第二章 化学反应的能量和方向 [恢复].ppt

* 第*页 热力学原理在实践中有广泛的应用 （1）可以判断某些化学反应能否自发进行 （2）可以判断化合物的稳定性和溶解性 在等温定压不做其它功的条件下，自发过程的趋势是使系统的吉布斯自由能减少。因此，吉布斯自由能越大的系统稳定性越小。对同系列的简单化合物，可直接利用其比较稳定性的大小； 对有些化合物，则需通过相关反应方程式判断其稳定性。 （3）可以指导人们进行新物质的开发工作 * 第*页 例如：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △rGm ? = -32.83kJ·mol-1 表明标准状态下反应可自发进行。但速度慢需寻求催化剂加快反应速度。工业合成氨在500℃，3.0×104kPa条件下进行。 （4）选择合理的合成方法 在科学研究和生产实践中，往往需要选择出合理的方法或制备工艺。通常通过对被选反应标准吉布斯自由能的计算，以判断反应的可行性， 并作出最佳选择。 * 第*页 考 试 范 围 热力学能、焓、熵及吉布斯自由能等状态函数的 性质；功与热等概念 有关热力学第一定律的计算；恒压热与焓变、恒 容热与热力学能变的关系及其成立的条件。 化学反应热概念，热化学方程式概念，标准态概 念，标准摩尔生成焓概念，标准摩尔生成吉布斯 自由能概念，化学反应的（标准）摩尔焓概念， 化学反应的标准摩尔生成吉布斯自由能概念，吉 布斯判据的应用。 应用盖斯定律计算化学反应的（标准）摩尔 焓；反应的标准摩尔生成吉布斯自由能的计 算；有关吉布斯——亥姆霍兹方程（热力学 第二定律）的计算，如转变温度的计算等。 * 第*页 作业： 10 11 13 14 16 19 23 * 第*页 最稳定单质是指在标准态下元素的最稳定状态，即常温常压下不会自动起变化的单质。如： 最稳定单质：H2（g），O2（g），Br2（l）， Na（s），C（石墨），P（白）， Hg(l) 不稳定单质： H2（l），O2（l），Br2（g），Na （g），C（金刚石），P（红） * * * 第*页 3 非自发过程：在环境对系统作非体积功条件 下，才得以进行的过程。 N2 + 3H2 2NH3（常温常压下） N2 + 3H2 2NH3（高温高压催化剂或闪电） 决定反应能否自发进行的因素有哪些？判断反应方 向的共同准则是什么？这是我们本节要解决的问题。 * 第*页 4 反应方向与反应热 规律：化学反应有向放热反应进行的自发趋势 CH4(g)+2O2(g) 2H2O(l)+CO2(g) △rHm? =-890.31kJ·mol -1 H2(g)+? O2(g) H2O(g) △rHm? =-241.84kJ mol -1 许多自发反应都是放热的：?H? 0 ，如燃烧反应、中和反应；故：贝塞罗经验规律“任何没有外界能量参与的化学反应，总是趋向于能放热更多的方向。” 反应热不是判断反应进行方向的唯一判据 298k、100kpa时，冰吸收热量而自动融化为水 H2O(s) H2O(l) △rHm? = 6.01kJ·mol -1 NH4Cl(s) NH3(g)+HCl(g) △rHm? =176.91kJ·mol -1 * 第*页 二、反应方向与系统混乱度 1、混乱度：宏观系统内部质点的无秩序程度。 特点： 混乱度大小：g ? l ? s（有序性增加） 2、反应的方向与混乱度： 1)自发过程趋向于取得最大混乱度；（如冰吸热 自动融化，s l，混乱度增加） 2)自发反应趋向于?n?0的方向、即混乱度增加的 方向。（如：KNO3 K+ +NO3-，?n?0） 为描述系统的混乱度，克劳修斯引入新的状态函数——熵（S）。 * 第*页 三 熵 (S) 1 定义 描述系统内部混乱程度的状态函数。单位： J·K-1（与U、H不同）。 熵是状态