大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)第六章化學(xué)反應(yīng)的能量變化

1、1醫(yī)用基礎(chǔ)化學(xué)醫(yī)用基礎(chǔ)化學(xué)化學(xué)教研室化學(xué)教研室吳海珊吳海珊(1020403)第六章第六章 化學(xué)反應(yīng)熱及化化學(xué)反應(yīng)熱及化學(xué)反應(yīng)的方向和限度學(xué)反應(yīng)的方向和限度2預(yù)習(xí)提綱：預(yù)習(xí)提綱：1. 如何計(jì)算化學(xué)反應(yīng)熱？如何計(jì)算化學(xué)反應(yīng)熱？2. 如何判斷化學(xué)反應(yīng)的方向？如何判斷化學(xué)反應(yīng)的方向？3. 如何衡量化學(xué)反應(yīng)的限度？如何衡量化學(xué)反應(yīng)的限度？3作業(yè)作業(yè)：p.118 1、2、4、5、6、7、 10、12預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)：自學(xué)自學(xué)： p.100 (三三) p .103 (二二) p .111-115 四、五四、五不要求不要求：p .92 (二二) p .94 (三三)4第六章第六章 化學(xué)反應(yīng)的能量變化、化學(xué)反應(yīng)的能量變

2、化、 方向和限度方向和限度c6h12o6(s)+6o2(g)6co2(g)+6h2o(l)放出熱量：放出熱量：2802.5 (kj/mol)自發(fā)反應(yīng)方向：自發(fā)反應(yīng)方向：反應(yīng)限度：反應(yīng)限度：很大很大5主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：n熱力學(xué)的幾個(gè)常用術(shù)語(yǔ)熱力學(xué)的幾個(gè)常用術(shù)語(yǔ)n能量守恒和化學(xué)反應(yīng)熱能量守恒和化學(xué)反應(yīng)熱 (重點(diǎn)重點(diǎn))n化學(xué)反應(yīng)的方向和推動(dòng)力化學(xué)反應(yīng)的方向和推動(dòng)力(重點(diǎn)重點(diǎn))n化學(xué)反應(yīng)的限度和平衡常數(shù)化學(xué)反應(yīng)的限度和平衡常數(shù)6第一節(jié)第一節(jié) 熱力學(xué)的幾個(gè)常用術(shù)語(yǔ)熱力學(xué)的幾個(gè)常用術(shù)語(yǔ)一、狀態(tài)函數(shù)一、狀態(tài)函數(shù)state function1.狀態(tài)狀態(tài)指系統(tǒng)中所有的指系統(tǒng)中所有的性質(zhì)性質(zhì)及及條件條件均均確定

3、不變確定不變的平衡狀態(tài)。的平衡狀態(tài)。7pe=p1例：理想氣體例：理想氣體t1=298.2kp1=100kpav1=2 m3t2=298.2kp2=200kpav2=1 m3pep1pe=p2始態(tài)始態(tài)終態(tài)終態(tài)8性質(zhì)確定，狀態(tài)就確定。性質(zhì)確定，狀態(tài)就確定。狀態(tài)改變，性質(zhì)就改變。狀態(tài)改變，性質(zhì)就改變。2. 狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)描述和規(guī)定狀態(tài)的描述和規(guī)定狀態(tài)的宏觀性質(zhì)宏觀性質(zhì)。廣度性質(zhì)：廣度性質(zhì)： 與系統(tǒng)中物質(zhì)的與系統(tǒng)中物質(zhì)的數(shù)量有關(guān)數(shù)量有關(guān)，具有具有加合性加合性。n、m、v、u(內(nèi)能內(nèi)能)、h(焓焓)、s(熵熵)、g強(qiáng)度性質(zhì)：強(qiáng)度性質(zhì)：與系統(tǒng)中物質(zhì)的與系統(tǒng)中物質(zhì)的數(shù)量無(wú)關(guān)數(shù)量無(wú)關(guān)，不不具有加合性。具有加

