化学反应方向速率程度.pptx

第二章化学反映的方向、速率和程度

;研究化学反映最重要的有三个问题要考虑：

（1）化学反映与否能按规定发生（即反映进行的方向）。

（2）反映进行的快慢（速率大小）。

（3）反映的给定条件下进行的程度（化学平衡）。

这些问题的研究在生产及环境治理中（如产品的选择，生产效率和产品质量的提高以及减少原料的消耗）都有指导意义。;一、化学反映的方向

（一）化学反映的自发性

自发过程——在一定条件下不需外界做功，

一经引发就能自动进行的过程。若此过程是化学过

程即化学反映，称自发反映。

;（二）化学反映的焓变。

自然界中自动进行的过程总有一种共同的特点，

即普通总是向能量减少的方向进行。即能量最低原

理。

体系能量越低它越稳定，放热反映（0）在298.15K，原则态下是自发的。

如3Fe(s)+2O2(g)→Fe3O4(s);=-118.4kJ·mol-1

C(s)+O2(g)→CO2（g）；=-393.51kJ·mol-1;有些吸热过程也能自发进行，如水的蒸发，NH4Cl、KNO3溶于水（吸热）及CaCO3的分解等都是吸热过程。由此可见，仅把焓变作为化学反映自发性的普遍判据是不全方面的。

分析NH4Cl（s）常温下的溶解，CaCO3（s）在850℃下的分解都有体系混乱程度增大的过程发生，及可能尚有温度的影响。;（三）化学反映的熵变

熵——描述物质或体系混乱程度（粒子运动）大小的物理量（热力学中）。符号为“S”，它也是体系本身的属性，因此熵也是状态函数，物质（或体系）的混乱度越大，熵值越大。

0K时，任何纯净的完整晶态物质的熵值规定为0，即So=0.

若一纯晶体从0K→TK其熵值为ST，则此过程的熵变量：;=ST-S0=ST-0=ST——即该纯物质在TK时的熵。

在TK，原则态下，某单位物质的量纯物质的熵值，

称为原则摩尔熵S，单位为“J·mol-1·K-1”。

普通手册中给出的是T=298.15K下S。

应特别注意298.15K，（最稳定单质）=0，但298.15K，最稳定纯态单质S≠0

影响物质熵值大小的因素重要有：

(1)物质的聚集状态：同种物质S(g)S(l)S(s)

(2)物质(或体系)的温度和压力：S（高温）S(低温)

S（低压）S(高压);熵也是状态函数，故化学反映的熵变()

与的计算原则相似

例：4NH3(g)+3O2(g)→2N2(g)+6H2O(g)

192.70205.14191.60188.85

(298.15K)=[（2×191.60）+（6×188.85）]-

[（4×192.70）+（3×205.14）]

=130.08J·mol-1·K-1

;0，在298.15K、原则态下是一种熵减反映。

0，在298.15K、原则态下是一种熵增反映。

熵变（）有助于反映的自发进行,对非孤立

体系，仅用（）作反映自发性的根据也是不全方面

的，如T273.15K，水→冰，0，它就是一种自

发过程。

这表明一种过程（或一种反映）的自发性，与△H、

△S有关，同时也与T有关。;（四）化学反映方向的判据——化学反映的吉布斯（J.W.Gibbs）自由能变。

1878年美国出名物理化学家吉布斯提出摩尔吉布斯自由能变量（简称自由能量）：

在等温、等压条件下，

=-T——吉布斯公式

++(吸热)-(熵减)自发过程，反映正向进行

--(放热)+(熵增)非自发过程，反映逆向进行

0平衡状态

;等温等压的封闭体系内，不作非体积功的前提下，

任何自发过程总是朝着吉布斯自由能（G=H-

TS）减小的方向进行，=0时，反映达平衡，

体系的G减少到最小值，此式为出名的吉布斯最

小自由能原理。

（五）热化学反映方向的判断

1、原则状态下，反映方向的判断

原则态下，吉布斯公式变为

=-

等温等压