普通化学第二章全解课件

第二章

化学反应的方向、限度和速率普通化学第二章

化学反应的方向、限度和速率普通化学2.2化学平衡与平衡移动2.3化学反应速率2.1化学反应的方向和吉布斯自由能变2.1.1体系和环境2.1.2状态和状态函数

2.1.3吉布斯自由能2.1.4化学反应方向的判断2.1.5热和功

2.2化学平衡与平衡移动2.3化学反应速率2.1化学反应的化学反应的方向和吉布斯自由能变2.1化学平衡与平衡移动2.2化学反应速率2.32.1.1影响化学反应方向的因素2.1.2状态函数—熵2.1.3吉布斯自由能2.1.4化学反应方向的判断2.2.1平衡常数2.2.2标准平衡常数与标准摩尔Gibbs自由能变2.2.3化学平衡的移动化学反应的方向和吉布斯自由能变2.1化学平衡与平衡移动2.22.1化学反应的方向和吉布斯自由能变2.1.1影响化学反应方向的因素1.自发过程的不可逆性

在一定条件下，不需要外力做功就能自动进行的过程称为自发过程。2.1化学反应的方向和吉布斯自由能变2.1.1影响化学自然界的自发反应例:水往低处流；2.1化学反应的方向和吉布斯自由能变例:热向低温物体传递；自发过程一般都朝着能量降低的方向进行。能量越低，体系的状态就越稳定。自然界的自发反应例:水往低处流；2.1化学反应的方向和H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)理论上如何判断化学反应的方向？2．影响化学反应方向的因素Zn+CuSO4→Cu+ZnSO4很多放热反应()能够自发进行。H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)理论上如何试图以作为反应自发性的判据。2．影响化学反应方向的因素自发进行2Na(s)+2H2O(l)2NaOH(aq)+H2(g)

水的蒸发：不能自发进行试图以作为反应自发性的判据。2．影响化学反应方向的因素自发进等T、P下，自发进行不能自发进行化学反应的焓变对化学反应进行方向有一定的影响。但不是唯一的影响因素→必然存在着另一种驱动力！结论因此，我们说焓变是反应自发过程的一种驱动力，但不是唯一的.体系趋向于向混乱度增加的方向自发进行等T、P下，自发进行不能自发进行结论因此●冰的融化●建筑物的倒塌体系有趋向于最大混乱度的倾向，体系混乱度增大有利于反应自发地进行.●冰的融化体系有趋向于最大混乱度的倾向，2.1.2状态函数—熵◆所谓体系的混乱度，是有序度的反义词，即组成物质的质点在一个指定空间区域内排列和运动的无序度。◆

熵是描述物质混乱度大小的物理量，与热力学能、焓一样是状态函数。1．熵的概念(S)2.1.2状态函数—熵◆所谓体系的混乱度，是有序度的反义2.热力学第三定律◆

规定：标准压力下，任何纯物质的完美纯净晶体在绝对零度时的熵值为零，即热力学第三定律。S0(完美晶体，0K)=0图片来源：/wjfxhx/dzkj/2relixue.ppt

2.热力学第三定律◆规定：标准压力下，任何纯物质的完美纯测量此过程的熵变将一种纯晶体物质从0K升温到任一温度(T)其熵值即为该物质在T时的熵。称为物质的“规定熵”。测量此过程的熵变将一种纯晶体物质从0K升温到任一温度(T(2)熵与物质分子量有关(3)在结构及分子量都相近时，结构复杂的物质具有更大的熵值。◆

单位物质的量(1mol)的纯物质在标准态下的熵值为该物质的标准摩尔熵，用表示，单位是J·mol1·K1。(1)同种物质：(4)T，p的影响(2)熵与物质分子量有关(3)在结构及分子量都相近时，结熵和焓的不同和相同(1)都是物质的状态函数，且又都具有加和性。

(2)纯物质的Sө≠0，是绝对值，单位J·mol-1·K-1，表中给的是标准压力下，298.15K时物质的标准摩尔熵。(3)焓H不能得到绝对值。一般查得物质ΔfHө都是相对值，单位（kJ·mol-1），表中给的是标准压力下，298.15K时物质的标准摩尔生成焓。熵和焓的不同和相同(1)都是物质的状态函数，且又都具有加3.反应的熵变对于反应：反应的标准摩尔熵变为：3.反应的熵变对于反应：反应的标准摩尔熵变为：

◆

在孤立体系的任何自发过程中，体系的熵总是增加的----熵增加原理热力学第二定律提供了自发性的判据即ΔS孤立

0◆在孤立体系的任何自发过程中，体系的熵总是增加的----标准态下为自发反应水转化为冰T<273.15K时自发有利于反应或过程的自发进行。不能仅以熵变作为方向的判据。标准态下为自发反应水转化为冰T<273.15K时自发有利于反例2.1试计算298.15K、100kPa下，的和并初步分析该反应的自发性。得例2.1试计算298.15K、100kPa下，得反应的自发性不仅与有关，还与T有关反应的自发性不仅与有关，还与T有关关于化学反应方向的判据:但是，两个判据单独判断反应方向均不充分。1.放热反应()有可能是自发的。