4、合性。t、p、m9問(wèn)：?jiǎn)枺罕罕?g+1g= 2g2杯杯30水混合，混合后水混合，混合后t=30 3. 狀態(tài)函數(shù)的特征狀態(tài)函數(shù)的特征系統(tǒng)的系統(tǒng)的狀態(tài)一定狀態(tài)一定，狀態(tài)函數(shù)的，狀態(tài)函數(shù)的值就一定值就一定。狀態(tài)函數(shù)的狀態(tài)函數(shù)的變化值變化值僅取決于僅取決于始態(tài)始態(tài)和和終態(tài)終態(tài)，而而與與變化的具體變化的具體途徑無(wú)關(guān)途徑無(wú)關(guān)。10問(wèn)：水從問(wèn)：水從10變到變到20 , t=?始態(tài)始態(tài)：t1= 10終態(tài)終態(tài)：t2= 20t=25 t= 10 t=15 t=5 t2t111狀態(tài)函數(shù)有特征，狀態(tài)一定值一定，狀態(tài)函數(shù)有特征，狀態(tài)一定值一定，殊途同歸變化等，周而復(fù)始變化零。殊途同歸變化等，周而復(fù)始變化零。12二、

5、二、heat and work1. 熱熱q 放放環(huán)境間交換或傳遞的能量。環(huán)境間交換或傳遞的能量。(j， kj)由于由于溫度不同溫度不同，而在系統(tǒng)與，而在系統(tǒng)與系統(tǒng)系統(tǒng)熱，熱， q0.2. 功功w除熱以外除熱以外，系統(tǒng)和環(huán)境間，系統(tǒng)和環(huán)境間進(jìn)行傳遞和交換的其它各種形式的能量。進(jìn)行傳遞和交換的其它各種形式的能量。13 w= fedz=peadz=pedvw21vvedvp12vvpevpe當(dāng)恒外壓時(shí)：當(dāng)恒外壓時(shí)：w14體積功體積功: p外外v非體積功：電功等非體積功：電功等 作作系統(tǒng)向環(huán)境系統(tǒng)向環(huán)境功，功，w0. 符號(hào)：符號(hào)：系統(tǒng)系統(tǒng)w:w: +q: +q: 從系統(tǒng)角度使系統(tǒng)能量升高為正，從系統(tǒng)角

6、度使系統(tǒng)能量升高為正，反之為負(fù)。反之為負(fù)。（恒外壓）（恒外壓）15問(wèn)：熱和功是否狀態(tài)函數(shù)？與途徑問(wèn)：熱和功是否狀態(tài)函數(shù)？與途徑是否有關(guān)？是否有關(guān)？q1=？q2=？系統(tǒng)系統(tǒng)熱熱 吸吸解：解：始態(tài)始態(tài)：t1= 10終態(tài)終態(tài)：t2= 20 t= 10 16 熱和功不是狀態(tài)函數(shù)。熱和功是熱和功不是狀態(tài)函數(shù)。熱和功是過(guò)過(guò)程物理量程物理量，其大小與途徑有關(guān)。，其大小與途徑有關(guān)。例：例：練習(xí)題練習(xí)題17第二節(jié)第二節(jié) 能量守恒和化學(xué)反應(yīng)熱能量守恒和化學(xué)反應(yīng)熱一、內(nèi)能一、內(nèi)能u和熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第一定律1. internal energy系統(tǒng)內(nèi)部能量的總和。系統(tǒng)內(nèi)部能量的總和。問(wèn)：內(nèi)能是否狀態(tài)函數(shù)？問(wèn)：內(nèi)

7、能是否狀態(tài)函數(shù)？u=？能否測(cè)出能否測(cè)出u值？值？182. the first law of thermodynamics 自然界的一切物質(zhì)都具有能量，自然界的一切物質(zhì)都具有能量，能量有各種不同形式，并且能夠從一種能量有各種不同形式，并且能夠從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，在轉(zhuǎn)化中，能形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，在轉(zhuǎn)化中，能量的總值不變。量的總值不變。19始始終終u1u2從環(huán)境吸熱從環(huán)境吸熱q=10j系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作功系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作功w=-5ju2=u1+q +wu= u2u1=q +w練習(xí)題練習(xí)題=5jwqu宏觀上靜止且無(wú)外力場(chǎng)存在的封閉體系：宏觀上靜止且無(wú)外力場(chǎng)存在的封閉體系：熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律2

