大学化学第一章 复习.ppt

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1、阶段复习：阶段复习：第一章第一章化学热力学基础化学热力学基础1.1气体的气体的pVT关系关系一、概念一、概念n理想气体理想气体n分压分压n液体的饱和蒸气压液体的饱和蒸气压n临界状态临界状态n气体液化的条件气体液化的条件n二、公式二、公式n1.pV=nRTn2.n3.1阶段复习：阶段复习：第一章第一章化学热力学基础化学热力学基础1.2 热力学第一定律与热化学热力学第一定律与热化学 一、概念一、概念n系统（分三类）系统（分三类）n状态函数（容量性质，状态函数（容量性质，强度性质）强度性质）n热力学能热力学能n热与功热与功n可逆过程可逆过程n热容热容Cp，m Cv，mn恒压热与恒容热恒压热与恒容热n

2、反应进度反应进度n摩尔反应焓（等压热）摩尔反应焓（等压热）n摩尔反应热力学能（等摩尔反应热力学能（等容热）容热）n标准状态标准状态n摩尔生成焓摩尔生成焓n摩尔燃烧焓摩尔燃烧焓2 Q W U H理想气体理想气体pVT变化变化等温等温膨胀膨胀（压（压缩）缩）可逆可逆(R)恒外压恒外压(IR)等压变温等压变温等容变温等容变温QP =HQV=U3 Q W U H理想气体理想气体pVT变化变化等温等温膨胀膨胀（压（压缩）缩）可逆可逆(R)-W-nRTln(V2/V1)0 0恒外压恒外压(IR)-P外外V 等压变温等压变温nCp,mT-p V=-nR TnCv,mT Q等容变温等容变温nCv,mT 0 Q

3、nCp,mTQP =HQV=U4 Q W U H理想气体理想气体pVT变化变化等温等温膨胀膨胀（压（压缩）缩）可逆可逆(R)-W-nRTln(V2/V1)0 0恒外压恒外压(IR)-P外外V 等压变温等压变温nCp,mT-p V=-nR TnCv,mT Q等容变温等容变温nCv,mT 0 QnCp,mT恒温化学反应恒温化学反应等压反应等压反应(开口容器）开口容器）等容反应等容反应（密闭容器）（密闭容器）QP =HQV=U5 Q W U H理想气体理想气体pVT变化变化等温等温膨胀膨胀（压（压缩）缩）可逆可逆(R)-W-nRTln(V2/V1)0 0恒外压恒外压(IR)-P外外V 等压变温等压变

4、温nCp,mT-p V=-nR TnCv,mT Q等容变温等容变温nCv,mT 0 QnCp,mT恒温化学反应恒温化学反应等压反应等压反应(开口容器）开口容器）H等容反应等容反应（密闭容器）（密闭容器）U 0QP =HQV=U6第一次作业出现的问题第一次作业出现的问题n1.功功W的正负号的正负号n2.最好画出流程图最好画出流程图n3.P170第第15(2)利用生成利用生成热数据计算反应热数据计算反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)的的rHm和和rUm；n查不到查不到CH3OH(l)的生的生成焓，可以改为查燃成焓，可以改为查燃烧焓烧焓n燃烧焓为负值，出现燃烧焓为负值，出现在表头，在表头

5、，n附录附录5中燃烧焓的正确中燃烧焓的正确写法是写法是cHm，书中中错错写为反应焓写为反应焓rHm-cHm/kJmol-1 CO(g)H2(g)CH3OH(l)283.0 285.8 726.5 7第一次作业出现的问题第一次作业出现的问题n4.有同学缺少带入数据有同学缺少带入数据的步骤，列出公式后的步骤，列出公式后直接写出答案。直接写出答案。n5.有同学不交作业！有同学不交作业！n6.鼓励自己做作业，即鼓励自己做作业，即使有的题做错了，也使有的题做错了，也强于全抄别人的作业。强于全抄别人的作业。8第一次作业第一次作业P169：4.10mol理想气体由理想气体由298K、1106Pa自由膨胀到自

