大学普通化学第六版第2章精品课件

C a O ( s ) + C O 2 ( g )
r Hm(298.15 K)
=
B f Hm,B (298.15 K)
B
={(-635.09)+(-393.509)-(-1206.92)} kJ.mol-1
r S(m298.15 K) =
首页
= 178.32 kJ.mol-1
B S(mB)
B
大学普通化学第六版 第2章精品课件
本章主要内容
一. 化学反应的方向 二. 化学平衡 三. 化学反应速率 *四. 大气污染及其控制
首页
上一页
下一页
末页
2
2.1 化学反应的方向 一. 影响反应方向的因素 自发反应(自发过程):在给定条件下能自动进行的反应或过程。
例如：
气体向真空膨胀；
热量从高温物体传入低温物体 氢氧化钠与盐酸的酸碱反应 锌片与硫酸铜的置换反应等
首页
上一页
下一页
末页
32
对于溶液中的反应: aA(aq) +bB(aq)=gG(aq) +dD(aq)
K{ {cceeq (q (G A ))//C C } }g a{ {C Ce eq (q (D B))//C C } }b d
pθ=100kPa ; Cθ=1moldm-3
首页
上一页
下一页
末页
33
其逆过程为非自发过程
首页
上一页
下一页
末页
3
反应能否自发进行，还与给定的条件有关。 例:常温常压下,N2和O2能稳定存在,但在行驶汽车内燃机室内的高温条件下,发生反应:
N2 (g)+ O2 (g)= 2NO(g) 2NO(g) + O2 (g)=2NO2 (g)
NO(g)和NO2 (g)是汽车尾气中的主要污染物
r S=m
Σ B
B
任一反应: aA + bB = gG + dD
Sm (B)
△rS mθ(298.15K) =｛gSmθ(G,298.15K)+dSmθ(D,298.15K) ｝ -｛aS mθ(A,298.15K)+ bSmθ(B,298.15K)｝
单位： J k －1 mol－1
(2.4a)
r S(mT ) ≈ r ( 298.15 KS)m
,
首页
上一页
单位: kJ. mol-1
下一页
末页
24
规定: fG өm (单质，298.15 K)＝0
fG
ө m
(H+,aq)
=0,
fG
ө m
(物质，298.15
K)见附录3中
首页
上一页
下一页
末页
25
反应的标准摩尔吉布斯函数变 rG ө m计算公式为：
r G(m298.15 K) =
B f (BG,m2, 98.15 K)
= 130.401 kJ. mol-1
首页
上一页
下一页
末页
29
(2) rGm (1273 K)的计算 rGm (1273 K) ≈rHm (298.15 K) – 1273 K·rSm (298.15 K) ≈(178.32 – 1273×160.59 ×10-3)kJ. mol-1 = -26.11 kJ. mol-1
pB P
B
{ p (G ) / p } g { p ( D ) / P } d { p ( A ) / p }a{ p (B ) / p }b
Q
Q：称为反应商
首页
上一页
下一页
末页
21
热力学等温方程式:
rG m (T ) rG m (T ) RlQ T n
注意: (1)水合态以C/ Cθ带入,气态以p/pθ带入. (2)纯固体或纯液体,以常数‘1’带入.
K{{ cceeq (q (M H 2 )/n )c/c}4} {ce p {e q (C q (C )2 l/)lc/p }2}
首页
上一页
下一页
末页
34
(2) kθ只是温度的函数,温度一定, kθ为一常数,不随浓度或压力而变。
(3)kθ表达式,与化学方程式的书写方式有关
N 2 ( g ) + 3 H 2 ( g ) 2 N H 3 ( g ) K1{peq (N {2p)e/q (pN }3p H { )e/q (pH }22)/p}3
下一页
末页
26
(2) 利用△rH mθ(298.15K) 和△rS mθ(298.15K)计算：
△rG
θ m
(298.15
K)
= △rH mθ(298.15K)- 298.15. △rS mθ(298.15K)
首页
上一页
下一页
末页
27
2.