8、0封閉系統(tǒng)在封閉系統(tǒng)在恒恒p，不做非體積功時(shí)：不做非體積功時(shí)：u= q w=qpp外外vqp= u+ p外外v=u2u1+ p外外vp外外=p1=p2二、系統(tǒng)的焓和等壓反應(yīng)熱二、系統(tǒng)的焓和等壓反應(yīng)熱21qp= u2u1+ p外外(v2v1)=( u2+p2 v2) ( u1+p1v1)=h2h1=hh是否狀態(tài)是否狀態(tài)函數(shù)？函數(shù)？ 恒壓過(guò)程的反應(yīng)熱等于系統(tǒng)的焓變恒壓過(guò)程的反應(yīng)熱等于系統(tǒng)的焓變令令 hu+p vdef以后用焓變表示等壓反應(yīng)熱以后用焓變表示等壓反應(yīng)熱22三、熱化學(xué)方程式三、熱化學(xué)方程式1. 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)rhm當(dāng)體系發(fā)生反應(yīng)之后，使產(chǎn)物的溫當(dāng)體系發(fā)生反應(yīng)之后，使產(chǎn)物

9、的溫度度回到回到反應(yīng)前反應(yīng)前始態(tài)時(shí)的溫度始態(tài)時(shí)的溫度，體系，體系放出或吸收的熱量。放出或吸收的熱量。t(反應(yīng)物反應(yīng)物) t(產(chǎn)物產(chǎn)物)232h2(g)+1o2 (g)h2o (l)298.15k同時(shí)標(biāo)明熱效應(yīng)值及物質(zhì)狀態(tài)的同時(shí)標(biāo)明熱效應(yīng)值及物質(zhì)狀態(tài)的化學(xué)方程式化學(xué)方程式2. 熱化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式標(biāo)準(zhǔn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)單位反應(yīng)進(jìn)度單位反應(yīng)進(jìn)度rhm,298.15o=285.8 kj/molh2o (g)?243. 標(biāo)準(zhǔn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)氣體：氣體：純液體：純液體：純固體：純固體：溶質(zhì)：溶質(zhì)：p分分=100 kpa, t , 理想氣體理想氣體p外外=100 kpa, tp外外=100 kpa, t

10、，最穩(wěn)定晶體最穩(wěn)定晶體p外外=100 kpa, t，c=1mol/l在在t和和 p(100kpa)下該物質(zhì)的狀態(tài)。下該物質(zhì)的狀態(tài)。254. 反應(yīng)進(jìn)度反應(yīng)進(jìn)度extent of reactiona a + d dg g + h ht=0t=tna,0nd,0ng,0nh,0nandngnh化學(xué)計(jì)量數(shù)化學(xué)計(jì)量數(shù)反應(yīng)進(jìn)度：反應(yīng)進(jìn)度：?jiǎn)挝唬簡(jiǎn)挝唬簃olbbdndbbbbbvnnvn0,26301006217n2 + 3h2 2nh3例：例：t=0, =0t=t, = （1）=n(nh3) (nh3)= 60 2=3(mol)=n(n2) (n2)=7101=3(mol)27 用任一反應(yīng)物或產(chǎn)物所表示的

11、反用任一反應(yīng)物或產(chǎn)物所表示的反應(yīng)進(jìn)度都是相等的。應(yīng)進(jìn)度都是相等的。=n(nh3) (nh3)=601=6(mol)+nh3n2h2 3212（2）化學(xué)反應(yīng)式的寫法不同，化學(xué)反應(yīng)式的寫法不同， 也不同。也不同。28單位反應(yīng)進(jìn)度單位反應(yīng)進(jìn)度： =1mol此時(shí)：此時(shí)：nb b301002279n2 + 3h2 2nh3例：例：t=0, =0t=t, = （1）=n(nh3) (nh3)= 20 2=1(mol)=1mol是指按反應(yīng)式進(jìn)行是指按反應(yīng)式進(jìn)行29n2 + 3h2 2nh3rhm,298.15o=92.22 kj/mol（1）+nh3n2h2 3212rhm,298.15o=（2）46.11