6、由膨胀到298K、1105Pa，再经等温可逆，再经等温可逆压缩到始态，求循环过程压缩到始态，求循环过程的的Q、W、U、H。解：解：解：解：系统经过循环过程，所有系统经过循环过程，所有状态函数不变，状态函数不变，U=0,U=0,H=0,H=0,自由膨胀自由膨胀,p,p外外=0,W=0,W1 1=p=p外外 V=0V=0Q=Q=U-W=-W=-57.05kJU-W=-W=-57.05kJ298K106Pa298K106Pa步骤步骤1：等温自：等温自由膨胀由膨胀步骤步骤2：等温可：等温可逆压缩逆压缩有人错写为有人错写为：因为是理想气体，：因为是理想气体，所以所以U=0,H=09第一次作业第一次作业1

7、0.1mol单原子理想气体，单原子理想气体，始态为始态为202.650kPa,11.2dm3，经，经pT=常数的常数的可逆可逆途径，压途径，压缩到终态为缩到终态为405.300kPa。求求:(1)终态体积和温度；终态体积和温度；解：解：1mol单原单原子子202.65kPa11.2dm3T1=？405.3kPa T2=？V2=？pT=常数常数C可逆压缩可逆压缩W=?11第一次作业第一次作业10.1mol单原子理想气体，单原子理想气体，始态为始态为202.650kPa,11.2dm3，经，经pT=常数的常数的可逆可逆途径，压途径，压缩到终态为缩到终态为405.300kPa。求求:(1)终态体积和

8、温度；终态体积和温度；(2)U和和H；解：解：1mol单原单原子子202.65kPa11.2dm3T1=？405.3kPa T2=？V2=？pT=常数常数C可逆压缩可逆压缩W=?12第一次作业第一次作业10.1mol单原子理想气体，单原子理想气体，始态为始态为202.650kPa,11.2dm3，经，经pT=常数的常数的可逆可逆途径，压途径，压缩到终态为缩到终态为405.300kPa。求求:(1)终态体积和温度；终态体积和温度；(2)U和和H；(3)W解：解：可逆功为可逆功为-pdV，含，含义是是p-V图中曲中曲线下的面下的面积。先将先将p替替换为V的函数关系的函数关系式，再式，再积分分1mo

9、l单原单原子子202.65kPa11.2dm3T1=？405.3kPa T2=？V2=？pT=常数常数C可逆压缩可逆压缩W=?pVV1V213第一次作业第一次作业10.1mol单原子理想气体，单原子理想气体，始态为始态为202.650kPa,11.2dm3，经，经pT=常数的常数的可逆可逆途径，压途径，压缩到终态为缩到终态为405.300kPa。求求:(3)W解：解：pVV1V2注意：书中注意：书中给的答案是给的答案是负功，符号负功，符号错误！错误！14思考题思考题168：3.在孤立系统中发生任何过程，都有在孤立系统中发生任何过程，都有U0，H0。4.因为因为H=U+PV，所以焓是热力学能与体

10、积功之和。，所以焓是热力学能与体积功之和。8.一个容器中发生如下化学反应：一个容器中发生如下化学反应：H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)，如反应前后，如反应前后T、P、V均未发生变化，设所有气体都是理均未发生变化，设所有气体都是理想气体，因为理想气体想气体，因为理想气体U=f（T），所以该反应），所以该反应U0。15思考题思考题210：2.系统经过一个可逆过程，熵一定不变，经过一个不可逆系统经过一个可逆过程，熵一定不变，经过一个不可逆过程，熵一定增加；对吗？过程，熵一定增加；对吗？4(3).S0的过程不可能发生？的过程不可能发生？4(4)不可逆过程的不可逆过程的G都小于零？都小于零？5.

