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第二章 化学反应的基本原理与 大气污染控制 本章主要内容 化学反应的方向和吉布斯函数 化学反应的限度和化学平衡 化学反应速率和 速率方程 注册结构师基础考试大纲对本章要求的内容 化学反应速率的表示方法、浓度温度对反应速率的影响、速率常数与反应级数、活化能及催化剂概念、化学平衡特征及平衡常数表达式、化学平衡移动原理及计算、压力商与化学反应方向判断 ? ？？太可怕了！！ 幸亏水不能自己变成氢气。 2.1　化学反应的方向和吉布斯函数 2.1.1 熵和吉布斯函数 1、自发过程 自发反应（或过程）：在给定条件下不需要环境对系统做功而能自己进行的反应或过程。如： 　　C（s）+ O2(g) = CO2(g) 　　Zn(s) + 2H+ (aq) = Zn2+(aq) + H2(g) 自发反应的逆反应不能自发进行。 影响自发反应的因素有哪些？ 热力学研究表明，对自发反应的方向产生影响的因素有： 1、反应的焓变； 2、反应的熵变； 3、反应的温度。 反应的焓变ΔH 由于自发反应大多数为放热反应，故有人曾试图用反应的热效应（焓变）来作为反应能否自发进行的判据，认为： ΔH 0 为自发反应 ΔH 0 为非自发反应 　然而，有些自发反应或过程却是吸热的，如 H2O （s）= H2O（l） ΔH 0 　所以，焓变的数据不能单独作为反应自发性的判据。 2、熵 S （1）熵变的基本概念 熵是一个状态函数，用来度量系统内微观粒子的混乱度。用符号　S　表示。 系统的熵值越大，系统内部微观粒子的混乱程度就越大。 在反应或过程中系统混乱度的增加就用系统熵值的增加（ΔS）来表达。 ΔS 0 系统的熵值减少 ΔS 0 系统的熵值增加 （2）物质熵值数据的获得 热力学规定：在绝对零度时，任何纯净的完整晶体的熵值为零。（热力学第三定律） 规定熵：在某一温度时物质的熵值，称为这一物质的规定熵。 标准熵 Smθ：单位物质的量（1mol）的纯物质在标准条件下的规定熵叫做该物质的标准摩尔熵，以Sθm 表示。在本课程中，简称标准熵。 注 意： ① Sθm 的单位为 J· mol-1·K-1。 ② 对于水合离子，规定处于标准 条件时的水合 H+ 离子的标准熵值为零。 ③ 温度值不在标准条件中，为使用方便，一般以298.15K的数据来讨论问题。本课程用教材的附录中有298.15K时的Sθm 的数据。 （3）物质熵值大小的一般规律： a： 对同一物质 　　 S( g ) S ( l ) S( s )； b： 同一物质在相同的聚集状态时，其熵值随温度的升高而增大； c：一般来说，在温度和聚集状态相同时，分子或晶体结构较复杂的物质的熵值较大。 （4）标准熵变ΔrSθm的计算方法： 对于反应： aA + bB = gG + dD 反应的标准熵变为： ΔrSθm = Sθm（生成物）- Sθm（反应物） = [g Sθm （G） + d Sθm （D）] - [a Sθm（A）+ Sθm（B）] 这与用ΔfH θm 计算ΔrH θm方法是一样的! 原因：H、S 均为状态函数。 例2.2 试计算石灰石（CaCO3）热分解反应的ΔrH θm （298.15K）和ΔrS θm （298.15K），并初步分析该反应的自发性。 解：写出方程式并查表得： CaCO3（s）= CaO（s）+ CO2（g） ΔfH θm / kJ· mol-1 -1206.92 -635.09 -393.51 Sθm / kJ· mol-1 ·K-1 92.9 39.75 213.74 ΔrH θm = [ΔfH θm （CaO）+ ΔfH θm （CO2）] - [ΔfH θm （CaCO3）