无机化学反应原理的一些基本问题

《无机化学反应原理的一些基本问题》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、无机化学反应原理的一些基本问题福建教育学院理科研修部吴新建副教授E-mail：wuxinjian208@21cn.comTel:136250870220591-83780324(o)1、化学反应原理研究要解决的问题热力学动力学1）在特定条件下，反应能否进行？（方向）2）伴随反应可发生怎样的能量变化？(能量)3）若反应能够进行，反应物、生成物的平衡浓度？（程度）4）若反应能够进行，反应的速度？（速度）5）若反应能够进行，是如何进行的？（历程）2、化学反应热力学和动力学的着眼点：热力学着眼于反应体系状态研究----涉及状态函数动力学着眼于反应过程研究-----涉及反应过程

2、（历程）3、化学热力学要解决的问题（1）反应能否发生--自发方向的问题A、为何要引入焓—H，H与反应热Q有何不同？H是状态函数，Q是过程函数。什么是状态函数—系统状态的性质。如：质量、温度、压力、体积、密度、黏度、折光率等等。与热力学相关的：内能U、焓H、熵S和吉布斯自由能G也是状态函数。热力学讨论的是只与体系状态相关的变量，因此，必须引用状态函数来讨论。B、为什么教材只讲恒压反应热Qp=ΔH，不讲Qc？化学反应伴随着能量的变化是因为旧键的断裂和新键的生成。按照能量守恒（热力学第一定律）原理：内能变化：dU=δQ-W。系统与环境间因温度差传递的能量叫做“热（Q）”；其

3、他一切形式的能量都叫做“功（W）”。“功“+”“-”号是规定：体系---环境若体系变化是只做体积功不做其他功时：定容时，Qv=ΔU；而定压时，Qp=ΔU+P外ΔV=（U2+P外V2）-（U1+P外V1）；因此，体系吸收的热量体现为反应前后两种状态下的U+P外V的差值。而U、P、V都是状态函数，因此，U+P外V也是一种状态函数，定义为H。Qp=ΔH。例如：在373K和标准状态下，水的蒸发热为4.067×104J·mol-1，1mol液态水体积为18.80cm3，蒸汽则为30200cm3。试计算在该条件下1mol水蒸发为气时的ΔU和ΔH。（3.76×104J；4.067×

4、104J）。化学反应大多都在常压体系下进行，反应产物要处于常压下的稳定内能状态，吸收或放出的热量还要以体积功体现。即整个状态的性质变化ΔH。C、弹式量热计测的是否是反应体系的ΔH？测定物质的燃烧反应热常用“弹式量热计”，测出的是该反应的定容反应热即ΔU而并非焓变ΔH，因此，要得到ΔH，还需经ΔH=ΔU+Δ（PV）=ΔU+RTΔn的转化求得。Δn为产物中气体的总物质的量与反应物中气体总物质的量之差。D、状态函数的性质：容量性质的状态函数：与系统中物质的量成正比的；强度性质的状态函数：与系统中物质的量无关。盖斯定律产生的依据----ΔH是容量性质状态函数E、反应自发方向的

5、判断：吉布斯自由能变化ΔG=ΔH-TΔSΔH、S、ΔG具有相同的认知层次，各种手册上对物质的状态函数三者是同时列出的，完全可以同时讲清楚。（2）吉布斯自由能变化ΔG与反应平衡常数的关系平衡常数K与反应的标准自由能变化△rGmθ有如下关系式：△rGmθ＝-RTlnK因此，△rGmθ的大的正值，意味着非常小的平衡常数，对于产物的生成来说，反应物是热力学稳定的，因为达到平衡时，仅有非常少量的产物生成。相反，△rGmθ大的负值意味着大的平衡常数，这样一来，必须消耗相当量的反应物去生成产物才能达到平衡，所以反应物是不稳定的。若△rGmθ＝0，K＝1，意味着体系处于一种特定的状态

6、，反应物和产物的量都不再随时间而改变。（3）吉布斯自由能变化ΔG与氧化还原反应的标准电动势关系已知标准电动势为Eθ时△rGmθ＝－nFEθ△rGmθ只决定于反应的始态和终态，即热力学稳定性与反应途径或机理无关。(4)、化学反应限度的问题-------平衡常数Ka、平衡常数K的意义：估计反应的可能性；判断反应进行的程度b、必须意思到：K的大小，只是大致地告诉我们一个可逆反应的正反应所能进行的最大程度，并不能预示反应到达平衡所需要的时间。c、化学平衡状态的特征：动、等、定、变。d、化学反应平衡的移动----勒·夏特列原理：假如改变平衡系统的一个条件，如温度、压力或浓度，平

7、衡就向减弱这个改变的方向移动。对压力改变来说，无论是对平衡移动还是化学反应速率的影响，本质上讲，是对浓度的改变的影响。关键看压力改变有否改变反应物和产物的浓度。如缩小体积和加入惰性（并非一定要是稀有气体）气体，有本质的不同。对温度的改变，可以这样看：△rGmθ=-RT㏑Kø且△rGmθ=ΔrHmø-TΔrSmø得㏑Kø=-+在不同温度T1，T2下得㏑=（）所以（1）当是吸热反应，ΔrHmø>0，T1>T2时，ΔrH1ø>ΔrH2ø，升高温度平衡向正反应方向移动；反之，T1T2时Δr