普通化学课件（地质工程）23第二定律.ppt

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1、第三节：化学反应的方向——熵增加和吉布斯自由能减少1本节重点讲述：自发过程与化学反应的方向性物质的标准熵与化学反应的熵变吉布斯自由能23.1自发过程与化学反应的方向性？什么是自发过程？什么是化学反应的方向？自发过程、自发反应有哪些共同的特点31、什么是自发过程无须外力的干涉，“任其自然，不去管它，便能自动进行下去的过程，称为自发过程。T2>T1P2>P1h2>h1墨滴Q气体液体扩散42、什么是化学反应的方向指的是化学反应自发进行的方向，例如：2H2+O2=2H2OZn+H2SO4=ZnSO4+H2AgNO3+NaCl=AgCl+NaNO353、自发

2、过程、自发反应有哪些共同的特点？a)单向自发，逆向则为非自发，但非自发并不等于不可能，只是说需要外力的推动。b)自发的过程进行有一定的限度，即最终达到平衡。c)自发的过程的内在推动力是什么？A、能量倾向于较低，例如放热反应；B、混乱度倾向于增加：从有序到无序；6所有自发反应都是放热的，即将ΔH＜0作为判断反应自发性的依据。但后来发现，有些吸热反应也为自发，故只用ΔH并不能判断过程方向，还需引入其他变量。例如：水的蒸发（吸热）NH4Cl的溶解N2O5=2NO2+1/2O2其原因是，只考虑了化学反应能量这一个方面的因素。但决定整个化学反应方向的还有另外一个重

3、要因素，即：“混乱度”的因素。因此，要全面考察化学反应的方向，还必须引入一个新的热力学状态函数——熵。73.3.2熵变与自发过程？体系的混乱度与熵？热力学第三定律与物质的标准摩尔规定熵？化学反应的标准摩尔熵变？熵变与化学反应的方向——热力学第二定律81、体系的混乱度与熵混乱度：排列的无规律、不整齐的程度熵：表征体系混乱度的一种状态函数体系的熵，就是指体系的混乱度，指体系内部所有物质的威力排列不整齐、无规则的程度。9什么情况下，混乱度增加？物质的三态固态<液态<气态溶解的过程溶质的分子与溶剂的分子混合到一起化学反应反应前后，气态物质的总分子数增加CaCO3

4、=CaO+CO2温度温度越高，混乱度越大，熵值越大10自发过程，往往是混乱度增加的过程#墨水在清水中的扩散#火柴棒散乱#冰的融化，水的气化#锌粒在酸溶液中反应溶解112、热力学第三定律与物质的标准摩尔规定熵既然熵指的是体系的混乱度，那么，对于一个特定的物质体系，什么时候物质的微粒排列最整齐，物质的熵值为零？热力学第三定律就给我们指出了物质熵的零点：热力学第三定律：任何物质的完美晶体，在绝对0K时的熵值为零。*完美晶体：无缺陷，所有微粒都整齐地排列于晶格节点处。*绝对0K:没有热运动，是一种理想的完全有序状态。12有了熵的这个“零点”，则可通过热力学的方法

5、，求出某一状态下的物质的绝对熵ST(AbsoluteEntropy,又称规定熵）：STT融化沸腾S=ST-S0所以：ST=S+S0=S+0=S13物质的标准摩尔规定熵(简称：物质的标准熵）在标准状态下（100kPa),1mol纯物质的规定熵，称为该物质的标准摩尔规定熵，以符号Sm(T)表示。单位：J•K-1•mol-1。一些常见物质的标准摩尔规定熵，可查附表。从《物理化学手册》相关表格，可获得许多物质的数据。149/7/2021影响物质熵值大小的主要因素物质的聚集状态：对同一物质而言，气态时的标准摩尔熵最大，固态时标准摩尔熵最小。即Sm(g)＞

6、Sm(l)＞Sm(s)温度：同一物质的同一聚集状态，其标准摩尔熵随温度的升高而增大组成、结构：一般说来，在温度和聚集状态相同时，分子或晶体结构复杂的物质的标准摩尔熵大于结构简单的物质的标准摩尔熵。153、化学反应的标准摩尔熵变在特定的温度之下（如不特别指明，则为298K）如果参加化学反应的各物质（包括反应物和产物）都处于热力学标准状态（p=p），此时化学反应的过程中的熵变即称作：该反应的标准熵变，以符号ΔrS表示之。当化学反应进度ξ=1时，化学反应的熵变为化学反应的标准摩尔熵变。以符号ΔrSm表示之。16化学反应的标准摩尔熵变的计算：aA+bB=dD

7、+eEΔrSm=ΣνSm(生成物)—ΣνSm(反应物)例题：3-6P66:174、熵变和化学反应的方向热力学第二定律克劳休斯说法：不可能把热由低温物体转移到高温物体，而不引起其他变化。熵增原理：在孤立体系中发生的任何化学反应或化学变化，总是向着熵值增大的方向进行，即孤立体系的自发过程，ΔS孤立>0。热力学第二定律考虑问题必须要有一个重要的前提：即体系是一个孤立体系。如果某一体系不是一个孤立体系，这时候我们必须将环境和体系加在一起同时考虑：ΔS体系+ΔS环境>018小结：（1）化学反应热计算方法：物质标准摩尔生成热ΔfHm反应标准摩尔反应热：ΔrHm=

8、iΔfHm(生成物）-jΔfHm(反应物）（2）热力学第二定律：用于