11、进行下述过程时，体系的进行下述过程时，体系的U、H、S、G，何者为零？，何者为零？循环过程循环过程孤立体系中的任意过程孤立体系中的任意过程绝热可逆过程绝热可逆过程理想气体的理想气体的等温可逆膨胀过程等温可逆膨胀过程6.物质的标准摩尔熵是不是在该状态下熵的绝对值，稳定单质物质的标准摩尔熵是不是在该状态下熵的绝对值，稳定单质的标准摩尔熵是否等于零的标准摩尔熵是否等于零？16阶段复习：阶段复习：第一章第一章化学热力学基础化学热力学基础1.3 热力学第二定律与化学反应方向热力学第二定律与化学反应方向一、概念和定律一、概念和定律n1.自发过程自发过程n2.热力学第二定律热力学第二定律n表述表述n意义意义

12、:判断过程的方向性判断过程的方向性n3.熵熵n定义：定义：dS=Qr/Tn物理意义：混乱度物理意义：混乱度n4.熵增原理（熵增原理（热力学第二定律）热力学第二定律）n绝热过程或孤立系统的熵不能绝热过程或孤立系统的熵不能减小。减小。dS0n5.吉布斯函数吉布斯函数n定义：定义：G=H-TS（无条件）（无条件）n讨论：讨论：n状态函数，容量性质状态函数，容量性质n无明确意义无明确意义n恒温恒压恒温恒压G0时时系统可做电功系统可做电功n6.吉布斯函数判据吉布斯函数判据n恒温恒压恒温恒压W=0的化学反应的化学反应n7.标态下化学反应方向的判断标态下化学反应方向的判断rGmrGm 017阶段复习：阶段复

13、习：第一章第一章化学热力学基础化学热力学基础1.3 热力学第二定律与化学反应方向热力学第二定律与化学反应方向二、公式二、公式n1.理想气体熵变计算理想气体熵变计算n2.化学反应标准摩尔反化学反应标准摩尔反应熵变的计算应熵变的计算n3.理想气体等温过程理想气体等温过程G的的计算计算n4.化学反应标准摩尔吉化学反应标准摩尔吉布斯函数变的计算布斯函数变的计算rSm(T)rSm(298K)18 Q W U HSG理想气体理想气体pVT变化变化等等温温膨膨胀胀可逆可逆(R)-W-nRTln(V2/V1)0 0恒外恒外压压(IR)-P外外V 等压变温等压变温nCp,mT-p V=-nR TnCv,mT Q

14、等容变温等容变温nCv,mT 0 QnCp,mT恒温化学反应恒温化学反应等压反等压反应应(开口容开口容器）器）H 0等容反等容反应（密闭应（密闭容器）容器）U QP =HQV=U19 Q W U HSG理想气体理想气体pVT变化变化等等温温膨膨胀胀可逆可逆(R)-W-nRTln(V2/V1)0 0nRln(V2/V1)-TS=nRTln(V2/V1)恒外恒外压压(IR)-P外外V 等压变温等压变温nCp,mT-p V=-nR TnCv,mT Q等容变温等容变温nCv,mT 0 QnCp,mT恒温化学反应恒温化学反应等压反等压反应应(开口容开口容器）器）H 0等容反等容反应（密闭应（密闭容器）容

15、器）U QP =HQV=U20阶段复习：阶段复习：第一章第一章化学热力学基础化学热力学基础1.4化学平衡化学平衡一、概念和定律一、概念和定律n可逆反应的平衡可逆反应的平衡n反应商反应商Jn标准平衡常数标准平衡常数n定义（平衡时的定义（平衡时的J）n意义意义n影响因素影响因素n某反应物的转化率某反应物的转化率 =（某反应物已经转化（某反应物已经转化的量的量/某反应物的起始量）某反应物的起始量）100%n(可逆可逆)化学反应方向的判化学反应方向的判断断nJ K，逆向反应自发进行，逆向反应自发进行nJ=K，化学平衡状态，化学平衡状态21阶段复习：阶段复习：第一章第一章化学热力学基础化学热力学基础1.

