第二章 自由能 化学势 溶液
第二章自由能化学势溶液
2.1 本章学习要求
1．掌握自由能、自由能判据及ΔG的计算；
2．了解偏摩尔数量；掌握理想气体、理想溶液的化学势；了解非理想气体、非理想溶液的化学势；
3．了解化学势与稀溶液依数性的关系和分配定律。
2.2 内容概要
2.2.1 热力学第一、第二定律联合式
热力学第一定律δQ = d U + p e d V－δW/（W/为非体积功）
热力学第二定律T d S?δQ
一、二定律联合式－d U－ p e d V + T d S ?－δW/
2.2.2 Gibbs（吉布斯）自由能及其判据
1. Gibbs自由能（Gibbs free energy）
定温定压下，从热力学一、二定律得－d（U + p V－TS）?－δW/
定义 Gibbs自由能G≡U + p V－TS≡H－TS
G是状态函数，广度性质，具有能量的量纲，绝对值不能确定。
2. Gibbs自由能判据（criterion of Gibbs free energy）
－d G?－δW/ 或－ΔG?－W/（＞为不可逆过程，=为可逆过程）
定温定压封闭体系的Gibbs自由能在可逆过程中的减少值等于体系做的最大非体积功；在不可逆过程中的减少值大于体系做的非体积功。
体系变化自发性Gibbs自由能判据：定温定压、非体积功为零的封闭体系，
d G T,p,W/=0?0 或ΔG T,p,W/=0?0 （＜：自发过程，=：可逆过程）
自由能降低原理（principle of free energy decreacing）：定温定压下，不做非体积功的封闭体系，总是自发的向着Gibbs自由能降低的方向变化；当Gibbs自由能降低到最小值时，体系达到平衡态。
Gibbs自由能判据完全等同于孤立体系的熵判据。它的优点在于Gibbs自由能判据只用体系的热力学变量。
3．Helmholtz（亥姆霍兹）自由能（Helmholtz free energy）定T、V下，由一、二定律联合式得－d（U－TS）?－δW/ 定义Helmholtz自由能F≡U－TS
－d F T,V = －δW/－ΔF T,V = －W/
Helmholtz自由能判据 (criterion of Helmholtz free energy)
ΔF T,V,W/=0?0 （＜：自发过程，=：可逆过程)
4．热力学基本公式(只做体积功W/=0的封闭体系的任意过程)
d U = T d S－p d V d H = T d S + V d p
* d G = －S d T+ V d p d F = －S d T－p d V 以*式最为重要5．Gibbs自由能随温度、压力的变化
定压下，Gibbs自由能随温度的变化，
，
定温下，Gibbs自由能随压力的变化
，；
2.2.3 ΔG的计算
1. 简单的p、V、T变化过程的ΔG
对只做体积功的均相封闭体系 d G = －S d T+ V d p
定温条件下，d T=0，d G = V d p，或（封闭体系气、液、固的定温变化）。
2. 相变过程的ΔG
如果在两相平衡的T，p下发生相变，是可逆相变，ΔG=0 。如果相变不在两相平衡的T，p下发生，是不可逆相变ΔG≠0，计算ΔG时需在始终态间设计可逆过程，完成计算。
3. 化学变化的ΔG
利用Gibbs——Helmholtz公式计算
查得物质B的和可按上式计算。
或由，可得
已知T1时的ΔG（T1）、ΔS，可计算T2时的ΔG（T2）
2.2.4 偏摩尔数量和化学势
1. 偏摩尔数量（partial molar quantities）
多组分封闭体系中可能有相变化、化学变化、组成变化，它的状态除与T，p有关外，还与各组分的量有关。
用Z代表体系的广度性质V、U、H、S、F、G，则多组分封闭体系
Z = f(T，p，n A，n B…)
体系发生微变时
定义（定T，p及其它组分不变时，Z对n B的变化率），Z B称作广度性质（V、U、H、S、F、G）的偏摩尔数量。分别是
偏摩尔体积偏摩尔焓
偏摩尔熵偏摩尔Helmholtz自由能
偏摩尔Gibbs自由能
偏摩尔量的集合公式
定温定压下多组分体系广度性质Z的值等于各组分的量n B与其偏摩尔数量Z B,m乘积的加和。
2．化学势μ（chemical potential）
多组分体系中某组分的偏摩尔Gibbs自由能称为该组分的化学势：
（μB是推动物质B迁移的强度性质）
μB表明定T，p下，除组分B以外的各组分都不变时，体系Gibbs自由能随组分B的量的变化率。
广义化学势
除偏摩尔Gibbs自由能是化学势外，其余几种化学势均不是偏摩尔数量。
（2）多组分封闭体系热力学基本公式（适用于只做体积功的组成可变的均相封闭体系）
d U = T d S－p d V+ d H = T d S + V d p+
* d G = －S d T+ V d p+ d F = －S d T－p d V+
以上关系式中，*式最为重要。
纯物质的化学势就是其摩尔自由能
或
3．化学势判据
定温定压，只做体积功（W/=0）的封闭体系，由Gibbs自由能基本关系式，得化学势判
据?0
对于化学反应 aA + dD = gG + hH
以代入化学势判据得?0
当 (aμA+dμD)＞（gμG+hμH）时，反应正向进行；
(aμA+dμD)=（gμG+hμH）时，反应达平衡。
（3）化学势与相变过程
定温定压及W/=0时，物质B在α、β相间的相变===
当＞时，物质B由α相向β相迁移；当=时，物质B在α、β两相间达平衡。
化学势是引起物质迁移的强度性质，是势函数之一。物质B总是由化学势高的向化学势低的方向迁移。当两处物质B的化学势相等时，物质停止迁移，达平衡。
2.2.5 气体的化学势
1. 纯组分理想气体的化学势
纯组分理想气体在温度为T、压力为p时的化学势μ（T、p）
式中为纯组分理想气体在T、p 下的标准态化学势。标准态是温度为T，压力为p
时的理想气体的状态。所以只是温度T的函数。
2. 混合理想气体中组分B的化学势
混合气体中组分B在温度为T、压力为p时的化学势
组分B的标准态是组分B在温度为T、压力为p 时的理想气体的状态。也只是温度的函数。
3. 实际气体（real gases）的化学势
纯组分实际气体在温度为T，压力为p时的化学势
式中f是实际气体的逸度（fugacity）,是相对于理想气体的压力。p是实际气体的压力，
γ是逸度系数（fugacity coefficient），，γ的大小表示实际气体与理想气体的
偏离程度。当γ=1时，实际气体已具备理想气体的行为。是当温度为T、f = p 时标准态的化学势，其标准态是实际气体在温度为T、f= p 、γ=1时的理想气体的状态，是假想的状态。
混合实际气体组分B的化学势
2.2.6 溶液的化学势
1. Raoult定律（Raoult/s law）定温下，稀溶液中溶剂的蒸汽压（p A）等于该温度下纯溶剂的饱和蒸汽压（p A*）与溶液中溶剂的量分数（x A）的乘积。p A= p A*x A
2. Henry定律 (Raoult/s law) 定温下，稀溶液中挥发性溶质的蒸汽压（p B）与其在溶液中的溶解度（x B）成正比。p B= k B x B 式中k B为Henry常数，它与溶质浓度的表示方法有关。溶质的浓度还可表示为c B、m B，所以Henry定律还可表示为p B= k c c B= k m m B
3．理想溶液定温定压下，溶液中任意组分在全部浓度范围内都服从Raoult定律p B= p B*x B的溶液称作理想溶液(ideal solution)（又称作理想液体混合物）。同分异构物的混合物，立体异构物的混合物，紧邻同系物的混合物均可构成理想溶液，理想溶液真实存在。
理想溶液各组分B的化学势μB
式中是理想溶液组分B的标准态化学势。其标准态是当x B=1，在溶液的温度为T，压力为p时的纯液体B的状态。