焓变判据

2.混乱度增加的反应（）有可能是自发的。熵变判据关于化学反应方向的判据:但是，两个判据单独判断反应方向均不充2.1.3吉布斯自由能----化学反应方向的判据

◆

1878年，美国物理化学家J.W.Gibbs提出了综合H、S和T三者关系的新状态函数变量——吉布斯自由能（G）。状态函数◆特点:其绝对值不可测量具有加和性１吉布斯自由能的定义2.1.3吉布斯自由能----化学反应方向的判据◆1标准态时:◆

恒温恒压条件下，封闭体系的吉布斯自由能变为：标准态时:◆恒温恒压条件下，封闭体系的吉布斯自由能变为：变化值formationmoleΔfGm

(B，p，T

)y反应温度phase标准态◆

在标准态下，由稳定单质生成1mol纯物质B时的Gibbs自由能变称为该物质B的标准摩尔生成吉布斯自由能◆

规定:

298.15K时，稳定单质的标准摩尔生成吉布斯自由能为零，即２标准摩尔生成吉布斯自由能变化值formationmoleΔfGm(B，p，T)y对任一化学反应：３化学反应的标准摩尔吉布斯自由能变的计算对任一化学反应：３化学反应的标准摩尔吉布斯自由能变的计算例2.2已知反应由两种计算方法计算并比较数值的大小。

[解题思路]：两种方法第一种方法：利用物质的

(298.15K)计算第二种方法：利用物质的

(298.15K),

(298.15K）计算例2.2已知反应由两种计算方法计算并比较数值的大小。[解

/kJ·mol-10095.3/J·mol-1·K1130.7223.1186.9/kJ·mol-1

0092.3解：/kJ·mol-100普通化学第二章全解课件2.1.4化学反应方向的判断自发过程，化学反应可正向进行平衡状态非自发过程，化学反应可逆向进行◆

在恒温、恒压的封闭体系中，不做非体积功的条件下，吉布斯自由能变可作为热化学反应自发过程的判据。即：2.1.4化学反应方向的判断自发过程，化学反应可正向进行

在标准态下，以为判据

<0反应自发进行

0反应非自发在非标准态下，以为判据在标准态下，以为判据<0恒压下ΔH、ΔS和T对反应自发性的影响种类讨论1（）（+）()任何T，自发2（+）()（+）任何T，非自发3（+）（+）常T（+）常T，非自发高T(

)高T，自发4()()常T(

)常T，自发高T（+）高T，非自发恒压下ΔH、ΔS和T对反应自发性的影响种类讨论1（）（+）例2.3由例2.1的计算结果，试判断反应在298.15K和1500K温度下正反应是否能自发进行？[解题思路]：按照能量最低原理，化学反应方向的判断以的正负作为判据。计算不同反应温度的吉布斯自由能！例2.3由例2.1的计算结果，试判断反应在298.因此该反应在1500K时能自发进行。解：因此该反应在298.15K时不能自发进行。因此该反应在1500K时能自发进行。解：因此该反应在298使用rGm判据的条件反应体系必须是封闭体系；反应体系必须不作非体积功rGm<0的反应与反应速率大小是两回事例如：反应能自发向右进行,但因反应速率极小,可认为不发生反应；若有催化剂或点火引发则可剧烈反应。使用rGm判据的条件反应体系必须是封闭体系；反应体系必习题描述热力学第二定律----熵增加原理。熵能作为反应能够自发进行的判据吗？反应能否自发进行和什么有关？说明下列过程自发进行的温度条件：习题描述热力学第二定律----熵增加原理。化学平衡与平衡移动2.22.2.1平衡常数2.2.2标准平衡常数与标准摩尔Gibbs自由能变2.2.3化学平衡的移动化学平衡与平衡移动平衡常数2.2.2标2.2.1可逆反应与平衡常数◆

可逆反应：一定的反应条件下，一个反应既能由反应物变为生成物，也能由生成物变为反应物。2.2化学平衡与平衡移动当p=100kPa、T=773K，SO2与O2以2:l体积比在密闭容器内进行反应时,SO2转化为SO3的最大转化率为90％。因为SO2与O2生成SO3的同时,部分SO3在相同条件下又分解为SO2和O2。2.2.1可逆反应与平衡常数◆可逆反应：一定的反应条件下化学平衡特点:

当正反应速率和逆反应速率相等的状态；反应是动态平衡；化学平衡是相对的，暂时的，有条件的。◆

化学平衡：反应到一定程度时，反应物和生成物的浓度不随时间变化，体系达到一种动态的热力学平衡状态，即化学反应进行的最大限度。化学平衡特点:◆化学平衡：反应到一定程度时，反应物和生在一定温度下，可逆反应达到平衡时，各生成物的浓度（或分压）以反应方程式中化学计量系数为幂的乘积与各反应物的浓度（或分压）以反应方程式中化学计量系数为幂的乘积称为经验平衡常数。在标准态下，则为标准平衡常数。1.经验平衡常数在一定温度下，可逆反应达到平衡时，各生成物的浓度（或分压）以气体的分压pB:

