普通化学反应基本原理概述.ppt

§2—1 化学反应的方向和吉布斯函数 化学反应方向：指在一定条件下反应物能否按指定的 反应生成产物。如A+B→C+D 自发过程：一定条件下，不需要外界对系统做非体积 功条件下就能进行的过程。甲烷的燃烧 非自发过程：环境对系统做非体积功条件下才得以进 行的过程。温度升高到1137K时CaCO3才分解 §2—1 化学反应的方向和吉布斯函数 一、反应热（反应的焓变?rHm ）与反应方向 经验规则：在没有外界能量的参与下，化学反应总是朝着放热的方向（?rHm﹤0）进行。如298K （1） C(s)+O2(g)= CO2(g) ， ?rHmθ= -393.51 kJ ·mol -1﹤0 放热，自发 （2） H2(g)+1/2 O2(g) = H2O(g) ， ?rHmθ= -241.84kJ ·mol -1﹤0 放热，自发 但有些吸热反应也能自发进行, 如298K和标压100kPa时冰吸热化为水: H2O(s) = H2O(l) ?rHmθ= 6.01kJ ·mol -1﹥0 吸热但自发. §2—1 化学反应的方向和吉布斯函数 一、反应热（反应的焓变?rHm ）与反应方向 经验规则：在没有外界能量的参与下，化学反应总是朝着放热的方向（?rHm﹤0）进行。如298K 例1： CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) ?fHmθ(kJ ·mol -1) -74.8 0 -393.5 -285.8 ＜0 这一反应是放热反应，该反应可以自发进行。 例2： 2NO(g) ＝ N2(g) + O2(g) ?fHmθ(kJ ·mol -1) 90.25 0 0 ＜0 这一反应放热，理论上可以自发进行但实际上不能。 §2—1 化学反应的方向和吉布斯函数 一、反应热（反应的焓变?rHm ）与反应方向 化学反应总是朝着放热的方向, 但也有例外，如298K 例3： KNO3（s）＝K+（aq）+NO3-（aq） ?fHmθ(kJ ·mol -1) －494.6 －252.4 －207.4 0 吸热过程，但仍可自发进行 例4： H2O（s）＝H2O（l） ?fHmθ(kJ ·mol -1) －293.0 －285.8 0 吸热可以自发进行（室温下冰可以自发变成水）。 以上的例子说明:在等温、等压的条件下, ?rHm ＜0 不能作为反应能否自发进行的唯一判据。 §2—1 化学反应的方向和吉布斯函数 二、系统的混乱度（反应的熵变?rS）与反应方向 有些吸热反应能自发进行，是因为系统的混乱度增大， 自发进行的过程往往是系统取得最大混乱度的过程， 可见系统混乱度的增大是自发过程的又一趋势。 1、熵S的定义： 德国物理学家克劳修斯引进一个新的物理量熵（S）, 表示系统内部粒子运动的混乱程度。单位为:J ·mol -1·K -1 任何理想晶体在温度为0K时熵值为0，即S( 0K)=0, 则温度为T时熵值是 S(T)﹥0。 熵是状态函数，只与系统的始终态有关。 §2—1 化学反应的方向和吉布斯函数 二、系统的混乱度（反应的熵变?rS ）与反应方向 2、物质的标准摩尔熵 Smθ, 单位：J ·mol -1·K -1 m指1mol该物质，上标“θ” 指标准态， 后表中列有298K时常见重要物质的Smθ 如对任一化学反应 aA