第2章化学反应的方向速率和限度ppt课件.ppt

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1、第2章化学反应的方向、速率和限度将不同的物质混合发生了化学反应，研究化学反应时，有四个重要的问题需要考虑：(1)化学反应是否能按要求发生(即反应进行的方向)(2)反应进行的快慢（速率大小）(3)反应在给定条件下进行的限度（化学平衡）(4)若反应发生，伴随着多少能量变化（反应热）这些问题的研究在生产及环境治理中（如选择产品，生产效率和产品质量的提高以及降低原料的消耗）均有重要的指导意义2.1化学反应的方向和吉布斯自由能变2.2化学反应速率2.3化学反应的限度第2章化学反应的方向、速率和限度2.4化学平衡的移动2.1化学反应的方向和吉布斯自由能变自然界中有许多自发进行的过程，eg.物体

2、因为受到重力的作用会落下,水同样由于重力的影响而往低处流。这种一定条件下不需外界作功，一经引发就能自动进行的过程就称为自发过程。在化学中也存在着自发过程，如铁的生锈等。相应地，在一定的条件下不需要外加能量而能自发地进行到显著程度的反应就称为自发反应。2.1.1化学反应的自发过程认识自发反应（过程）的注意点：自发反应不一定是迅速的。自发反应只是指明了反应的可能性，与反应快慢是两回事。不自发过程并不等于不能发生。通过消耗外界能量做功可以使非自发过程进行。问题：如何从理论上来判断一个化学反应是否自发?2.1.2影响化学反应方向的因素1.化学反应的焓变自然界中自发进行的反应总有一个共同的特

3、点,即一般总是向能量降低的方向进行(即能量最低原理)体系能量越低，则体系就越稳定；放热反应（<0）在298.15K,标准态下是自发的。如3Fe(s)+2O2(g)→Fe3O4(s);=-118.4kJ·mol-1C(s)+O2(g)→CO2(g)；=-393.51kJ·mol-1有些吸热过程也是可以自发进行的！如：H2O的蒸发H2O(s)==H2O(l);在101KPa和温度>0oC下，冰就可以自发地变为水。再如：NH4Cl、KNO3溶于水NH4Cl(s)==NH4+(aq)+Cl-(aq);＝14.7kJ·mol-1有些吸热非自发反应在改变条件后可以自发进行的!!一个非常明显的

4、例子：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)＝178.32kJ·mol-1CaCO3煅烧发生分解的反应为吸热反应，在常温、标准态下反应为非自发的；但在温度升高到850℃时，CaCO3可以自发分解为CaO和CO2（而此时的焓变仍近似＝178.32kJ·mol-1）由此可见，仅把焓变作为化学反应自发性的普遍判据是不全面、不准确的。化学反应的自发性除了受焓变的因素影响外，还有其它因素在影响!!进一步分析：NH4Cl(s)常温下的溶解以及CaCO3在850℃下的分解，他们均在体系混乱程度增大的过程发生，及可能还有温度的影响。体系倾向于混乱度大的状态——与化学反应的熵变有关2.化学反应

5、的熵变首先明确，什么是混乱度？摇动有序变为无序体系内部质点的无序程度称为混乱度自然界中的自发反应一般朝着混乱度增大的方向进行！熵熵的概念熵是表示体系混乱度大小的物理量符号：S熵越大，表示体系的混乱度越大，越无序；熵也是状态函数。物质的熵值是否与热力学能、焓一样没有绝对值呢?物质的标准摩尔熵在0K温度时，任何纯净物质完美晶体的熵值为0（即S0=0）→（热力学第三定律）任一温度下（T）物质的绝对熵值ST的求算：若一纯晶体从0K→TK其熵值为ST，则此过程的熵变量ΔS=ST-S0=ST-0=ST——即该纯物质在TK时的熵。单位物质的量的纯物质在标准状态下的熵值称为标准摩尔熵；符号:，单位

6、：J·mol-1·K-1通常手册中给出的是T=298.15K下(P535)。应特别注意T=298.15K，（最稳定单质)=0但是，最稳定纯态单质≠0。(TolookP535)显然，焓只能求得相对值，熵有绝对值。影响物质熵值大小的因素主要有：(1)物质的聚集状态：同种物质S(g)>S(l)>S(s)(2)物质(或体系)的温度和压力：S(高温)>S(低温)；S(低压)>S(高压)化学反应熵变()的计算熵也是状态函数，故化学反应的熵变与的计算原则相同！利用物质的标准摩尔熵（）可以计算化学反应的标准摩尔熵变（）化学反应标准摩尔熵变→符号,单位J·mol-1·K-1（自己看__TolookP

7、26例题）vi为物质i的化学计量数，生成物为正，反应物为负例：计算CaCO3热分解反应的和,并初步分析该反应的自发性?解题步骤1)写出化学方程式；2)从书P535附录中查出反应物与生成物的标准熵及标准焓的数值，并且在各物质下标注；3)利用公式进行计算。CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)标准摩尔焓-1206.92-635.09-393.51标准熵92.939.75213.74反应的为正值，系统的熵值增大反应的为正值，此反应是吸热反应解：<0，在298.15K