多组分的气体混合物，其中某一组分气体B对器壁所产生的压力，等于相同温度下该气体单独占有与混合气体相同体积时所产生的压力。道尔顿分压定律：混合气体的总压力等于各组分气体的分压之和。气体的分压pB:多组分的气体混合物，其中某一组分气体B对2.标准平衡常数2.标准平衡常数

标准平衡常数没有量纲，即量纲为1。标准平衡常数是衡量化学反应进行程度大小的特性常数。标准平衡常数的数值只与温度有关，与浓度或分压无关。

◆

平衡转化率是指化学反应达到平衡时，已转化为生成物的反应物占该反应物起始总量的百分比。标准平衡常数的特点标准平衡常数没有量纲，即量纲为1。◆平衡转化率是指化学书写标准平衡常数应注意的问题(1)Kc和Kp表达式中各组分的量都是指平衡时的量。(2)如果反应体系中有固体或纯液体参加，它们的浓度不写在平衡常数关系式中。例如书写标准平衡常数应注意的问题(1)Kc和Kp表达式中各组分（3）平衡常数的数值与化学反应方程式的写法有关。计算时要注意使用与反应方程式对应的平衡常数的数值。（3）平衡常数的数值与化学反应方程式的写法有关。计算时要注意在恒温、恒压非标准态下，对任一反应：由化学热力学推导出化学反应等温方程式反应商R:摩尔气体常数8.314J·mol-1·K-1；T：热力学温度(K)；Q：反应商2.2.2标准平衡常数与标准摩尔Gibbs自由能变在恒温、恒压非标准态下，对任一反应：由化学热力学推导出化学对于气相反应：

对于水溶液中的反应：

对于气相反应：对于水溶液中的反应：书写反应商的表达式需注意以下几点：在表达式中，生成物相对浓度（或相对分压）相应幂的乘积作分子；反应物相对浓度（或相对分压）相应幂的乘积作分母；在表达式中，气态物质以相对分压表示，溶液中的溶质以相对浓度表示，而纯固体、纯液体不出现在反应商的表达式中。(3)同一化学反应，方程式书写不同时，反应商的数值也不同。书写反应商的表达式需注意以下几点：平衡常数可由化学反应等温方程式导出反应达平衡时：平衡常数可由化学反应等温方程式导出反应达平衡时：例2.6C(s)+CO2(g)2CO(g)是高温加工处理钢铁零件时涉及脱碳氧化或渗碳的一个重要化学平衡式，试分别是算该反应在298K、1173K时的标准平衡常数K，并简单说明其意义。已知

[解题思路]标准平衡常数和有关，根据已知条件，先计算出例2.6C(s)+CO2(g)2CO(g)是解：

解：普通化学第二章全解课件2.2.3化学平衡的移动◆

可逆反应从一种反应条件下的平衡状态转变到另一种反应条件下的平衡状态，这种变化过程称为化学平衡的移动2.2.3化学平衡的移动平衡正向移动平衡逆向移动处于平衡状态平衡正向移动平衡逆向移动处于平衡状态1.浓度对化学平衡的影响dD+eEgG+hH

增加dD+eEgG+hH

降低dD+eEgG+hH

增加dD+eEgG+hH

降低1.浓度对化学平衡的影响dD+eE

例：

反应CO(g)+H2O(g)

H2(g)+CO2(g)的平衡常数Kc=9，(1)若CO和H2O的起始浓度都为0.02mol.dm-3，求CO的平衡转化率。（2）若CO的起始浓度为0.02mol.dm-3，H2O的起始浓度为1.0mol.dm-3，求CO的平衡转化率。

[解题思路]根据已知的Kc和反应式给出的计量关系,求出各物质的平衡浓度及CO的变化浓度,代入平衡转率的计算式。

例：

反应CO(g)+H2O(g)H2解：设平衡时CO2的浓度为xmol.dm-3起始浓度/mol.dm-30.020.02平衡浓度/mol.dm-30.02-x0.02-xxx解：设平衡时CO2的浓度为xmol.dm-3起始浓度/m（2）设平衡时CO2的浓度为xmol.dm-3起始浓度/mol.dm-30.021.0平衡浓度/mol.dm-30.02-x1.0-xxx增加反应物浓度反应向正向移动（2）设平衡时CO2的浓度为xmol.dm-3起始浓度/例：平衡体系的总压增加至原来的2倍，各组分的分压为原来的2倍。2.压力对化学平衡的影响→分子数减少的方向例：平衡体系的总压增加至原来的2倍，各组分的分压为原来的2倍加压减压←→→←分子数减少方向分子数增加方向平衡不变dD+eEgG+hH

