《工程化学电子教案》ppt课件

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1、工程化学电子教案生物工程系化学教研室童志平2003年5月第二章化学反应的基本原理内容提要和学习要求本章将要讨论化学反应的一些基本规律，主要包括化学反应的方向；化学反应的程度即化学平衡；化学反应速率；以及应用这些基本规律，分析大气污染的形成及其防治方法。学习本章的目的、要求为：（1）理解自发反应的特征及影响过程自发性的两大因素。了解混乱度与熵的概念。（2）掌握化学反应的标准摩尔吉布斯函数变的计算，能应用或判断反应进行的方向。（3）理解化学平衡的概念、特点，掌握标准平衡常数）的写法及其与的关系，并能进行有关计算。理解影响平衡移动的

2、因素，能判断平衡移动的方向。计算。理解影响平衡移动的因素，能判断平衡移动的方向。（4）了解化学反应速率、基元反应和反应级数的概念，能运用速率方程和阿仑尼乌斯公式进行有关计算。能解释浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响。（5）了解大气中主要污染物及其防治2.1化学反应的方向1.自发过程（1）热（量）自发地从高温物体传给低温物体。（2）气体总是自发地从高压区流向低压区。（3）水总是自发地从高水位的地方流向低水位的地方。自发过程虽有不同的表现形式，但有许多共同的特征:（1）自发过程有确定的方向性。由于体系内部存在某些差别，如压力差

3、p，温度差T，水位差h等。过程向着减小这些差别、直至消除这些差别的方向进行。（2）自发过程进行有一定的限度。自发过程进行到差别(p、T、h)为零时，达到平衡状态，自发过程就达到了一定的限度。如果条件不改变，这种相对平衡状态就不会改变。（3）自发过程的方向和限度可以用一定的物理量来判断。例如，在气体膨胀中，用p来判断过程的方向和限度，其方向总是从高压到低压，直到时为止。同理，温度T、水位h可以判断热传递、水流动过程的方向和限度。2.吉布斯函数(1)吉布斯函数与自发过程ΔG<0此过程自发进行ΔG=0系统处于平衡态ΔG>

4、0非自发过程G是体系的状态函数。故G具有下列特征：（1）G的值只与体系的始态和终态有关，而与过程所经历的途径无关。（2）正、逆过程的吉布斯函数变数值相等而符号相反，即。（3）G具有加和性。若一个过程可分为几个过程之和，则总过程的G等于各分过程的吉布斯函数变之和。G的物理意义为：（1）G是自发过程的推动力。在恒温、恒压，只涉及体积功的条件下，自发过程是朝着体系的吉布斯函数减小(G<0)的方向进行。（2）G是可以利用的能量,即体系的焓变H，由两部分组成，一部分为，是在恒温条件下维持体系内部一定混乱度所需的能量变化

5、，是无法用来做功的；另一部分则为可以用于做有用功的能量（G）。因此，G是体系能提供“有用功”本领的度量，其减小的量—G，应等于体系在过程中可做的最大有用功。（2）化学反应的标准摩尔吉布斯函数变在热力学标准态下，发生1mol反应时，反应的吉布斯函数变化叫做化学反应的标准摩尔吉布斯函数变，用表示。aA+bB=gG+dD解：由附表查出各物质的例2.1试根据反应的标准摩尔吉布斯函数变的数据，判断下列反应在标准态下能否自发进行？3.混乱度与熵物质内部微观粒子的混乱度（或无序度）可用熵来表达，并用符号“S”表示。(1)标准摩尔熵与标

6、准摩尔熵变①对于同一物质，物态不同，熵值不同②同一种物质在聚集状态相同时，温度升高，热运动加剧，混乱度增大，其标准摩尔熵值随温度升高而增大。③在温度和物态相同时，由同样元素组成的物质，结构越复杂，相对分子量越大，标准摩尔熵值越大。aA+bB=gG+dD4.反应自发进行方向的判断(1)反应自发进行方向的粗略判断例2.2定性判断下列反应自发进行的方向(1)ΔH<0;ΔS>0;ΔG<0(2)ΔH>0;ΔS<0;ΔG>0(3)ΔH>0;ΔS<0;ΔG究竟为正值或负值取决于温度高低。(4)ΔH<0;ΔS<0;ΔG究竟为正值或负值取决于温

7、度高低。(2)化学反应的G的计算及自发进行方向的判断①由标准摩尔生成吉布斯函数计算反应的②利用式G=H-TS计算反应的称为标准熵法。2.2化学反应进行的程度和化学平衡1.化学平衡的特征（1）化学平衡是一动态平衡，是正反应速率等于逆反应速率的状态。（2）达到平衡时，化学反应的G=0，反应达到了该条件下的极限。（3）化学平衡是相对的。2.平衡常数的表达式3.平衡常数(Kθ)与反应的标准摩尔吉布斯函数变aA(g)+bB(g)gG(g)+dD(g)aA(aq)+bB(aq)gG(aq)+dD(aq)应当注意：（1）平衡常数表

8、达式与化学方程式书写形式有关。所以，一个平衡常数值对应于一个化学反应方程式。2）一个平衡反应乘以系数q，新的平衡反应的平衡常数由变为,q可分整数，也可为分数。例2.3下列反应是工业上制氢和制取燃料的重要反应。－50.75－22.86－137150CH4(g)+H2OCO(g)