4．理想稀溶液定温定压下，在一定浓度范围内，溶剂服从Raoult定律，溶质服从Henry定律的溶液称作理想稀溶液（ideal dilute solution）。
理想稀溶液中溶剂A的化学势
式中是理想稀溶液中溶剂的标准态化学势。其标准态是当x A=1，在溶液的温度为T，压力为p时的液体纯溶剂A的状态。
（3）理想稀溶液中溶质B的化学势及标准态
理想稀溶液中溶质B的化学势
式中是溶质B用量分数表示的标准态化学势。其标准态是在溶液的温度为T，压力为p 时当x B→1，溶质仍服从Henry定律的状态。这是假想的状态。
溶质的浓度还可以表示成：c/cθ，m/mθ ，所以溶质B的化学势为
式中，分别是当溶质B的c B=cθ 或m B=mθ 时，溶液仍遵守Henry定律，且在溶液的温度T 和压力为p 时的状态，即标准态的化学势。这些状态均是假想的。见图中，A点：
的状态；
B点：的状态；
C点：的状态；
D点：的状态。
理想溶液具有以下一些性质：由纯组分
混合成溶液过程中，
Δmix V=0 （过程无体积变化）
Δmix S=－∑R n B lnx B＞0 （过程熵增大）
Δmix G=RT∑n B lnx B＜0 （过程的Gibbs自由能减小）
Δmix H=0 （过程的焓变为零）
理想溶液中各组分在全部浓度范围内遵守Raoult定律
对A、B二组分理想溶液
5．非理想溶液（nonideal solutions）
非理想溶液是溶剂不遵守Raoult定律，，溶质不遵守Henry定律，
的溶液。对非理想溶液中溶剂、溶质活度定义如下：
溶剂A Raoult定律
溶质B Henry定律
非理想溶液中溶剂化学势
式中是T、p 下纯溶剂的化学势。其标准态是T、p 下的纯液态溶剂A在a A=1，γA,x=1，x A=1的状态。
非理想溶液中溶质化学势
式中的标准态是T、p 下，a B,x=1，γB,x=1，x B=1且仍遵守Henry定律的假想液
体B。的标准态是T、p 下，a B,c=1，γB,c=1，c B=1mol?L－1且仍遵守Henry定律
的假想液体B。的标准态是T、p 下，a B,m=1，γB,m=1，m B=1mol?Kg－1且仍遵守Henry定律的假想液体B。
2.2.7 稀溶液依数性及分配定律
1. 渗透压（osmotic pressure）
稀溶液的渗透压π与溶液中含溶质B的量浓度c B成正比，即π=c B RT 式中R、T分别是气体常数及渗透平衡时热力学温度。
2. 凝固点降低 (freezing point lowering of solution)
当稀溶液凝固时只析出溶剂，稀溶液的凝固点T f比纯溶剂A的凝固点T f*要低。稀溶液凝固点降低值， T f= T f*－T f = k f m B 式中k f为凝固点降低常数，它与溶剂的性质有关。
3. 沸点升高 (boiling point elevation)
溶质不挥发的非电解质，浓度为m B稀溶液的沸点T b高于纯溶剂的沸点T b*。稀溶液的沸点升高值ΔT b= T b－T b*= k b m B
式中k b为沸点升高常数，与溶剂的性质有关。
4. 分配定律与萃取
定温定压下，物质B在互不相溶的α、β两溶剂（但共存）中溶解达平衡时，两溶液
中的浓度分别为与，则两浓度比为一常数。这种关系为分配定律（distribution
law），即式中K为分配常数，与溶质、溶剂、温度、压力等因素有关，
从溶液中用另一种不互溶的溶剂提取某溶质的方法叫萃取（extraction）。利用分配定律可计算萃取效率：
用体积为v2的萃取剂，从体积为v1含溶质为m g的溶液中进行几次萃取溶质后，留在
原溶液中的溶质为
2.3 例题与习题
例2-1 如图所示，定容容器，温度为T。两侧都为理想气体，n A mol和n B mol，压力相同，求混合过程中的?G。
解：该过程为定温定压下不同气体混合过程，以A、B两种气体为体系，总的自由能改变值等于A、B两气体自由能改变值之和，即?G =?G A + ?G B，定温下混合，d G=V d p。
同理，，
∴。
例2-2 计算说明：－10℃，p 下的过冷C6H6(l)变成等温等压的C6H6(s)，该过程是否为自发过程。（1mol过冷C6H6(l)蒸汽压为2632 p a，C6H6(s)的蒸汽压为2280 p a，苯：C p,m(l) = 127 J·K-1·mol-1,C p,m(s) = 123 J·K-1·mol-1。凝固热为9940 J·mol-1。）
解：该过程为不可逆相变，需将其设计为如下可逆过程：
p1为液态C6H6的蒸汽压；p2为固态C6H6的蒸汽压。
?G
C6H6(l、p ) → C6H6(s、p )
↓?G1↑?G5
C6H6(l、p1) C6H6(s、p2)
↓?G2↑?G4
C6H6(g、p1) → C6H6(g、p2)
?G3
?G = ?G1 + ?G2 +?G3+ ?G4 + ?G5，其中，?G2 = ?G4 = 0，是两个可逆相变过程。?G1和?G5为凝聚相定温变压过程，?G1≈ 0，?G5≈ 0。设气体为理想气体，
= －314 J。
∴?G = ?G3＜0，是一自发过程。
例2-3：已知C6H6(l,25℃,100kPa) → C6H6(g,25℃,100kPa)的?G m=6.7 kJ·mol－1，求：25℃苯的饱和蒸气压。
解：根据已知条件，设计如下途径，计算25℃时苯的饱和蒸气压p* ?G m
C6H6(l,25℃,100kPa) → C6H6(g,25℃,100kPa)
↓?G1?G3↑
?G2
C6H6(l,25℃, p*) → C6H6(g,25℃, p*)
?G m=?G1+?G2+?G3=6.7 kJ·mol－1
?G1≈0（凝聚相定温变压过程自由能的改变近似为零）
??G2=0（定温定压可逆相变过程）
6.7×103=8.314×298.15×p*=6.720kPa=6720Pa
习题2—1 判断下列过程的Q、W、?U、?H、?S、?G值的正负。
(1)理想气体自由膨胀。
(2)两种理想气体在绝热箱中混合。
答：（1）Q = 0、W = 0、?U = 0、?H = 0、?S＞0、?G＜0
（2）Q = 0、W = 0、?U = 0、?H = 0、?S＞0、?G＜0
习题2—2 说明下列各式的适用条件。
(1)?G＝?H —T?S (2)d G＝－S d T + V d p (3)－?G＝－W /
答：（1）封闭体系，定温过程，。
（2）纯组分封闭体系，W /=0。
（3）封闭体系，定温定压，可逆过程。
习题2—3 298K时1mol理想气体从体积10dm3膨胀到20dm3。计算(1)定温可逆膨胀；
(2)向真空膨胀两种情况下的?G。
解：（1）定温可逆膨胀过程
d G = V d p 积分得
将理想气体代入上式
得
= －1717.3 J
(2 ) 向真空膨胀是不可逆过程，但始终态与（1）相同，故?G = －1717.3 J 习题2—4 某蛋白质由天然折叠态变到张开状态的变性过程的焓变?H和熵变?S分别为251.04kJ·mol－1和753J·K－1·mol－1，计算(1)298K时蛋白变性过程的?G，(2)发生变性过程的最低温度。
解：（1）?G = ?H－T?S
= 251.04×103－298×753 = 26646 J·mol-1
（2）只有当?G?0时，蛋白质才能发生变性，即
?H－T?S?0
∴T?= 333K =66℃
习题2—5 298K、p 下，lmol铅与乙酸铜在原电池内反应可得电功9183.87kJ，吸热216.35kJ，试计算?U、?H、?S和?G。
解：?G = －W/ = －9183.87 kJ
Q R = 216.35 kJ
kJ?K-1
H = ?G +T?S = －9183.87 +216.35 = －8967.52 kJ
?U = Q R + W/ = 216.35－9183.87 =－8967.52 kJ
习题2—6 广义化学势
式中哪几项不是偏摩尔量?