加压减压←→→←分子数减少方向分子数增加方向平衡不变dD3.温度对化学平衡的影响3.温度对化学平衡的影响TTTT◆

吕·查德里原理：当体系达到平衡后，若改变平衡状态的任一条件，平衡就向着能减弱其改变的方向移动TTTT◆吕·查德里原理：当体系达到平衡后，若改变平衡例2.8[解题思路]根据已知的298K时的和反应式的热效应值，求出各773K的，比较二者大小。对于合成氨反应在298K时平衡常数为，反应的热效应并判断升温是否有利于反应正向进行。

kJ·mol1，计算该反应在773K时。ΔrH例2.8[解题思路]根据已知的298K时的解：解：习题计算下列反应的，并回答这些反应在298K、标准状态下能否正向进行判断在标准状态下，298K及1200K时反应进行的方向。习题计算下列反应的，并回答快:如爆炸反应,中和反应,离子反应慢:如金属腐蚀,橡胶、塑料老化,有机反应化学反应有快有慢2.3化学反应的速率快:如爆炸反应,中和反应,离子反应化学反应有快有慢2.32.3化学反应的速率

.

此反应的转化率较高，但是反应速率慢

此反应的限度很大，反应速率极慢2.3化学反应的速率.此反应的转化率较高2.3.1反应速率的定义对于任一化学反应：◆

平均速率定义为：1．平均速率2.3.1反应速率的定义对于任一化学反应：◆平均速率定例2.9氢气和氮气在密闭容器中合成氨，在指定条件下，其反应方程式为：例2.9氢气和氮气在密闭容器中合成氨，在指定条件下，其反应此速率为0至2秒的时间间隔内反应的平均反应速率。此速率为0至2秒的时间间隔内反应的平均反应速率。2．瞬时速率◆

瞬时速率是某一时刻的实际反应速率，也就是时间间隔趋于无限小的速率。2．瞬时速率◆瞬时速率是某一时刻的实际反应速率，也就2.3.2基元反应和非基元反应◆

基元反应：由反应物一步就直接转变为生成

物的反应。

◆非基元反应：反应物分子经过几步转变为生成物的反应。2.3.2基元反应和非基元反应◆基元反应：由反应物一步对于基元反应：◆

在一定温度下，基元反应的反应速率与各反应物浓度幂的乘积成正比，这一规律称为质量作用定律。

式中：v为反应的瞬时速率，c为反应物的瞬时浓度；k为反应速率常数。2.3.3质量作用定律对于基元反应：◆在一定温度下，基元反应的反应速率与各反应物注意:1.只适用于基元反应；2.稀溶液中溶剂不标出；3.固体或纯液体参加的化学反应不标出。注意:非基元反应的速率方程例如：过二硫酸铵[(NH4)2S2O8]和碘化钾(KI)在水溶液中发生的氧化还原反应为：根据实验结果可知其速率方程为：而不是：非基元反应的速率方程例如：过二硫酸铵[(NH4)2S2O8]2.3.4反应级数式中x，y的数值需由实验确定

在速率方程中，各反应物浓度项上的指数称为该反应物的级数。所有浓度项指数的代数和称为反应的总级数n。2.3.4反应级数式中x，y的数值需由实验确定在速率1．浓度对反应速率的影响在一定温度下，反应物浓度的增加可使反应速率增大，其原因在于反应物浓度增大后，反应分子间碰撞机会增多，碰撞次数增大，单位时间内和单位体积内的有效碰撞随着总碰撞次数的增加而增加，从而使反应速率增大。2.3.5影响化学反应速率的因素1．浓度对反应速率的影响在一定温度下，反应物浓度的增2．温度对反应速率的影响◆

范特霍夫（J.H.van’tHoff）根据实验事实总结出一条近似规则，即温度每升高10℃，反应速率约增加24倍，即2．温度对反应速率的影响◆范特霍夫（J.H.van’tH若以对数关系表示，则为或式中，A：指前因子，与速率常数具有相同的量纲

Ea：活化能R：摩尔气体常数◆1889年阿仑尼乌斯（S.A.Arrhenius）提出了较为精确的反应速率与温度的定量关系式，即阿仑尼乌斯方程：若以对数关系表示，则为或式中，A：指前因子，与速率常①改变反应温度，改变了反应中活化分子的百分数，但并没有改变反应的活化能。②无论是吸热反应还是放热反应，升高反应温度，都会使反应速率加快，只不过是吸热反应速率加快的程度大于放热反应而已。注意：1.k与温度有关。温度越高，k越大，反应速率越快。

