），N2（g），人為規(guī)定其標準燃燒熱為零?；靖拍?/p>

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13-1400:10913.離子生成焓14.鍵焓離子的標準生成焓—定溫下由標準狀態(tài)的穩(wěn)定單質生成1mol溶于極大量的水的離子B時的焓變稱該離子B的生成焓，符號。對H+，人為規(guī)定其標準生成焓為零。因符合△H=Q的條件，故又叫離子的標準生成熱。鍵焓——某種鍵的鍵焓是幾種化合物中該鍵解離焓的平均值。其值可因選取的基準物質不同而略有差別，符號e

，單位kJ.mol-1。

基本概念

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13-1400:101015.摩爾等壓16.摩爾等容摩爾等壓反應熱效應——在等溫且不做非體積功的等壓過程中，系統發(fā)生1mol反應時與環(huán)境交換的熱，符號Qp,m。因符合Q=DH的條件，故又叫等壓反應焓，常用符號DrHm，若各物質處于標準狀態(tài)，則稱標準摩爾等壓反應熱效應，符號DrH?m。摩爾等容反應熱效應——在等溫且不做非體積功的等容過程中，系統發(fā)生1mol反應時與環(huán)境交換的熱，符號Qv,m。因符合Q=DU的條件，常用符號DrHm，若各物質處于標準狀態(tài)，則稱標準摩爾等容反應熱效應，符號DrU?m。基本概念

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13-1400:101118.絕熱反應17.摩爾相變摩爾相變熱效應——1mol某物質在定溫定壓下發(fā)生相變時與環(huán)境交換的熱稱該物質的摩爾相變熱，符號DФHm，單位kJ.mol-1。絕熱反應——在系統與環(huán)境完全絕熱但等壓的條件下發(fā)生的化學反應。在無非體積功時，絕熱反應Q=DH=0，非等溫反應不一定是絕熱反應?；靖拍?/p>

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13-1400:1012公式及應用2.1幾個常用的狀態(tài)函數偏微商關系式點擊圖片放大00:10132.2熱力學第一定律的數學式公式：宏觀過程：△U=Q+W（1）微變過程：dU=dQ+dW（2）意義：（1）任一熱力學過程中的能量都守恒；

（2）功和熱都是能量傳遞的兩種形式；

（3）內能的變化值等于過程中系統與環(huán)境間交換的功和熱之代數和。

適用條件：封閉系統和孤立系統的任何熱力學過程。公式及應用00:10142.3體積功計算式點擊圖片放大公式及應用00:10152.4內能變計算式公式1：?U=Q+W=Q+We+Wf

（1）意義：內能變等于過程熱和功的代數和。

適用條件：封閉系統和孤立系統。公式2：?U=Q（或?U=QV）（2）意義：內能變等于等容過程熱。

適用條件：等容且不做非體積功的過程。公式3：?U=nCv，m（T2-T1）（3）意義：內能變等于定容熱容乘溫度差。

適用條件：無化學反應無相變的等容變溫過程及理想氣體的簡單變溫過程。公式及應用00:10162.5焓變的通用計算式公式1：?H=?U+?（PV）（1）意義：熱力學過程中的焓變等于內能變加PV變。

適用條件：任一熱力學過程。公式2：?H=?U+P?V（2）意義：焓變等于內能變加壓力和體積變化的乘積。

適用條件：任一等壓過程。公式3：?H=Q（或?H=QP）（3）意義：焓變等于等壓過程熱。

適用條件：等壓且不做非體積功和過程。公式及應用00:10172.6熱容的定義式和關系式公式1：（1）意義：1mol物質在等壓下溫度升高（或降低）1K所吸收（或放出）的熱。適用條件：等壓，無非體積功，無反應且無相變，通常是1mol純物質。公式2：（2）意義：1mol物質在等容下溫度升高（或降低）1K所吸收（或放出）的熱。適用條件：等容，無非體積功，無反應且無相變，通常是1mol純物質。公式3：（3）意義：定壓熱容與定容熱容之差等于nR，若物質為1mol則差值為R。適用條件：理想氣體及P（Vm-b）=RT的真實氣體。公式及應用00:10182.7化學反應進度計算式公式：

