化学反应的方向速率和限度(10.15)

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1、2007-5-27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7/16/2021无机化学化学反应能否发生（反应方向）能量转换（热效应）反应限度（化学平衡）反应速率反应机理化学热力学化学动力学反应的可能性反应的现实性7/16/2021无机化学●水从高处流向低处●浓度不等的溶液混合均匀；●热从高温物体传向低温物体●铁在潮湿的空气中锈蚀●锌置换硫酸铜溶液反应自发过程7/16/2021无机化学2007-5-272-1-1化学反应的自发过程2-1-1化学反应的自发过程自发

2、过程例如：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。自发变化的共同特征：不可逆性7/16/2021无机化学2007-5-272-1-2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-17

3、/16/2021无机化学2007-5-27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.

4、7kJ·mol-1＋7/16/2021无机化学2007-5-27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＋7/16/2021无机化学2007-5-27为什么有些吸热过程亦能自发进行呢?2.Ag2O(s)→2Ag(s)+O2(g)12

5、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。7/16/2021无机化学体系有趋向于最大混乱度的倾向，体系混乱度增大有利于反应自发地进行.7/16/2021无机化学2007-5-27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熵的大小：S=klnΩ式中k为Boltzmann（玻耳兹曼）常量，k=1.3807×10-23J·K-1。熵的单位是J·mol

6、-1·K-17/16/2021无机化学熵的物理意义和性质：①熵（S）是可逆过程的热温商（QR/T）②熵（S）是状态函数，具有广度性质（加和性）③熵（S）不是能量，乘以温度才具有能量的量纲。7/16/2021无机化学在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)7/16/2021无机化学(2)标准摩尔熵△S=ST-S0=ST（ST--绝对熵）在某温度T和标准压力下，1mol某纯物质B的绝对熵称为B的标准摩尔熵.其符号为:单位为

7、：若纯物质完整有序晶体温度发生变化，0KTK，则7/16/2021无机化学标准摩尔熵的一些规律●同一物质，298.15K时●相对分子质量相近，分子结构复杂的，Sm大●结构相似，相对分子质量不同的物质，Sm随相对分子质量增大而增大7/16/2021无机化学（3）标准摩尔反应熵（反应熵）：化学反应的熵变。它与反应相关物质的标准熵的关系是：7/16/2021无机化学2007-5-27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)248.22205.13

8、8256.76rSm＝2Sm(SO3)-[2Sm(SO2)+Sm(O2)]={2(256.76)-[2(248.22)+205.138]}J·mol-1·K-1=