12、 kj/mol要將化學(xué)反應(yīng)式與要將化學(xué)反應(yīng)式與rhmo的值同時(shí)的值同時(shí)寫出才有意義寫出才有意義30四、四、hess定律和反應(yīng)熱的計(jì)算定律和反應(yīng)熱的計(jì)算hess定律：一個(gè)化學(xué)反應(yīng)不管是一步定律：一個(gè)化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成或是分幾步完成，他的完成或是分幾步完成，他的反應(yīng)熱反應(yīng)熱都都是相同的。是相同的。為什么？為什么？31反應(yīng)物反應(yīng)物生成物生成物h h1h2h3h= h1+ h2+ h3恒恒t 、 p，不做非體積功：不做非體積功： h= qp321. 由已知熱化學(xué)方程式組合求反應(yīng)熱由已知熱化學(xué)方程式組合求反應(yīng)熱例：試?yán)靡韵赂鳠峄瘜W(xué)方程式求生成例：試?yán)靡韵赂鳠峄瘜W(xué)方程式求生成co(g)的反應(yīng)熱的反

13、應(yīng)熱 c(石墨石墨) + o2(g)co2(g)rhm,1o co(g)+12o2(g)co2(g)rhm,2oc(石墨石墨)+12o2(g)co(g)rhm,3o?33方法一：方法一：c(石墨石墨)co2(g)rhm,1oco(g)rhm,3orhm,2orhm,1o=rhm,3o+ rhm,2orhm,3o=rhm,1o rhm,2o？34 方法二；根據(jù)反應(yīng)物和產(chǎn)物判斷方法二；根據(jù)反應(yīng)物和產(chǎn)物判斷c(石墨石墨) + o2(g)co2(g)rhm,1o co(g) +12o2(g)co2(g)rhm,2oc(石墨石墨)+12o2(g)co(g)rhm,3orhm,3o=rhm,1orhm,2

14、o?35乙酸乙酸(l)+2o2(g)2co2(g)h2(g)+ o2(g)co2(g)c(石墨石墨)+12o2(g)+2h2o(l)h2o(l)2c(石墨石墨)+2h2(g)+o2(g)乙酸乙酸(l)?解解:rhm,4o=+2rhm,2o2rhm,3orhm,1o362. 由標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓求標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱由標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓求標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)摩爾摩爾生成焓生成焓fhm (b)o在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，由在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，由穩(wěn)定單質(zhì)穩(wěn)定單質(zhì)生成生成1mol該該物質(zhì)物質(zhì) b 的焓變。的焓變。kj/mol例：例：=227.4(kj/mol)fhm,298.15o(c2h2,g)372h2(g)+c2h2(g)的生成反應(yīng)的

15、生成反應(yīng)穩(wěn)定單質(zhì)穩(wěn)定單質(zhì)=227.4(kj/mol)rhmo= fhm,298.15o(c2h2,g)c(石墨石墨)c2h2(g)38問(wèn)：?jiǎn)枺篺hmo(h2, g)為多少？為多少？h2(g)h2(g)穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓等于零穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓等于零問(wèn)：請(qǐng)判斷哪種物質(zhì)是穩(wěn)定單質(zhì)？問(wèn)：請(qǐng)判斷哪種物質(zhì)是穩(wěn)定單質(zhì)？ c(石墨石墨)、c（金剛石）、金剛石）、c（無(wú)定形）無(wú)定形） o2（g）、）、 o2（l）、）、 o2（s） i2（g）、）、 i2（s）39 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱 rhmo最穩(wěn)定單質(zhì)mfh(反應(yīng)物)mfh(產(chǎn)物)產(chǎn)物反應(yīng)物omrh)(- )(mfmf15.298,mr