意義：化學反應進度等于反應系統中任一物質的物質的量變化除以反應式中該物質的化學計量數。

適用條件：任一化學反應的任一物質。它與反應式寫法有關，為廣度性質。公式及應用00:10192.8化學反應標準摩爾等壓熱效應的計算式點擊圖片放大公式及應用00:10202.9化學反應標準等容熱效應的計算式公式1：

（1）

意義：化學反應的標準摩爾等容熱效應等于其標準摩爾等壓熱效應減RTDν。適用條件：任何化學反應。系統中無氣體時

，Qv,m≈Qp,m

（2）

意義：某化學反應的反應式是多個反應式的和時，該反應的標準摩爾等容熱效應等于各個反應的標準摩爾等容熱效應之和。

適用條件：各步反應與總反應的條件完全相同，即溫度、體積相同且無非體積功。公式2：公式及應用00:10212.10Kirchhoff公式

意義：（1）、（2）、（3）式均是Kirchhoff

公式的不同形式，它們表示標準摩爾等壓反應熱效應隨溫度的變化關系。

適用條件：等壓無非體積功，反應中無物質發(fā)生相變。公式及應用00:10222.11絕熱過程方程式公式：

意義：理想氣體在絕熱可逆過程中

為常數，

及

均為常數，將狀態(tài)方程分別代入第一式即可得后二式，。適用條件：理想氣體，絕熱，可逆，無非體積功。公式及應用00:10232.12物質的溶解熱和溶液稀釋熱的計算式點擊圖片放大公式及應用00:10242.13相變熱的計算式相變過程通常都在等溫等壓下進行，故一般用DH=Q的關系求算相變熱。公式：QΦ,m=DΦHm

意義：摩爾相變熱等于相變過程中系統的焓變。適用條件：等溫、等壓且無非體積功的相變過程。公式及應用00:10252.14絕熱反應最高溫度的計算式公式1：（1）意義：在等壓下的絕熱反應中過程熱為零，在溫度T1時的等壓反應熱全部

被反應終態(tài)的所有物質吸收，溫度升至T2。適用條件：等壓、絕熱條件下的化學反應，無非體積功。公式2：（2）意義：在等容絕熱反應中過程熱為零，在溫度T1時的等容反應熱全部被反應終態(tài)的所有物質吸收，溫度升至T2，無非體積功。適用條件：絕熱、等容化學反應，無非體積功。公式及應用00:1026練習題(一)．判斷題1、凡是狀態(tài)函數都具有全微分性質。(Yes)2、在系統變化的始終態(tài)一定后，W+Q與過程的具體途徑無關。(Yes)3、焓H是根據dU=dQ-PdV且假定等壓的條件導出的。所以只有等壓過程才有DH。(No)4、因為絕熱過程中DU=W，所以絕熱可逆過程和絕熱不可逆過程的W相等。(No)5、1molN2（g）和1molH2（g）都視為理想氣體，他們都從同一溫度T1升至T2時，兩者的內能變化相等。(Yes)00:10276.狀態(tài)函數的變化值與其歷史無關(Yes)7.穩(wěn)定單質的燃燒熱規(guī)定為零(No)8.功和熱一定要通過環(huán)境的變化來表現(Yes)9.理想氣體反抗恒定的外壓膨脹時DH=0(No)10.系統由同一始態(tài)出發(fā),若分別經等溫可逆過程和絕熱可逆過程膨脹到體積相同的終態(tài),則|W(等溫)|<|W(絕熱)|(Yes)

練習題(一)．判斷題00:1028練習題(二)．計算題1.現有298K,1013kPa的N2(g)5mol,假定該氣體是理想氣體,Cvm=20.8J·K·mol,且和溫度無關,如果氣體的壓力極快地降到101.3kPa,試求氣體的最終溫度及

ΔU,ΔH.