答：根据偏摩尔量定义，体系在定温定压下发生变化时，
为物质B的偏摩尔量，所以上式中只有是偏摩尔量。
习题2—7 由2.0mol A和1.5mol B组成的二组分溶液的体积为425cm3，已知V B,m为250.0cm3?mol-1，求V A，m。
解：根据
∴ 425 = 2.0V A,m+ 1.5×250 (V B,m= 250 cm3)
解得V A,m= 25 cm3
习题2—8 298K及p 下，将1mol液态苯加入到x苯＝0.2的苯和甲苯构成的量很大的溶液中，求该过程的?G。
解： 298K, p 下，苯苯（x苯= 0.2）
G1 = nμ G2 =n（μ +RT ln x）
G = G2－G1 = n（μ +RT ln x）－nμ = nRT ln x
=1×8.314×298ln0.2 = －3987.5 J
习题2—9 308K时，丙酮的饱和蒸气压为4.3×104Pa，今测得x氯仿＝0.3的氯仿—丙酮溶液蒸气中丙酮蒸气的分压为2.7×104Pa，问此溶液是否为理想溶液?
解：定温定压下，理想溶液中任一组分在全部浓度范围内都服从
Raoult定律,
氯仿—丙酮溶液中，可见，该溶液不是理想溶液。
习题2—10 已知370.26K纯水的蒸气压为91293.8Pa，在质量分数为0.03
的乙醇水溶液上方，蒸气总压为101325Pa。计算相同温度时乙醇的量分数
为0.02的水溶液上：(1)水的蒸气分压，(2)乙醇的蒸气分压。
解：设水的蒸汽压为p A*，乙醇的蒸汽压为p B*。
（1）根据p= p A*x A+ p B*x B
因此 101325=91293.8×0.97+ p B*×0.03
∴p B*=425667 Pa=425.667kPa
水的蒸汽分压p= p A*x A=91293.8×0.98=89467.9Pa
（2）乙醇的蒸汽分压p= p B*x B=425.667×103×0.02=8513.34 Pa
习题2—12 (1)若A、B两种物质在α、β两相中达平衡，下列哪种关系式代表这种情况?
①；②；③(2)若A在α、β两相中达平衡，
而B正由β相向α相迁移，下列关系式是否正确? ＞
答：（1）A、B两种物质在α、β两相中达平衡，有下列关系
及
（2）A在α、β两相中达平衡，而B正由β相向α相迁移，有下列关系
＜
习题2—13 (1)同种理想气体分别处于298K、110kPa及310K、110kPa，写出气体两种状态的化学势表达式，并判断两种状态的化学势μ和标准化学势μθ 是否相等。
(2)写出同温同压下纯苯和苯—甲苯理想溶液中组分苯的化学势，并判
断苯的两种状态的μ*、μ是否相等。
(3)写出在T、pθ下达渗透平衡的纯溶剂与稀溶液中溶剂的化学势公式，
比较两者的标准态化学势μ*、化学势μ是否相等。
答：（1）
∵∴
（2）
∵
相同，∴
（3）纯溶剂A：
稀溶液中溶剂A：
但是
习题2—14 (1)在定温定压下，A、B两种纯固态物质的化学势是否相等?(2)在定温定压下，写出A物质作为非理想溶液中溶质时，以a x、a c、a m三种活度表示的化学势公式。并比较三种标准态化学势是否相等。
答：（1）定温定压下，
，
∵∴
（2）定温定压下，
∵
∴
第二章 自由能 化学势 习题解答
第二章 自由能、化学势和溶液 2-1 判断下列过程的Q 、W 、△U 、△H 、△S 、△G 值的正负。 ( 1）理想气体自由膨胀。 ( 2）两种理想气体在绝热箱中混合。 解： 2-2 说明下列各式的适用条件。 ( 1） △G = △H 一T △S ；（2）dG ＝一SdT + Vdp （3）-△G = -W ' 答：公式（1）：封闭体系的定温过程 公式（2）：不做其它功、均相、纯组分（或组成不变的多组分）的封闭体系 公式（3）：封闭体系、定温、定压的可逆过程。 2-3 298K 时，1mol 理想气体从体积10dm 3 膨胀到20dm 3 ，计算（1）定温可逆膨胀； （2）向真空膨胀两种情况下的 △G 解： （1）J V V nRT P P nRT G 3.171720 10 ln 298314.81ln ln 2112-=??===? （2） △G = －1717.3 J 2-4 某蛋白质由天然折叠态变到张开状态的变性过程的焓变△H 和熵变△S 分别为 251.04kJ·mol -1和753J·K -1·mol -1，计算（1）298K 时蛋白变性过程的△G ； (2) 发生变性过程的最低温度。 解：将△H 和△S 近似看作与温度无关 （1）kJ S T H G 646.261075329804.2513 =??-=?-?=?- （2）K S H T 4.333753 251040 ==??= 2-5 298K ,P ? 下，1mol 铅与乙酸铜在原电池内反应可得电功9183.87kJ ，吸热216.35kJ, 计算△U 、△H 、△S 和△G 解： △G = W ' = － 9183.87kJ △S = Q / T = 216.35 / 298 = 726 J/K △U = Q + W = － 9183.87 + 216.35 = －8967.52 kJ △H = △G + T △S = －8967.52 kJ
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第二章 化学反应基本原理 重点内容概要 1、封闭系统影响反应方向的因素： 焓减小（?r H m <0）、熵增加（?r S m >0）都是有利因素。判断化学反应自发方向要综合考虑系统的?r H m ?r S m 两个影响因素。 吉布斯等温方程式：?r G m =?r H m -T ?r S m (吉布斯函数定义 G=H-TS )将焓和熵两个因素统一起来。 2、熵 熵是系统混乱度的量度。 统计热力学定义：S = kln Ω。 熵值与温度、聚集状态、分子结构有关（要求会利用规律比较熵值大小） 同物、同温：S(g)>S(l)>S(s) 同物、同状态：S(高温)>S(低温) 同温、同状态：结构相似时S(分子量大的)>S(分子量小的)， 分子量相近时S(含原子数多的)>S(含原子数少的) S(完美晶体，0K)=0（热力学第三定律） 熵增加原理：?S （隔离）>0 —— 隔离系统过程自发性判据。 对于反应∑=B B B ν0 θ θ νB m B B m r S S ,∑=? θ B m S ,——标准熵（可查298K 数据） 规定0),(,=+ aq H S m θ ≈?)(TK S m r θ)298(K S m r θ? (前提是温度改变物质的状态没变) 3、吉布斯函数 G=H-TS S T H G ?-?=?(等温条件下成立) 最小自由能原理：0?m r G 过程非自发，反应向逆反应方向进行 0=?m r G 平衡状态——化学平衡热力学标志 =?)(T G m r B p p RT T G B B m r νθθ )/(ln )(∏+?Q RT T G m r ln )(+?=θ （该式中反应商的写法要特别注意：气体代相对分压，溶液代相对浓度，固体、液体不用代入。以计量系数（反应物-，生成物+）为指数连乘） 例如：MnO 2(s)+2Cl -(aq)+4H + (aq)=Mn 2+(aq)+Cl 2(g)+2H 2O(l)（典型的反应） 4 2]/)[(]/)[(]/)[(]/)[(22θθθθc c c c p p c c Q H Cl Cl Mn +-+??= )298()298(,K G K G B m B f B m r θθν∑?=? （因只有298.15K 的数据，所以该式只能计算298.15K 反应的标准摩尔吉布斯函数变） )15.298(298)298()298(K S K K H K G m r m r m r θ θθ??-?=? θθθm r m r m r S TK K H TK G ??-?≈?)298()( （使用该式计算要特别注意单位换算，前一项单位kJ.mol -1 ,而后一项T △S 单位一般为J.mol.K -1） （注意 m r G ?、 θ m r G ?两者的区别、应用、计算） 例如：判断反应的方向（一定T P 下）m r G ? θ m r G ?只能判断标准状态下反应的方向，可以估计一般状态下反应的可能性。以 ±40kJ.mol -1 为界限，若>+40kJ.mol -1反应自发的可能性极小，原因是即使能反应，反应
