[化学]反应平衡.ppt

第二章 化学反应的基本原理 §2.1化学反应的方向和吉布斯函数变 1.自发过程 例如:物体自由下落 液体流动 固体传热 2.化学反应的自发性 例如:氢气和氟气混合 H2(g) + F2(g) = 2HF(g) 爆炸 铁块在潮湿的空气中 4Fe(s) + 3O2(g) = 2Fe2O3(s) 生锈 一、化学反应的自发性 溶液中的置换反应 Zn (s) + Cu2+(aq) = Zn2+(aq) +Cu(s) 反应的自发性: 是指该反应完全自动按方程式“正向”进行. Question:反应能否自发进行，还与给定的条件有关。如何从理论上判断? 判定依据是什么? 它们的逆过程都不能自动进行。当借助外力，体系恢复原状后，会给环境留下不可磨灭的影响。 二、影响反应方向的因素 1.反应的焓变和自发性 如: H2(g) + F2(g) = 2HF(g) 4Fe(s) + 3O2(g) = 2Fe2O3(s) Zn (s) + Cu2+(aq) = Zn2+(aq) +Cu(s) 若 二、影响反应方向的因素1.反应的焓变和自发性 ★吸热的自发反应: 例如: Ba(OH)2·8H2O(s) + 2NH4SCN(s) = Ba(SCN)2(s) + 2NH3(g) + 10H2O(l) ★高温，低温下都不能进行 最低能量原理（焓变判据）： 1878年，法国化学M.Berthelot和丹麦化学家 J.Thomsen提出：自发的化学反应趋向于使系统放出最多的能量。 2.反应的熵变和自发性 起始状态: P(N2) = P(O2) 打开活塞后,相互混合到完全均匀为止 例1: 例2: 清水中滴入红墨水扩散 例3: Ag2O(s) ====2Ag(s) + 1/2 O2(g) 物质的量增加,产生自由度大的分子. 体系有趋向于最大混乱度的倾向，体系混乱度增大有利于反应自发地进行。 以熵衡量物质的混乱度的大小! 由此表明,自然界中自发进行的一些变化过程，总是向着体系混乱度加大的方向进行的。所谓体系的混乱度，是指体系内部所有微粒的混乱程度。 （1）熵(entropy)的初步概念 熵—— 系统内部混乱度大小的量度.以S表示. 说明: a.熵(S)是状态函数,具有广度性质; 体系的混乱度越大，熵值越大，反之亦然 b.熵(S) 有绝对值; ★ 微观状态数 粒子的活动范围愈大，体系的微观状态数愈多，体系的混乱度愈大。 ★ 熵与微观粒子状态数关系 1878年，L.Boltzman提出 了熵与微观状态数的关系 S = klnΩ S---熵 Ω---微观状态数 k--- Boltzman常量 玻尔兹曼 (Boltzmann L,1844-1906) 奥地利物理学家 ★物质的绝对熵 两个样品随着温度向0 K 逼近，其中原子的振动能越来越小，原子越来越被限制于晶格结点附近； 到达0 K后，由于晶格中的原子都不再运动，两种物质的混乱度变得相同。 热力学第三定律(The third law of thermodynamics) 一切纯物质的完美晶体的熵值都等于0。 S0 (完整晶体，0 K) = 0 标准摩尔熵: 在标态下,单位物质的量的纯物质的规定熵。以 (298.15K)表示.单位为J•mol－1 •K－1 设某纯物质 0 /K → T /K 其熵值: S0 ST 熵变: S = ST－S0 = ST－0 = ST ∴将1mol纯物质的完整晶体从0K升温至T，该过程的熵变， 称它为物质在T 时的摩尔规定熵Sm( T )。 （2）标准摩尔熵值的一般规律 a. 同一物质的同一聚集态，物质的熵值随温度升高而增大。 （T↑，热运动增强，体系混乱度增加，熵值也增加） 例如, CS2(l)在161K 和 298 K时的 值分别为 103 J·mol-1·K-1和150 J · mol-1