第二章-化学反应方向和程度.pptVIP

第二章 化学反应方向和程度 热力学规定： （1）标准态时，最稳定单质的标准生成吉布斯函数ΔfG298θ为0； （2）标准态时，水合氢离子的标准生成吉布斯函数ΔfG298θ[H+,(aq)]为0。 4.热化学反应方向的判断 §2-2 化学反应的程度和化学平衡 本 章 完End of this chapter 【例】 某一温度下，一反应体系处于标准态，其K?＞1，判断该反应的方向。 解： ∴反应正向进行。 7、有关平衡常数的计算 反应的K?； N2、H2的起始量 N2和H2的转化率 【例】 合成氨反应 体系总压为9.12×106 Pa。求该温度下： 在某温度下，封闭体系中N2和H2以一定比例混合达到平衡后，测得各物质的物质的量为： 解：（1）n总=2+3+4=9 （2）起始量＝平衡量＋消耗量。根据反应计量比： 消耗量： 起始量： （3） 转化率： ∴ 已知：ΔfG?(SO2,g)=-300.19 kJ·mol-1， ΔfG?(O2,g)=0 kJ·mol-1 ΔfG?(SO3,g)=-371.08 kJ·mol-1 ∴ ∴ 【例】计算反应 在298K时的平衡常数K?。 ΔrG?= 2ΔfG?(SO3,g)- 2ΔfG?(SO2,g) =2×(-371.08)-2×(-300.19)=-141.78 kJ·mol-1 解： 解： 298.15K时 120.06×1000=-2.303×8.314×298.15×lgK1θ K1θ=9.31×10-22 例如，刚才的例子： CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) 298K（低温）： ∴反应不能自发进行。 1500K（高温）： ∴反应能自发进行。 实际上，只要温度高到使 反应就可以自发进行，即： ∴温度必须达到1111K以上，分解反应才能自发进行。 计算自发反应的最低温度： 例：在室温下，金属铜线暴露于空气中时，其表面 逐渐覆盖一层黑色氧化铜CuO。当此时铜线被加热超过一定温度时，黑色氧化物就转化为红色氧化物Cu2O，在更高温度时，氧化物覆盖层会逐渐消失，若反应是在标准压力条件下进行的。试从化学热力学观点简单说明此实验在加热后所发生的现象。 解：依题意有： 2CuO(s) ? Cu2O(s) + 1/2 O2(g) (1) ?fH?298/kJ·mol-1 -157.3 -168.6 0 S?298/J·K-1·mol-1 42.63 93.14 205.03 Cu2O(s) ? 2Cu + 1/2 O2(g) (2) -168.6 0 0 93.14 33.15 205.03 ?H?1 = -168.6 + 0 - 2(-157.3) = 146.0 kJ·mol-1 ?H?2 = 0 + 0 - (-168.6) = 168.6 kJ·mol-1 ?S?1 = 110.40 (J·K-1·mol-1) ?S?2 = 75.68 (J·K-1·mol-1) 。 ?G? 0为自发反应的条件， 随着温度的升高，第一 步反应先达到?G? 0， 故黑色氧化铜先分解为红 色氧化物Cu2O，当在更 高温度下时，第二步反应 亦达到自发进行条件，此 时红色氧化物便分解生成 单质Cu。 例：煤燃烧时含硫的杂质转化为SO2和SO3，造成对大气的污染。试用热力学数据说明可以用CaO吸收SO3，以消除烟道废气的污染。 解： △Gθ0,所以，在298K时反应可以自发进行。 设最高可以自发进行的温度为T,则： 所以在低于2130 K(1857℃)时可以用CaO吸收SO3，从而消除烟道废气的污染。 作业：P46 2、3、5 解： CO2(g) = C(s) + O2(g) ΔfG298? /kJ·mol-1 -394.4 0 0ΔG298?=∑(?i ΔfG298?)生成物 - ∑ (?iGfH298?)反应物 = 394.4 kJ·mol-1 如果将 CO2 ? C