第2章化学反应的基本原理精选PPT.ppt

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1、第2章化学反应的基本原理1第1页，此课件共102页哦在给定条件下不需要外界做功、一经引发就能自动进行的过程叫自发过程自发过程。自发过程的共同特征：自发过程的共同特征：(1)(1)具有不可逆性具有不可逆性单向性单向性(2)(2)有一定的限度有一定的限度(3)(3)可由一定的物理量来判断变化的方向和限度可由一定的物理量来判断变化的方向和限度判据判据2.1.1 自发过程自发过程2.1 化学反应的方向和吉布斯函数化学反应的方向和吉布斯函数第2页，此课件共102页哦实例实例 自发进行方向自发进行方向 推动力推动力 自发条件自发条件 进行限度进行限度水流水流 高水位高水位-低水位低水位 h H0 h=0气

2、流气流 高压高压-低压低压 p P0 p=0电流电流 高电位高电位-低电位低电位 E E0 E=0风风 高气压高气压-低气压低气压 p P0 p=O热热 高温高温-低温低温 T T Sl Ss(3)对于不同种物质：对于不同种物质：S复杂分子复杂分子 S简单分子简单分子(4)对于混合物和纯净物：对于混合物和纯净物：S混合物混合物 S纯物质纯物质 (2)同一物质在相同的聚集状态时，其熵值随温度的升高而增大。同一物质在相同的聚集状态时，其熵值随温度的升高而增大。S高温高温S低温低温熵的性质熵的性质熵是状态函数，具有加和性熵是状态函数，具有加和性第10页，此课件共102页哦3.熵的计算熵的计算第11页

3、，此课件共102页哦第12页，此课件共102页哦熵是状态函数，反应或过程的熵变熵是状态函数，反应或过程的熵变 r S，只跟始态和终态有关，只跟始态和终态有关，而与变化的途径无关而与变化的途径无关。反应的。反应的标准摩尔熵变标准摩尔熵变 rSm(或简写为或简写为 S)，其，其计算及注意点与计算及注意点与 r Hm 的相似，对应于反应式的相似，对应于反应式 r =B (B)Sm Sm r =g (G,s)+d (D,g)a (A,l)+b (B,aq)SmSmSmSmSm应当指出，虽然物质的标准熵随温度的升高而增大，但只要温应当指出，虽然物质的标准熵随温度的升高而增大，但只要温度升高没有引起物质聚

4、集状态的改变时，则度升高没有引起物质聚集状态的改变时，则可忽略温度的影响，可忽略温度的影响，近似认为反应的熵变基本不随温度而变。即近似认为反应的熵变基本不随温度而变。即 r (T)r (298.15 K)SmSm(2)用标准熵计算用标准熵计算第13页，此课件共102页哦第14页，此课件共102页哦第15页，此课件共102页哦2.1.3 吉布斯自由能（吉布斯自由能（G）与化学反应自发性的判据）与化学反应自发性的判据 1、吉布斯自由能（简称自由能）、吉布斯自由能（简称自由能）1876年，美国化学家年，美国化学家吉布斯吉布斯(Gibbs)首先提出一个首先提出一个把焓和熵归并在一起的热力学函数把焓和熵

5、归并在一起的热力学函数G(现称吉布现称吉布斯自由能或吉布斯函数斯自由能或吉布斯函数)，并定义：，并定义：G=H TS对于等温过程对于等温过程:吉布斯：美国物理吉布斯：美国物理学家、化学家学家、化学家(18391903)，1958年入选美国名年入选美国名人纪念馆。人纪念馆。G=H TS称为称为吉布斯等温方程吉布斯等温方程或写成：或写成：r Gm=r Hm Tr Sm第16页，此课件共102页哦2、化学反应进行方向的判据、化学反应进行方向的判据 在等温、等压下，一个封闭系统所能做的最大非体积功在等温、等压下，一个封闭系统所能做的最大非体积功(wmax)等于其吉布斯自由能的减少等于其吉布斯自由能的减

6、少(-G)。wmax 0，G 0，系统具有做功能力，自发过程，过程能系统具有做功能力，自发过程，过程能向正方向进行向正方向进行-G =wmaxwmax 0，G 0，平衡状态平衡状态wmax 0，系统消耗外功系统消耗外功，非自发过程，非自发过程，过程能向逆方向进行过程能向逆方向进行第17页，此课件共102页哦熵判据和吉布斯自由能判据的比较熵判据和吉布斯自由能判据的比较熵 判 据吉布斯自由能判据系统孤立系统封闭系统过程任何过程恒温、恒压、不做非体积功自发变化的方向熵值增大，S 0吉布斯自由能值减小，G 0平衡条件熵值最大，S=0吉布斯自由能值最小，G=0判据法名称熵增加原理最小自由能原理第18页，

7、此课件共102页哦3、自由能变的计算、自由能变的计算(1)用标准摩尔生成自由能计算用标准摩尔生成自由能计算298.15K 时反应的标准摩尔吉布斯自由能变的计算时反应的标准摩尔吉布斯自由能变的计算 在标准状态时，由指定单质生成单位物质的量的纯物质时反应在标准状态时，由指定单质生成单位物质的量的纯物质时反应的吉布斯函数变，叫做该物质的标准摩尔生成吉布斯函数：的吉布斯函数变，叫做该物质的标准摩尔生成吉布斯函数：f ，常用单位为，常用单位为 kJ.mol-1。Gm反应的标准摩尔吉布斯函数变以反应的标准摩尔吉布斯函数变以 r 表示，表示，对应于反应式对应于反应式(1.1a)，计算公式为计算公式为：Gm