2.k与活化能有关。若已知某反应的活化能Ea及T1时k1的值，便可计算出该反应在T2时刻的k2。①改变反应温度，改变了反应中活化分子的百分数，但并没有改变反◆

碰撞理论：化学反应发生的必要条件是反应物分子必须相互碰撞，化学反应的反应速率与单位体积、单位时间内分子碰撞的次数Z（即碰撞频率）成正比。此外，分子通过碰撞发生化学反应不仅需要反应物分子具有足够高的能量，而且要求分子在碰撞时有适合的空间取向。反应速率理论简介◆碰撞理论：反应速率理论简介NO与O3反应的示意图NO与O3反应的示意图能发生反应的碰撞称为有效碰撞。分子发生有效碰撞所必须具备的最低能量为E０，则具有等于或超过E０的分子称为活化分子。活化分子活化能EaE0：活化分子具有的最低能量E平：反应物分子的平均能量Ea＝E０－E平每个反应有其特定的活化能。活化能小，活化分子百分数大，反应速率大。活化能大，活化分子百分数小，反应速率小。能发生反应的碰撞称为有效碰撞。分子发生有效碰撞所必须具备的最对于反应：反应过程为：

◆

过渡状态理论：反应物并不是只通过简单碰撞就能发生化学反应，当具有足够能量的反应物分子以一定的方向相互靠近到一定程度时，会形成一个中间过渡态构型，称为活化络合物。对于反应：反应过程为：◆过渡状态理论：

NO+O3

NO2+O2

ONOOONO+O3NO2+O2普通化学第二章全解课件例2.10解：根据阿仑尼乌斯方程已知某有机酸在水溶液中发生分解反应，10℃时，；60℃时，试计算30℃时的速率常数。例2.10解：根据阿仑尼乌斯方程已知某有机酸在水溶液中发生求出反应的活化能:求出反应的活化能:普通化学第二章全解课件3．催化剂对反应速率的影响◆

催化剂是能够改变反应速率，而且本身的组成与质量和化学性质都保持不变的物质。3．催化剂对反应速率的影响◆催化剂是能够改变反应速率，而且习题1.现有化学反应，当反应速率时，那么、、

2.根据实验，在一定温度范围内，NO和Cl2的反应为基元反应，即(1)写出该反应的速率方程；(2)该反应为几级反应；

(3)其它条件不变，如果将容器的体积增加到原来的2倍，反应速率如何变化？

习题1.现有化学反应，当反应速率、2.根据实验，在一定温◆

熵及熵变；吉布斯自由能与吉布斯自由能变；化学反应方向的判断本章小结◆

化学平衡与平衡移动；标准平衡常数；影响化学平衡的因素◆

化学反应速率的表示方法；质量作用定律，基元反应，影响反应速率的因素◆熵及熵变；吉布斯自由能与吉布斯自由能变；本章小结◆化第二章

化学反应的方向、限度和速率普通化学第二章

化学反应的方向、限度和速率普通化学2.2化学平衡与平衡移动2.3化学反应速率2.1化学反应的方向和吉布斯自由能变2.1.1体系和环境2.1.2状态和状态函数

2.1.3吉布斯自由能2.1.4化学反应方向的判断2.1.5热和功

2.2化学平衡与平衡移动2.3化学反应速率2.1化学反应的化学反应的方向和吉布斯自由能变2.1化学平衡与平衡移动2.2化学反应速率2.32.1.1影响化学反应方向的因素2.1.2状态函数—熵2.1.3吉布斯自由能2.1.4化学反应方向的判断2.2.1平衡常数2.2.2标准平衡常数与标准摩尔Gibbs自由能变2.2.3化学平衡的移动化学反应的方向和吉布斯自由能变2.1化学平衡与平衡移动2.22.1化学反应的方向和吉布斯自由能变2.1.1影响化学反应方向的因素1.自发过程的不可逆性

在一定条件下，不需要外力做功就能自动进行的过程称为自发过程。2.1化学反应的方向和吉布斯自由能变2.1.1影响化学自然界的自发反应例:水往低处流；2.1化学反应的方向和吉布斯自由能变例:热向低温物体传递；自发过程一般都朝着能量降低的方向进行。能量越低，体系的状态就越稳定。自然界的自发反应例:水往低处流；2.1化学反应的方向和H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)理论上如何判断化学反应的方向？2．影响化学反应方向的因素Zn+CuSO4→Cu+ZnSO4很多放热反应()能够自发进行。H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)理论上如何试图以作为反应自发性的判据。2．影响化学反应方向的因素自发进行2Na(s)+2H2O(l)2NaOH(aq)+H2(g)

水的蒸发：不能自发进行试图以作为反应自发性的判据。2．影响化学反应方向的因素自发进等T、P下，自发进行不能自发进行化学反应的焓变对化学反应进行方向有一定的影响。但不是唯一的影响因素→必然存在着另一种驱动力！结论因此，我们说焓变是反应自发过程的一种驱动力，但不是唯一的.体系趋向于向混乱度增加的方向自发进行等T、P下，自发进行不能自发进行结论因此●冰的融化●建筑物的倒塌体系有趋向于最大混乱度的倾向，体系混乱度增大有利于反应自发地进行.●冰的融化体系有趋向于最大混乱度的倾向，2.1.2状态函数—熵◆所谓体系的混乱度，是有序度的反义词，即组成物质的质点在一个指定空间区域内排列和运动的无序度。◆