16、反應(yīng)物產(chǎn)物hhh40例：用標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱例：用標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱4nh3(g)+5o2 (g)4no (g)+6h2o(l)45.991.3285.8解：解：rhm,298o= 491.3+6（285.8） 4（45.9）=1166（kj/mol)重重點(diǎn)點(diǎn)41第三節(jié)第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的方向和推動(dòng)力化學(xué)反應(yīng)的方向和推動(dòng)力一、自發(fā)過(guò)程及其特征一、自發(fā)過(guò)程及其特征從高到低從高到低推動(dòng)力推動(dòng)力自發(fā)判據(jù)自發(fā)判據(jù)水流水流hh0tt0傳熱傳熱h=0t=0達(dá)平衡時(shí)達(dá)平衡時(shí)化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)gg0g=042自發(fā)自發(fā)非平衡態(tài)非平衡態(tài)平衡態(tài)平衡態(tài)非自發(fā)非自發(fā)體系中存在不平衡因素就會(huì)導(dǎo)致自發(fā)體系中

17、存在不平衡因素就會(huì)導(dǎo)致自發(fā)自發(fā)自發(fā)431. 自發(fā)過(guò)程自發(fā)過(guò)程不依靠外力不依靠外力而能而能自動(dòng)自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程。進(jìn)行的過(guò)程。非自發(fā)過(guò)程非自發(fā)過(guò)程在外力作用下在外力作用下進(jìn)行的過(guò)程。進(jìn)行的過(guò)程。442. 自發(fā)過(guò)程的特征自發(fā)過(guò)程的特征 自動(dòng)、單向。自動(dòng)、單向。 （蘊(yùn)蘊(yùn)）具有作）具有作 功的能力。功的能力。45 有判據(jù)有判據(jù) 0二、對(duì)自發(fā)反應(yīng)的認(rèn)識(shí)二、對(duì)自發(fā)反應(yīng)的認(rèn)識(shí) 常溫常壓下，放熱反應(yīng)都是自發(fā)的常溫常壓下，放熱反應(yīng)都是自發(fā)的（ h0） 有一定的限度有一定的限度平衡態(tài)平衡態(tài), =046nh3ba(oh)28h2onh4scnh2o冰冰木板木板有些吸熱反應(yīng)也是自發(fā)的有些吸熱反應(yīng)也是自發(fā)的47自發(fā)反應(yīng)推動(dòng)

18、力自發(fā)反應(yīng)推動(dòng)力放熱放熱混亂增加混亂增加問(wèn)：一滴墨水溶于水，是自發(fā)進(jìn)行嗎？問(wèn)：一滴墨水溶于水，是自發(fā)進(jìn)行嗎？解：解：墨水墨水+ h2o溶液溶液自發(fā)自發(fā)非自發(fā)非自發(fā)混亂度低混亂度低混亂度最大混亂度最大48三、系統(tǒng)的熵三、系統(tǒng)的熵s1. 反映體系混亂度的狀態(tài)函數(shù)。反映體系混亂度的狀態(tài)函數(shù)。單位：?jiǎn)挝唬簀 k-1 mol -1 混亂度愈大，混亂度愈大， s愈大。愈大。熵熵entropys=k ln 混亂度混亂度49 2. . 影響影響s的因素：的因素：聚集態(tài)、組成、結(jié)構(gòu)、溫度、壓力及聚集態(tài)、組成、結(jié)構(gòu)、溫度、壓力及物質(zhì)的量。物質(zhì)的量。問(wèn)：?jiǎn)枺簊 （冰）（冰）s （水）（水）s （氣）（氣）s（o）s

19、 （o2）s （o3）s（ch3ch2ch2ch3）s（ch3chch3）ch350 外壓外壓p ，氣體氣體s 同一物質(zhì)，同一物質(zhì)，n ，s 同一物質(zhì)，同一物質(zhì)， t ，s 熱力學(xué)第三定律：熱力學(xué)第三定律：熱力學(xué)溫度熱力學(xué)溫度0k時(shí)，時(shí)，任何任何純純物質(zhì)物質(zhì)的完的完整整晶晶體的體的熵值為零熵值為零。熵值以熵值以t=0k時(shí)，時(shí)，s=0為為比較標(biāo)準(zhǔn)而求算出的。比較標(biāo)準(zhǔn)而求算出的。規(guī)定熵規(guī)定熵513. 化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)rsmo的計(jì)算的計(jì)算在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下， 1mol物質(zhì)物質(zhì) b的的規(guī)定熵值規(guī)定熵值。j k-1 mol-1問(wèn)：?jiǎn)枺簊mo(h2,g)是否為零？是否為零？穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵不等于零

