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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,完整版课件ppt,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,完整版课件ppt,*,第三节：化学反应的方向,熵增加和吉布斯自由能减少,1,完整版课件ppt,第三节：化学反应的方向1完整版课件ppt,一、自发过程的方向性,二、熵与混乱程度,三、热力学第二定律,四、标准摩尔熵与熵变,五、吉布斯自由能,六、化学反应方向的判据,主,要,内,容,2,完整版课件ppt,一、自发过程的方向性主2完整版课件ppt,不靠外力帮助，下面哪些过程可自动发生,?,A.,石头从山顶向下滚到山脚。,B.,石头从山脚向上滚到山顶。,C.,高温物体将热传递给低温物体。,D.,低温物体将热传递给高温物体。,一、,自发过程的方向性,3,完整版课件ppt,不靠外力帮助，下面哪些过程可自动发生?一、自发过程,1,、自发过程：给定条件下，不需外力作用而能自动进行的过程或反应称为,自发过程,或,自发反应,。,自然界的所有自发过程都有一定的方向性。,凡是自发过程或自发反应均是使体系向能量降低的方向进行，从不稳定状态趋于稳定状态。,T2 T1 P2 P1 h2 h1,墨滴,Q,气体 液体 扩散,4,完整版课件ppt,1、自发过程：给定条件下，不需外力作用而能自动进行的过程或反,2,、自发方向：自发过程进行的方向就是自发方向。,如：高低、热冷,3,、化学反应的方向：,指定条件,下由反应物发生自发反应,转变成生成物的方向；是指化学反应自发进行的方向。,如：,2 H,2,+O,2,=2 H,2,O,Zn+H,2,SO,4,=ZnSO,4,+H,2,AgNO,3,+NaCl=AgCl+Na NO,3,5,完整版课件ppt,2、自发方向：自发过程进行的方向就是自发方向。5完整版课件p,4,、自发过程、自发反应的特点,1),单向自发，逆向则为非自发，但非自发并不等于不可,能，只是说需要外力的推动。,2),自发过程的进行都有一定的限度，即最终达到平衡。,3),自发过程都有做有用功的能力。,4),能量倾向于较低，例如放热反应,5),混乱度倾向于增加。,焓变是影响化学反应自发性的因素之一，但不是唯一的影响因素。另一影响因系是体系的混乱程度,-,熵。,6,完整版课件ppt,4、自发过程、自发反应的特点6完整版课件ppt,自发过程，往往是混乱度增加的过程,#,墨水在清水中的扩散,#,火柴棒散乱,#,冰的融化，水的气化,#,锌粒在酸溶液中反应溶解,7,完整版课件ppt,自发过程，往往是混乱度增加的过程7完整版课件ppt,二、熵与混乱程度,混乱度：物质的质点在一个指定空间区域内排列和运动的无序度，排列的无规律、不整齐的程度。,熵：反映体系内部微观粒子混乱程度的物理量。,符号：,S,；是体系,状态函数,体系的熵，就是指体系的混乱度。体系的混乱度愈大，熵值愈大。,热力学原理指出：等温过程的熵变可由公式求出,S,单位：,J/mol,K,Q,r,T,8,完整版课件ppt,二、熵与混乱程度QrT8完整版课件ppt,三、热力学第二定律,自然界的另一变化规律：系统总是趋向于取得最大的混乱度，即总是向着熵增大的方向进行。,热力学第二定律：在孤立体系中发生的任何化学反应或化学变化，总是向着熵值增大的方向进行，即孤立体系的自发过程，,S,孤立,0,。,热力学第二定律考虑问题必须要有一个重要的前提：即体系是一个孤立体系。在有些情况下，似乎出现了一些违反热力学第二定律的自发过程，例如：生物的生长，水结冰。其原因是因为涉及的不是一个孤立体系。这时候我们必须将,环境和体系,加在一起同时考虑：,S,体系,+S,环境,0,9,完整版课件ppt,三、热力学第二定律9完整版课件ppt,四、标准摩尔熵与熵变,1、热力学第三定律：,既然熵指的是体系的混乱度，那么，对于一个特定的物质体系，什么时候物质的微粒排列最整齐，物质的熵值为零？热力学第三定律就给我们指出了物质熵的零点：,热力学第三定律：任何物质的,完美晶体,，在,绝对0 K,时的熵值为零。