熵是描述物质混乱度大小的物理量，与热力学能、焓一样是状态函数。1．熵的概念(S)2.1.2状态函数—熵◆所谓体系的混乱度，是有序度的反义2.热力学第三定律◆

规定：标准压力下，任何纯物质的完美纯净晶体在绝对零度时的熵值为零，即热力学第三定律。S0(完美晶体，0K)=0图片来源：/wjfxhx/dzkj/2relixue.ppt

2.热力学第三定律◆规定：标准压力下，任何纯物质的完美纯测量此过程的熵变将一种纯晶体物质从0K升温到任一温度(T)其熵值即为该物质在T时的熵。称为物质的“规定熵”。测量此过程的熵变将一种纯晶体物质从0K升温到任一温度(T(2)熵与物质分子量有关(3)在结构及分子量都相近时，结构复杂的物质具有更大的熵值。◆

单位物质的量(1mol)的纯物质在标准态下的熵值为该物质的标准摩尔熵，用表示，单位是J·mol1·K1。(1)同种物质：(4)T，p的影响(2)熵与物质分子量有关(3)在结构及分子量都相近时，结熵和焓的不同和相同(1)都是物质的状态函数，且又都具有加和性。

(2)纯物质的Sө≠0，是绝对值，单位J·mol-1·K-1，表中给的是标准压力下，298.15K时物质的标准摩尔熵。(3)焓H不能得到绝对值。一般查得物质ΔfHө都是相对值，单位（kJ·mol-1），表中给的是标准压力下，298.15K时物质的标准摩尔生成焓。熵和焓的不同和相同(1)都是物质的状态函数，且又都具有加3.反应的熵变对于反应：反应的标准摩尔熵变为：3.反应的熵变对于反应：反应的标准摩尔熵变为：

◆

在孤立体系的任何自发过程中，体系的熵总是增加的----熵增加原理热力学第二定律提供了自发性的判据即ΔS孤立

0◆在孤立体系的任何自发过程中，体系的熵总是增加的----标准态下为自发反应水转化为冰T<273.15K时自发有利于反应或过程的自发进行。不能仅以熵变作为方向的判据。标准态下为自发反应水转化为冰T<273.15K时自发有利于反例2.1试计算298.15K、100kPa下，的和并初步分析该反应的自发性。得例2.1试计算298.15K、100kPa下，得反应的自发性不仅与有关，还与T有关反应的自发性不仅与有关，还与T有关关于化学反应方向的判据:但是，两个判据单独判断反应方向均不充分。1.放热反应()有可能是自发的。

焓变判据

2.混乱度增加的反应（）有可能是自发的。熵变判据关于化学反应方向的判据:但是，两个判据单独判断反应方向均不充2.1.3吉布斯自由能----化学反应方向的判据

◆

1878年，美国物理化学家J.W.Gibbs提出了综合H、S和T三者关系的新状态函数变量——吉布斯自由能（G）。状态函数◆特点:其绝对值不可测量具有加和性１吉布斯自由能的定义2.1.3吉布斯自由能----化学反应方向的判据◆1标准态时:◆

恒温恒压条件下，封闭体系的吉布斯自由能变为：标准态时:◆恒温恒压条件下，封闭体系的吉布斯自由能变为：变化值formationmoleΔfGm

(B，p，T

)y反应温度phase标准态◆

在标准态下，由稳定单质生成1mol纯物质B时的Gibbs自由能变称为该物质B的标准摩尔生成吉布斯自由能◆

规定:

298.15K时，稳定单质的标准摩尔生成吉布斯自由能为零，即２标准摩尔生成吉布斯自由能变化值formationmoleΔfGm(B，p，T)y对任一化学反应：３化学反应的标准摩尔吉布斯自由能变的计算对任一化学反应：３化学反应的标准摩尔吉布斯自由能变的计算例2.2已知反应由两种计算方法计算并比较数值的大小。

[解题思路]：两种方法第一种方法：利用物质的

(298.15K)计算第二种方法：利用物质的

(298.15K),

(298.15K）计算例2.2已知反应由两种计算方法计算并比较数值的大小。[解

/kJ·mol-10095.3/J·mol-1·K1130.7223.1186.9/kJ·mol-1

0092.3解：/kJ·mol-100普通化学第二章全解课件2.1.4化学反应方向的判断自发过程，化学反应可正向进行平衡状态非自发过程，化学反应可逆向进行◆

在恒温、恒压的封闭体系中，不做非体积功的条件下，吉布斯自由能变可作为热化学反应自发过程的判据。即：2.1.4化学反应方向的判断自发过程，化学反应可正向进行

在标准态下，以为判据

<0反应自发进行

0反应非自发在非标准态下，以为判据在标准态下，以为判据<0恒压下ΔH、ΔS和T对反应自发性的影响种类讨论1（）（+）()任何T，自发2（+）()（+）任何T，非自发3（+）（+）常T（+）常T，非自发高T(