20、穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵不等于零標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵smo(b)52反應(yīng)物反應(yīng)物產(chǎn)物產(chǎn)物rsmosmo197.7210.8213.8191.6co(g)+no(g)co2(g)n2(g)+12例：例：98.9 (j k-1 mol-1 )rsm,298.15o=練習(xí)題練習(xí)題重重點(diǎn)點(diǎn))(- )(mm15.298,mr反應(yīng)物產(chǎn)物sss53四、化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性判據(jù)四、化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性判據(jù)g1. gibbs自由能自由能 g表征物質(zhì)體系作表征物質(zhì)體系作非體積功非體積功能能力的物理量。力的物理量。 (化學(xué)勢(shì)能化學(xué)勢(shì)能) g是狀態(tài)是狀態(tài)函數(shù)？函數(shù)？ghtsdefg的物理含義：在的物理含義：在等溫等壓等溫等壓過(guò)程中，

21、除體過(guò)程中，除體積變化所做的功以外，系統(tǒng)對(duì)外界所做的積變化所做的功以外，系統(tǒng)對(duì)外界所做的功只能功只能等于或者小于等于或者小于吉布斯自由能的減小。吉布斯自由能的減小。 54勢(shì)能高勢(shì)能高勢(shì)能低勢(shì)能低g大大g小小反應(yīng)物反應(yīng)物生成物生成物wfwf水水水水55反應(yīng)物反應(yīng)物p1=p2， t1=t2對(duì)環(huán)境作功對(duì)環(huán)境作功g1=50jg2=20jwfg0wf,max g =30jfwg 等溫等壓，等溫等壓，wf=0:可逆過(guò)程：可逆過(guò)程：不可逆過(guò)程：不可逆過(guò)程： wf 25j生成物生成物56cu2+ + zncu + zn2+問(wèn)：為什么原電池的作功能力會(huì)降低？問(wèn)：為什么原電池的作功能力會(huì)降低？cu片片cuso4z

22、n片片znso4鹽橋鹽橋e正極正極(電位高電位高)負(fù)極負(fù)極(電位低電位低)57rgm,298.15212.6（kj/mol）orgm = g(產(chǎn)物產(chǎn)物) g(反應(yīng)物反應(yīng)物) 0cu2+ 2ecuzn- 2ezn2+正極正極:負(fù)極負(fù)極:cu2+ + zncu + zn2+隨著反應(yīng)的進(jìn)行：隨著反應(yīng)的進(jìn)行：58g(產(chǎn)物產(chǎn)物)g(反應(yīng)物反應(yīng)物)tgg達(dá)到平衡達(dá)到平衡59h2(g) +12o2(g)h2o(l)熱機(jī)：熱機(jī)：140kj電功：電功：237kjrgm=237.18kj 物質(zhì)在自發(fā)變化時(shí)都可作功。并隨過(guò)物質(zhì)在自發(fā)變化時(shí)都可作功。并隨過(guò)程的進(jìn)行其作功能力降至零。程的進(jìn)行其作功能力降至零。602.

23、自由能降低原理自由能降低原理等溫等壓下，自由能降低的反應(yīng)必自發(fā)等溫等壓下，自由能降低的反應(yīng)必自發(fā)等溫等壓下，不作非體積功：等溫等壓下，不作非體積功：rgm 0，rgm =0， 正正反應(yīng)反應(yīng)自發(fā)自發(fā)進(jìn)行進(jìn)行逆逆反應(yīng)反應(yīng)自發(fā)自發(fā)進(jìn)行進(jìn)行反應(yīng)達(dá)反應(yīng)達(dá)平衡平衡61(h2t2s2) (h1t1s1) =rg=g2 g1=h t s 等等t、pgibbs方程式方程式gibbs方程式方程式62ghts自由能是熵和焓的綜合體現(xiàn)自由能是熵和焓的綜合體現(xiàn)自發(fā)自發(fā)反應(yīng)反應(yīng)推動(dòng)力推動(dòng)力放熱放熱rhm0= h t s rgm+討論：討論：633. 溫度對(duì)反應(yīng)方向的影響溫度對(duì)反應(yīng)方向的影響溫度溫度t對(duì)物質(zhì)對(duì)物質(zhì)h影響影響

