大学化学第2章11546

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1、第2章化学反应的基本原理与大气污染Chapter2TheBasicPrinciplesofChemicalReactionandAirPollution12.1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大气污染及其控制第2章化学反应的基本原理与大气污染22.1化学反应的方向和吉布斯函数变2.1.1影响反应方向的因素3（1）定义：在给定条件下能自动进行的反应或过程。（2）自发过程的共同特征具有不可逆性——单向性有一定的限度可有一定物理量判断变化的方向和限度——判据2.1化学反应的方向和吉布斯函数变例

2、：1）气体向真空膨胀2）热量从高温物体传入低温物体3）物体从高处落下4）浓度不等的溶液混合均匀5）锌片与硫酸铜的置换反应等1.自发过程(spontaneousprocess)Δp<0ΔT<0Δh<0Δc<0?4例：1）NH4Cl(s)→NH4+(aq)+Cl-(aq)CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)2）3）H2O(l)H2O(g)100℃2.1化学反应的方向和吉布斯函数变（3）化学过程的推动力1878年，范荷甫等认为若化学反应ΔrH<0，则反应自发进行——系统倾向于取得最低能量的状态。化学反应的焓变仅是影响反应方向的一个因素，但不能

3、仅以ΔrH作为判据使用。许多吸热反应也能自发进行。rHm=9.76kJ·mol-1rHm=178.32kJ·mol-1rHm=44.0kJ·mol-152.1化学反应的方向和吉布斯函数变2.熵(entropy)和熵变(entropychange)（1）混乱度（randomness）和熵：例：固体液体气体—质点在晶格平衡位置附近振动—质点在液体的体积范围内自由运动—质点的自由运动范围更大—混乱度最小—混乱度最大混乱度是物质的重要特征之一，与系统内质点的运动有关。62.1化学反应的方向和吉布斯函数变S=klnΩ式中，k——玻尔兹曼Bo

4、ltzmann常数，k=R/NA=1.3810-23J·K-1Ω——系统的微观状态的数目(热力学概率或混乱度)。熵：系统内物质微观粒子混乱度的量度。熵的符号：S，单位：J·mol-1·K-1熵是状态函数，属于广度性质。74种2.1化学反应的方向和吉布斯函数变8种2.1化学反应的方向和吉布斯函数变例：2个分子的微观状态数为43个分子的微观状态数为8n个分子的微观状态数为2n系统的微观状态数愈多，系统越混乱,熵值愈大！82.1化学反应的方向和吉布斯函数变有序变为无序建筑物倒塌冰的融化系统有趋向于最大混乱度的倾向，系统混乱度增大有利于反应自发地进

5、行。9热力学第二定律的统计表达——在隔离系统中发生的自发进行反应必伴随着熵的增加，也称为熵增加原理。隔离系统的熵判据：S(隔离)>0，自发过程；S(隔离)=0，平衡状态；S(隔离)<0，非自发过程；（2）热力学第二定律2.1化学反应的方向和吉布斯函数变克劳修斯(Clausius，1850)：不能把热从低温物体传到高温物体,而不产生其他影响。开尔文(Kelvin，1851)：不可能从单一热源吸取热量使之完全转变为功，而不引起其他变化——不能制成第二类永动机。10（3）规定熵与标准熵热力学第三定律：在绝对零度时，一切纯物质的完美晶体的熵值都

6、等于零。S(纯物质，完美晶体，0K)=02.1化学反应的方向和吉布斯函数变思考：绝对零度时，系统的微观状态数Ω为多少？S(0K)=klnΩ=0Ω=111规定熵：以热力学第三定律S(0K)=0为基准，利用热力学数据计算求得的纯物质在给定温度条件下的熵值,称为规定熵。2.1化学反应的方向和吉布斯函数变①某状态熵值的绝对值可求，而且有明确的物理意义。②熵不是能量项，单位是J·K-1·mol-1。③指定单质的标准熵≠0，单质和化合物的标准熵>0。④标准状态下水合离子的标准熵值可以有“＋”“－”。注意：标准摩尔熵：单位物质的量的纯物质在标准状态下的规定

7、熵叫做该物质的标准摩尔熵　，单位：J.mol-1.K-1。298.15K时，物质和离子的标准摩尔熵值见P392附录3(H+,aq,298.15K)=0规定：12标准熵值的规律：①同一种物质：S(g)>S(l)>S(s)③相同温度、聚集状态：S复杂分子>S简单分子混合物和纯净物：S混合物>S纯物质②同一物质、相同的聚集状态：S高温>S低温2.1化学反应的方向和吉布斯函数变④相同温度、聚集状态、结构相似时：S分子量大>S分子量小推论：气体分子数增加的反应，S>0；反之，S<0。13例：(1)p104/4题Ag(s)，AgCl(s)，Cu(s

8、)，C6H6(l)，C6H6(g)(2)p107/4题K(s),　Na(s),　Br2(l),　Br2(g),　KCl(s)(3)两种气体混合过程的熵变如何？2.1