)高T，自发4()()常T(

)常T，自发高T（+）高T，非自发恒压下ΔH、ΔS和T对反应自发性的影响种类讨论1（）（+）例2.3由例2.1的计算结果，试判断反应在298.15K和1500K温度下正反应是否能自发进行？[解题思路]：按照能量最低原理，化学反应方向的判断以的正负作为判据。计算不同反应温度的吉布斯自由能！例2.3由例2.1的计算结果，试判断反应在298.因此该反应在1500K时能自发进行。解：因此该反应在298.15K时不能自发进行。因此该反应在1500K时能自发进行。解：因此该反应在298使用rGm判据的条件反应体系必须是封闭体系；反应体系必须不作非体积功rGm<0的反应与反应速率大小是两回事例如：反应能自发向右进行,但因反应速率极小,可认为不发生反应；若有催化剂或点火引发则可剧烈反应。使用rGm判据的条件反应体系必须是封闭体系；反应体系必习题描述热力学第二定律----熵增加原理。熵能作为反应能够自发进行的判据吗？反应能否自发进行和什么有关？说明下列过程自发进行的温度条件：习题描述热力学第二定律----熵增加原理。化学平衡与平衡移动2.22.2.1平衡常数2.2.2标准平衡常数与标准摩尔Gibbs自由能变2.2.3化学平衡的移动化学平衡与平衡移动平衡常数2.2.2标2.2.1可逆反应与平衡常数◆

可逆反应：一定的反应条件下，一个反应既能由反应物变为生成物，也能由生成物变为反应物。2.2化学平衡与平衡移动当p=100kPa、T=773K，SO2与O2以2:l体积比在密闭容器内进行反应时,SO2转化为SO3的最大转化率为90％。因为SO2与O2生成SO3的同时,部分SO3在相同条件下又分解为SO2和O2。2.2.1可逆反应与平衡常数◆可逆反应：一定的反应条件下化学平衡特点:

当正反应速率和逆反应速率相等的状态；反应是动态平衡；化学平衡是相对的，暂时的，有条件的。◆

化学平衡：反应到一定程度时，反应物和生成物的浓度不随时间变化，体系达到一种动态的热力学平衡状态，即化学反应进行的最大限度。化学平衡特点:◆化学平衡：反应到一定程度时，反应物和生在一定温度下，可逆反应达到平衡时，各生成物的浓度（或分压）以反应方程式中化学计量系数为幂的乘积与各反应物的浓度（或分压）以反应方程式中化学计量系数为幂的乘积称为经验平衡常数。在标准态下，则为标准平衡常数。1.经验平衡常数在一定温度下，可逆反应达到平衡时，各生成物的浓度（或分压）以气体的分压pB:

多组分的气体混合物，其中某一组分气体B对器壁所产生的压力，等于相同温度下该气体单独占有与混合气体相同体积时所产生的压力。道尔顿分压定律：混合气体的总压力等于各组分气体的分压之和。气体的分压pB:多组分的气体混合物，其中某一组分气体B对2.标准平衡常数2.标准平衡常数

标准平衡常数没有量纲，即量纲为1。标准平衡常数是衡量化学反应进行程度大小的特性常数。标准平衡常数的数值只与温度有关，与浓度或分压无关。

◆

平衡转化率是指化学反应达到平衡时，已转化为生成物的反应物占该反应物起始总量的百分比。标准平衡常数的特点标准平衡常数没有量纲，即量纲为1。◆平衡转化率是指化学书写标准平衡常数应注意的问题(1)Kc和Kp表达式中各组分的量都是指平衡时的量。(2)如果反应体系中有固体或纯液体参加，它们的浓度不写在平衡常数关系式中。例如书写标准平衡常数应注意的问题(1)Kc和Kp表达式中各组分（3）平衡常数的数值与化学反应方程式的写法有关。计算时要注意使用与反应方程式对应的平衡常数的数值。（3）平衡常数的数值与化学反应方程式的写法有关。计算时要注意在恒温、恒压非标准态下，对任一反应：由化学热力学推导出化学反应等温方程式反应商R:摩尔气体常数8.314J·mol-1·K-1；T：热力学温度(K)；Q：反应商2.2.2标准平衡常数与标准摩尔Gibbs自由能变在恒温、恒压非标准态下，对任一反应：由化学热力学推导出化学对于气相反应：

对于水溶液中的反应：

对于气相反应：对于水溶液中的反应：书写反应商的表达式需注意以下几点：在表达式中，生成物相对浓度（或相对分压）相应幂的乘积作分子；反应物相对浓度（或相对分压）相应幂的乘积作分母；在表达式中，气态物质以相对分压表示，溶液中的溶质以相对浓度表示，而纯固体、纯液体不出现在反应商的表达式中。(3)同一化学反应，方程式书写不同时，反应商的数值也不同。书写反应商的表达式需注意以下几点：平衡常数可由化学反应等温方程式导出反应达平衡时：平衡常数可由化学反应等温方程式导出反应达平衡时：例2.6C(s)+CO2(g)2CO(g)是高温加工处理钢铁零件时涉及脱碳氧化或渗碳的一个重要化学平衡式，试分别是算该反应在298K、1173K时的标准平衡常数K，并简单说明其意义。已知

