大学化学第二章课件.ppt

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1、第二章化学反应的方向和限度研究化学反应经常遇到的问题:1.反应中的能量如何变化(热化学)?2.反应是如何进行的(反应机理)？3.化学反应能否自发进行？化学反应的方向4.反应进行的快慢？化学反应的速率5.反应进行的程度(化学平衡)?化学反应的限度如何判断化学反应的自发性！反应的自发性自发过程（SpontaneousProcesses）:在一定的外界条件下，能够自动发生的过程过程例如：A.热自高温物体传向低温物体是自发过程，如用电炉或煤气灯加热物体，这种热传导过程是自发过程。B.水从高处向低处流是自发过程，如瀑布C各部分浓度不均匀的溶液中，溶液会自动扩散，最后浓度相

2、同。D气体的真空膨胀真空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、行。CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)rHm=-890.36kJ·mol-1forexamplerHm(298K)=-285.83kJ·mol-1H2(g)+O2(g)H2O(l)rHm(298K)=-55.84kJ·mol-1H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)化学反应的焓变最低能量原理（焓变判据）：1878年，法国化学家M.Berthelot和丹麦化学家J.Thomsen提出：自发的化学反应趋向于使系统放出最多的能量。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

4、进行.ΔrHm>0时,化学反应不能自发进行.§2.1焓变与变化过程方向那么这种判断是否正确呢？是否具有普遍性呢？但实践表明:有些吸热过程(ΔrHm>0)亦能自发进行Ag2O(s)→2Ag(s)+O2(g)12rHm=31.05kJ·mol-1NH4Cl(s)→NH4+(aq)+Cl-(aq)rHm=14.7kJ·mol-1forexample123水的蒸发结论不能用ΔHθ来判断反应的进行方向！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-

5、(aq)还是水分子，它们的分布情况比NH4C1溶解前要混乱得多。NH4Cl(s)→NH4+(aq)+Cl-(aq)rHm=14.7kJ·mol-11为什么有些吸热过程亦能自发进行呢?解释反应前后对比,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。Ag2O(s)→2Ag(s)+O2(g)12rHm=31.05kJ·mol-12为什么有些吸热过程亦能自发进行呢?解释H2O（l）⇋H2O（g）CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)混乱度增加了！熵！特点冰的融化混乱度如：物质在溶剂中的溶解;冰的融化；建筑物的倒塌

6、.许多自发过程有混乱度增加的趋势。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。建筑物的倒塌§2.2熵变与变化过程方向1熵与熵变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。系统的混乱度愈大，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。1.熵和微观状态数（Ω）3分子(3位置)微观状态数：3分子(4位置)2分子(4位置)★微观状态数Ω粒子的活动范围愈大，体系的微观状态数愈多，体系的熵越大,混乱度愈大。体系微观粒子数位置数微观状态数(1)336(2)3424(3)24121878年，L.Boltzman提出了熵与微

7、观状态数的关系.S=klnΩS---熵Ω---微观状态数k---Boltzman常量玻耳兹曼(BoltzmannL,1844-1906)奥地利物理学家逼近0K到达0KNeAr两个样品随着温度向0K逼近，其中原子的振动能越来越小，原子越来越被限制于晶格结点附近；到达0K后，由于晶格中的原子都不再运动，两种物质的混乱度变得相同。0K时物质的熵0K稍大于0K0K时,一个纯物质的完美晶体组分粒子(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(完美晶体)＝0热力学第三定律3.标准摩尔熵△S=ST-S0=

8、STST---规定熵（绝