24、對(duì)物質(zhì)對(duì)物質(zhì)s影響影響對(duì)物質(zhì)對(duì)物質(zhì)g影響影響大大，對(duì)，對(duì)rhm影響影響小小大大，對(duì)，對(duì)rsm影響影響小小不確定不確定，對(duì)，對(duì)rgm影響影響大大反應(yīng)物反應(yīng)物生成物生成物rhm,torhm,298.15o64rsm,torsm,298.15orgm,torgm,298.15orgm,to=rsm ,298.15rhm,298.15oot任何溫度任何溫度 65rg=h t s ，rg0條件條件，+，+，+，+，任何溫度任何溫度不存在不存在低溫低溫高溫高溫練習(xí)題練習(xí)題664. 自由能變自由能變的計(jì)算的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下 rgmo的計(jì)算的計(jì)算在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，由穩(wěn)定單質(zhì)生成在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，由穩(wěn)定單質(zhì)生成1mol

25、物質(zhì)物質(zhì) b 時(shí)的自由能時(shí)的自由能變變。kj/molfgm (b)o 利用利用gibbs方程式方程式由標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成自由能計(jì)算由標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成自由能計(jì)算67問(wèn)：?jiǎn)枺篺gmo(h2 ,g)為多少？為多少？穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成自由能等于零穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成自由能等于零例：用兩種方法判斷下列反應(yīng)在例：用兩種方法判斷下列反應(yīng)在298.15k 100kpa 下能否自發(fā)進(jìn)行。下能否自發(fā)進(jìn)行。重重點(diǎn)點(diǎn))(- )(mfmf15.298,mr反應(yīng)物產(chǎn)物ggg682no(g)n 2(g)+ o2 (g)fgmofhmosmo若要此反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，至少要達(dá)到多少若要此反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，至少要達(dá)到多少溫度溫度(k)？87

26、.691.3191.6205.2210.8000069解：解： 計(jì)算計(jì)算 rgm,298.15o方法一：方法一：rgm,298.15o= 287.6175.2(kj/mol)=方法二：方法二：rhm,298.15o=291.3182.6(kj/mol)=70rsm,298.15o=2210.8191.6205.2=24.8(j k-1 mol-1 )rgm,298.15o= 182.6298.1524.8=175.2 (kj/mol)正向反應(yīng)在正向反應(yīng)在298.15k 100kpa下不下不能自發(fā)進(jìn)行。能自發(fā)進(jìn)行。10-371即即rhm,totrsm,torhm,torsm,to=182.624

27、.810-3=7363(k) 若要反應(yīng)自發(fā)，必須若要反應(yīng)自發(fā)，必須rgm,to0rhm,298.15orsm,298.15o72rgm,to=rsm ,298.15rhm,298.15oot小結(jié)：小結(jié)：298.15k任何溫度任何溫度 )(- )(mfmf15.298,mr反應(yīng)物產(chǎn)物ggg73 非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下rgm 計(jì)算計(jì)算aa+bbdd+eergm,t =rgm,to+rtqq=(cd/c )do (ce/c )eo(ca/c )a (cb/c )boo單位？單位？等溫等溫非標(biāo)非標(biāo):化學(xué)反應(yīng)等溫式化學(xué)反應(yīng)等溫式反應(yīng)商反應(yīng)商74oc標(biāo)準(zhǔn)濃度：標(biāo)準(zhǔn)濃度：=1mol/l氣體時(shí)改為氣體時(shí)改為pa

