普通化学 第二章 化学反应的基本原理.ppt

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1、2.1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2.1.2反应自发性的判断2.1.3反应的标准吉布斯函数变的计算及应用2.2化学反应进行的程度和化学平衡2.2.1化学平衡和平衡常数2.2.2化学平衡的移动2.3化学反应速率2.3.1浓度的影响和反应级数2.3.2温度的影响和阿仑尼乌斯公式2.3.3反应的活化能和催化剂第二章化学反应的基本原理(6学时)12.1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能否向右进行？这就是反应的方向问题。它有重要的实际意义。已知：C(s)+O2(g)

2、→CO2(g)都可以向右进行；而Al2O3+C→2Al+CO2却不能发生。那么：CO+NO→CO2+N2Fe2O3+C→2Fe+CO221.反应的焓变自发过程：在一定条件下不需任何外力便可自动进行的过程。自发过程的特点(一)(1)水往低处流；(2)热向低温物体传递；(3)电流向低电位点流动；(4)气体向低压处扩散。这些过程的特点是什么？3这些过程的特点可归纳为：能量下降。即过程自发地趋向能量最低状态。自发过程限度判据水流△h=0△h<0（h2

3、（E20例3CaCO3（s）→CO2（g）+CaO（s）ΔrHm=+178kJ.mol-1>05影响化学反应自发性的因素还有混乱度和温度。混乱度—组成物质的质点在一个指定空间区域内排列和运动的无序程度。例1密闭容器中气体的扩散:6例2K

4、MnO4溶液的扩散:此二例表明：自发过程，系统的混乱度增大了。自发过程的特点(二)不均匀均匀7热力学中，有两条重要的自然规律控制着所有物质系统的变化方向：(1)从过程的能量变化来看，物质系统倾向于取得最低能量状态；(2)从系统中质点分布和运动状态来分析，物质系统倾向于取得最大混乱度。82.反应的熵变（1）混乱度、熵和微观态数①混乱度许多自发过程有混乱度增加的趋势。冰的融化建筑物的倒塌铁在潮湿的空气中锈蚀；9②熵熵是表示系统中微观粒子混乱度的一个热力学函数，其符号为S，单位:J.K-1.mol-1。系统的混乱

5、度愈大，熵愈大。熵是状态函数。熵的变化只与始态、终态有关，而与途径无关。熵值与nB成正比。③微观(状)态数粒子的活动范围愈大，系统的微观状态数愈多，系统的混乱度愈大。10熵与微观状态数1878年，L.Boltzman(奥地利的数学家和物理学家)提出了熵与微观状态数的关系：玻尔兹曼熵关系式S=klnΩS——熵Ω——微观状态数k——Boltzman常量纯物质完整有序晶体在0K时的微观状态数只有一种S=klnΩ=kln1=011④热力学第三定律1906年，［德］W.H.Nernst提出，经［德］MaxPlanch

6、和［美］G.N.Lewis等改进。298.15K时，参考态元素的标准摩尔熵不等于零。纯物质完整有序晶体在0K时的熵值为零：△S=ST-S0=STST—规定熵（绝对熵）设：纯物质完整有序晶体温度变化:0KTKS（纯物质的完美晶体，0K）=012⑤标准摩尔熵Sm标准摩尔熵Sm：单位物质的量（1mol）的纯物质在标准状态下的规定熵。（数值查p392附录3）标准条件：p=100kPa、c=1mol/L，T=298.15K水合离子的标准摩尔熵的相对标准：Sm(H+(aq),298.15K)=0（参见p393)

7、即：标准状态下的水合氢离子的标准熵值为零。注意：除水合离子外，其他物质的标准熵值均大于零。13(2)摩尔熵的一些规律③结构相似，相对分子质量不同的物质，随相对分子质量增大而增大。①同一物质，在相同温度不同的聚集状态时④相对分子质量相近，分子结构复杂的，其大。②同一物质，在相同的聚集状态不同温度时温度和聚集状态相同时14（3）熵变的计算注意:ΔS(T)≈ΔS(298.15K)反应的标准摩尔熵变计算公式：ΔS(298.15K)=ΣBνBSm,B(298.15K)=Σ{S(298.15K)}生成物-Σ{

8、S(298.15K)}反应物例题：计算合成氨反应在298.15K时的熵变。15解:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)Sm,B/J.mol-1.K-1191.61130.684192.45按上式：ΔS(298.15K)=ΣBνBSm,B(298.15K)得:ΔS(298.15K)=(2×192.45-191.61-3×130.684)J.mol-1.K-1=-198.462J.mol-1.K-116(