物理化学第二章 热力学第一定律
第二章 热力学第一定律 一．基本要求 1．掌握热力学的一些基本概念，如：各种系统、环境、热力学状态、系 统性质、功、热、状态函数、可逆过程、过程和途径等。 2．能熟练运用热力学第一定律，掌握功与热的取号，会计算常见过程中 的, , Q W U ?和H ?的值。 3．了解为什么要定义焓，记住公式, V p U Q H Q ?=?=的适用条件。 4．掌握理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数，能熟练地运用热力学 第一定律计算理想气体在可逆或不可逆的等温、等压和绝热等过程中， , , , U H W Q ??的计算。 二．把握学习要点的建议 学好热力学第一定律是学好化学热力学的基础。热力学第一定律解决了在恒 定组成的封闭系统中，能量守恒与转换的问题，所以一开始就要掌握热力学的一 些基本概念。这不是一蹴而就的事，要通过听老师讲解、看例题、做选择题和做 习题等反反复复地加深印象，才能建立热力学的概念，并能准确运用这些概念。 例如，功和热，它们都是系统与环境之间被传递的能量，要强调“传递”这 个概念，还要强调是系统与环境之间发生的传递过程。功和热的计算一定要与变 化的过程联系在一起。譬如，什么叫雨？雨就是从天而降的水，水在天上称为云， 降到地上称为雨水，水只有在从天上降落到地面的过程中才被称为雨，也就是说， “雨”是一个与过程联系的名词。在自然界中，还可以列举出其他与过程有关的 名词，如风、瀑布等。功和热都只是能量的一种形式，但是，它们一定要与传递 的过程相联系。在系统与环境之间因温度不同而被传递的能量称为热，除热以外， 其余在系统与环境之间被传递的能量称为功。传递过程必须发生在系统与环境之 间，系统内部传递的能量既不能称为功，也不能称为热，仅仅是热力学能从一种 形式变为另一种形式。同样，在环境内部传递的能量，也是不能称为功（或热） 的。例如在不考虑非膨胀功的前提下，在一个绝热、刚性容器中发生化学反应、 燃烧甚至爆炸等剧烈变化，由于与环境之间没有热的交换，也没有功的交换，所 以0, 0, 0Q W U ==?=。这个变化只是在系统内部，热力学能从一种形式变为
第三章 化学势
第三章 化学势 §3.1 偏摩尔量 （1）偏摩尔量的定义 多组分系统的任一种容量性质X 可以看作是温度 T 、 压力 p 及各物质的量的函数，X = ?(T ，p ， n B ，n C ，n D ，…)在定温定压条件下，dT=0，dp=0，则 dX = ΣX B dn BX B 称为物质B 的“偏摩尔量”。 偏摩尔量的物理意义是，在定温定压条件下，往无限大的系统中（可以看作其浓度不变）加入 1mol 物质 B 所引起的系统中某个热力学量 X 的变化，实际上是一偏微商的概念。 § 3.2 化学势 化学势的定义 由于等温等压条件下吉布斯自由能的变化值课作为过程方向性的判定，也就是摩尔或偏摩尔吉布斯自由能的降低会推动过程（物质迁移或相变或化学变化）自发进行，故又称偏摩尔吉布斯自由能为化学势。 物质的化学势是决定物质传递方向和限度的强度因素，这就是化学势的物理意义。 §3.3 气体物质的化学势 （1）纯组分理想气体的化学势 对纯物质系统来说 G B = G mμ = μ θ+ RTln(p/ p θ） 此式就是理想气体化学势表达式。 理想气体压力为p θ 时的状态称为标准态， μ θ 称为标准态化学势，它仅是温度的函数。 （2） 理想气体混合物的化学势 θθμμp p ln B RT B B += 其中p B 是理想气体混合物中气体B 的分压，μθ是分压p B = p θ 时的化学势，称为气体B 的标准态化学势，它亦仅是温度T 的函数。 §3.4 理想液态混合物中物质的化学势 （1）拉乌尔定律 一定温度时，溶液中溶剂的蒸气压 p A 与溶剂在溶液中的物质的量分数X A 成正比，其比例系数是纯溶剂在该温度时的蒸气压 pA （上标“*”表示纯物质） ，称为“拉乌尔定律”。用数学式可表示为p A = p A *X A 此式不仅可适用于两种物质构成的溶液，亦可适用于多种物质构成的溶液。一般说来，只有在稀溶液中的溶剂方能较准确地遵守拉乌尔定律。 （2）理想液态混合物的定义 在一定的温度和压力下，液态混合物中任意一种物质在任意浓度下均遵守拉乌尔定律的液态混合物称为理想液态混合物。 （3）理想液态混合物中物质的化学势 液态混合物中任意物质 B 的化学势亦为 理想液态混合物中任一组分的标准态均为同样温度 T ， 压力为标准压力 p 下的纯液体。可见，混合物中的任一组分均使用相同的方法规定标准态。 强调只有在稀溶液中的溶剂方能较准确地遵守拉乌尔定律这一适用条件。 理想液态混合物是溶液的理想状态， 必须明确其定义及主要性质： 当几种纯物质混合形成理想液态混合物时， 体积具有加和性和没有热效应。 §3.5 理想稀溶液中物质的化学势 （1）亨利定律
普通化学第二章练习及解析教学文稿
第2章 化学反应的基本原理 1. 判断题（对的在括号内填“√”号，错的填“×”号） （1）S r ?为正值的反应均是自发反应。 （2）某一给定反应达到平衡后，若平衡条件不变，分离除去某生成物，待达到新的平衡后，则各反应物和生成物的分压或浓度分别保持原有定值。 （ ） （3）对反应系统)g (H )g (CO )g (O H )s (C 22+=+，1 m r mol kJ 3.131)K 15.298(H -θ?=?。由于化学方程式两边物质的化学计量数（绝对值）的总和相等，所以增加总压力对平衡无影响。（ ） （4）上述反应达到平衡后，若升高温度，则正反应速率v(正)增加，逆反应速率v(逆)减小，结果平衡向右移动。 （ ） （5）反应的级数取决于反应方程式中反应物的化学计量数（绝对值）。 （ ） （6）催化剂能改变反应的历程，降低反应的活化能，但不能改变反应的θ m r G ?。（ ） （7）在常温常压下，空气中的N 2和O 2是长期存在而不化合生成NO 。且热力学计算表明这表明N 2（g ） + O 2（g ）=2NO （g ）0)15.298(>>?K G m r θ ，则N 2和O 2混合气必定也是动力学稳定系统。（ ） （8）已知CCl 4不会与H 2O 反应，但CCl 4+2H 2O=CO 2+4HCl(aq)的)15.298(K G m r θ? 1 93379-??-=mol kJ ,则必定是热力学不稳定而动力学稳定系统。 （ ） 答案 （1×）（2×）（3×）（4×）（5×）（6√）（7√）（8√） 2. 单选题（将所有正确答案的标号填入空格内） （1）真实气体行为接近理想气体性质的外部条件是（ ） （a ）低温高压 （b ）高温低压 （c ）低温高压 （d ）高温高压 （2）某温度时，反应)g (HBr 2)g (Br )g (H 22=+的标准平衡常数2104K -θ?=，则反应 )g (Br 2 1 )g (H 21)g (HBr 22+= 的标准平衡常数θK 等于（ ） (a) 2 1041 -? (b) 2 1041-? (c) 2104-? （3）升高温度可以增加反应速率，主要是因为（ ） (a) 增加了分子总数 (b) 增加了活化分子百分数 (c) 降低了反应的活化能 (d) 促使平衡向吸热方向移动 （4）已知汽车尾气无害化反应反应)g (CO )g (N 2 1 )g (CO )g (NO 22+=+的1 m r mol kJ 2.373)K 15.298(H -θ?-=?， 要有利于取得有毒气体NO 和CO 的最大转化率，可采取的措施是（ ）
第三章化学势
