级物理化学4、参考复习课件

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指导老师：宋伟明制作人：刘翔宇丁少军第一章热力学第一定律及其应用(小结)00:102基本概念公式及应用练习题自测题小结内容系统——作为研究对象的物质及其所在空间,也叫体系。环境——与系统密切相关的其它物质及其所在的空间。开放体系封闭体系孤立体系00:103基本概念1.状态函数

2.热

描述(即确定）系统状态的各种参数，又叫状态参变量，热力学性质或状态性质。它们和状态之间互为函数关系，其值与历史无关，变化值只决定于系统的始态和终态。

系统与环境间或不同系统之间因存在温度差而传递的能量，它不是能量，而是能量传递的形式,它不是状态函数，其量值与过程或途径有关，热的符号为Q，系统吸热Q>0，放热Q<0。

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13-1400:1043.功

除热以外的其它各种能量传递形式，它不是能量，而是能量传递形式，不是状态函数，其量值与过程或途径有关。功的符号为W，系统作功W<0，系统得功W>0，通常分为体积功We和非体积功Wf。

基本概念4.等温过程等温过程－－系统的始态温度与终态温度相等的过程。

等压过程－－系统的始态压力与终态压力相等的过程。等容过程－－系统始态体积等于终态体积的过程。绝热过程－－系统与环境无热交换的过程。

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13-1400:105可逆过程－－在逆转时系统和环境可同时完全复原而不留任何痕迹的过程。不可逆过程－－在逆转时系统和环境不能同时完全复原的过程。基本概念内能－－物质系统内部各种能量的总和，其符号是U，是状态函数，它一定守恒。焓－－内能加上系统的体积与压力之积的和，其符号为H，是状态函数，它不守恒。

5.可逆过程6.内能

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13-1400:1067.定压摩尔8.节流膨胀定压摩尔热容——1mol某物质在无相变，无化学反应且

不做非体积功的等压过程中温度升高（或降低）1度所

吸收（或放出）的热。符号为Cp,m，单位为J.K-1mol-1。定容摩尔热容——1mol某物质在无相变，无化学反应且

不做非体积功的等容过程中温度升高（或降低）1度所

吸收（或放出）的热。符号为Cv,m，单位为J.K-1mol-1。

气体通过多孔物质从稳定的高压流向稳定的低压的绝热不可逆过程，又叫节流过程，其特点是焓值不变。

基本概念

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13-1400:1079.反应进度10.标准状态反应进度——描述化学反应进展程度的状态函数，符号为x

或Δx

。对同一反应系统，其值与物质选择无关，但与反应式写法有关。

标准状态——在温度T和标准压力pø（101325Pa）下物质所处的特定状态，对气态物质、纯固体、纯液体和溶液中各物质的标准状态虽各自另有附加条件，但压力必定为pø。基本概念

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13-1400:10811.标准生成焓12.标准燃烧焓物质的标准生成焓——定温下由标准状态的稳定单质生成1mol某物质B时的焓变称为该物质的标准生成焓，符号。因符合△H=Q的条件，故又叫做标准生成热。对标准态稳定单质的生成焓，人为规定为零。

物质的标准燃烧焓——定温下由标准态的某物质B完全燃烧为标准态产物时的焓变称为该物质的标准燃烧焓，符号。因符合△H=Q的条件，故又叫标准燃烧热，对某些物质，如H2O（l），SO2（g），N2（g），人为规定其标准燃烧热为零。基本概念

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13-1400:10913.离子生成焓14.键焓离子的标准生成焓—定温下由标准状态的稳定单质生成1mol溶于极大量的水的离子B时的焓变称该离子B的生成焓，符号。对H+，人为规定其标准生成焓为零。因符合△H=Q的条件，故又叫离子的标准生成热。键焓——某种键的键焓是几种化合物中该键解离焓的平均值。其值可因选取的基准物质不同而略有差别，符号e

，单位kJ.mol-1。

基本概念

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13-1400:101015.摩尔等压16.摩尔等容摩尔等压反应热效应——在等温且不做非体积功的等压过程中，系统发生1mol反应时与环境交换的热，符号Qp,m。因符合Q=DH的条件，故又叫等压反应焓，常用符号DrHm，若各物质处于标准状态，则称标准摩尔等压反应热效应，符号DrHøm。摩尔等容反应热效应——在等温且不做非体积功的等容过程中，系统发生1mol反应时与环境交换的热，符号Qv,m。因符合Q=DU的条件，常用符号DrHm，若各物质处于标准状态，则称标准摩尔等容反应热效应，符号DrUøm。基本概念

