景山中学第十五讲化学平衡讲解.pptVIP

景山中学化学竞赛第十五讲;一．化学反应计量方程式和反应进度 ;一．化学反应计量方程式和反应进度 ;§1 热力学中的常用术语; (1) 体系和环境;　　(2)体系的性质 　　根据体系中物质的量的关系，体系的性质可分为两类： 　　广度性质(亦称容量性质) 如体积、质量等，具加和性。 　　 强度性质 　　此种性质的数值不随体系中物质的总量而变，它仅由体系中物质本身的特性所决定，也就是没有加和性。如温度、密度就是强度性质。;广度性质和强度性质示意图;一．化学反应计量方程式和反应进度 ;（1）状态和状态函数 　　在一定条件下，当系统的所有性质（如温度、压力、体积等）都有确定的数值并且不随时间而变化时，系统就处在一定的状态。 　　热力学上把决定系统状态的那些性质称为状态函数。 　　;(3) 状态和状态函数;始态——体系发生变化前的状态 终态——体系发生变化后的状态;(4) 过程和途径;例如，某理想气体的状态变化可有以下不同的途径：;(5) 体积功和p -V图;(6) 热力学能(即内能);§ 2 化学反应的热效应;热力学第一定律的数学表达式; 热和功;例如，某气缸内有1molN2(视为理想气体) 已知：状态Ⅰ p1=1.013×105Pa V1=24.87L T1=303.25K 状态Ⅱ p2=1.013×105Pa V2=30.62L T2=373.15K;化学反应的热效应;(2)恒压反应热(Qp)：恒温恒压且只做体积功时反应 吸收或放出的热量。;Qp = ?H;一．化学反应计量方程式和反应进度 ;热化学方程式;2H2(g)+O2(g) ? 2H2O(g); (4)正逆反应的热效应数值相同，符号相反。;Hess定律;例：已知298.15K下，反应：;解：利用Hess定律;生成热; 2、 的应用——计算化学反应的热效应;;;反应物; 对反应物取负值，对生成物取正值,化学反应一般可以写成如下通式： 。 上式常写成下列简单形式： 通常可写成如下更简单的形式：; 对任意反应 ，反应进度定义为： 对有限变化，可以改写为： ;引入反应进度的优点： 在反应进行到任意时刻，可以用任一反应物或生成物来表示反应进行的程度，所得的值都是相同的。 注意： 反应进度，必须与化学反应计量方程相对应。 ;例 2-1 10 mol N2 和 20 mol H2 在合成塔混合后，经多次循环反应生成了 4 mol NH3。试分别以如下两个反应方程式为基础，计算反应进度变。 （1） （2） 解：生成 4 mol NH3，消耗 2 mol N2 和 6 mol H2。N2、H2 和 NH3 的物质的量变化分别为：; （1） （2）;二．化学平衡的热力学和动力学特征 ;化学反应的方向;1. 自发变化;若为化学反应过程则为自发反应。;许多放热反应能够自发进行。例如：; 自然界的自发过程，一般都朝着能量降低 的方向进行，能量越低，体系的状态越稳定。; 焓变只是影响反应自发性的因素之一，但不是唯一的影响因素。;3、状态函数 熵(entropy);微观状态数与粒子数、活动位置：; 粒子的活动范围愈大，体系的微观状态数愈多，系统的混乱度愈大。; 熵是系统混乱度的量度，用符号 S 表示。熵是状态函数，熵变只取决于系统的始态和终态，与实现变化的途径无关。系统的熵越大，其混乱度就越大；系统的熵越小，其混乱度就越小。 影响熵的因素主要有： （1）物质的聚集状态：同种物质的气相、液相、固相相比较，气相的混乱度最大，而固相的混乱度最小。因此，对于同种物质，气相的摩尔熵最大，而固相的摩尔熵最小。 （2）分子的组成：聚集状态相同的物质，分子中的原子数目越多，混乱度就越大，其熵也就越大；若分子中的原子数目相同，则分子的相对分子质量越大，混乱度就越大，其熵也就越大。; （3）温度：温度升高，物质的混乱度增大，因此物质的熵也增大。 （4）压力：压力增大时，将物质限制在较小的体积之中，物质的混乱度减小，因此物质的熵也减小。压力对固相或液相的熵影响很小，但对气相的熵影响较大。 热力学规定：在 时，任何纯物质的完整晶体的熵为零。 将某纯物质从 0 K 升高到温度 T ，此过程的熵变就是温度 T 时该纯物质的规定熵：;3、熵有如下特点：