无机化学(3版)教材02-1 化学反应的方向.ppt

第一节 化学反应的方向 和吉布斯自由能变 无机化学多媒体电子教案 第二章 化学反应的 方向、速率和限度 第一节 化学反应的方向 和吉布斯自由能变 2-1-1 化学反应的自发过程 2-1-1 化学反应的自发过程 自发过程 例如: 水总是自动地从高处向低处流， 　　 铁在潮湿的空气中易生锈。 例如：欲使水从低处输送到高处，可借助 水泵作机械功来实现。 2-1-2 影响化学反应方向的因素 2-1-2 影响化学反应方向的因素 化学反应的焓变 但实践表明: 有些吸热过程(ΔrHm > 0) 亦能自发进行 可见，把焓变作为反应自发性的判据是 不准确、不全面的。除了反应焓变以外，还有其它因素(体系混乱度的增加和温度等),也是影响许多化学和物理过程自发进行的因素。 为什么有些吸热过程亦能自发进行呢? 化学反应的熵变 例如：我们将一种纯晶体物质从0K升到 任一温度(T)，并测量此过程的熵 变量(ΔS)，则该纯物质在T K时 的熵(ST) ΔS ＝ST - S0 ＝ ST - 0 ＝ ST 例 解：　　　　　 2SO2(g)+O2(g)→2SO3(g) 化学反应的吉布斯自由能变 　　　　　──热化学反应方向的判据 摩尔吉布斯自由能变量(简称自由能变)， 以rGm表示，单位：kJ·mol-1 rGm ＝ rHm – T rSm 化学反应的吉布斯自由能变 　　　　　──热化学反应方向的判据 即: rGm < 0 自发过程, 　　　　　　　化学反应自发正向进行 rGm = 0 平衡状态 rGm > 0 非自发过程， 　　　　　　　化学反应逆向进行 化学反应的吉布斯自由能变 　　　　　──热化学反应方向的判据 rGm ＝ 0 时, 体系的G降低到最小值, 反应达平衡。此即为著名的最小自由 能原理。 各种情况 符　号 反应情况 rHm rSm rGm 1 - + - 任何温度下均为 自发反应 2 + - + 任何温度下均为 非自发反应 3 + + 常温(+)高温(-) 常温下为非自发反应高温下为自发反应 4 - - 常温(-)高温(+) 常温下为自发反应高温下为非自发反应 2-1-3 热化学反应方向的判断 2-1-3 热化学反应方向的判断 例 试判断在298.15K、标准态下，反应 CaCO3(s)→CaO(s)+CO2(g)能否自发进行？ 在298.15K、标准态下, 分解不能自发进行。 解：　　　　　CaCO3(s)→CaO(s)+CO2(g) (2)解法 在298.15K、标准态下, 分解不能自发进行。 非标准摩尔吉布斯自由能变(ΔrGm) 的计算和反应方向的判断 等温、等压及非标准态下, 对任一反应： cC + dD → yY + zZ ΔrGm=ΔrGm+RT lnJ J——反应商 例 MnO2(s) + 4H+(aq) + 2Cl-(aq) → Mn2+(aq) + Cl2(g) + 2H2O (l) 例 　　　计算723K、非标准态下，下列反 应的ΔrGm，并判断反应自发进行的方向。 　　　　　2SO2(g) + O2(g) →2SO3(g) 分压/Pa 1.0×104 1.0×104 1.0×108 ΔrGm>0，反应自发向左进行 2-1-4使用ΔrGm判据的条件 2-1-4 使用rGm判据的条件 例如：2NaCl(s) → 2Na(s) + Cl2(g) rGm > 0 反应不能自发进行,但如果采用电解的方法(环境对体系作电功), 则可使其向右进行。 　723K, 　p(SO2) = p(O2) = 1.0×104 Pa、 p(SO3)=1.0×108 Pa 的非标准态下, rGm(723K) > 0, 反应不能自发向右进行。 第一节结束 第一节 结束 第二章 化学反应的 方向、速率和限度 无机化学多媒体电子教案