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13-1400:101118.绝热反应17.摩尔相变摩尔相变热效应——1mol某物质在定温定压下发生相变时与环境交换的热称该物质的摩尔相变热，符号DФHm，单位kJ.mol-1。绝热反应——在系统与环境完全绝热但等压的条件下发生的化学反应。在无非体积功时，绝热反应Q=DH=0，非等温反应不一定是绝热反应。基本概念

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13-1400:1012公式及应用2.1几个常用的状态函数偏微商关系式点击图片放大00:10132.2热力学第一定律的数学式公式：宏观过程：△U=Q+W（1）微变过程：dU=dQ+dW（2）意义：（1）任一热力学过程中的能量都守恒；

（2）功和热都是能量传递的两种形式；

（3）内能的变化值等于过程中系统与环境间交换的功和热之代数和。

适用条件：封闭系统和孤立系统的任何热力学过程。公式及应用00:10142.3体积功计算式点击图片放大公式及应用00:10152.4内能变计算式公式1：∆U=Q+W=Q+We+Wf

（1）意义：内能变等于过程热和功的代数和。

适用条件：封闭系统和孤立系统。公式2：∆U=Q（或∆U=QV）（2）意义：内能变等于等容过程热。

适用条件：等容且不做非体积功的过程。公式3：∆U=nCv，m（T2-T1）（3）意义：内能变等于定容热容乘温度差。

适用条件：无化学反应无相变的等容变温过程及理想气体的简单变温过程。公式及应用00:10162.5焓变的通用计算式公式1：∆H=∆U+∆（PV）（1）意义：热力学过程中的焓变等于内能变加PV变。

适用条件：任一热力学过程。公式2：∆H=∆U+P∆V（2）意义：焓变等于内能变加压力和体积变化的乘积。

适用条件：任一等压过程。公式3：∆H=Q（或∆H=QP）（3）意义：焓变等于等压过程热。

适用条件：等压且不做非体积功和过程。公式及应用00:10172.6热容的定义式和关系式公式1：（1）意义：1mol物质在等压下温度升高（或降低）1K所吸收（或放出）的热。适用条件：等压，无非体积功，无反应且无相变，通常是1mol纯物质。公式2：（2）意义：1mol物质在等容下温度升高（或降低）1K所吸收（或放出）的热。适用条件：等容，无非体积功，无反应且无相变，通常是1mol纯物质。公式3：（3）意义：定压热容与定容热容之差等于nR，若物质为1mol则差值为R。适用条件：理想气体及P（Vm-b）=RT的真实气体。公式及应用00:10182.7化学反应进度计算式公式：

意义：化学反应进度等于反应系统中任一物质的物质的量变化除以反应式中该物质的化学计量数。

适用条件：任一化学反应的任一物质。它与反应式写法有关，为广度性质。公式及应用00:10192.8化学反应标准摩尔等压热效应的计算式点击图片放大公式及应用00:10202.9化学反应标准等容热效应的计算式公式1：

（1）

意义：化学反应的标准摩尔等容热效应等于其标准摩尔等压热效应减RTDν。适用条件：任何化学反应。系统中无气体时

，Qv,m≈Qp,m

（2）

意义：某化学反应的反应式是多个反应式的和时，该反应的标准摩尔等容热效应等于各个反应的标准摩尔等容热效应之和。

适用条件：各步反应与总反应的条件完全相同，即温度、体积相同且无非体积功。公式2：公式及应用00:10212.10Kirchhoff公式

意义：（1）、（2）、（3）式均是Kirchhoff

公式的不同形式，它们表示标准摩尔等压反应热效应随温度的变化关系。

适用条件：等压无非体积功，反应中无物质发生相变。公式及应用00:10222.11绝热过程方程式公式：

意义：理想气体在绝热可逆过程中

为常数，

及

均为常数，将状态方程分别代入第一式即可得后二式，。适用条件：理想气体，绝热，可逆，无非体积功。公式及应用00:10232.12物质的溶解热和溶液稀释热的计算式点击图片放大公式及应用00:10242.13相变热的计算式相变过程通常都在等温等压下进行，故一般用DH=Q的关系求算相变热。公式：QΦ,m=DΦHm

