[精选]化学反应热及化学反应的方向和限度1--资料
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温度和混乱度的增加:
敞开系统的熵变由两部分组成,即:
d S=d i S+d
e S≥0
式中d e S为由系统流入或流出的熵,d i S是系统内耗散过程引起的熵增加。
d i S≥0(系统中有不可逆过程时,d S i>0)。
要使统保持有序而不趋向混乱,必须维持d S≈0,此时
d e S=-d i S<0
又由于-d i S和d e S均不得为零,故系统必须处于非平衡状态并必须d e S<0与|d e S|>d i S。
也就是说输入到系统的熵必须少于体系向外输出的熵。
即要有足够的负熵流才能维持有序的结构。
有机体自环境摄取高度有序、低熵的高聚物,如蛋白质、淀粉之类,而排泄低分子量、有序性小的废物,保证了Δe S为负值。
这就是非平衡有序原理——非平衡态可以成为有序之源的耗散结构理论。
该理论成为自然界中动植物、生命及天体不停地更新、演化进展的热力学基础。
四、知识点滴
NH4SCN 和Ba(OH)2的反应是一个自发的吸热反应。
它从环境吸收如此多的热量,以至于如果反应容器的外表是湿的,容器和木板就会冻结在一起。
一个量热器:反应后的气体都在一个称为钢筒(steel bomb)的密封容器中,反应热可以被方便地测量。
反应由缠绕在样品上的点火线引发。
《化学反应的方向和限度》知识清单一、化学反应的方向1、自发过程和自发反应自发过程是在一定条件下,不需要外力作用就能自动进行的过程。
而自发反应则是在给定的条件下,能够自发进行到显著程度的化学反应。
例如,水总是自发地从高处流向低处,这就是一个自发过程。
而铁在潮湿的空气中生锈则是一个自发反应。
2、焓变与反应方向在化学反应中,焓变(ΔH)是一个重要的热力学参数。
一般来说,放热反应(ΔH < 0)常常有利于反应的自发进行。
但这并不是绝对的判断依据。
例如,氢气和氧气反应生成水是放热反应,在常温常压下可以自发进行。
然而,氯化铵固体加热分解为氨气和氯化氢气体是吸热反应(ΔH > 0),但在一定条件下也能自发进行。
3、熵变与反应方向熵(S)是用来描述体系混乱度的热力学函数。
熵变(ΔS)则是反应前后体系熵的变化。
对于大多数自发反应,体系的熵通常是增加的(ΔS > 0),因为混乱度增大有利于反应的自发进行。
比如,固体溶解在水中,体系的混乱度增大,熵增加。
但也有一些熵减(ΔS < 0)的反应可以自发进行,这时候焓变往往起到了更关键的作用。
4、综合判断反应方向判断化学反应的方向需要综合考虑焓变(ΔH)和熵变(ΔS)。
根据吉布斯自由能(ΔG)的公式:ΔG =ΔH TΔS。
当ΔG < 0 时,反应能自发进行;当ΔG = 0 时,反应达到平衡状态;当ΔG > 0 时,反应不能自发进行。
其中,T 表示热力学温度。
二、化学反应的限度1、化学平衡状态当一个可逆反应进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率相等,反应物和生成物的浓度不再发生变化,这时的状态称为化学平衡状态。
化学平衡状态具有以下特征:(1)动态平衡:正逆反应仍在进行,只是速率相等。
(2)浓度不变:各物质的浓度不再随时间改变。
(3)条件一定:平衡状态的建立与条件有关,条件改变,平衡可能发生移动。
2、平衡常数对于一个特定的可逆反应,在一定温度下,无论起始浓度如何,达到平衡时各物质浓度之间存在一个固定的比例关系,这个比例关系可以用平衡常数(K)来表示。
第二章化学反应的方向、限度与速率本部分知识网络(一)化学反应的方向1、化学反应方向与反应热效应的关系多数能自发进行的化学反应为放热反应,但很多放热反应也需要加热或点燃才能使反应发生。
同时有不少吸热反应能自发进行。
2、焓变与熵变对反应方向的影响ΔH-TΔS<0 反应能自发进行;ΔH-TΔS=0 反应达到平衡状态;ΔH-TΔS>0 反应不能自发进行。
结论:在温度、压强一定的条件下,自发反应总是向ΔH-TΔS<0的方向进行,直至达到平衡状态。
(二)化学反应的限度1、化学反应平衡常数化学反应:aA+bB cC+dD平衡常数(1)平衡常数的大小表示反应的限度:K越大,反应进行得越完全。
(2)根据平衡常数可判断反应是否达到平衡状态。
2、化学平衡(1)化学平衡的概念化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
(2)化学平衡的特征①逆:研究的对象是可逆反应②等:正反应速率等于逆反应速率③动:化学平衡是动态平衡,当反应达到平衡时,正反应和逆反应都仍在继续进行④定:反应混合物中,各组分的浓度不变⑤变:化学平衡状态是有条件的,暂时的、相对的,改变影响平衡的条件,平衡就会被破坏,并逐步达到新的平衡。
(3)化学平衡的移动影响化学平衡的条件①浓度:增大反应物(或减小生成物)浓度,平衡向正反应方向移动。
具体是比较平衡常数K c和浓度商Q c的关系。
②压强:增大(或减小)压强,平衡向气体体积减小(或扩大)的方向移动。
③温度:升高(或降低)温度,平衡向吸热(或放热)方向移动,温度对平衡移动的影响,原因是改变了化学平衡常数。
④催化剂:对化学平衡状态无影响总结:平衡移动原理①平衡移动原理(勒夏特列原理):如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
②注意事项:a、此原理使用的前提是已达平衡的体系;b、平衡移动的结果是“减弱”影响,而非“清除”影响;c、当同时改变几个影响平衡的条件时,勒夏特列原理对每个条件来说仍适用,但实际移动方向是多个条件综合影响的结果。
第六章 化学反应热及化学反应的方向和限度
系统的状态是由系统所有的物理性质和化学性质决定的,这些性质都是宏观的物理量,描述系统状态的这些物理量被称为状态函数。
在热力学中,热常用符号Q 表示。
系统和环境之间除了热以外的一切能量交换形式称之为功,常用符号W 表示。
热和功都不是状态函数。
表示化学反应与热效应关系的方程式称为热化学方程式。
计算化学反应热的方法:
1、由已知的热化学方程式计算反应热
2、由标准摩尔生成热计算反应热
θm r H ∆= (产物) - ∑∆θm f H ∑∆θm f H (反应物)
3、由标准摩尔燃烧热计算反应热
θm r H ∆ = (反应物)- ∑∆θm C H ∑∆θm C
H (产物) ΔG ≤0在等温等压及不作非体积功条件下化学反应自发进行的判据。
还可用标准平衡常数判断自发反应方向。
温度改变,θK 值也将改变,标准平衡常数θK 与温度的关系为 )(ln 2112θm r θ1
θ2T T T T R H K K −∆=。