第四章化学势 一、选择题 1. 在 298K 时，A 和 B 两种气体单独在某一溶剂中溶解，遵守亨利定律，亨利常数分别为KА和K B， 且知KА> K B，则当 A和 B压力（平衡时的）相同时，在一定量的该溶剂中所溶解的关系为：( ) (A) A 的量大于 B 的量； (B) A 的量小于 B 的量； (C) A 的量等于 B 的量； (D) A 的量与 B 的量无法比较。 2. 在恒温抽空的玻璃罩中封入二杯液面相同的糖水 (A) 和纯水 (B)。经历若干时间后，二杯液面的高 度将是： ( ) (A) A 杯高于 B 杯； (B) A 杯等于 B 杯； (C) A 杯低于 B 杯； (D) 视温度而定。 3. 有关化学势与物质流动方向的关系中下述哪种说法是不正确的。 ( ) （A）重结晶制取纯盐过程中，析出的纯盐的化学势与母液中该盐的化学势相等 （B）糖溶于水过程中，固体糖的化学势大于溶液中糖的化学势 （C）自然界中，风总是从化学势高的地域吹向化学势低的地域 （D）自然界中，水总是从化学势高的高地流向化学势低的低地 4. 假设 A、B 二组分混合可以形成理想液体混合物，则下列叙述中不正确的是： ( ) (A) A、B 分子之间的作用力很微弱； (B) A、B 都遵守拉乌尔定律； (C) 液体混合物的蒸气压介于 A、B 的蒸气压之间； (D) 可以用重复蒸馏的方法使 A、B 完全分离。 5. 对于理想液体混合物： ( ) (A) △mix H = 0 △mix S = 0 (B) △mix H = 0 △mix G = 0 (C) △mix V = 0 △mix H = 0 (D) △mix V = 0 △mix S = 0 6. 主要决定于溶解在溶液中粒子的数目，而不决定于这些粒子的性质的特性叫 : ( ) (A) 一般特性； (B) 依数性特征 (C) 各向同性特性； (D) 等电子特性。 7. (1) 冬季建筑施工中，为了保证施工质量，常在浇注混凝土时加入少量盐类,主要作用是 ( ) (A)增加混凝土的强度 (B)防止建筑物被腐蚀 (C)降低混凝土固化温度 (D)吸收混凝土中水份 (2) 为达到上述目的，选用下列几种盐中的那一种比较理想 ( ) (A) NaCl (B) NH4 Cl (C) CaCl2 (D) KCl 8. 由渗透压法测得的分子量为 ( )
化学势
2.8 化学势 ——偏摩尔自由焓（吉布斯自由能） 2.8.1 化学势的定义 G = f （T ，P ，n 1，n 2，…） 其全微分为： +? ??? ????+???? ????+? ?? ????+??? ????= 2n ,n ,P ,T 21n ,n , P , T 1n ,n ,T n ,n ,P dn n G dn n G dP P G dT T G dG 31322121 ∑=? ??? ????++-=k i i n p T i dn n G Vdp SdT dG j 1,, 由偏摩尔量的定义知,j n p T i n G ,,? ??? ????称偏摩尔吉布斯自由能,由于它的特别的用途,我们用另一个符号i μ表示它,并称之为化学势,即定义: j n p T i i n G ,,? ??? ????=μ （1） 化学势即偏摩尔吉布斯自由能。 2.8.2 化学势与温度和压力的关系 化学势与压力的关系: T n p T i T i j n G p p ???????????? ??????=???? ? ???,,μ j j n p T i n p T T i n V p G n ,,,,? ??? ????=??? ? ??? ????? ?????? = 即 T i p ???? ? ???μi V = (2) 化学势与温度的关系:
p n p T i p i j n G T T ?????? ??? ??? ??????=??? ????,,μ j j n p T i n p T p i n S T G n ,,,,???? ????-=??????? ???? ??????= 即 p i T ??? ????μi S -= (3) 此外i μ、i H 和i S 之间的关系： 恒温恒压下，TS H G -=两边对i n 求导，得 i i i S T H -=μ （4） 2.8.3 引入化学势后的热力学基本关系（有物质转移的体系） 对于封闭体系只做体积功的过程有： ∑=++-=k i i i dn Vdp SdT dG 1 μ ∑=++=k i i i dn Vdp TdS dH 1 μ （因为TS H G -=） ∑=+--=k i i i dn pdV SdT dA 1 μ (因为pV F G +=) ∑=+-=k i i i dn pdV TdS dU 1 μ(因为pV U H +=) 对于封闭体系的可逆过程有： d U = TdS – PdV + ∑μi dn i –δW r ＇ d H = TdS + Vd P + ∑μi dn i –δW r ＇ d F = -Sd T – Pd V + ∑μi dn i –δW r ＇ d G = -Sd T + Vd P + ∑μi dn i –δW r ＇ 化学位是决定物质变化与传递方向的函数的总称，偏摩尔自由焓只是其中的一种形式。可以证明：
普通化学第二章练习及解析
普通化学第二章练习及解析 案场各岗位服务流程 销售大厅服务岗： 1、销售大厅服务岗岗位职责： 1)为来访客户提供全程的休息区域及饮品; 2)保持销售区域台面整洁; 3)及时补足销售大厅物资,如糖果或杂志等; 4)收集客户意见、建议及现场问题点； 2、销售大厅服务岗工作及服务流程 阶段工作及服务流程 班前阶段1）自检仪容仪表以饱满的精神面貌进入工作区域 2）检查使用工具及销售大厅物资情况，异常情况及时登记并报告上级。 班中工作程序服务 流程 行为 规范 迎接 指引 递阅 资料 上饮品 （糕点） 添加茶水工作1）眼神关注客人，当客人距3米距离侯客迎询问客户送客户
注意事项 15度鞠躬微笑问候：“您好！欢迎光临！”2）在客人前方1-2米距离领位，指引请客人向休息区，在客人入座后问客人对座位是否满意：“您好！请问坐这儿可以吗？”得到同意后为客人拉椅入座“好的，请入座！” 3）若客人无置业顾问陪同，可询问：请问您有专属的置业顾问吗？，为客人取阅项目资料，并礼貌的告知请客人稍等，置业顾问会很快过来介绍，同时请置业顾问关注该客人； 4）问候的起始语应为“先生-小姐-女士早上好，这里是XX销售中心，这边请”5）问候时间段为8:30-11:30 早上好11:30-14:30 中午好 14:30-18:00下午好 6）关注客人物品，如物品较多，则主动询问是否需要帮助（如拾到物品须两名人员在场方能打开，提示客人注意贵重物品）； 7）在满座位的情况下，须先向客人致
待； 阶段工作及服务流程 班中工作程序工作 要求 注意 事项 饮料（糕点服务） 1）在所有饮料（糕点）服务中必须使用 托盘； 2）所有饮料服务均已“对不起，打扰一 下，请问您需要什么饮品”为起始； 3）服务方向：从客人的右面服务； 4）当客人的饮料杯中只剩三分之一时， 必须询问客人是否需要再添一杯，在二 次服务中特别注意瓶口绝对不可以与 客人使用的杯子接触； 5）在客人再次需要饮料时必须更换杯 子； 下班程 序1）检查使用的工具及销售案场物资情况，异常情况及时记录并报告上级领导； 2）填写物资领用申请表并整理客户意见；3）参加班后总结会； 4）积极配合销售人员的接待工作，如果下班
物理化学第二章课后答案完整版.docx
第二章热力学第一定律 1mol 理想气体在恒定压力下温度升高1℃，求过程中系统与环境交换的功。 解：理想气体n = 1mol 对于理想气体恒压过程,应用式（ 2.2.3） W =－ p amb V －=p(V2-V1) =－(nRT2-nRT1) =－ 1mol 水蒸气 (H2O,g)在 100℃,下全部凝结成液态水。求过程的功。假设：相对于水蒸气的体 积，液态水的体积可以忽略不计。 解: n = 1mol 恒温恒压相变过程 ,水蒸气可看作理想气体 , 应用式（ 2.2.3） W =－ p amb V =－p(V l -V g ) ≈ pVg = nRT = 在25℃及恒定压力下，电解 1mol 水(H2O,l)，求过程的体积功。 H2O(l)＝ H2(g) + 1/2O2(g) 解: n = 1mol 恒温恒压化学变化过程, 应用式（ 2.2.3） W=－p amb V =－ (p2V2-p1V1)≈－ p2V2 =－n2RT=－ 若途径 a 的 Q a=,Wa=－；而途径 b 的Q b=系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。 －。求 W b. 解 :热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关 ,故ΔU a=ΔU b 由热力学第一定律可得Qa + Wa = Q b + W b ∴ W b = Q a + W a－Q b = －