意义：摩尔相变热等于相变过程中系统的焓变。适用条件：等温、等压且无非体积功的相变过程。公式及应用00:10252.14绝热反应最高温度的计算式公式1：（1）意义：在等压下的绝热反应中过程热为零，在温度T1时的等压反应热全部

被反应终态的所有物质吸收，温度升至T2。适用条件：等压、绝热条件下的化学反应，无非体积功。公式2：（2）意义：在等容绝热反应中过程热为零，在温度T1时的等容反应热全部被反应终态的所有物质吸收，温度升至T2，无非体积功。适用条件：绝热、等容化学反应，无非体积功。公式及应用00:1026练习题(一)．判断题1、凡是状态函数都具有全微分性质。(Yes)2、在系统变化的始终态一定后，W+Q与过程的具体途径无关。(Yes)3、焓H是根据dU=dQ-PdV且假定等压的条件导出的。所以只有等压过程才有DH。(No)4、因为绝热过程中DU=W，所以绝热可逆过程和绝热不可逆过程的W相等。(No)5、1molN2（g）和1molH2（g）都视为理想气体，他们都从同一温度T1升至T2时，两者的内能变化相等。(Yes)00:10276.状态函数的变化值与其历史无关(Yes)7.稳定单质的燃烧热规定为零(No)8.功和热一定要通过环境的变化来表现(Yes)9.理想气体反抗恒定的外压膨胀时DH=0(No)10.系统由同一始态出发,若分别经等温可逆过程和绝热可逆过程膨胀到体积相同的终态,则|W(等温)|<|W(绝热)|(Yes)

练习题(一)．判断题00:1028练习题(二)．计算题1.现有298K,1013kPa的N2(g)5mol,假定该气体是理想气体,Cvm=20.8J·K·mol,且和温度无关,如果气体的压力极快地降到101.3kPa,试求气体的最终温度及

ΔU,ΔH.

解:该过程可看成是体系在101.3kPa外压下的绝热膨胀过程,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时,化学反应Zn(s)+H2SO4(aq)ZnSO4(aq)+H2(g)放热177.9kJ.如将此反应放在原电池中进行,做电功142.3kJ,计算该过程的W,Q,ΔU,ΔH.解:反应条件

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

ΔHQ

而U,H为状态函数,故

ΔU=-180.4kJΔH=-177.9kJW=W(体)+W(电)=-144.8kJQ=ΔU-W=-180.4+144.8=-35.6kJ

练习题(二)．计算题00:10303.写出反应N(g)+3H(g)2NH(g)的ΔH=f(T)表达式.已知该反应在298K时的

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

练习题(二)．计算题00:10314.在291～333K温度范围内,下述各物质的C/(JKmol)分别为：

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

在298K时,反应CH(g)+2O(g)CO(g)+2HO(l)的恒压反应热效应为

-890.34kJmol.求

333K时该反应的恒容反应热效应为多少?

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

ΔU=ΔH-ΣRT=-887.07+5.537=-881.53kJmol

练习题(二)．计算题00:1032点击图片放大练习题(二)．计算题00:10336.已知373400K间(l)和(g)(视为理想气体)的CPm分别为75.3和33.6JKmol,在压力p及373K时(l)的蒸发热ΔH=40.59kJmol,求压力p及

383K时1molHO(l)蒸发过程的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

练习题(二)．计算题00:10347.在298K,101.33kPa时,将0.2molO(g)和0.2molCO(g)放入量热计内燃烧,然后使气体与量热计冷却到

298K,求此过程的

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

练习题(二)．计算题00:1035自测题(一)．填空题1、对指定的理想气体系统内能只是_______的函数（填符号，不填中文）。2、在刚性且绝热的容器中发生化学反应时，系统的内能变化DU__0。3、在一热力学过程中，DH=Q的条件是dP=0且δWf____0。4、对理想气体，在等温过程中，DH_____0。5、在节流过程中，DH____Q。

填空题答案00:1036自测题(二)．单选题1.第一类永动机不能造成的原因是()A.能量不能创生也不能消灭B.实际热力学过程都是热力学不可逆的C.热不能全部转化为功D.能量传递的形式只有热和功2.导出关系式的科学家是()AJ.R.迈尔BG.R.基尔霍夫C盖斯DW.汤姆逊

1.2题答案00:10373.热力学第一定律应用于化学所解决的主要问题是()