第二章化学反应的基本原理及大气污染

《第二章化学反应的基本原理及大气污染》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、1第2章化学反应的基本原理与大气污染化学反应的基本原理与大气污染TheBasicPrinciplesofChemicalReactionandAirPollution第2章目录2.1化学反应的方向和吉布斯函数变2.2化学反应进行的程度和化学平衡2.3化学反应速率2.4大气污染及其控制习题3Lecture4(1)了解熵变及吉布斯函数变的意义。(2)掌握化学反应的摩尔吉布斯函数变的近似计算方法及其应用。(3)理解标准平衡常数的意义及其有关计算。(4)了解浓度、温度、催化剂对反应速率的影响，能用阿仑尼乌斯公式进行初

2、步计算。教学目标：(5)了解大气的主要污染物及其控制方法。4重点：（1）熵、吉布斯函数的定义。（2）化学反应的标准摩尔吉布斯函数变(△rGm⊖)的近似计算，用△rGm或△rGm⊖判断反应进行的方向。（3）标准平衡常数(K⊖)的意义及其与△rGm⊖的关系，有关计算。（4）浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响，元反应、反应级数、活化能的概念，阿仑尼乌斯公式及其应用。5难点(1)△rGm⊖的近似计算。(2)阿仑尼乌斯公式及其应用。62.1化学反应的方向和吉布斯函数变自发反应或过程：在给定条件下不需要外加能量，而能

3、自己进行的反应或过程。2.1.1影响反应方向的因素例如：气体向真空膨胀ΔpZn(s)+2HCl(aq)＝ZnCl2(aq)+H2(g)热量从高温物体传入低温物体ΔT浓度不等的溶液混合均匀ΔcC(s)+O2(g)＝CO2(g)7(1)具有不可逆性——单向性(2)有一定的限度(3)可用一定物理量判断变化的方向和限度——判据自发过程的共同特征：8例如，N2和O2在常规条件下不能自发的进行反应，但在行驶汽车的高温内燃机室内，吸入的O2和N2自动的发生化合反应生成一氧化氮：N2(g)+O2(g)=2NO(g)NO在与空

4、气中的O2作用生成NO2，污染空气：2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)有些反应，只有在特定的条件下才能自发进行，否则不能。9为什么？如何从理论上解释？如何判断一个反应能否自发进行？向哪个方向进行？101.反应的焓变(EnthalpyChange)许多能自发进行的化学反应是放热的，能否用反应的热效应或焓变来作为反应能否自发进行的判据？C(s)＋O2(g)=CO2(g)△H⊖(298.15K)=－393.5kJ·mol-1H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H⊖(298.15K)=－285.82kJ·mo

5、l-111那么能否得出结论：(1)有能量降低的反应为自发反应，(2)能量降低的程度（放热量）越大，可自发反应的程度越大。答案：不一定。12H2O(s)＝H2O(l)△H>0在101.325kPa和高于273.15K条件下，冰可以自发地变成水。CaCO3(s)＝CO2(g)+CaO(s)△H>0在101.325kPa和1183K条件下，反应能自发进行。一个反应或过程能不能自发进行，不能简单的用焓变（即能量的变化）来判断。可能的其它因素是什么？132.反应的熵变(EntropyChange)熵：熵是系统内物质微观

6、粒子的混乱程度的量度。混乱程度越大，其熵的数值越大。用符号S表示。（统计热力学中：S＝klnΩ）其中，k为玻尔兹曼常数，Ω为热力学概率(或称混乱度)14思考：两种气体混合过程的熵变如何？答：混合过程使系统的混乱度增加，因此熵增加。举例：氨水墨水冰熔化为水混乱程度增大（熵增大）的过程是自发过程（黑白球）。系统的微观状态数越多，热力学概率越大，系统越混乱，熵就越大。15在隔离系统中发生的自发过程必伴随着熵的增加（或者说，隔离系统的熵总是趋向于极大值）。——自发过程的热力学准则，称为熵增加原理。热力学第二定律：△S

7、隔离>0自发过程△S隔离=0平衡状态(可逆过程)（隔离系统的熵判据）16(2)熵值热力学上规定：在绝对零度时，任何纯净的完美晶态物质的熵等于零（这也称为热力学第三定律）。S(0K)＝0热力学第三定律也可以表述为“不能用有限的手段使一个物体冷却到绝对零度”。S(0K)=kln1=0为什么这么规定？在绝对零度时，认为理想晶体内分子的热运动（平动、转动和振动）完全停止，此时物质的微观粒子处于完全整齐有序的状态，Ω＝1。17(3)标准摩尔熵：单位物质的量的纯物质在标准条件下的规定熵叫作该物质的标准摩尔熵。用Sm⊖表示

8、（习惯简写为S⊖），简称标准熵。Sm⊖的SI单位为J·mol-1·K-1。思考：指定单质的标准熵值是零吗？答案：不等于零。18(4)水合离子标准熵：规定：在标准条件时，水合H+离子的标准熵为零。通常把标准温度选定为298.15K，即Sm⊖(H+,aq,298.15K)＝019(a)同一物质Sg>Sl>Ss(b)同一物质，在相同聚集状态下S高温>S低温(c)S复杂分子>S简单分子(d)S混合物>S纯物