普通化学课件.ppt

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1、普通化学第2章化学反应的基本原理和大气污染第2章化学反应的基本原理和大气污染2.1化学反应的方向和吉布斯函数变2.2化学反应进行的程度和化学平衡2.3化学反应速率2.4大气污染及其控制第二章教学大纲(6学时)2.1化学反应的方向和吉布斯函数变理解反应方向及其影响因素：ΔG=ΔH－TΔS掌握反应方向的判断，及ΔHθ、ΔSθ、ΔGθ、ΔG的有关计算。§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1.反应的焓变2.反应的熵变3.反应的吉布斯函数变自发反应(自发过程)：在给定条件下不需要外加能量而能自己进行的反应或过程。1.反应的焓变Zn(s)+

2、2H＋(aq)===Zn2+(aq)+H2(g)自发反应ΔrHmθ(298.15K)=-153.9kJ•mol-1＜0放热CO2(g)===C(s)+O2(g)非自发反应ΔrHmθ(298.15K)=393.5kJ•mol-1＞0吸热ΔHθ可作为判断是否是自发反应的一个依据:ΔrHmθ＜0放热有利于自发反应能量最低原理:在反应过程中，系统有趋于最低能量状态的倾向，称为能量最低原理。1.反应的焓变但：CaCO3(s)=====CaO(s)+CO2(g)自发反应ΔrHmθ(298.15K)=178.33kJ•mol-1＞0吸热煅烧除ΔHθ外另有影响因素。熵：系

3、统内物质微观粒子的混乱程度(或无序度)的量度。用符号S表示，S,混乱度　。2.反应的熵变隔离系统倾向于向熵增的方向变化。绝对零度时，物质微观粒子的热运动完全停止，规定任何纯净的完整晶态物质的熵等于零，即S(0K)＝0。非绝对零度时，熵值可求，且熵值为正。(U、H绝对值不可求)。熵是状态函数。2.反应的熵变规定熵：以S(0K)＝0为基准，利用物质从绝对零度到指定温度下的热化学数据，所求出此温度时的熵值。标准摩尔熵：单位物质的量的纯物质在标准条件下的规定熵。符号为Sm，单位为J·mol-1·K-1熵、标准摩尔熵规律:绝对零度时，纯净的完整晶态物质的熵等于零,

4、即S(0K)=0。对于水合离子，标准条件时水合H+离子的标准摩尔熵值为零。相同聚集态的同一物质，其熵值随温度的升高而增大，即S高温>S低温。相同温度时，对于同一物质：Sm(g)>Sm(l)>Sm(s)固体或液体溶于水时，熵值增大；气体溶于水时，熵值减少。熵、标准摩尔熵温度和聚集状态相同时，结构越复杂，其熵值越大，S复杂>S简单。混合物或溶液的熵值往往比相应的纯物质的熵值大，即S混合物＞S纯物质。反应的熵变反应的标准摩尔熵变：熵变：在特定条件下的等温过程(可逆过程)中系统吸收或放出的热量qr与系统的熵变ΔS的关系为：ΔrSmθ(T)J•mol-1•K-

5、1aA(l)+bB(aq)cC(s)+dD(g)rSm=υBSm(生成物)+υBSm(反应物)=cSm(C,s)+dSm(D,g)-aSm(A,l)-bSm(B,aq)ΔrSmθ(T)≈ΔrSmθ(298.15K)ΔrSmθ的计算反应的熵变与气体计量数的关系规律：①凡反应过程中气体计量数增加的反应:rSm>0凡反应过程中气体计量数减少的反应:rSm<0凡反应过程中气体计量数不变的反应:rSm=0②没有气体参加的反应，反应中物质总计量数增加的反应:rSm>0反应中物质计量数减少的反应:rSm<02.1.2反应的吉布斯

6、函数变吉布斯函数(Gibbs函数)1875年美国物理化学家吉布斯将H和S归并出一个热力学函数，即吉布斯自由能或吉布斯函数，其定义为：G=H–T·SG是状态函数。G采用相对值。2.1.2反应的吉布斯函数变标准摩尔生成吉布斯函数(fGm或fG)在标准状态时，由指定单质生成单位物质的量的纯物质时反应的吉布斯函数变。单位是kJ·mol-1规定在标准态下，指定单质的标准生成吉布斯函数为零，fGm=0以水合氢离子的标准生成吉布斯函数为零，即fGm(H+,aq)=0；2.1.2反应的吉布斯函数变反应的吉布斯函数变rG:rG=rH-r(T·S)对于

7、等温过程：rG=rH-T·rSrGm=rHm-T·rSm标准摩尔吉布斯函数变rGm:rGm=rHm-T·rSm2.1.3反应的吉布斯函数变的计算1.由fGm(298.15K)计算rGm(298.15K)aA(g)+bB(l)===gG(s)+dD(aq)则反应的标准摩尔吉布斯函数变rGm为：rGm(298.15K)=υBfGm(生成物,298.15K)+υBfGm(反应物298.15K)=gfGm(G,s)+dfGm(D,aq)－afGm(A,g)－bfGm(B,l)2.1.3反应的吉

8、布斯函数变的计算2.由fHm(298.15K)、Sm(298