无机化学熵化学平衡.ppt
《无机化学熵化学平衡.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《无机化学熵化学平衡.ppt(64页珍藏版)》请在课桌文档上搜索。
1、2.1 自发变化和熵,2.1.1 自发变化2.1.2 焓和自发变化2.1.3 混乱度、熵和微观态数2.1.4 热力学第三定律和标准熵2.1.5 化学反应熵变和热力学第二定律,2.1.1 自发变化,水从高处流向低处热从高温物体传向低温物体铁在潮湿的空气中锈蚀锌置换硫酸铜溶液反应,在没有外界作用下,系统自身发生变化的过程称为自发变化,2.1.2 焓和自发变化,许多放热反应能够自发进行 例如:,H+(aq)+OH-(aq)H2O(l),最低能量原理(焓变判据)1878年法国化学家 M.Berthelot 和丹麦化学家 J.Thomsen提出:自发的化学反应趋向于使系统放出最多的能量,但是:有些吸热反
2、应也能自发进行,例如,NH4Cl(s)NH4+(aq)+Cl-(aq)CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)H2O(l)H2O(g),焓变只是影响反应自发性的因素之一,但不是唯一的影响因素。,2.1.3 混乱度、熵和微观状态数,1.混乱度 许多自发过程都有混乱度增加的趋势,冰的融化建筑物的倒塌,系统有趋向于最大混乱度的倾向,系统混乱度增大有利于反应自发地进行,熵 是表示系统中微观粒子混乱度的一个热力学函数,其符号为 S。系统的混乱度愈大,熵愈大 熵是状态函数 熵的变化只与始态、终态有关,而与途径无关,2.混乱度与熵,2个分子在左边球内的概率为1/4,理想气体的自由膨胀,3个分子在左边球内的
3、概率为1/8,理想气体的自由膨胀 统计解释:2个分子在左边球内的概率为1/4 3个分子在左边球内的概率为1/8 n个分子在左边球内的概率为1/2n 1mol分子在左边球内的概率1/26.0221023概率如此小,可见是一种不可能的状态所以,气体的自由膨胀是必然的,微观状态数,3 分子(3位置),3 分子(4位置),2 分子(4位置),粒子的活动范围愈大,系统的微观状态数愈多,系统的混乱度愈大。,3.熵与微观状态数,1878年L.Boltzman提出了熵与微观状态数的关系 S=k ln(W)S-熵,-微观状态数 k-Boltzman常量,2.1.4 热力学第三定律和标准熵,1.热力学第三定律 1
4、906年,W.H.Nernst 德提出,经Max Planck 德和G.N.Lewis 美等改进 纯物质完整有序晶体在 0 K时的熵值为零 S*(完整晶体,0 K)=0,2.标准摩尔熵,S=ST-S 0=ST ST-规定熵(绝对熵)在某温度T 和标准压力下,单位物质的量的某纯物质B的规定熵称为B的 标准摩尔熵。符号,纯物质完整有序晶体的温度变化 0K T K,单位:,结构相似,相对分子质量不同的物质,Sm随相对分子质量增大而增大,标准摩尔熵的一些“规律”,同一物质,不同相态,熵的大小规律,相对分子质量相近,分子结构复杂,其Sm 大,2.1.5 反应熵变和热力学第二定律 1.化学反应熵变的计算
5、对于一般化学反应:0=BB 根据状态函数的特征,利用标准摩尔熵,可以计算298.15K时的反应的标准摩尔熵变,2 热力学第二定律 在任何自发过程中,系统和环境的熵变化之和是增加的,应用不方便,2.2 Gibbs函数与判据,2.2.1 Gibbs函数2.2.2 标准摩尔生成Gibbs函数2.2.3 Gibbs函数与化学平衡,2.2.1 Gibbs函数,G:Gibbs函数(Gibbs自由能)G 是状态函数,单位:kJ.mol-1,1.Gibbs函数定义,2.Gibbs 函数(变)判据,在定温、定压下,任何自发变化总是系统的Gibbs 函数减小。,3.反应方向转变温度的估算,2.2.2 标准摩尔生成
6、Gibbs函数 化学反应的标准摩尔Gibbs函数变,1.标准摩尔生成Gibbs函数定义 在温度 T K下,由参考状态的单质生成物质B(且B=+1时)化学反应标准摩尔Gibbs函数(变),称为物质B的标准摩尔生成 Gibbs 函数,2.2.3 Gibbs函数与化学平衡,1.等温方程式,2.标准平衡常数 K,对于气相反应,对于溶液中的反应 Sn2+(aq)+2Fe3+(aq)Sn4+(aq)+2Fe2+(aq),3.反应商 J,对于气相反应,对于溶液中的反应 Sn2+(aq)+2Fe3+(aq)Sn4+(aq)+2Fe2+(aq),4.Gibbs函数变判据与反应商判据,5.Vant Hoff 方程
7、式,(1)作图式,当温度为T1时,,当温度为T2时,,两式相减得,对于吸热反应,温度升高,K 增大 对于放热反应,温度升高,K 减小,(2)解析式,3 平衡常数与平衡表述,3.1 化学平衡的基本特征3.2 标准平衡常数表达式3.3 标准平衡常数的实验测定3.4 标准平衡常数的应用3.5 化学平衡的移动,3.1 化学平衡的基本特征,t/s,0 0.0100 0.0100 0 7.60106 0,2000 0.00397 0.00397 0.0121 1.20106 2.04107,4850 0.00213 0.00213 0.0157 3.45 107 3.43107,反应开始,c(H2),c(
8、I2)较大,c(HI)=0,正反应速率较大,逆反应速率为 0随反应的进行,c(H2),c(I2)减小,正反应速率减小,c(HI)增大,逆反应速率增大某一时刻,正反应速率=逆反应速率,系统组成不变,达到平衡状态,化学平衡,一定条件下,可逆反应处于化学平衡状态,特征:(1)系统的组成不再随时间而变。(2)化学平衡是动态平衡。(3)平衡组成与达到平衡的途径无关。,3.2 标准平衡常数表达式,对于气相反应,对于溶液中的反应 Sn2+(aq)+2Fe3+(aq)Sn4+(aq)+2Fe2+(aq),对于一般的化学反应,(1)K 是温度的函数,与浓度、分压无关(2)标准平衡常数表达式必须与化学反应计量式相
9、对应,多重平衡原理例题:已知25时反应(1)2 BrCl(g)Cl2(g)+Br2(g)K1=0.45(2)I2(g)+Br2(g)2 IBr(g)K2=0.051(3)计算反应2BrCl(g)+I2(g)2 IBr(g)+Cl2(g)的K3解:反应(1)+(2)得:2BrCl(g)+I2(g)2 IBr(g)+Cl2(g),3.3 标准平衡常数的实验测定,例题:恒温恒容下,GeO(g)与W2O6(g)反应生成GeWO4(g)的方程式:2GeO(g)+W2O6(g)2 GeWO4(g)反应开始时,GeO和W2O6 的分压均为 100.0kPa,平衡时,GeWO4(g)的分压为98.0kPa。求
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 无机化学 化学平衡

链接地址:https://www.desk33.com/p-229849.html