《化学反应的方向》PPT课件

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1、第二章化学反应的基本原理1§2.2化学反应进行的方向一、反应自发进行的方向自然界中发生的过程都具有一定的方向性。在一定条件下不需外力作用就能自动进行的过程叫作自发过程，对化学反应来说就叫自发反应；反之叫非自发过程、非自发反应。Zn+Cu2+=Zn2++Cu自发Cu+Zn2+=Cu2++Zn非自发2自发过程的特点：(1)单向自发的。(2)有一定的限度。(3)有做非体积功的能力。例如可将反应Zn+Cu2+=Zn2++Cu装配成原电池，作电功。3Thomsen提出：在298K，1atm下，凡是放热反应都是自发的。Bethelot

2、等认为：只有放热反应才能自发进行。焓判据：凡是△H<0的反应都能自发进行，即正向进行；而△H>0的反应，不能自发进行，即逆向进行。二、反应自发性的判断中学学习中曾涉及到。1焓变△H与反应自发进行的方向4上述判据不能用于所有反应，因为很多自发反应是放热反应；有不少自发反应是吸热反应；有一些自发过程既不放热，也不吸热。例如：H2+F2=2HF△rHmθ(298K)=-538kJ.mol-1<0H2+Cl2=2HCl△rHmθ(298K)=-184kJ.mol-1<0冰的熔化：△Hmθ(298K)=6.9kJ.mol-1>0Ca

3、CO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△rHmθ(298K)=177.60kJ.mol-1>0△rHmθ(1114K)>05结论：用反应热或焓变来判断反应的自发性有局限性。反应的自发性不仅与反应的能量状态有关，还有其他的影响因素。6自然界存在着两个基本自然定律：定律一：体系倾向于取得最低的势能状态；定律二：体系趋向于取得最大混乱度。7(1)混乱度体系混乱的程度，用符号表示。大量事实表明，混乱度与状态有关。例如：始态终态洗牌整齐混乱将红墨水滴入水中有序混乱黑球+白球摇动有序混乱2熵变△S与反应自发进行的方向8摇动有序变为

4、无序将一些蓝球与红球整齐有序地放在一只烧杯内，摇动后，这些球就会变得混乱无序。但是无论摇多少次，要想回复到开始的情形几乎不可能。体系的混乱度是一个难以计算的很大的数目，只有将它与宏观可测的量相联系才有实际意义。9(2)熵熵是描述体系混乱度大小的物理量，用符号“S”来表示。熵值越大，体系的混乱度越大。熵与U、H等一样，是体系的一种属性，是体系的状态函数。熵的量纲为J·K-1。101.熵是体系的状态函数。2.熵与温度成正比，气体的熵与压力成反比。4.同类型物质，分子结构越复杂熵值越大，如：S(C3H8)>S(C2H6)>S(

5、CH4)。3.同一物质，S(g)＞S(l)＞S(s)。5.化学反应，若反应后气体分子数增加了，则该反应是熵增加的反应，反之则反。11例如S水蒸气>S水>S冰S氧气>S氢气S氧气+氢气混合>S氧气+S氢气12(3)△S与反应自发进行的方向在孤立体系的任何自发过程中，体系的熵总是增加。——热力学第二定律S（孤立）>0自发过程。S（孤立）<0不可能发生的过程。13熵判据ΔS隔离>0自发过程ΔS隔离=0平衡状态ΔS隔离<0不可能发生的过程对封闭体系ΔS体系+ΔS环境>0自发过程ΔS体系+ΔS环境=0平衡状态ΔS体系+ΔS环境<

6、0不可能发生14熵判据的不实用性熵判据的适用条件是隔离体系，而化学反应是在封闭体系中进行的，体系的熵变可以计算出来，但环境的熵变难以计算，这就限制了熵判据的实际应用。15(4)标准摩尔熵热力学第三定律：T=0K时，纯净物质的完美晶体的熵值为零，表示为S（0K）=0。温度T时物质的熵称为绝对熵。标准摩尔熵:在标准状态下，1摩尔纯物质的熵称为该物质的标准摩尔熵。符号Smθ，单位：J·K-1·mol-116化学反应的标准摩尔熵变aA+dD=gG+hH=(∑)产–(∑)反△rSmSmSm△rSm即：Sm=∑17热力学上把H-T

7、S定义为体系的一个状态函数，叫做自由能（又叫吉布斯自由能）用符号“G”表示。G≡H－TS量纲为J或kJ。ΔG=ΔH-TΔS吉布斯-亥姆霍兹公式在等温等压下有：ΔG=G2-G1=(H2-TS1)-(H1-TS1)3判断反应自发进行的吉布斯自由能判据18自由能变与过程的自发性判据封闭体系,等温等压,只作体积功的条件下:自由焓最小原理如果ΔG<0，过程是自发的；如果ΔG>0，不可能发生的过程（逆向自发）如果ΔG＝0，体系处于平衡态。以上为热力学第二定律的另一种表述。19标准状态下，温度对反应自发方向的影响△rHmθ△rSmθ△r

8、Gmθ(T)讨论实例-+-任何温度自发2H2O2=2H2O+O2+-+任何温度不自发CO=C(s)+1/2O2++低温+高温-高温自发CaCO3(s)=CaO(s)+CO2--低温-高温+低温自发HCl+NH3=NH4Cl(s)2021三、△G的计算方法在标准状态下，由稳定单质生成一摩尔纯物质时的吉布斯