,*完美晶体：无缺陷，所有微粒都整齐地排列于晶格节点处。,*绝对0K:没有热运动，是一种理想的完全有序状态。,10,完整版课件ppt,四、标准摩尔熵与熵变10完整版课件ppt,根据第三定律，有了熵的这个,“,零点,”,，则可通过热力学的方法，求出某一状态下物质的,绝对熵,S,T,(又称,规定熵,）：,S=,S,T,S,0,S,T,=,S +,S,0,=,S +,0=,S,2、标准摩尔熵：,在标准状态下（100kPa)，1mol纯物质的规定熵，叫做该物质的,标准摩尔(规定)熵,，简称,标准熵,。用,S,m,(T),表示。,单位：J/mol,K,一些常见物质的标准摩尔规定熵，可查课本附录3。从物理化学手册相关表格，可获得许多物质的数据。,11,完整版课件ppt,根据第三定律，有了熵的这个“零点”，则可通过热力学的,物质的标准熵的一些规律：,1)同一物质，聚集状态不同：,2)T相同时，聚集状态相同的各物质，复杂分子的,S,m,大于,简单分子的S,m,：,3),结构相似，相对分子质量不同的物质，S,m,随相对分子质,量的增大而增大：,4)相对分子质量相同时，分子结构越复杂，,S,m,越大：,S,m,(C,2,H,5,OH),S,m,(CH,3,OCH,3,),5)物质的熵,S,m,随温度的升高而增大。,6)气态物质的熵,S,m,随压力的增大而减小；液态和固态物质,的熵,S,m,随压力变化不大，可忽略。,12,完整版课件ppt,物质的标准熵的一些规律：12完整版课件ppt,讨论：什么情况下，混乱度增加？,物质的三态,溶解的过程,化学反应,温度,固态,液态,气态,溶质的分子与溶剂的分子混合到一起,反应前后，气态物质的总分子数增加,CaCO,3,=CaO+CO,2,温度越高，混乱度越大，熵值越大,13,完整版课件ppt,讨论：什么情况下，混乱度增加？固态 液态 40 KJ/mol(反应逆向自发进行),或,r,G,m,-40 KJ/mol(反应正向自发进行),当,r,G,m,在-40 KJ/mol,40 KJ/mol时，必须用,r,G,m,的正负,号来判断化学反应自发性,。,（这是经验总结，称为,经验判据,）,25,完整版课件ppt,浓度、分压对化学反应的影响，表现在：分压商QP、浓度商,例7.,已知25时,f,G,m,(NOBr)=82.4kJ/mol，,f,G,m,(NO)=86.6kJ/mol，,f,G,m,(Br,2，,g)=3.1kJ/mol。,试判断该温度时反应 2NO(g)+Br,2,(g)2NOBr(g)在,下列两种情况下反应的方向：标准状态下；,P(NOBr)=80kPa，P(NO)=4kPa，P(Br,2,)=100kPa。,解答：标准状态下：,r,G,m,(298K),=2,f,G,m,(NOBr)-2,f,G,m,(NO)+,f,G,m,(Br,2,),=(282.4-286.6-3.1)kJ/mol,=-11.5kJ/mol0 反应正向自发进行 非标准态下：,r,G,m,(T)=,r,G,m,(T)+RT,Q,=,r,G,m,(T)+2.303RT,Q,=-11.5kJ/mol+2.3038.31410,-3,298,=3.3kJ/mol0,反应正向不能进行而逆向自发进行,26,完整版课件ppt,例7.已知25时fGm(NOBr)=82.4kJ/mo,六、化学反应方向的判据：,G0 反应（过程）自发进行,G0 反应（过程）处于平衡状态,G0 反应（过程）非自发，逆过程为自发,r,G,m,(T)=,r,G,m,(T)+RT,Q,=,r,G,m,(T)+2.303RT,Q,r,G,m,(T)=,r,H,m,(298K)-T,r,S,m,(298K),经验判据：,r,G,m,40 KJ/mol(反应逆向自发进行),-40 KJ/mol,r,G,m,40 KJ/mol，必须用,r,G,m,来判断,27,完整版课件ppt,六、化学反应方向的判据：27完整版课件ppt,作业,P,50,：17（2）、19,18（填在书上）,28,完整版课件ppt,作业28完整版课件ppt,
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