化学原理反应方向限度和速率讲稿.ppt
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_05.gif)
《化学原理反应方向限度和速率讲稿.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化学原理反应方向限度和速率讲稿.ppt(45页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、化学原理反应方向限度和速率第一页,讲稿共四十五页哦 3、Correlation A、自发变化的逆过程是非自发过程;B、自发变化或非自发变化是在给定条件下而言的,若条件改变,自发过程可非自发过程,而非自发过程可自发过程;C、在给定条件下的自发变化能继续进行一直达到平衡,或者说,自发变化的最大限度是体系的平衡状态。第二页,讲稿共四十五页哦4、Reaction Heat and Spontaneity Course 体系有趋于最低能量状态的倾向-能量最低原理。尽管有许多能自发进行的反应是放热的,如Al+Fe2O3、Zn+Cu2+等反应;但也有许多吸热反应是自发的,如在室温下H2O(s)的熔化,高温下
2、CaCO3的分解等虽为吸热反应,但均是自发的。CaCO3 CaO+CO2(g);H 0 H2O(s)H2O(l);H 0 故此只能说H 0的反应能自发进行呢?第三页,讲稿共四十五页哦二、二、Spontaneity Course and Entropy Change 体系倾向于取得最大的混乱度(无序度),即过程能有利于向着混乱度增加的方向进行。1、体系的熵是体系内物质微观粒子混乱度的度量,以S表示,单位JK-1mol-1,与H一样,它也是状态函数;2、法国的Planck指出:以统计理论,在绝对零度时,任何纯净的完整晶态物质的熵为零(热力学第三定律),即S0 K=0 JK-1mol-1。当纯物质由
3、0 K T K时的熵变ST=ST-S0=ST。体系内物质微观粒子的混乱度或熵是与物质的聚集状态有关的;第四页,讲稿共四十五页哦 3、Explain/interpret:A、1 mol纯物质在标态下的绝对熵称为该物质的标准熵,符号ST,一般取T=298 K;B、在水溶液中,规定处于标态时水合H+的标准熵为零,即S(H+,aq)=0;4、Rule of Entropy(Qualitative):A、对于同一种物质而言,一般有:S(g)S(l)S(s);B、同一物质在相同的聚集态时,一般有S(H)随T而,但变化较小,故有ST S298;C、在温度和聚集状态相同时,S复杂 S简单,如S(C2H6)=2
4、29 S(CH4)=186 JK-1mol-1;D、熵与U、H一样也是状态函数,rS=(iSi)产物-(iSi)反应物,计算方法同rH(注意指定单质的Si 0);E、由ST S298 rST rS298。5、rS 0有利于反应的自发性。第五页,讲稿共四十五页哦Example:利用标准生成焓和标准熵的数据计算反应:3Fe+2O2(g)Fe3O4(s)的标准生成焓变和标准熵变,并简单说明其意义。Solution:依题意有:3Fe +2O2(g)Fe3O4(s)fH/kJmol-1 0 0 -1118.4 S/JK-1mol-1 27.28 205.03 146.4 rH=fH(Fe3O4,s)-3
5、fH(Fe,s)-2fH(O2,g)=-1118.4-30-20=-1118.4(kJmol-1)rS=S(Fe3O4,s)-3S(Fe,s)-2S(O2,g)=146.4-327.28-2205.03=-345.4(JK-1mol-1)第六页,讲稿共四十五页哦 rH 0,反应为放热,有利于反应自发进行;rS 0,不利于自发进行,而S 0,又有利于过程自发进行。当T=273 K时,rH273=6000 Jmol-1,rS273=22.0 JK-1mol-1,看似好象无什么关联,但TrS273=27322=6000 Jmol-1=rH273,即当H=TS时,反应处于平衡状态,即在标态下,T=27
6、3 K时,为冰-水混合物;第九页,讲稿共四十五页哦 B、rHT rH273、rST rS273(即当T改变时,应考虑平衡未移动时的瞬间,此时冰还是冰,水还是水,即S冰,T S冰,273、S水,T S水,273,rS冰水 rS273)当T时,TrS(rS 0),致使TrS rH,此时冰将溶化为水,即冰水的过程是自发的;C、同理,当T时,TrS,致使TrS rH,此时水将凝固为冰,即冰水的过程为非自发,相反,水冰则可自发进行。第十页,讲稿共四十五页哦Synthesis/In a word:H TS,冰水,非自发,但逆过程是自发的 由此,推得自发过程或反应的条件为(充要条件):H TS H-TS 0
7、 (H2-TS2)-(H1-TS1)0 令G=H-TS(1878年,美国J.W.Gibbs)恒温时,G=H-TS,故恒温恒压自发过程或反应的条件为:rG=rH-TrS 0,G称为体系的自由能。rG称为Free energy change,也称为Gibbs function change,其相当于avail work。第十一页,讲稿共四十五页哦2、吉氏函数变的DiscussionrH rSrG反应自发性实例+一定自发Zn+2H+Zn2+H2+一定非自发 低温有利于自发3Fe+2O2 Fe3O4+高温有利于自发CaCO3 CaO+CO2第十二页,讲稿共四十五页哦四、四、Standard Forma
8、tion Free Energy and Reaction Free Energy Change 1、Standard Formation Free Energy 自由能类似于物质的焓,绝对值无法测定,均为状态函数,可采取相对值的方法,并有两套数据。A、单质和化合物 在p下,由指定单质生成1 mol纯物质时,反应的自由能变就称为该物质的标准生成自由能(标准生成吉布斯函数),符号fGT。一般取T=298 K,单位:kJmol-1。规定:任何处于稳定状态的单质(指定单质)的标准生成自由能为零。第十三页,讲稿共四十五页哦 B、水合离子 以p=p,且水合离子浓度(准确为活度或有效浓度)为1 moldm