始态为 25℃，200 kPa 的 5 mol 某理想气体，经途径 a ，b 两不同途径到达相同的末态。途 经 a 先经绝热膨胀到 -28.47℃， 100 kPa ，步骤的功 ；再恒容加热到压力 200 kPa 的末态，步骤的热 。途径 b 为恒压加热过程。求途径 b 的 及 。 解：先确定系统的始、末态 V 1 = nRT 1 =5 ×8.314 ×298.15 3 P 1 = 0.0619 m 200000 V 2 = V = nRT = 5 ×8.314 ×244.58 = 0.1016 m 3 P 100000 U = W a + Q a = (－5.57 + 25.42 )kJ = 19.85kJ 对于途径 b ，其功为 W b = － p 1 V = －200000（0.1016－0.0619） J = －7.932kJ 根据热力学第一定律 4mol 某理想气体，温度升高 20℃ , 求 ΔH－ΔU 的值。 解：根据焓的定义 -3 水 (H 2 在 ℃ 下：（ ）压力从 增 已知水在 25℃ 的密度 ρ =997.04kg ·m。求 1mol 100kPa O,l) 25 1 加至 200kPa 时的 H;（2）压力从 100kPa 增加至 1Mpa 时的 ΔH。假设水的密度不随压力改 变，在此压力范围内水的摩尔热力学能近似认为与压力无关。 -3 -3 -1 解 : 已知 ρ= 997.04kg ·m H2O = × 10 kg mol · M
第三章 化学势11990
第三章化学势 一、单选题 1.二元溶液，B组分的亨利系数等于同温度纯B的蒸汽压。按Raoult定律定义活度系数（） (A)f A > f B (B) f A = f B = 1 (C) f B > f A(D) f A f B 1 2.两液体的饱和蒸汽压分别为p*A，p*B，它们混合形成理想溶液，液相组成为x，气相组成为y，若p*A > p*B ，则：（） (A) y A > x A (B) y A > y B(C) x A > y A(D) y B > y A 3.关于亨利系数，下列说法中正确的是：( ) (A) 其值与温度、浓度和压力有关(B) 其值与温度、溶质性质和浓度有关 (C) 其值与温度、溶剂性质和浓度有关(D)其值与温度、溶质和溶剂性质及浓度的标度有关 4.已知373K时液体A的饱和蒸气压为133.24kPa，液体B的饱和蒸气压为66.62kPa。设A和B形成理想溶液，当溶液中A的物质的量分数为0.5时，在气相中A的物质的分数为：( ) (A) 1 (B) 1/2 (C) 2/3 (D) 1/3 5.298K时，HCl(g,Mr=3 6.5)溶解在甲苯中的亨利常数为245 kPa·kg·mol-1,则质量分数达2%的HCl-甲苯溶液中HCl(g)的平衡压力为：( ) (A) 138kPa (B) 11.99kPa (C) 4.9kPa (D) 49kPa 6. 下列说法中正确的是：( ) (1) 溶液的化学势等于溶液中各组分的化学势之和 (2) 对于纯组分，则化学势等于其Gibbs自由能 (3) 理想溶液各组分在其全部浓度范围内服从Henry定律 (4) 理想溶液各组分在其全部浓度范围内服从Raoult定律 A. (1) (2) B. (2) (3) C. (2) (4) D. (3) (4) 7.真实气体的标准态是：( ) (A) f = p的真实气体(B) p = p的真实气体 (C) f = p的理想气体(D) p = p的理想气体 8. 关于偏摩尔量, 下面的说法中正确的是( ) A.偏摩尔量的绝对值都可求算 B. 系统的容量性质才有偏摩尔量 C.同一系统的各个偏摩尔量之间彼此无关 D.没有热力学过程就没有偏摩尔量 9. 关于理想溶液，下列说法不正确的是：（） A.组成理想溶液的几种物质，化学结构和物理性能十分接近； B.理想溶液中各种微粒间的相互作用力可忽略不计； C.理想溶液中各种物质的分子从溶液中逸出难易程度和纯态一样； D. 恒温恒压下，在由纯组分组成理想溶液的过程中既不吸热，也不放热。 10. 在298K、p下，两瓶含萘的苯溶液，第一瓶为2dm3(溶有0.5mol萘)，第二瓶为1dm3(溶有0.25mol萘)，若以μ1和μ2 分别表示两瓶中萘的化学势，则( ) (A) μ1 = 10μ2(B) μ1 = 2μ2 (C) μ1 = 1/2μ2 (D) μ1 = μ2 11、挥发性溶质溶于溶剂形成的稀溶液，溶液的沸点会：（） (A) 降低(B)升高(C)不变(D)可能升高或降低 12、下述说法中，正确的是： (1) 自然界中，风总是从化学势高的地域吹向化学势低的地域 (2) 自然界中，水总是从化学势高的地方流向化学势低的地方 (A) (1) (B) (2) (C) (1) 和(2) (D) 都不对
普通化学习题与解答(第二章)
第二章 化学反应的基本原理和大气污染 1、是非题（对的在括号内填“+”号，错的填“-”号） （1）r S ? 为正值的反应均是自发反应。 （- ） （2）某一给定反应达到平衡后，若平衡条件不变，分离除去某生成物，待达到新的平衡，则各反应物和生成物的分压或浓度分别保持原有定值。 （- ） （3）对反应系统122()()()(),(298.15)131.3r m C s H O g CO g H g H K kJ mol θ -+=+?=。由于化学方程式两边物质的化学计量数（绝对值）的总和相等，所以增加总压力对平衡无影响。 （- ） （4）上述（3）中反应达到平衡后，若升高温度，则正反应速率v （正）增加， 逆反应速率v （逆）减小，结果平衡向右移动。 （-） （5）反应的级数取决于反应方程式中反应物的化学计量数（绝对值）。 （-） （6）催化剂能改变反应历程，降低反应的活化能，但不能改变反应的r m G θ?。 （+） （7）在常温常压下，空气中的N 2 和O 2 能长期存在而不化合生成NO 。且热力学 计算表明22()()2()N g O g NO g +=的(298.15)0r m G K θ ?，则N 2 和O 2混合气必定 也是动力学稳定系统。 （ +） （8）已知4CCl 不会与2H O 反应，但422()2()()4()CCl l H O l CO g HCl aq +=+的 1(298.15)379.93r m G K kJ mol θ -?=-，则必定是热力学不稳定而动力学稳定的系统。 （ +） 2、选择题（将所有正确答案的标号填入空格内） （1）真实气体行为接近理想气体性质的外部条件是 （ b ） （a ）低温高压 （b ）高温低压 （c ）低温低压 （d ）高温高压 （2）某温度时，反应22()()2()H g Br g HBr g +=的标准平衡常数2410K θ-=?，则
第三章化学势
