2020全国高中化学竞赛-无机化学-2.1、2.2化学反应的方向与速率（天大版课件）[共7份] (共7份打包)

天津大学 无机化学教学团队 第二章 高等教育出版社 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 第二章 化学反应的方向、速率和限度 p 在一定条件下不需外界作功，一经引发就能自动进行的过程。 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。 p 要使非自发过程得以进行, 外界必须作功。 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。 2.1.1化学反应的自发过程 1 自发过程 第二章 化学反应的方向、速率和限度 p 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。 p 对化学反应, 很多放热反应在298.15K, 标准态下是自发的。 例如: CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) rHm = -890.36 kJ·mol-1 2.1.2影响化学反应方向的因素 2 化学反应的焓变 第二章 化学反应的方向、速率和限度 p 曾试图以反应的焓变 (rHm ) 作为反应自发性的判据。认为在等温 等压条件下，当： rHm < 0时: 化学反应自发进行 rHm > 0时: 化学反应不能自发进行 但实践表明: 有些吸热过程(rHm > 0)亦能自发进行。 例如 1.NH4Cl(s) → NH4+(aq) + Cl-(aq) rHm = 14.7 kJ·mol-1 2.Ag2O(s) → 2Ag(s) + O2(g) rHm=31.05 kJ·mol-1 1 2 2.1.2影响化学反应方向的因素 第二章 化学反应的方向、速率和限度 为什么有些吸热过程亦能自发进行呢? 例如 1.NH4Cl(s) → NH4+(aq) + Cl-(aq) rHm = 14.7 kJ·mol-1 NH4Cl晶体中NH4+ 和Cl- 的排列是整齐有序的。NH4C1晶体进入水中后， 形成水合离子(以aq表示)并在水中扩散。在NH4Cl溶液中，无论是 NH4+(aq)、Cl-(aq)还是水分子，它们的分布情况比 NH4C1 溶解前要混乱 得多。 2.1.2影响化学反应方向的因素 第二章 化学反应的方向、速率和限度 为什么有些吸热过程亦能自发进行呢? 再如 2.Ag2O(s) → 2Ag(s) + O2(g) rHm=31.05 kJ·mol-112 　反应前后, 不但物质的种类和“物质的量”增多, 并产生 了热运动自由度很大的气体, 整个物质体系的混乱程度增大。　　 2.1.2影响化学反应方向的因素 第二章 化学反应的方向、速率和限度 p 熵的概念：体系内组成物质粒子运动的混乱程度。 熵是描述物质混乱度大小的物理量。 物质(或体系) 混乱度越大,对应的熵值越大。 p 符号：S 单位: JK-1 p 在0K时,一个纯物质的完美晶体,其组分粒子(原子、分子或离子) 都处于完全有序的排列状态, 混乱度最小, 熵值最小。 p 把任何纯物质的完美晶体在0K时的熵值规定为零(S0＝0)。 2.1.2影响化学反应方向的因素 2 化学反应的焓变 第二章 化学反应的方向、速率和限度 p 熵的性质：熵是状态函数。 p 温度升高, 体系或物质的熵值增大。 据此, 可求得在其它温度下的熵值(ST)。 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。T - 2.1.2影响化学反应方向的因素 2 化学反应的焓变 第二章 化学反应的方向、速率和限度 p 标准摩尔熵：某单位物质的量的纯物质在标准态下的熵值称为 标准摩尔熵。 p 符号：Sm 单位：J·mol-1·K-1 p 注意：(1) 纯净单质在298.15K时Sm≠0； (2) 物质的聚集状态不同其熵值不同； 同种物质 Sm(g)>Sm (1)>Sm(s) (3) 物质的熵值随温度的升高而增大； (4) 气态物质的熵值随压力的增大而减小。 2.1.2影响化学反应方向的因素 第二章 化学反应的方向、速率和限度 p 因为熵是一种状态函数 化学反应的标准摩尔反应熵变 (rSm )只取决于反应的始态 和终态，而与变化的途径无关。 rSm ＝Σi Sm (生成物) +Σi Sm (反应物) 标准摩尔反应熵变 2.1.2影响化学反