[解题思路]标准平衡常数和有关，根据已知条件，先计算出例2.6C(s)+CO2(g)2CO(g)是解：

解：普通化学第二章全解课件2.2.3化学平衡的移动◆

可逆反应从一种反应条件下的平衡状态转变到另一种反应条件下的平衡状态，这种变化过程称为化学平衡的移动2.2.3化学平衡的移动平衡正向移动平衡逆向移动处于平衡状态平衡正向移动平衡逆向移动处于平衡状态1.浓度对化学平衡的影响dD+eEgG+hH

增加dD+eEgG+hH

降低dD+eEgG+hH

增加dD+eEgG+hH

降低1.浓度对化学平衡的影响dD+eE

例：

反应CO(g)+H2O(g)

H2(g)+CO2(g)的平衡常数Kc=9，(1)若CO和H2O的起始浓度都为0.02mol.dm-3，求CO的平衡转化率。（2）若CO的起始浓度为0.02mol.dm-3，H2O的起始浓度为1.0mol.dm-3，求CO的平衡转化率。

[解题思路]根据已知的Kc和反应式给出的计量关系,求出各物质的平衡浓度及CO的变化浓度,代入平衡转率的计算式。

例：

反应CO(g)+H2O(g)H2解：设平衡时CO2的浓度为xmol.dm-3起始浓度/mol.dm-30.020.02平衡浓度/mol.dm-30.02-x0.02-xxx解：设平衡时CO2的浓度为xmol.dm-3起始浓度/m（2）设平衡时CO2的浓度为xmol.dm-3起始浓度/mol.dm-30.021.0平衡浓度/mol.dm-30.02-x1.0-xxx增加反应物浓度反应向正向移动（2）设平衡时CO2的浓度为xmol.dm-3起始浓度/例：平衡体系的总压增加至原来的2倍，各组分的分压为原来的2倍。2.压力对化学平衡的影响→分子数减少的方向例：平衡体系的总压增加至原来的2倍，各组分的分压为原来的2倍加压减压←→→←分子数减少方向分子数增加方向平衡不变dD+eEgG+hH

加压减压←→→←分子数减少方向分子数增加方向平衡不变dD3.温度对化学平衡的影响3.温度对化学平衡的影响TTTT◆

吕·查德里原理：当体系达到平衡后，若改变平衡状态的任一条件，平衡就向着能减弱其改变的方向移动TTTT◆吕·查德里原理：当体系达到平衡后，若改变平衡例2.8[解题思路]根据已知的298K时的和反应式的热效应值，求出各773K的，比较二者大小。对于合成氨反应在298K时平衡常数为，反应的热效应并判断升温是否有利于反应正向进行。

kJ·mol1，计算该反应在773K时。ΔrH例2.8[解题思路]根据已知的298K时的解：解：习题计算下列反应的，并回答这些反应在298K、标准状态下能否正向进行判断在标准状态下，298K及1200K时反应进行的方向。习题计算下列反应的，并回答快:如爆炸反应,中和反应,离子反应慢:如金属腐蚀,橡胶、塑料老化,有机反应化学反应有快有慢2.3化学反应的速率快:如爆炸反应,中和反应,离子反应化学反应有快有慢2.32.3化学反应的速率

.

此反应的转化率较高，但是反应速率慢

此反应的限度很大，反应速率极慢2.3化学反应的速率.此反应的转化率较高2.3.1反应速率的定义对于任一化学反应：◆

平均速率定义为：1．平均速率2.3.1反应速率的定义对于任一化学反应：◆平均速率定例2.9氢气和氮气在密闭容器中合成氨，在指定条件下，其反应方程式为：例2.9氢气和氮气在密闭容器中合成氨，在指定条件下，其反应此速率为0至2秒的时间间隔内反应的平均反应速率。此速率为0至2秒的时间间隔内反应的平均反应速率。2．瞬时速率◆

瞬时速率是某一时刻的实际反应速率，也就是时间间隔趋于无限小的速率。2．瞬时速率◆瞬时速率是某一时刻的实际反应速率，也就2.3.2基元反应和非基元反应◆

基元反应：由反应物一步就直接转变为生成

物的反应。

◆非基元反应：反应物分子经过几步转变为生成物的反应。2.3.2基元反应和非基元反应◆基元反应：由反应物一步对于基元反应：◆

在一定温度下，基元反应的反应速率与各反应物浓度幂的乘积成正比，这一规律称为质量作用定律。

式中：v为反应的瞬时速率，c为反应物的瞬时浓度；k为反应速率常数。2.3.3质量作用定律对于基元反应：◆在一定温度下，基元反应的反应速率与各反应物注意:1.只适用于基元反应；2.稀溶液中溶剂不标出；3.固体或纯液体参加的化学反应不标出。注意