化学反及应的方向.pptVIP

* 第二章 化学热力学基础 2.1 热力学基础知识2.2 热化学2.3 化学反应的自发性 学 习 要 点 1、理解熵与吉布斯自由能； 2、理解熵增原理； 3、掌握吉布斯自由能的应用。 2.3 化学反应的方向 推动化学反应的神秘力量是 Zn+Cu2+　 常温常压下 显然，一定条件下，化学反应自发地朝向某一方向。 Zn2+ + Cu ★自发过程－瀑布 高势能 低势能 ★自发过程－气流扩散 高压区 低压区 2.3.1自发过程的定义 其相反过程就叫做非自发过程，它不会自动地进行的，需环境对系统做非体积功才能进行。 一定条件下，不受外界影响，就能自动进行的过程，称为自发过程。 自发过程的特征 (2) 只能进行到一定的限度。当过程进行到一定程度后，过程会处于平衡状态。 (1) 单方向地进行。相同条件下不可能自发地逆向进行。要使其逆转，必须借助外力，即环境对体系作功。夏天室内气温的降低需要借助空调机做功（消耗电能达到）。 “一言既出，驷马难追”；“泼水难收” (3) 自发过程都可以用来作功。许多自发过程是体系能量的降低的过程，放出的能量可以用来作功。 反应物的总能量高 生成物的总能量低 放热反应 （1）C(石墨)+O2(g)→CO2(g) Δ rHm? ＝─ 393.5 kJ·mol-1 鉴于许多能自发的反应是放热的基础上。 19世纪70年代，贝赛洛提出经验规则：在没有外界的参与下，化学反应总朝着放热更多的方向进行。 寻找化学反应方向的判据 用反应的焓变ΔrH 来作为反应能否自发进行的判断依据，且认为放热越多，反应越易自发进行。 无情地被推翻 （1）N2O5(g) ═ 2NO2 (g) + 1/2O2 (g) Δ r Hm? ＝ + 56.7 kJ ·mol-1 在给定的条件下，单凭焓变并不能判断反应的自发性，反应是否放热只是有利于反应自发进行的一个重要因素，应该还存在别的也能决定反应自发的因素。 结论 （2） CaCO3(s) ═ CaO(s) + CO2 (g) ΔrHm? ＝ ＋178 kJ·mol-1 桂子月中落，天香云外飘 ★自发过程－八月桂花香 高浓度区 低浓度区 自发过程－气体混合 等温等压条件下 过程自发 混乱度大 混乱度小 前 后 混乱度:系统内部质点运动的混乱程度。 2.3.2 熵概念初步 符号为S。SI单位为J·mol－1·K－1。 系统混乱度越大熵值越大，混乱度越小熵值越小。 熵: 是系统内部质点运动的混乱度的量度(热力学) 在孤立系统中,实际发生的过程,总是朝着熵值增大的方向，此即熵增原理。 混乱度:系统内部质点运动的混乱程度。 热力学已经证实： 生成物的总熵值 反应物的总熵值 熵增反应 寻找化学反应自发方向的判据 热力学第三定律指出：在绝对零度（0K）时，任何物质的完整晶体的熵等于零，由此就可以测量任何物质在温度T时熵的绝对值。 热力学第三定律 标准状态下1mol物质在TK时的熵S称为该物质在TK时的标准摩尔熵，用符号表示Sm? 。 298K时,一些重要物质的Sm?列于附录。 化学反应的△rSm ? ?rSm? ＝ ? S? (生成物) - ? S? (反应物) 一般地，对于反应：m A + n B ? x C + y D 例题 计算反应 CaCO3(s) ═ CaO(s)+ CO2 (g) 在298K时的ΔrHm?和△rSm? ，初步分析该反应的自发性。 CaCO3(s) ═ CaO(s) + CO2 (g) △rSm? / J?mol-1?K-1 92.9 39.75 213.6 ΔrHm? /kJ?mol-1 - 1206.92 -635.09 -393.5 解： 根据 吸热不利于反应自发进行 实验证实 298 K ，该反应的不进行，但是温度升高到1111 K ，该反应的自发。 熵值增大，有利于反应自发进行。 显然温度也影响着反应的自发性。 *