第三章 化学势 一、单选题 1、关于偏摩尔量，下列说法中错误的是( ) A.偏摩量必须有等温、等压条件 B.只有容量性质才有偏摩尔量，强度性质不可能有偏摩尔量 C.偏摩尔量是两个容量性质之比，它本身是一个强度性质 D.某组分的偏摩尔量不随温度T ，压力p 的变化而变化 2、对于偏摩尔量，指出下列说法错误者( ) （1）偏摩尔量必须有恒温恒压条件； （2）偏摩尔量不随各组分浓度的变化而变化； （3）偏摩尔量不随温度T 和压力p 的变化而变化； （4）偏摩尔量不但随温度T 、压力p 的变化而变化，而且也随各组分浓度变化而变化。 A.(2) (4) B.(3) (4) C.(2) (3) D.(1) (4) 3、在恒定温度与压力p 下，理想气体A 与B 混合后，说法中正确的是( ) (1)A 气体的标准态化学势不变； (2)B 气体的化学势不变 ； (3)当A 气体的分压为p A 时，其化学势的改变量为ΔμA =RTln(p A ／p ?)； (4)当B 气体的分压为p B 时，其化学势的改变量为ΔμB =-RTln(p B ／p*)。 A.(1) (2) B.(1) (3) C.(2) (4) D.(3) (4) 4、298.2K ，1×105Pa ，有两瓶四氯化碳溶液，第一瓶为1dm 3(含有0.2mol 的碘)，第二瓶为 2dm 3(含0.4mol 的碘)，若以μ1和μ2分别表示两瓶中碘的化学势，则( ) A.μ12=μ2 B.10μ1=μ2 C.μ1=μ2 D.2μ1=μ2 5、在298K ，1×105Pa 下有2dm 3溶有I 2的CCl 4溶液，I 2的化学势为μ1，吉布斯自由能为G 1， 现取出1dm 3溶液，其中I 2的化学势为μ2，吉布斯自由能为G 2，则( ) A.μ1=2μ2、G 1=G 2 B.μ1=2μ2、G 1=2G 2 C.μ1=μ2、G 1=2G 2 D.μ1=μ2、2G 1=G 2 6、下列哪个是化学势( ) A.()j n ,p ,T i n U/?? B.()j n ,p ,T i n H/?? C.()j n ,p ,T i n A/?? D.()j n ,p ,T i n G/?? 7、下列各式中哪个是化学势( ) A.()j n ,V ,T i n U/?? B.()j n ,V ,T i n H/?? C.()j n ,V ,T i n A/?? D.()j n ,V ,T i n G/?? 8、298K 时从大量浓度为0.01mol·dm 3的溶液中迁移1mol 溶质于另一大量浓度为0.001 mol·dm 3的溶液中，则该过程的Δμ等于(J·mol -1)( ) A.Δμ=RTln(1×10-2)； B.Δμ=RTln(1×10-3)； C.Δμ=RTln0.1； D.Δμ=RTln10。 9、下列各式哪个不是化学势( ) A.()j n ,p ,T i n G/?? B.()j n ,p ,T i n A/?? C. ()j n ,V ,S i n U/?? D.()j n ,p ,S i n H/??
物理化学第二章热力学第二定律练习题及答案
第二章热力学第二定律练习题 一、判断题（说法正确否）： 1．自然界发生的过程一定是不可逆过程。 2．不可逆过程一定是自发过程。 3．熵增加的过程一定是自发过程。 4．绝热可逆过程的?S= 0，绝热不可逆膨胀过程的?S> 0，绝热不可逆压缩过程的?S< 0。5．为了计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。6．由于系统经循环过程后回到始态，?S = 0，所以一定是一个可逆循环过程。 7．平衡态熵最大。 8．在任意一可逆过程中?S = 0，不可逆过程中?S > 0。 9．理想气体经等温膨胀后，由于?U = 0，所以吸的热全部转化为功，这与热力学第二定律矛盾吗 10．自发过程的熵变?S > 0。 11．相变过程的熵变可由计算。 12．当系统向环境传热时(Q < 0)，系统的熵一定减少。 13．一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。 14．冰在0℃，p下转变为液态水，其熵变>0，所以该过程为自发过程。 15．自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。 16．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。 17．在等温、等压下，吉布斯函数变化大于零的化学变化都不能进行。 18．系统由V1膨胀到V2，其中经过可逆途径时做的功最多。 19．过冷水结冰的过程是在恒温、恒压、不做其他功的条件下进行的，由基本方程可得?G = 0。 20．理想气体等温自由膨胀时，对环境没有做功，所以 -p d V= 0，此过程温度不变，?U= 0，代入热力学基本方程d U = T d S - p d V，因而可得d S = 0，为恒熵过程。 21．是非题： ⑴“某体系处于不同的状态，可以具有相同的熵值”，此话对否 ⑵“体系状态变化了，所有的状态函数都要变化”，此话对否 ⑶绝热可逆线与绝热不可逆线能否有两个交点 ⑷自然界可否存在温度降低，熵值增加的过程举一例。 ⑸ 1mol理想气体进行绝热自由膨胀，体积由V1变到V2，能否用公式： 计算该过程的熵变 22．在100℃、p时，1mol水与100℃的大热源接触，使其向真空容器中蒸发成 100℃、p的水蒸气，试计算此过程的?S、?S(环)。 23．的适用条件是什么 24．指出下列各过程中，物系的?U、?H、?S、?A、?G中何者为零 ⑴理想气体自由膨胀过程；⑵实际气体节流膨胀过程； ⑶理想气体由(p1,T1)状态绝热可逆变化到(p2,T2)状态； ⑷ H2和Cl2在刚性绝热的容器中反应生成HCl； ⑸ 0℃、p时，水结成冰的相变过程；⑹理想气体卡诺循环。 25．a mol A与b mol B的理想气体，分别处于(T,V,p A)与(T,V,p B)的状态，等温等容混合为 (T,V,p)状态，那么?U、?H、?S、?A、?G何者大于零，小于零，等于零 26．一个刚性密闭绝热箱中，装有H2与Cl2混合气体，温度为298K，今用光引发，使其化合为HCl(g)，光能忽略，气体为理想气体，巳知(HCl) = ·mol-1，试判断该过程中?U、?H、?S、?A、?G是大于零，小于零，还是等于零 27．在一绝热恒容箱内，有一绝热板将其分成两部分，隔板两边各有1mol N2，其状态分别为298K、p0与298K、10p0，若以全部气体为体系，抽去隔板后，则Q、W、?U、?H、?S中，哪些为零
北京科技大学 冶金物理化学 第二章 作业答案
P317 8 计算氧气转炉钢熔池(受热炉衬为钢水量的10%)中，每氧化0.1%的[Si]使钢水升温的效果。若氧化后SiO 2与CaO 成渣生成2CaO ?SiO 2（渣量为钢水量的15%），需要加入多少石灰（石灰中有效灰占80%），才能保持碱度不变（0.81kg ）,即2(CaO) 3(SiO ) w R w = =;增加的石灰吸热 多少?(答案：1092.2kJ)欲保持炉温不变，还须加入矿石多少kg? 已知：2229822;97.07kJ/mol r SiO CaO CaO SiO H +=??=- 钢的比定压热容p,0.84kJ /(K kg)st C =g ；炉渣和炉衬的比定压热容 p,, 1.23kJ /(K kg) sl fr C =g ;矿石的固态平均比热容p,ore 1.046kJ /(K kg)C =g ;矿石熔化潜热 fus ore 209.20/H kJ kg ?=; 2r [Si]2[O](SiO ) ; H -600kJ/mol +=?≈ 221r [Si]O (SiO ) ;H = 28314kJ/kgSi , H 792.792kJ/mol +=?-?≈- 解： 221 [Si]O (SiO ) ;H = 28314kJ/kgSi +=?- 硅氧化所产生的化学热不仅使钢水升温，而且也使炉渣、炉衬同时升温。忽略其他的热损失。设有钢水质量m st ,根据 p,p,p,()st st sl sl fr fr Q c m c m c m t =++? 11p,p,p,p,p,p,11 p,p,p,p,p,p,0.1%0.1%0.1% 10%15%(10%15%) 0.1%28314 = 0.84 1.2310%st st st sl sl fr fr st st sl sl fr fr st st st st sl st fr st st st sl fr m H Q t c m c m c m c m c m c m m H m H c m c m c m m c c c ????== ++++??????= = ?+??+???+?+??+?+- 1.2315% = 24.67 K ?-，升温 硅的氧化反应是放热反应，所以钢水升温约24.67K 。 方案一： 过剩碱度：氧化后SiO 2与CaO 成渣生成2CaO ?SiO 2,即渣中的（CaO ）减少，碱度减小，减少的量是与氧化后SiO 2结合CaO 的量。所以需要增加石灰，使得碱度不变。 工程碱度：氧化后的SiO 2使得(SiO 2)增多，（CaO ）不变，碱度减小，所以需要增加石灰。
