《化学反应的方向》PPT课件

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1、第一节化学反应的方向和吉布斯自由能变无机化学多媒体电子教案第二章化学反应的方向、速率和限度第一节化学反应的方向和吉布斯自由能变9/8/20212-1-1化学反应的自发过程2-1-1化学反应的自发过程自发过程例如:水总是自动地从高处向低处流，铁在潮湿的空气中易生锈。例如：欲使水从低处输送到高处，可借助水泵作机械功来实现。在一定条件下不需外界作功，一经引发就能自动进行的过程，称为自发过程。要使非自发过程得以进行,外界必须作功。注意：能自发进行的反应，并不意味着其反应速率一定很大。9/8/20212-1-2影响化学反应方向的因素2-1-2影响化学反应方向的因素化学反应的焓变自发过

2、程一般都朝着能量降低的方向进行。能量越低，体系的状态就越稳定。对化学反应，很多放热反应在298.15K,标准态下是自发的。例如:CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)rHm=-890.36kJ·mol-19/8/2021曾试图以反应的焓变(ΔrHm)作为反应自发性的判据。认为在等温等压条件下，当ΔrHm<0时:化学反应自发进行ΔrHm>0时:化学反应不能自发进行但实践表明:有些吸热过程(ΔrHm>0)亦能自发进行2.Ag2O(s)→2Ag(s)+O2(g)12rHm=31.05kJ·mol-1可见，把焓变作为反应自发性的判据是不准确、不全面的。除了反应

3、焓变以外，还有其它因素(体系混乱度的增加和温度等),也是影响许多化学和物理过程自发进行的因素。例如1.NH4Cl(s)→NH4(aq)+Cl-(aq)rHm=14.7kJ·mol-1＋9/8/2021为什么有些吸热过程亦能自发进行呢?NH4Cl晶体中NH4和Cl-的排列是整齐有序的。NH4C1晶体进入水中后，形成水合离子(以aq表示)并在水中扩散。在NH4Cl溶液中，无论是NH4(aq)、Cl-(aq)还是水分子，它们的分布情况比NH4C1溶解前要混乱得多。++例如1.NH4Cl(s)→NH4(aq)+Cl-(aq)rHm=14.7kJ·mol-1＋9/8/2021为什么

4、有些吸热过程亦能自发进行呢?2.Ag2O(s)→2Ag(s)+O2(g)12rHm=31.05kJ·mol-1再如反应前后对比,不但物质的种类和“物质的量”增多,并产生了热运动自由度很大的气体,整个物质体系的混乱程度增大。9/8/2021化学反应的熵变熵的概念：体系内组成物质粒子运动的混乱程度。熵是描述物质混乱度大小的物理量。物质(或体系)混乱度越大,对应的熵值越大符号：S单位:JK-1在0K时,一个纯物质的完美晶体,其组分粒子(原子、分子或离子)都处于完全有序的排列状态,混乱度最小,熵值最小。把任何纯物质的完美晶体在0K时的熵值规定为零(S0＝0)9/8/2021化学反

5、应的熵变熵的性质：熵是状态函数温度升高,体系或物质的熵值增大。例如：我们将一种纯晶体物质从0K升到任一温度(T)，并测量此过程的熵变量(ΔS)，则该纯物质在TK时的熵(ST)ΔS＝ST-S0＝ST-0＝ST9/8/2021标准摩尔熵某单位物质的量的纯物质在标准态下的熵值称为标准摩尔熵。单位：J·mol-1·K-1符号：Sm注意：(1)纯净单质在298.15K时Sm≠0(2)物质的聚集状态不同其熵值不同同种物质Sm(g)>Sm(1)>Sm(s)(3)物质的熵值随温度的升高而增大(4)气态物质的熵值随压力的增大而减小9/8/2021因为熵是一种状态函数化学反应的标准摩尔反应熵变(

6、rSm)只取决于反应的始态和终态，而与变化的途径无关。rSm＝ΣνiSm(生成物)+ΣνiSm(反应物)标准摩尔反应熵变9/8/2021例计算反应：2SO2(g)+O2(g)→2SO3(g)的rSm解：　　　　　2SO2(g)+O2(g)→2SO3(g)Sm/(J·mol-1·K-1)248.22205.138256.76rSm＝2Sm(SO3)-[2Sm(SO2)+Sm(O2)]={2(256.76)-[2(248.22)+205.138]}J·mol-1·K-1=-188.06J·mol-1·K-1注意熵的符号和单位9/8/2021化学反应的吉布斯自由能变──热化

7、学反应方向的判据摩尔吉布斯自由能变量(简称自由能变)，以rGm表示，单位：kJ·mol-1吉布斯公式在等温、等压下,化学反应摩尔吉布斯自由能变(rGm)与摩尔反应焓变(rHm)、摩尔反应熵变(rSm)、温度(T)之间有如下关系:rGm＝rHm–TrSm9/8/2021化学反应的吉布斯自由能变──热化学反应方向的判据在等温、等压的封闭体系内,不作非体积功,rGm可作为热化学反应自发过程的判据。即:rGm<0自发过程,化学反应自发正向进行rGm=0平衡状态rGm>0非自发过程，化学反应