《基础化学》课件——04化学反应的方向.pptxVIP

化学反应的方向;一、化学反应的方向;热力学第一定律实际上就是能量守恒定律，揭示了系统内部能量之间的相互关系。;1、概念

自发过程是在一定条件下，不借助外力而自动进行的过程。

2、特征

三大特点：（1）方向性：只能单向自发进行,逆过程不自发

（2）有限度：单向趋于平衡状态

（3）具有对外做有用功的能力

;热不能全部转化为功，这是因为热是系统中粒子无序混乱运动的描述，而功是系统中粒子有序定向运动的描述。从有序到无序过程是自发进行的，而从无序到有序是非自发的。;1、熵的概念;2、热力学第二定律;3、热力学第三定律和标准摩尔熵;ST–S0=ΔS

ST表示温度为T(K)时的熵值，S0表示0K时的熵值。由于S0=0，

所以ST=ΔS

这样，只需求得物质从0K到TK的熵变ΔS，就可得到该物质在TK时熵的绝对值。;?;?;【例2－5】计算反应：

CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g),在298K下的熵变ΔrS。;二、吉布斯自由能与化学反应方向;吉布斯自由能用符号G表示。其定义为：

G=H–TS

从吉布斯自由能的定义可知，它与热力学能、焓一样，无法求得其绝对值，所以采用相对值。

吉布斯自由能也是热力学中一个非常重要的状态函数。

吉布斯自由能的变化值ΔG为：

ΔG=ΔH–TΔS ;?;?;体系在恒温、恒压、只作体积功的条件下，自发变化的方向是吉布斯自由能减小的方向。

——自由能降低原理;我们可以根据ΔG来判断反应自发进行的方向，即：

?G0过程自发

?G0过程不自发(逆向可自发)

?G=0平衡状态

恒温、恒压下，任何自发过程总是朝着吉布斯自由能减小的方向进行。;1.如果ΔH＜0，同时ΔS＞0：

ΔG＜0，在任意温度下，正反应均能自发进行

2.如果ΔH＞0，同时ΔS＜0：

ΔG＞0，在任意温度下，正反应均不能自发进行，但其逆反应在任意温度下均能自发进行。;3.如果ΔH＜0，ΔS＜0：

低温下：│ΔH│＞│TΔS│，ΔG＜0，正反应能够自发进行；

高温下：│ΔH│＜│TΔS│，ΔG＞0，正反应不能???发进行。

4.若ΔH＞0，ΔS＞0：

低温下：│ΔH│＞│TΔS│，ΔG＞0，正反应不能自发进行，

高温下：│ΔH│＜│TΔS│，ΔG＜0，正反应能自发进行。;由上述几种情况可以看出，放热反应不一定都能正向进行，吸热反应在一定条件下也可以自发进行。在3、4两种情况下ΔH与ΔS两种效应相互对立，低温下ΔH效应为主，高温下ΔS效应为主，随温度变化反应实现了自发与非自发之间的转化，中间必定存在一转折点，即ΔG=0，此时，系统处于平衡状态，温度稍有改变，平衡发生移动，反应方向发生逆转，该温度为转变温度.;在转变温度时：ΔG=ΔH–TΔS=0;一般来说温度变化时，ΔH、ΔS变化不大，而ΔG却变化很大。因此，当温度变化不太大时，可以近似地把ΔH、ΔS看作不随温度而变化的常数。这样，只要求得298K时的ΔH和ΔS，利用下面的近似公式就可求算温度T时的ΔrGm(T)。;【例2-6】已知：C2H5OH(1)C2H5OH(g)

ΔfH(kJ/mol) –277.6 –235.3

S(J·K－1·mol－1) 161282

（1）判断在298K的标准态下，C2H5OH（1）能否自发地变成C2H5OH（g）。

（2）判断在373K的标准态下，C2H5OH（1）能否自发地变成C2H5OH（g）。

（3）估算乙醇的沸点。;解:（1）对于C2H5OH（l）C2H5OH（g）

ΔrH(298)=[(–235.3)–(–277.6)]=42.3kJ/mol

ΔrS(298)=(282–161)=121J?mol–1?K–1

ΔrG(298)=ΔrH(298)–TΔrS(298)

=42.3–298×121×10