其他温度时的△rG
θ m
(T)的计算
因反应的焓变或熵变基本不随温度而变，
ΔH
ΔS
ΔG = Δ H–T Δ S
正反应的自发性
—
+
—
自发(任何温度)
+
—
+
非自发(任何温度)
+
+
升高至某温度时由正值变负值
升高温度有利于反 应自发进行
—
—
降低至某温度时由正值变负值
降低温度有利于反 应自发进行
首页
上一页
下一页
末页
17
5.反应发生的临界温度 临界点 ΔG =0
H Tc S
首页
上一页
(3) 反应自发性的分析和 Tc 的估算
T c rrH Sm m ((2 29 .9 18 8 K 5 K )). 1 1 15 7 .6 .3 5 8 0 2 J 9 1 m 30 J 1 m o K l 1 1 ol
= 1110.4 K
首页
上一页
下一页
末页
30
2.2 化学反应进行的程度和化学平衡 一.反应限度的判据与化学平衡
下一页
末页
习题
1.已知反应
2 NH3（g）= N2 （g） + 3H2 （g） ， △rHθm = 92.4 kJ/mol 求△fHθm （NH3，g，298.15K） 2.Mg(s) + Cl2 (g) ＝MgCl2 (s) △rHmθ = - 642 kJ.mol－1， 试分析反应的自发性。
首页
首页
上一页
下一页
末页
10
(5)物质的标准熵值规律：
1) 对于同一种物质：
Sg > Sl > Ss
2) 同一物质，相同的聚集状态时：。
3) 不同种物质：
S复杂分子 > S简单分子
4) 混合物和纯净物： S混合物 > S纯物质
S高温>S低温
首页
上一页
下一页
末页
11
(6)反应的标准摩尔熵变 rS ө m 的计算
在25ºC标准态条件下，都能自发进行。 焓变是影响反应方向的因素,但不是唯一因素。
首页
上一页
下一页
末页
6
2.反应的熵变 (1)熵:系统内物质微观粒子的混乱度(或无序度)的量度。符号S 。
S=k lnΩ
熵是状态函数
k :为玻尔兹曼常数; Ω（混乱度):与一定状态对应的微观状态总数。
混乱度增大,则熵值增大; 熵值增大,则混乱度增大。
首页
2)热力学第二定律：
在隔离系统中发生的自发进行反应必伴随着熵的增加。 或隔离系统的熵总是趋向于极大值。称为熵增加原理。
ΔS隔离 > 0， 自发过程； ΔS隔离 = 0, 平衡过程。
首页
上一页
下一页
末页
8
(3)热力学第三定律: 在绝对零度时，一切纯物质的完美晶体的熵值都等于零。
解： fGm(298.15 K)/(kJ. mol-1) -1128.79
C a C O 3 ( s ) C a O ( s ) + C O 2 ( g )
-604.03 -394.359
(1)
r
G
ө m
(298.15
K)计算
r
G
ө m
(298.15
K)
={(-604.03)+(-394.359)-(-1128.79)}kJ.mol-1
即r (T) ≈ r (298.15 K) r (TH) ≈mr (298.15 K)， Hm
Sm
Sm
吉布斯等温方程近似公式：
△rG
θ m
(T)≈
△rH mθ(298.15K)-
T.
△rS mθ(298.15K)
首页
上一页
下一页
末页
28
例2.3 试计算石灰石热分解反应的rGm( 298.15 K)、ΔrGm (1273 K)及转变温度Tc，并分析该反应在标准状态时 的自发性。
首页
上一页
下一页
末页
4.反应自发性的判断 吉布斯判据—最小自由能原理
ΔG < 0 ，正向自发； ΔG = 0 ，平衡状态 ΔG > 0 ，正向非自发，逆向自发
首页
上一页
下一页
末页
表2.2 ΔH、ΔS 及T 对反应自发性的影响
反应实例 ① H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) ②2CO(g) = 2C (s) + O2(g) ③CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(s) ④N2(g) + 3H2(g) =2NH3(g)
说明: ⑴ Kθ表达式可直接根据化学计量方程式写出
气体代“P/Pθ” ;水合物代“C/Cθ” ;纯液体或纯固体作为常数“1” ，