第一章 化学基本量和化学计算（课件）-《无机化学（王宝仁）》第五节　热化学方程式3同步教学（ 化学工业出版社第四版）

热力学第二定律 一、自发过程 自发过程：在指定条件下不需要消耗外力（功或热） 而能够自动进行的过程 非自发过程：在指定条件下需要消耗外力（功或热） 才能发生的过程 无 机 化 学 上页 下页 返回 回主目录 热力学第二定律 氢气与氧气生成水 2H2(g) ＋ O2(g) ＝ 2H2O (l) 甲烷和氧气混合后点火发生的燃烧反应 CH4(g) ＋ 2O2 (g) ＝ CO2(g) ＋ 2H2O (l) 将锌片放入铜盐溶液中的反应 Zn ＋ Cu2+ ＝ Zn2+ ＋Cu 无 机 化 学 上页 下页 返回 回主目录 2 热力学第二定律 1、自发过程都有确定的方向 2、自发过程可用来做有用功（非体积功） 自发过程的特点： 控制自发过程方向的两个基本规律： 1、过程向体系能量降低的方向进行 2、过程向体系混乱度增大的方向进行 无 机 化 学 上页 下页 返回 回主目录 热力学第二定律 二、熵与熵变 体系的熵越大，其混乱度就越大 体系的熵越小，其混乱度就越小 熵：是体系内部质点运动的混乱度的量度， 用符号 S 表示，单位为J/K 熵S是状态函数，具有广度性质，有加和性。 无 机 化 学 上页 下页 返回 回主目录 热力学第二定律 热力学规定：0 K时，任何物质完美晶体的熵值为零 利用反应物和产物的标准摩尔熵可计算化学反应的标准摩尔熵变   标准摩尔熵：在标准压力下1mol某纯物质的熵值， 用符号SΘ表示 无 机 化 学 上页 下页 返回 回主目录 热力学第二定律 例 求298K时，下列反应的标准摩尔熵变: 2HCl(g) = H2(g) + Cl2(g) 解：查表得： HCl(g) H2(g) Cl2(g) 186.7 130.68 223.07 J/K SmΘ = 130.68＋223.07－2×186.7 = －19.65 J/(mol•K) = SΘm,H2(g) + SΘm,Cl2(g) - 2SΘm,HCl(g)   无 机 化 学 上页 下页 返回 回主目录 热力学第二定律 三、吉布斯自由能与自发过程 (一) 吉布斯-亥姆霍兹公式 能量降低和熵增加是自发过程的推动力 吉布斯自由能： 用G表示，单位J, 常用单位kJ G = H - TS H、T、S是状态函数，所以吉布斯自由能也是状态函数，恒温恒压下吉布斯自由能变为： ΔG = ΔH - TΔS 吉布斯-亥姆霍兹公式 无 机 化 学 上页 下页 返回 回主目录 热力学第二定律 对于封闭体系在恒温、恒压、不做非体积功的条件下，利用ΔG可以判断过程的自发方向 ΔG < 0，过程正向自发 ΔG > 0，过程逆向自发 ΔG = 0，过程处于平衡状态 无 机 化 学 上页 下页 返回 回主目录 热力学第二定律 热力学第二定律： 封闭体系在恒温恒压和不做非体积功的条件下，其自发过程总是向自由能降低的方向进行，当自由能降低到最低值时就达到平衡。 无 机 化 学 上页 下页 返回 回主目录 热力学第二定律 (二) 标准摩尔生成吉布斯自由能 定义：标准状态下，由稳定单质生成1mol某化合 物时的吉布斯自由能改变，ΔfGmΘ 稳定单质：ΔfGmΘ = 0 298K时一些化合物的标准摩尔生成吉布斯自由能在附录中，P197 无 机 化 学 上页 下页 返回 回主目录 热力学第二定律 标准摩尔吉布斯自由能变ΔG等于产物的标准摩尔生成吉布斯自由能总和减去反应物的标准摩尔生成吉布斯自由能总和   无 机 化 学 上页 下页 返回 回主目录 热力学第二定律 例 计算298K、标准状态时下列反应的ΔG，并判断反应能否自发进行。 Cl2(g) ＋ 2HBr(g) = Br2(l) ＋2HCl(g) 解：查表得 HBr(g) HCl(g) -53.6 -95.4 ΔfGmΘ   无 机 化 学 上页 下页 返回 回主目录 热力学第二定律 Cl2(g) ＋ 2HBr(g) = Br2(l) ＋