第三章化学热力学基础概述.pptVIP

教学目的及要求： 1、掌握熵和吉布斯自由能的概念、意义和应用。 2、能够运用熵和吉布斯自由能判断反应方向。 §3-3 化学反应的方向 一、反应方向概念——化学反应的自发性 自发过程具有以下特征： 自发过程具有单向性，既不可逆，若相反方向进行，只能环境对体系做功； 自发过程的体系能够对外做功，例如水力发电； 自发过程有一定限度，体系达到平衡，自发过程就终止 热力学第二定律 自发过程是有限度的，平衡态就是自发过程的限度。 总 结 反应的焓变 ΔrHθm对反应的进行方向有一定的影响，但不是唯一的影响因素。 放热是化学反应进行的一种趋向。 化学反应自发向吸热方向进 行，又是为什么呢？ 二、状态函数——熵 1、混乱度和微观状态数 （b） 思 考 a图和b图什么变化？ b图和c图比较有什么变化？ 说明。。。。。。 2、熵——热力学上能够描述体系混乱程度的状态函数，用S表示。 S = klnΩ 其中： Ω——微观状态数； k——波尔兹曼常数（1.38 × 10-23J · k-1） 熵的特点： ①体系熵值越大，其Ω越大，则混乱程度越大； ②反应向着熵值增加的方向进行； ③反应的焓变和熵变对反应方向均有影响。 3、热力学第三定律 在0 K时，任何完整晶体中的原子或分子只有一种排列方式，即只有一种微观状态，其熵值为零。 标准熵——1 摩尔纯物质在标准状态下的熵，用Smθ表示，单位J·mol-1·K-1 某个化学反应的标准摩尔熵变： ΔrSmθ =Σ niSθm（产物）－ Σ njSθm（反应物） 课堂习题 计算下列反应在298.15 K条件下的△rSmθ。 6 CO2（g）+ 6 H2（l） 6H12O6（s）+ 6O2（g） 三、状态函数——吉布斯自由能 1876年，吉布斯提出了一个总和了熵、焓和温度的状态函数，称之为吉布斯自由能或吉布斯函数，以符号G表示，单位为J或kJ，其定义式为： G = H – TS 在等温等压过程中，吉布斯自由能变： △G = △H – T△S 1、吉布斯自由能变的计算 ΔrGmθ =Σ niΔfGθm(产物)- Σ njΔfGθm(反应物) 课堂练习 ： 3、吉布斯函数判据 △rGmθ ＞ 0，自发过程； △rGmθ = 0，反应达到平衡状态； △rGmθ ＜ 0，非自发过程， 逆反应为自发过程。 课堂习题：例1、例2 例1 计算反应 CO（g）+ H2O CO2（g）+ H2（g） 在298.15 K时的△rGmθ ，并判断反应进行的方向。 例2 CaCO3（s）的分解反应如下： CaCO3（s） CaO（s）+ CO2（g） （1）在298.15 K及标准条件下，此反应能否自发进行？ （2）若要自发进行，反应温度是多少？ 本章习题 一、选择题 1. 被绝热材料包裹的房间内放一个冰箱，将冰箱门打开的同时向冰箱提供电能使其运行，房间温度将： A 逐渐升高 ； B 逐渐降低； C 不变； D 无法确定。 2. 一个人精确计算他一天当中做功所需付出的能量，总计12800 kJ，所以他认为每天所需摄入的能量总值为12800 kJ。这一说法是否正确？ A 正确； B 违背热力学第一定律； C 违背热力学第二定律。 3. 如果体系经过一系列变化后，又变回初始状态，则体系的 ＿ ＿ ＿ ＿ A Q = 0，W = 0， △ U = 0 ，△ H = 0； B Q ≠ 0，W ≠ 0， △ U = 0 ，△ H = Q； C Q = -W， △ U = Q + W ，△ H = 0； D Q ≠ W， △ U = Q + W，△ H = 0； 4. 反应 Na2O（s）+ I2（g）= 2NaI（s）+ 1/2O2（g） 的△rHmθ 为＿ ＿ ＿ ＿ A 2△fHmθ ( NaI，s )- △fHmθ ( Na2O ，s) B △fHmθ ( NaI，s)- △fHmθ ( Na2O ，s)-△fHmθ ( I2，g) C 2△fHmθ (NaI，s)- △fHmθ (Na2O ，s)-△fHmθ (I2，g)