16、4化学平衡化学平衡1.rGm(298K)的计算的计算nrGm(T)的计算：的计算：rGm(T)rGm(298K)2.K的计算：的计算：n由由n由由平衡组成平衡组成22阶段复习：阶段复习：第一章第一章化学热力学基础化学热力学基础1.4化学平衡化学平衡n3.平衡的移动平衡的移动n浓度浓度n压力压力n惰性气体惰性气体n温度温度23第二次作业出现的问题第二次作业出现的问题nP211.12n判断在判断在298K，1 atm下，下，C(石墨石墨)与与C(金刚石金刚石)哪个更稳哪个更稳定，已知定，已知298K时时n分析：计算金刚石分析：计算金刚石石墨的石墨的G，等温等压的变化向着，等温等压的变化向着G G减

17、减小的方向自发进行。小的方向自发进行。n解：计算金刚石解：计算金刚石石墨的石墨的G，nG=H-TSn计算计算H：nH1=H+H2，H=H1-H2nH=cHm（金）（金）-cHm（石）（石）=-1.89kJmol-1,nS=Sm（石）（石）-Sm（金）（金）=3.26JK1mol1,nG=H-TS=-2.862kJ0,则则金刚石金刚石自自发变为石墨，说明发变为石墨，说明金刚石金刚石不稳定，石不稳定，石墨稳定。墨稳定。石墨石墨金刚石金刚石-cHm/kJmol-1393.51395.4Sm /JK1mol15.712.45始态：始态：C(金金)+O2(g)C(石石)+O2(g)末态：末态：CO2(g

18、)H待求待求H1=金的燃烧焓金的燃烧焓H2=石的燃烧焓石的燃烧焓24第二次作业出现的问题第二次作业出现的问题nP260.5nPCl5加热分解为加热分解为PCl3和和Cl2，将，将2.695g PCl5装装入体积为入体积为 1dm3的密闭容的密闭容器中，在器中，在523K达平衡时达平衡时系统的总压力为系统的总压力为100kPa。求求PCl5的分解率及平衡的分解率及平衡常数常数K 。n分析：分析：K 是平衡分压商，是平衡分压商，需要求出平衡时各组分的需要求出平衡时各组分的分压。分压。n解法一：求出平衡时各组分的解法一：求出平衡时各组分的nB，从而求，从而求出出pB。n反应开始时反应开始时n(PCl

19、5)与平衡时与平衡时n(总总)：PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)起始起始nB/mol 0.01294 0 0平衡平衡nB/mol 0.01294-x x x平衡平衡nB/mol 0.00288 0.01006 0.01006平衡平衡pB/kPa 12.52 43.74 43.740.01294-x+x=0.0230,x=0.0100625第二次作业出现的问题第二次作业出现的问题nP260.5nPCl5加热分解为加热分解为PCl3和和Cl2，将，将2.695g PCl5装入体积为装入体积为 1dm3的密闭容器中，在的密闭容器中，在523K达平衡时系统的达平衡时系统的总压力为总压力为1

20、00kPa。求。求PCl5的分解率及平衡的分解率及平衡常数常数K 。n分析：分析：K 是平衡分压是平衡分压商，需要求出平衡时各商，需要求出平衡时各组分的分压。组分的分压。n解法二：直接求出平衡时各组分的解法二：直接求出平衡时各组分的pB,因因为恒容反应，分压与为恒容反应，分压与nB成正比成正比n反应开始时反应开始时n(PCl5)与与p(PCl5)：PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)起始起始pB/mol 56.27 0 0平衡平衡pB/mol 56.27-x x x平衡平衡pB/kPa 12.52 43.74 43.7456.27-x+x=100,x=43.7326第二次作业出现的问题第二次作业出现的问题n有同学缺少带入数据有同学缺少带入数据的步骤，列出公式，的步骤，列出公式，直接写出答案。直接写出答案。切记切记改正改正！n有同学错误一，求出有同学错误一，求出K =158n有同学错误二，该题有同学错误二，该题恰巧平衡时总压等于恰巧平衡时总压等于100kPa，但不能写，但不能写成除以总压成除以总压PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)正确：正确：错误一：错误一：错误二：错误二：错误三：错误三：27