8、B f (B,298.15 K)r (298.15 K)=Gm,Gm任何指定单质任何指定单质(注意磷为白磷注意磷为白磷)f =0并规定并规定f (H+,aq)=0 GmGm第19页，此课件共102页哦第20页，此课件共102页哦(2)用吉布斯赫姆霍方程求算用吉布斯赫姆霍方程求算第21页，此课件共102页哦其它温度下反应的标准摩尔吉布斯自由能变的计算其它温度下反应的标准摩尔吉布斯自由能变的计算第22页，此课件共102页哦H、S 及T 对反应自发性的影响反 应 实 例HSG=HT S正反应的自发性 H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)+自发(任何温度)2CO(g)=2C(s)+O2(g)+非自

9、发(任何温度)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(s)+升高至某温度时由正值变负值升高温度有利于反应自发进行N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)降低至某温度时由正值变负值降低温度有利于反应自发进行第23页，此课件共102页哦第24页，此课件共102页哦第25页，此课件共102页哦2.2 化学反应进行的限度化学平衡化学反应进行的限度化学平衡2.2.1 可逆反应与化学平衡可逆反应与化学平衡第26页，此课件共102页哦第27页，此课件共102页哦2.2.2 标准平衡常数标准平衡常数第28页，此课件共102页哦第29页，此课件共102页哦第30页，此课件共102页哦第31页，此课件共102页哦

10、第32页，此课件共102页哦第33页，此课件共102页哦第34页，此课件共102页哦2.2.3 化学反应的程度化学反应的程度第35页，此课件共102页哦第36页，此课件共102页哦第37页，此课件共102页哦2.2.4第38页，此课件共102页哦第39页，此课件共102页哦第40页，此课件共102页哦第41页，此课件共102页哦2.2.5 化学平衡的移动化学平衡的移动第42页，此课件共102页哦吕吕查德里原理：查德里原理：假如改变平衡系统的条件之一，如浓度、压力或温度，假如改变平衡系统的条件之一，如浓度、压力或温度，平衡就向能减弱这个改变的方向移动。平衡就向能减弱这个改变的方向移动。第43页，

11、此课件共102页哦1、浓度对化学平衡的影响、浓度对化学平衡的影响第44页，此课件共102页哦第45页，此课件共102页哦第46页，此课件共102页哦第47页，此课件共102页哦2、压力对化学平衡的影响、压力对化学平衡的影响第48页，此课件共102页哦第49页，此课件共102页哦第50页，此课件共102页哦第51页，此课件共102页哦第52页，此课件共102页哦第53页，此课件共102页哦第54页，此课件共102页哦3、温度对化学平衡的影响、温度对化学平衡的影响第55页，此课件共102页哦第56页，此课件共102页哦第57页，此课件共102页哦第58页，此课件共102页哦思考：思考：化学反应的标

12、准平衡常数改变，化学平衡一定移动？化学化学反应的标准平衡常数改变，化学平衡一定移动？化学平衡移动，标准平衡常数一定改变？平衡移动，标准平衡常数一定改变？第59页，此课件共102页哦2.3 化学反应速率化学反应速率第60页，此课件共102页哦2.3.1 化学反应速率的定义及其表达方式化学反应速率的定义及其表达方式1、平均速率平均速率第61页，此课件共102页哦第62页，此课件共102页哦第63页，此课件共102页哦第64页，此课件共102页哦第65页，此课件共102页哦第66页，此课件共102页哦第67页，此课件共102页哦第68页，此课件共102页哦2.3.2 化学反应速率基本原理化学反应速率

13、基本原理1、分子碰撞理论、分子碰撞理论第69页，此课件共102页哦第70页，此课件共102页哦第71页，此课件共102页哦2、过渡状态理论、过渡状态理论第72页，此课件共102页哦第73页，此课件共102页哦第74页，此课件共102页哦第75页，此课件共102页哦2.3.2 化学反应速率基本原理化学反应速率基本原理1、浓度对速率反应的影响、浓度对速率反应的影响(1)基元反应与非基元反应及质量作用定律基元反应与非基元反应及质量作用定律第76页，此课件共102页哦第77页，此课件共102页哦第78页，此课件共102页哦第79页，此课件共102页哦第80页，此课件共102页哦第81页，此课件共102

14、页哦结论：结论：基元反应一定遵循质量基元反应一定遵循质量作用定律，不遵循者一作用定律，不遵循者一定为非基元反应。定为非基元反应。第82页，此课件共102页哦(2)反应分子数与反应级数反应分子数与反应级数第83页，此课件共102页哦第84页，此课件共102页哦第85页，此课件共102页哦第86页，此课件共102页哦(3)一级反应一级反应第87页，此课件共102页哦第88页，此课件共102页哦第89页，此课件共102页哦(4)反应速率常数反应速率常数第90页，此课件共102页哦(5)浓度对化学反应速率的影响浓度对化学反应速率的影响第91页，此课件共102页哦2、压力对速率反应的影响、压力对速率反应的影响第92页，此课件共102页哦3、温度对速率反应的影响、温度对速率反应的影响(1)阿仑尼乌斯公式阿仑尼乌斯公式第93页，此课件共102页哦第94页，此课件共102页哦第95页，此课件共102页哦(2)活化能活化能Ea第96页，此课件共102页哦第97页，此课件共102页哦4、催化剂对化学反应的影响、催化剂对化学反应的影响第98页，此课件共102页哦第99页，此课件共102页哦第100页，此课件共102页哦第101页，此课件共102页哦5、其他影响反应速率的因素、其他影响反应速率的因素第102页，此课件共102页哦