最新22第二章22化学反应的方向汇总课件.ppt
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- 最新 22 第二 化学反应 方向 汇总 课件
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1、22第二章22化学反应的方向 自发过程的特点:自发过程的特点:(1)单向自发的。单向自发的。(2)有一定的限度。有一定的限度。(3)有做非体积功的能力。有做非体积功的能力。摇动摇动有序变为无序有序变为无序 将一些蓝球与红球整齐有序地放在一只烧杯内,摇动后,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。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。但是无论摇多少次,要想回复到开始的情形几乎不可能。熵是描述体系混乱度大小的物理量,熵是描述体系混乱度大小的物理量,用符号用符号“S”来表示。来表示。熵值越大,体系的混乱度越大。熵值越大,体系的混乱
2、度越大。熵与熵与U、H等一样,是体系的一种属性,是体等一样,是体系的一种属性,是体系的状态函数。系的状态函数。熵的量纲为熵的量纲为 JK-1。1.熵是体系的状态函数。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。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:同类型物质,分子结构越复杂熵值越大,如:S(C3H8)S(C2H6)S(CH4)。3.同一物质,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。该反应是熵增加的反应,反之则反。在孤立体系的任
3、何自发过程中,体系的熵在孤立体系的任何自发过程中,体系的熵总是增加。总是增加。热力学第二定律热力学第二定律 S(孤立)(孤立)0 自发过程。自发过程。S(孤立)(孤立)0 自发过程自发过程 vS体系体系+S环境环境=0 平衡状态平衡状态vS体系体系+S环境环境0 不可能发生不可能发生热力学第三定律:热力学第三定律:T=0 K时,纯净物质的完美晶体的熵值为零,时,纯净物质的完美晶体的熵值为零,表示为表示为 S(0 K)=0。温度温度T时物质的熵称为绝对熵。时物质的熵称为绝对熵。标准摩尔熵标准摩尔熵:在标准状态下,在标准状态下,1 摩尔纯物质的熵称为该摩尔纯物质的熵称为该物质的标准物质的标准摩尔摩
4、尔熵。符号熵。符号Sm,单位:,单位:JK-1 mol-1 化学反应的标准摩尔熵变化学反应的标准摩尔熵变 aA +dD =gG +hH=()产产 ()反反 rSm Sm Sm rSm 即:即:Sm B=热力学上把热力学上把 H-TS 定义为体系的一个状态定义为体系的一个状态函数,叫做函数,叫做自由能自由能(又叫吉布斯自由能)用符(又叫吉布斯自由能)用符号号“G”表示。表示。G H TS 量纲为量纲为 J 或或 kJ。G=H-TS吉布斯-亥姆霍兹公式在等温等压下有:在等温等压下有:G=G2-G1=(H2-TS1)-(H1-TS1)自由能变与过程的自发性判据自由能变与过程的自发性判据封闭体系封闭体
5、系,等温等压等温等压,只作体积功的条件下只作体积功的条件下:自由焓最小原理自由焓最小原理如果如果G0,不可能发生的过程(逆向自发),不可能发生的过程(逆向自发)如果如果G0,体系处于平衡态。,体系处于平衡态。以上为热力学第二以上为热力学第二定律的另一种表述。定律的另一种表述。()rmrmrmGTHTS 在标准状态下,由稳定单质生成一摩尔纯物质时在标准状态下,由稳定单质生成一摩尔纯物质时的吉布斯自由能变化称为该物质的的吉布斯自由能变化称为该物质的标准生成吉布斯自标准生成吉布斯自由能由能,用符号,用符号f fG Gm m表示。表示。稳定单质稳定单质fGm=0稳定单质1 mol 物质fGm=rGm
6、r rG Gm m=(f fG Gm(i)m(i)生成物生成物-(f fG Gm(i)反应物反应物 【例【例1】等温条件下:等温条件下:G =H -TS 温度变化范围不很大时,可认为:温度变化范围不很大时,可认为:rHm(T)rHm(298.15K)rSm(T)rSm(298.15K)因此因此 rGm(T)=rHm(T)-TrSm(T)rHm(298.15K)-TrSm(298.15K)【例【例2】计算下列反应的rGm,并说明反应在25时能否进行?如不能,则在什么温度下能进行?CO(g)C(s)+1/2 O2(g)。已知此反应的rHm 110.5 kJmol-1,rSm=-0.089 kJmo
7、l-1K-1(S数值一般较小)。n解:rGm(298.15K)=rHmTrSm=110.5-298.15(0.089)=110.5+26.52=137.02 kJmol-1 0n 室温下反应不能自发进行。n要使反应自发进行,则rGm(T)=rHmTrSm=110.15+0.089T 0,反应不能进行。因而有人企图利用CO分解的途径来消除汽车尾气中的CO将是徒劳无益的。【例【例3】计算下列反应的rSm,并说明温度多高时,此反应才不能自发进行?nCaO(s)+SO3(g)=CaSO4(s)n已知:rHm=-402.0 kJmol-1n rGm(298.15K)=-345.7 kJmol-1n解:r
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