9、-3为标准条件。规定:处于标准状态时的水合H+离子的生成自由能为零,一般取T=298 K,即fG298(H+,aq)=0。第十四页,讲稿共四十五页哦2、Count of Involved G A、rG298:fG298查表得,有rG298=(ifG298,i)产物-(ifG298,i)反应物,或rH298=(ifH298,i)产物-(ifH298,i)反应物,rS298=(iS298,i)产物-(iS298,i)反应物,rG298=rH298-298rS298,两种方法求得的G298结果应是一致的。B、rGT:fGT未知,即不可以通过标准生成自由能求得,但根据rGT=rHT-TrST,又rHT
10、 rH298、rST rS298,rGT rH298-TrS298。显然,在通常的实际情况下,反应的自由能不一定是标准状态的rGT,而是非标准状态时的rGT。第十五页,讲稿共四十五页哦3、Correlation between rGT and rGT 以气体反应为例:aA(g)+bB(g)gG(g)+dD(g)rGT=rGT+2.303RTlgQ 该方程称热力学等温方程或Vant Hoff等温式。Q=(pG/p)g(pD/p)d(pA/p)-a(pB/p)-b,Q反应商 对于非气体反应则 Q=(cG/c)g(cD/c)d(cA/c)-a(cB/c)-b。第十六页,讲稿共四十五页哦Illumin
11、ation:A、R=8.314 JK-1mol-1,注意单位的统一;B、反应是等温过程,dT=0。由于一般反应的RTlnQ数值较小,对rG影响不太大,在通常情况下,可用rG来近似判断以下反应的自发性,在恒温恒压下,有:rG 40 kJmol-1,反应或过程自发可能性很小或非自发;-40 rG 40 kJmol-1,需具体分析。第十七页,讲稿共四十五页哦4、Application of Estimation Reaction Spontaneity by rG 以rG判断一个反应在标态下进行的条件,即反应温度范围如何?标态自发为 rG rH298-TrS298 0 T rH298/rS298;r
12、S298 0 T rH298/rS298。Example:在室温下,金属铜线暴露于空气中时,其表面逐渐覆盖一层黑色氧化铜CuO。当此时铜线被超过一定温度时,黑色氧化物就转化为红色氧化物Cu2O,在更高温度时,氧化物覆盖层会逐渐消失,若将反应是在标准压力条件下进行的。试从化学热力学观点简单说明此实验在加热后所发生的现象。第十八页,讲稿共四十五页哦 解:依题意有:2CuO(s)Cu2O(s)+1/2 O2(g)fH/kJmol-1 -157.3 -168.6 0 S/JK-1mol-1 42.63 93.14 205.03 Cu2O(s)2Cu+1/2 O2(g)-168.6 0 0 93.14
13、33.15 205.03 rH1=-168.6+0-2(-157.3)=146.0 kJmol-1 rH2=0+0-(-168.6)=168.6 kJmol-1 rS1=110.40(JK-1mol-1)、rS2=75.68(JK-1mol-1)。第十九页,讲稿共四十五页哦 均是在标态下反应,故rG rH298-TrS298 0,故自发进行的条件为:T rH298/rS298:T1 146.0103/110.40=1322 K、T2 168.6103/75.68=2228 K。显然,随着温度的升高,反应A先达到rG 0,故黑色氧化铜先分解为红色氧化物Cu2O,当在更高温度下时,反应B亦达到自发
14、进行条件,此时红色氧化物便分解生成单质Cu。第二十页,讲稿共四十五页哦Section 2 Reaction Extent and Chemical Equilibrium 一、一、Chemical Equilibrium and Equilibrium Constant 1、反应的可逆性和平衡常数(正反应是从左右的反应)几乎所有的化学反应均具有可逆性(在同一条件下,既可以正向进行又可以逆向进行的反应称可逆反应),只是可逆的程度有所不同。也就是说所有的反应均不能完全进行到底。第二十一页,讲稿共四十五页哦For usual reaction at constant temperature and
15、volume,aA+bB gG+dD 若为非气体反应,Q=(cG/c)g(cD/c)d(cA/c)-a(cB/c)-b;气体反应,Q=(pG/p)g(pD/p)d(pA/p)-a(pB/p)-b。反应开始时,rGT 逆,随着反应的进行,Q,rGT(正,逆),直到rGT=0时(正=逆),反应失去动力而宏观上不能进行或“停止”(达到dynamic equilibrium state,反应仍在进行,只是正=逆 criterion of velocity change)第二十二页,讲稿共四十五页哦 Qeq=KT是反应限度的criterion of qualitative change(KTNormal
16、 equilibrium constant);rGT=0是反应限度的criterion of energy change rG 0和rG 0的状态函数都是不稳定状态,都会自发地转化为rG=0的状态,即任何系统都有向平衡状态接近的趋势(热力学第二定律的一种叙述方式)。平衡系统的四大特征:A、动态;B、趋向平衡是自发的;C、到达平衡的途径是双向的;D、平衡态是两种相反趋势导致的折中状态(Gmin、Smax)。第二十三页,讲稿共四十五页哦2、平衡常数和标准吉氏函数变 据通式反应的Vant Hoff等温式有:rGT=rGT+2.303RTlgQ,当达到平衡时rGT=0,rGT=-2.303RTlgQe
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化学 原理 反应 方向 限度 速率 讲稿
![提示](https://www.deliwenku.com/images/bang_tan.gif)
限制150内