化学反应方向熵变与吉布斯自由能变

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1、1第三节：化学反应的方向——熵增加和吉布斯自由能减少2一、自发过程的方向性二、熵与混乱程度三、热力学第二定律四、标准摩尔熵与熵变五、吉布斯自由能六、化学反应方向的判据主要内容3不靠外力帮助，下面哪些过程可自动发生?A.石头从山顶向下滚到山脚。B.石头从山脚向上滚到山顶。C.高温物体将热传递给低温物体。D.低温物体将热传递给高温物体。一、自发过程的方向性41、自发过程：给定条件下，不需外力作用而能自动进行的过程或反应称为自发过程或自发反应。自然界的所有自发过程都有一定的方向性。凡是自发过程或自发反应均是使体系向能量降低的

2、方向进行，从不稳定状态趋于稳定状态。T2>T1P2>P1h2>h1墨滴Q气体液体扩散52、自发方向：自发过程进行的方向就是自发方向。如：高→低、热→冷…3、化学反应的方向：指定条件下由反应物发生自发反应转变成生成物的方向；是指化学反应自发进行的方向。如：2H2+O2=2H2OZn+H2SO4=ZnSO4+H2AgNO3+NaCl=AgCl+NaNO364、自发过程、自发反应的特点1)单向自发，逆向则为非自发，但非自发并不等于不可能，只是说需要外力的推动。2)自发过程的进行都有一定的限度，即最终达到平衡。3)自发过

3、程都有做有用功的能力。4)能量倾向于较低，例如放热反应5)混乱度倾向于增加。焓变是影响化学反应自发性的因素之一，但不是唯一的影响因素。另一影响因系是体系的混乱程度----熵。7自发过程，往往是混乱度增加的过程#墨水在清水中的扩散#火柴棒散乱#冰的融化，水的气化#锌粒在酸溶液中反应溶解8二、熵与混乱程度混乱度：物质的质点在一个指定空间区域内排列和运动的无序度，排列的无规律、不整齐的程度。熵：反映体系内部微观粒子混乱程度的物理量。符号：S；是体系状态函数体系的熵，就是指体系的混乱度。体系的混乱度愈大，熵值愈大。热力学原理指

4、出：等温过程的熵变可由公式求出S＝单位：J/mol·KQrT9三、热力学第二定律自然界的另一变化规律：系统总是趋向于取得最大的混乱度，即总是向着熵增大的方向进行。热力学第二定律：在孤立体系中发生的任何化学反应或化学变化，总是向着熵值增大的方向进行，即孤立体系的自发过程，ΔS孤立>0。热力学第二定律考虑问题必须要有一个重要的前提：即体系是一个孤立体系。在有些情况下，似乎出现了一些违反热力学第二定律的自发过程，例如：生物的生长，水结冰。其原因是因为涉及的不是一个孤立体系。这时候我们必须将环境和体系加在一起同时考虑：ΔS体

5、系+ΔS环境>010四、标准摩尔熵与熵变1、热力学第三定律：既然熵指的是体系的混乱度，那么，对于一个特定的物质体系，什么时候物质的微粒排列最整齐，物质的熵值为零？热力学第三定律就给我们指出了物质熵的零点：热力学第三定律：任何物质的完美晶体，在绝对0K时的熵值为零。*完美晶体：无缺陷，所有微粒都整齐地排列于晶格节点处。*绝对0K:没有热运动，是一种理想的完全有序状态。11根据第三定律，有了熵的这个“零点”，则可通过热力学的方法，求出某一状态下物质的绝对熵ST(又称规定熵）：S=ST－S0∴ST=S+S0=S+0=

6、S2、标准摩尔熵：在标准状态下（100kPa)，1mol纯物质的规定熵，叫做该物质的标准摩尔(规定)熵，简称标准熵。用Sθm(T)表示。单位：J/mol•K一些常见物质的标准摩尔规定熵，可查课本附录3。从《物理化学手册》相关表格，可获得许多物质的数据。12物质的标准熵的一些规律：1)同一物质，聚集状态不同：2)T相同时，聚集状态相同的各物质，复杂分子的Sθm大于简单分子的Sθm：3)结构相似，相对分子质量不同的物质，Sθm随相对分子质量的增大而增大：4)相对分子质量相同时，分子结构越复杂，Sθm越大：Sθm(C2H5O

7、H)＞Sθm(CH3OCH3)5)物质的熵Sθm随温度的升高而增大。6)气态物质的熵Sθm随压力的增大而减小；液态和固态物质的熵Sθm随压力变化不大，可忽略。13讨论：什么情况下，混乱度增加？物质的三态溶解的过程化学反应·温度固态<液态<气态溶质的分子与溶剂的分子混合到一起反应前后，气态物质的总分子数增加CaCO3=CaO+CO2温度越高，混乱度越大，熵值越大143、化学反应的标准摩尔熵变在特定的温度之下（如不特别指明，则为298K）如果参加化学反应的各物质（包括反应物和产物）都处于热力学标准状态（P=Pθ=100kP

8、a），此时化学反应的熵变就称为该反应的标准熵变，以符号ΔrSθ表示之。当化学反应进度ξ=1mol时，化学反应的熵变为化学反应的标准摩尔熵变。以符号ΔrSmθ表示之。化学反应的标准摩尔熵变的计算：aA+bB=dD+eEΔrSmθ=[dSmθ(D)＋eSmθ(E)]－[aSmθ(A)＋bSmθ(B)]15例3.计算乙炔燃烧反应的标准摩