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工程热力学思考题答案-第十三章
第十三章化学热力学基础
1.在无化学反应的热力变化过程中,如果有两个独立的状态参数各保持不变,则
过程就不可能进行。在进行化学反应的物系中是否受此限制?
答:否。对于发生化学反应的物系,参与反应的物质的成分或浓度也可变化,故
确定其平衡状态往往需要两个以上的独立参数。
2.化学反应实际上都有正向反应与逆向反应在同时进行,化学反应是否都是可逆
反应?怎样的反应才是可逆反应?
答:一切含有化学反应的实际过程都是不可逆的。并不是能够逆向进行就是可逆
过程。如果在完成某含有化学反应的过程后,当使过程沿相反方向进行时,能够
使物系和外界完全恢复到原来状态,不留下任何变化,这样的理想过程是可逆过
程。
3.反应热和反应热效应的关系是什么?它们是否是性质相同的量?
答:反应热是指化学反应中物系与外界交换的热量。若反应在定温定容或定温定
压下不可逆地进行,且没有作出有用功(这时反应的不可逆程度最大),则这时
的反应热称为反应热效应。
否。反应热是过程量,与反应过程有关,而热效应是专指定温反应过程中不
作有用功时的反应热,是状态量。
4.反应焓、燃烧焓、生成焓、标准生成焓、标准燃烧焓相互间是什么关系?它们
与热效应有何联系?
答:定温定压反应的热效应等于反应前后物系的焓差(QHH),这个焓
p21
差叫做“反应焓”。燃料的燃烧反应是不作有用功的反应,1mol燃料完全燃烧时的
定压热效应常称为“燃烧热”其绝对值称为热值。由一些单质(或元素)化合成1mol
化合物时的热效应称为该化合物的“生成热”,定温定压的热效应等于焓差,故定
温定压的生成热又称为“生成焓”。通常,在涉及化学反应的过程中,规定
p101325Pa、T298.15K为标准状态,这一状态下的热效应称标准热效应。
标准状态下的燃烧热和生成热分别称为“标准燃烧焓”和“标准生成焓”。
5.为什么氢的热值分高热值与低热值,而碳的热值却不必分高低?
答:氢作为燃料燃烧时,燃烧产物可能是气态也可能是液态,所以有高热值低热
值之分,其差之为潜热。而碳作为燃料其燃烧产物只能是气态。所以只有一个热
值。
6.赫斯定律是通过实验得到的,你能否尝试从热力学第一定律推出赫斯定律?
答:若反应在定温定容或定温定压下不可逆地进行,且没有作出有用功(这时反
应的不可逆程度最大),则这时的反应热称为反应热效应。
证明:
若忽略宏观位能和动能的变化,化学反应过程中热力学第一定律解析式可表
达成如下形式:QUUWW
21u
1/3
工程热力学思考题答案-第十三章
式中:Q是反应热;U是热力学能,包含热内能和化学能;W是有用功;
u
W是体积变化功。
(1)定温定容:反应热效应为QUU;
V21
(2)定温定压:QUUWp(VV)HHW,反应热效应
21u,p2121u,p
为QHH。
p21
U
因为和H都是状态量,说明热效应只取决于反应前后的状态,与中间经
历的反应途径无关。赫斯定律得证。
7.请列举若干例子说明,利用赫斯定律通过我们已经深入了解的反应系列确定对
之了解很少的反应的热效应。能否通过类似的过程确定反应热?为什么?
1
答:(1)COCOQ中的Q不能直接测定,但根据赫斯定律通过以下反
2222
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