28、/po100kpa當(dāng)當(dāng)ca=cb=cd=ce=1mol/lrgm,t =rgm,to標(biāo)準(zhǔn)態(tài)只是一個(gè)特例標(biāo)準(zhǔn)態(tài)只是一個(gè)特例75例：例：caco3(s)cao(s) +co2(g)已知已知rhm,298.15o=178.5(kj/mol)rsm,298.15o=159.0(jk-1 mol-1 )若使若使co2的分壓為的分壓為0.010 kpa，試計(jì)算，試計(jì)算此反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行所需的最低溫度？此反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行所需的最低溫度？76rgm,t=rgm,to+rtp(co2)100= (178.5t159.010-3)+8.31410-3t 0.0101000解：解：t759(k)77狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)hsg定

29、義定義h=u+pv衡量混亂度衡量混亂度g=hts性質(zhì)性質(zhì)都是狀態(tài)函數(shù)，具有都是狀態(tài)函數(shù)，具有穩(wěn)定單質(zhì)穩(wěn)定單質(zhì)常態(tài)常態(tài)smfgm溫度對(duì)溫度對(duì)變變化值化值影響影響顯著影響顯著影響顯著影響顯著影響顯著影響顯著影響幾個(gè)狀態(tài)函數(shù)的對(duì)比幾個(gè)狀態(tài)函數(shù)的對(duì)比f(wàn)hmooo=0=00加合性加合性無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)有有78應(yīng)用應(yīng)用: p.112 耦聯(lián)反應(yīng)耦聯(lián)反應(yīng)a+bc+dg=3kj/mola+b+ed+f+hg=2kj/mol熱力學(xué)上一個(gè)不利的反應(yīng)可以被熱力學(xué)上一個(gè)不利的反應(yīng)可以被熱力學(xué)上一個(gè)有利的反應(yīng)所推動(dòng)熱力學(xué)上一個(gè)有利的反應(yīng)所推動(dòng)c+ef+hg=5kj/mol目標(biāo)產(chǎn)物目標(biāo)產(chǎn)物79第四節(jié)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的限度和標(biāo)準(zhǔn)平衡

30、常數(shù)化學(xué)反應(yīng)的限度和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)一、實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)一、實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)可逆反應(yīng)：可逆反應(yīng)：aa+bbdd+ee 正正= k 正正 c(a)ac(b)b 逆逆= k 逆逆 c(d)dc(e)e反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)：反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)： 正正= 逆逆80k 正正 aabb= k 逆逆 ddeeddeeaabb=k 正正k 逆逆= kcpddpeepaapbb= kp實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)k愈大，反應(yīng)的程度愈大。愈大，反應(yīng)的程度愈大。81標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)：(d/c ) d=koo(e/c )eo(a/c ) ao(b/c )bo是否有單位？是否有單位？c =1mol/lok與溫度

31、有關(guān)，與濃度無(wú)關(guān)與溫度有關(guān)，與濃度無(wú)關(guān)82二、自由能和化學(xué)平衡二、自由能和化學(xué)平衡rgm,t =rgm,to+rtq平衡狀態(tài)時(shí)：平衡狀態(tài)時(shí)：rgm,t = 0愈大愈大愈大愈大rgm,to+rtk= 0orgm,to=rtkorgm,to愈負(fù)愈負(fù)，k，反應(yīng)程度，反應(yīng)程度oq=ko83總結(jié)：總結(jié)：一、基本概念一、基本概念熱、功：與途徑熱、功：與途徑有關(guān)有關(guān)狀態(tài)函數(shù)的變化量與途徑狀態(tài)函數(shù)的變化量與途徑無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)二、計(jì)算二、計(jì)算 rhm,to841. 熱力學(xué)第一定律：熱力學(xué)第一定律：u= q +w2. 恒恒t、p，不作其它功：不作其它功： h= qp3. 計(jì)算計(jì)算 rhm,298.15o(hess定律定律) 由由 用用fhm,298.15o計(jì)算計(jì)算已知熱化學(xué)方程式組合已知熱化學(xué)方程式組合計(jì)算計(jì)算85三、判斷自發(fā)反應(yīng)方向三、判斷自發(fā)反應(yīng)方向等溫等壓下，