解:該過程可看成是體系在101.3kPa外壓下的絕熱膨脹過程,Q=0

故

ΔU=nC(T-T)=W=-p(外)(V-V)=-p(nRT/p-nRT/p)nC(T-T)=-nRT+nRTp/p]

故

T=[CT+RTp/p]/[C+R]=222KΔU=nC(T-T)=-7.97kJ

ΔH=nC(T-T)=-11.2kJ

00:10292.在298K,101.33kPa時,化學反應Zn(s)+H2SO4(aq)ZnSO4(aq)+H2(g)放熱177.9kJ.如將此反應放在原電池中進行,做電功142.3kJ,計算該過程的W,Q,ΔU,ΔH.解:反應條件

W(非)=0Q=ΔH=-177.9kJW=-Σ(g)RT=-2.48kJΔU=Q+W=-180.4kJW(電)=-142.3kJ故

ΔHQ

而U,H為狀態(tài)函數,故

ΔU=-180.4kJΔH=-177.9kJW=W(體)+W(電)=-144.8kJQ=ΔU-W=-180.4+144.8=-35.6kJ

練習題(二)．計算題00:10303.寫出反應N(g)+3H(g)2NH(g)的ΔH=f(T)表達式.已知該反應在298K時的

ΔH=-92.47kJmolC(N,g)=27.32+6.22610T(JKmol)C(H,g)=26.88+4.34710T(JKmol)C(NH,g)=27.55+25.62710+9.90610T(JKmol)

解:ΔH=ΔH(298K)+=-92.4710-52.86(T-298)+31.98610[T-(298)]/2+19.810[T-(298)]/3=-78306-52.86T+15.99310T+6.610T

練習題(二)．計算題00:10314.在291～333K溫度范圍內,下述各物質的C/(JKmol)分別為：

CH(g):35.715;O(g):29.36;CO(g):37.13;HO(g):75.30;

在298K時,反應CH(g)+2O(g)CO(g)+2HO(l)的恒壓反應熱效應為

-890.34kJmol.求

333K時該反應的恒容反應熱效應為多少?

解:ΔH(333K)=ΔH(298K)+=-890.34+=-887.07kJmol

ΔU=ΔH-ΣRT=-887.07+5.537=-881.53kJmol

練習題(二)．計算題00:1032點擊圖片放大練習題(二)．計算題00:10336.已知373400K間(l)和(g)(視為理想氣體)的CPm分別為75.3和33.6JKmol,在壓力p及373K時(l)的蒸發(fā)熱ΔH=40.59kJmol,求壓力p及

383K時1molHO(l)蒸發(fā)過程的W,Q,ΔU,ΔH.

解:W=-RT=-8.314383=-3.18kJmolQ=ΔH=40.59+(33.6-75.3)dT=40.59+(-41.7)10=40.2kJmolΔU=40.19-3.184=37.0kJmol

練習題(二)．計算題00:10347.在298K,101.33kPa時,將0.2molO(g)和0.2molCO(g)放入量熱計內燃燒,然后使氣體與量熱計冷卻到

298K,求此過程的

Q,W及ΔU.已知

CO(g)的ΔH(298K)=-282.99kJmol

解:ΔV=0所以

W=0

ΔU=ΔH-Σ(g)RTΣ(g)=-0.5

ΔU=-281.75kJmol

ΔH=0.2(-282.99)=-56.60kJ

ΔU=0.2(-281.75)=-56.35kJQ=ΔU

練習題(二)．計算題00:1035自測題(一)．填空題1、對指定的理想氣體系統內能只是_______的函數（填符號，不填中文）。2、在剛性且絕熱的容器中發(fā)生化學反應時，系統的內能變化DU__0。3、在一熱力學過程中，DH=Q的條件是dP=0且δWf____0。4、對理想氣體，在等溫過程中，DH_____0。5、在節(jié)流過程中，DH____Q。

填空題答案00:1036自測題(二)．單選題1.第一類永動機不能造成的原因是()A.能量不能創(chuàng)生也不能消滅B.實際熱力學過程都是熱力學不可逆的C.熱不能全部轉化為功D.能量傳遞的形式只有熱和功2.導出關系式的科學家是()AJ.R.邁爾BG.R.基爾霍夫C蓋斯DW.湯姆遜

1.2題答案00:10373.熱力學第一定律應用于化學所解決的主要問題是()