普通化学习题答案化学工业出版社
第二章习题 1. 是非题（对的在括号内填“√”，错的填“×”） （1）当主量子数n=2时，角量子数l只能取1。（×）（2）p轨道的角度分布图为“8”形，表明电子是沿“8”轨迹运动的。（×）（3）多电子原子的能级只与主量子数n有关。（×）（4）主量子数n=3时，有3s、3p、3d和3f四个轨道。（×）（5）原子中某电子的合理的波函数，代表了该电子可能存在的运动状态，该运动状态可视为一个原子轨道。（√ ）（6）VIB族的所有元素的价电子层排布均为3d44s2。（×）（7）微观粒子的质量越小，运动速度越快，波动性就表现得越明显。（√ ）（8）多电子原子的能级图是一个近似能级关系。（√ ）（9）所有原子轨道都有正、负部分。（×）（10）在s轨道中可以填充两个自旋方向相反的电子。（√ ）（11）3d能级对应的量子数为n = 3，l = 2。（√ ）（12）某元素原子外层电子构型是3d23s2，则它在周期系中的分区属ds区。（×）（13）电子的波动性是大量电子运动表现出的统计性规律的结果。（√ ）（14）最外层电子排布为n s1的元素是碱金属元素。（×）（15）不存在四个量子数完全相同的两个电子。（√ ）（16）波函数角度分布图中的正负号代表所带电荷的正负。（×） 2. 选择题（将正确答案的标号填入括号中） （1）某元素+2价离子的电子分布式为1s22s22p63s23p63d10，该元素在周期表中所属的分区是（A ）。 (A) ds区(B) d区(C) p区(D) f区 （2）在下列离子的基态电子构型中，未成对电子数为5的离子是（ B ）。 (A) Cr3+(B) Fe3+(C) Ni2+(D) Mn3+ （3）量子力学的一个轨道（ D ）。 (A) 指n，l，m，m s四个量子数具有一定数值时的一个波函数 (B) 指n具有一定数值时的一个波函数 (C) 指n，l具有一定数值时的一个波函数 (D) 指n，l，m三个量子数具有一定数值时的一个波函数
大学无机化学第二章试题及答案
大学无机化学第二章试 题及答案 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
第二章 化学热力学基础 本章总目标： 1：掌握四个重要的热力学函数及相关的计算。 2：会用盖斯定律进行计算。 3：理解化学反应等温式的含义，初步学会用吉布斯自由能变化去判断化学反应的方向。 各小节目标： 第一节：热力学第一定律 了解与化学热力学有关的十个基本概念（敞开体系、封闭体系、孤立体系、环境、状态、状态函数、过程、途径、体积功、热力学能），掌握热力学第一定律的内容（△U=Q-W ）和计算。 第二节：热化学 1：掌握化学反应热的相关概念： ○ 1反应热——指恒压或恒容而且体系只做体积功不做其它功的条件下，当一个化学反应发生后，若使产物的温度回到反应物的起始温度，这时体系放出或吸收的热量称为反应热。（）。 ○ 2标准生成热——某温度下，由处于标准状态的各元素的指定单质生成标准状态的1mol 某纯物质的热效应。符号f m H θ ?,单位：1J mol -?或 1kJ mol -?）。 ○ 3燃烧热——在100kPa 的压强下1mol 物质完全燃烧时的热效应。符号：c m H θ?；单位：1kJ mol -?。 2：掌握恒容反应热△U=Q v -W;恒压反应热Q p =△H 恒容反应热和恒压反应热的关系：p V Q Q nRT =+? 3：掌握盖斯定律内容及应用 ○ 1内容：一个化学反应若能分解成几步来完成，总反应的热效应等于各步反应的热效应之和。
○ 2学会书写热化学方程式并从键能估算反应热。 第三节：化学反应的方向 1：了解化学热力学中的四个状态函数——热力学能、焓、熵、吉布斯自由能。 2：重点掌握吉——赫公式r m r m r m G H T S θθθ ?=?-?的意义及计算。 3;建立混乱度、标准摩尔反应焓、标准摩尔反应自由能和标准熵以及标准摩尔反应熵的概念，并学会对化学反应的方向和限度做初步的讨论会运用吉布斯自由能判断反应的自发性。 Ⅱ 习题 一 选择题 1.如果反应的H 为正值，要它成为自发过程必须满足的条件是（ ） 为正值，高温 为正值，低温 为负值，高温 为负值，低温 2.已知某反应为升温时rG 0值减小，则下列情况与其相符的是（ ） <0 >0 C.rH 0>0 <0 3.该死定律认为化学反应的热效应与途径无关。这是因为反应处在（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版) A.可逆条件下进行 B. 恒压无非体积功件下进行 C. 恒容无非体积功件下进行 D.以上B,C 都正确 4.在298K 时反应 H 2（g ）+1/2O 2（g ）=H 2O （g ）的Qp 和Qv 之差（KJ/mol ）是（ ） B.3.7 C. 冰的熔化热为mol ，00C 时将1.00g 水凝结为同温度的冰，其S 为（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版) -1K -1 -1K -1 C .0 D.+ -1K -1 6.下列变化为绝热过程的是（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版) A.体系温度不变 B.体系不从环境吸收热量 C.体系与环境无热量交换 D.体系的内能保持不变 7.某反应在298K 时的Kc 1=5，398K 时Kc 2=11，则反应的rH 0值为（ ） A 〈0 B. 〉0 C.于0 D.不一定
物理化学第二章习题 (1)
杨婷蔚 徐鑫鑫 2.3 在25℃及恒定压力下，电解1mol水(H2O,l)，求过程的体积功。 H2O(l) ＝ H2(g) + 1/2O2(g) 解: n = 1mol 25℃,101.325kPa H2O(l) H2(g) + O2(g) n1=1mol 1mol + 0.5mol = n2 V1 = V l V(H2) + V(O2) = V2 恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3） W=－p ambΔV =－(p2V2-p1V1)≈－p2V2 =－n2RT=－3.718kJ 舒海鑫 2.4 系统由相同的始态达到了相同的末态。若途径a的Qa=2.078kJ，Wa=-4.157kJ,而途径b的Qb=-0.692kJ。求Wb 解：ΔU只取决于封闭系统的始、末状态,而与具体途径无关 因为：系统由相同的始态达到了相同的末态 所以：ΔU1 = ΔU2 即Qa +wa = Qb + wb
2.078kJ + (-4.157)kJ = -0.692kJ + wb Wb = -1.387kJ 陆爱玲 2-5 始态为25℃，200kPa的5 mol 某理想气体，经a，b两不同途径到达相同的末态。途径a 先经绝热膨胀到– 28.57℃，100kPa，步骤的功Wa= - 5.57kJ；在恒容加热到压力200 kPa 的末态，步骤的热Qa= 25.42kJ。途径b为恒压加热过程。求途径b的Wb及Qb 解：过程为 5mol 5mol 5mol Wa=-5.57 kJ Qa=25.42kJ 25℃-28.57℃t0℃ 200kPa 100kPa 200kPa V1 V2 V3 V1=nrT1/P1=5×8.314×298.15÷（200×1000）=0.06197m3 V2=nrT2/P2=5×8.314×(-28.57+273.15)÷（100×1000）=0.10167m3 Wb=-Pamb(v2-v1)=-200×1000×(0.10167-0.06197)=-7940 J=-7.940KJ 对a过程△U=Wa+Qa=(-5.57+25.42)kJ =19.85kJ 对b过程△U=Wb+Qb Q b= △U-Wb=(19.85+7.940)kJ=27.79kJ 李淳玉 2.6 4 mol的某理想气体，温度升高20 C，求的值。 解：根据焓的定义 季晓林