《大学化学教学资料》化学反应的基本原理与大气污染.ppt

目 录 第二章化学反应的基本原理与大气污染 判断化学反应方向的参数 2Fe(s) + 1.5O2(g) = Fe2O3(s) ?H? = －822 kJ/mol 自发 ?S? ? 0 N2(g) + O2(g) = 2NO(g) ?H? = +180 kJ/mol 非自发 ?S? ＝0 KNO3(s) = K+(aq) + NO3- (aq) ?H? = 35 kJ/mol 自发 ?S? 0 3H2 (g) + N2 (g) = 2 NH3 (g) ?H? = -92.2 kJ/mol 自发 ? ?S? = -0.199 kJ · mol-1· K-1 热效应： ?H 混乱度（熵）： ?S 综合判断参数： ?G = ?H － T?S §2-1 化学反应方向－吉布斯函数变 因此，用E?原理可以： 判断反应方向：?rH 0 自发 ?rH 0 不自发 如：用玻璃瓶装HCl、HF气体？ SiO2(s) +4HF(g) ==SiF4(g) +2H2O(g) ?rHm? =-166.3 kJ·mol-1 SiO2(s)+4HCl(g)==SiCl4(g)+2H2O(g) ?rHm? = 87.6 kJ·mol-1 判断化合物的相对稳定性： ?fHm?趋于负? 稳定 ?fHm?趋于正?不稳定 如：H2(g)+F2(g)==2HF(g) ?Hm? = 2?fHm? =-546.6 kJ·mol-1 H2(g)+Cl2(g)==2HCl(g) ?Hm? = 2?fHm? =-184.6 kJ·mol-1 所以HF比HCl更稳定 HF(g) HCl(g) HBr(g) HI(g) H2O(g) H2S(g) ?fHm? -273.3 -92.3 -36.3 26.5 -241.8 -20.6 E?原理是否总正确？是否唯一判定反应方向的根据？ 如：KNO3(s) + 水 ? 溶液 自发无疑 但吸热(?H0) 又如：CaCO3(s) == CaO(s) + CO2(g) ?rHm?298 =177.6 kJ·mol-1 在850℃时自发进行！ 违反E?原理的过程也自发！ Why? 自然界一定存在另一规律 2、熵增原理(反应的熵变) 定义: 熵(Entropy)S:组成物质的质点在体系内排列和 运动 的无序程度——体系内部混乱的程度 (体系的混乱度) ( dS=?Q可逆/T ) S的大小? 体系混乱度大小的量度 如何量度？ 用体系的微观状态数? 而 , 对于总的? ，只要A中一个微观状态改变，总的微观状态就已经改变。 如果A中有1个变化，因B中有? B个变化，所以总?变化有? B个 如A中还有第2个变化，总?变化即有: ? B+? B=2? B，等等 实际上A中共有?A个变化，所以：总 ? =?A×?B 总 S=SA+SB 总 ? =?A×?B 表明：S具有加和性关系，而微观状态数?为乘积关系 在数学上，只有对数函数可以实现这种联系，因此： Boltzmann给出了：S ? ln? 或 S = k ln? k=1.3806503(24)×10-23 J·K-1=R/N0 ——Boltzmann 常数 §2-1 化学反应方向－吉布斯函数变 § 2-1 化学反应方向－吉布斯函数变 2.1 化学反应方向－吉布斯函数变 正因为体系有S?趋势，所以，热力学第二定律: 1