無(wú)機(jī)及分析化學(xué) 第3章 化學(xué)反應(yīng)的一般原理

1、 第三章 化學(xué)反應(yīng)的一般原理教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)目的和要求第三章 化學(xué)反應(yīng)的一般原理 了解體系、環(huán)境、過(guò)程、途徑、狀態(tài)、狀態(tài)函數(shù)、功、熱和熱

2、力學(xué)能等術(shù)語(yǔ)的含義；理解化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的基本概念及功、熱的正負(fù)號(hào)規(guī)定；理解熱力學(xué)三大定律。 掌握 、 、 、 、 、 等的含義。能用赫斯定律計(jì)算反應(yīng)的熱效應(yīng)，能計(jì)算反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵變和吉布斯自由能變，能判斷自由能變，能判斷化學(xué)反應(yīng)方向。 掌握化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)含義及有關(guān)計(jì)算，了解化學(xué)平衡移動(dòng)的影響因素及原理。 了解化學(xué)反應(yīng)速率及其表示方法、影響因素，了解反應(yīng)速率理論，理解基元反應(yīng)和質(zhì)量作用定律。 rmHfmHcmHrmGfmGrmS重點(diǎn)內(nèi)容：赫斯定律、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓和化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的計(jì)算；反應(yīng)的熵變、吉布斯自由能變和化學(xué)反應(yīng)方向的判斷；化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)及計(jì)算；標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變的關(guān)

3、系。 難點(diǎn)內(nèi)容：化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的計(jì)算和自發(fā)反應(yīng)方向的判斷。 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)第三章 化學(xué)反應(yīng)的一般原理 9.1 核外電子的運(yùn)動(dòng)

4、狀態(tài)核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 主要章節(jié) 3.4 化學(xué)反應(yīng)速率3.2 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度3.3 化學(xué)平衡3.1 化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系 體系：研究對(duì)象；環(huán)境：體系以外 敞開(kāi)體系：物質(zhì)能量 封閉（密閉）體系：物質(zhì)能量 孤立（隔離）體系：物質(zhì)能量敞開(kāi)體系封閉體系孤立體系 體系和環(huán)境3.1 化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系3.1.1 基本概念 狀態(tài)：由一系列物理量所確定的體系的存在形式 狀態(tài)函數(shù)：決定狀態(tài)的各種物理量，它們之間相互關(guān)聯(lián) 狀態(tài)函數(shù)分類容量性質(zhì)（廣度性質(zhì)）：具加和性，如體積、質(zhì)量等強(qiáng)度性質(zhì)：無(wú)加和性，如溫度，壓力，密度，黏度等狀態(tài)一定（改變），狀態(tài)函數(shù)一定（改變） 狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)3.1 化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系

5、3.1.1 基本概念過(guò)程：狀態(tài)的變化，從狀態(tài)1到狀態(tài)2途徑：完成過(guò)程的具體步驟狀態(tài)函數(shù)的改變僅取決于體系的始態(tài)和終態(tài)，與途徑無(wú)關(guān)。同一過(guò)程不同途徑同一過(guò)程不同途徑q 等溫過(guò)程：T = 0q 等壓過(guò)程：p = 0q 等容過(guò)程：V = 0 過(guò)程和途徑3.1 化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系3.1.1 基本概念熱力學(xué)能的絕對(duì)值無(wú)法測(cè)定，但U可測(cè)定 熱力學(xué)能是體系的狀態(tài)函數(shù)，其變化值只取決于體系的始態(tài)和終態(tài)，與變化途徑無(wú)關(guān)？是強(qiáng)度性質(zhì)還是容量性質(zhì)一個(gè)狀態(tài)只有一個(gè)熱力學(xué)能，但并不排除不同狀態(tài)可能有相同的熱力學(xué)能值UUUBABA3.1 化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系3.1.2 熱力學(xué)定律 熱力學(xué)能（U）：體系內(nèi)物質(zhì)所具有的各種

6、能量的總和 容量性質(zhì)功：除熱外，其他形式的能量傳遞。 體系對(duì)環(huán)境做功-W，環(huán)境對(duì)體系做功+WWFlpAlpV 外-q 體積功q 其他功: 電功3.1 化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系 熱和功（能量轉(zhuǎn)化的兩種形式）熱：由于溫差引起的能量傳遞。體系吸熱Q，體系放熱Q3.1.2 熱力學(xué)定律狀態(tài)1 U1狀態(tài)2 U2吸熱Q做功W文字表述：體系熱力學(xué)能的改變量等于體系從環(huán)境中吸收的能量加上環(huán)境對(duì)體系做的功（能量守恒）。 熱和功不是體系的性質(zhì)，也就不是狀態(tài)函數(shù) 熱和功的數(shù)值與途徑有關(guān)，代數(shù)和（熱力學(xué)能）與途徑無(wú)關(guān)3.1 化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系 熱力學(xué)第一定律UQW數(shù)學(xué)表達(dá)式：3.1.2 熱力學(xué)定律解解：n=2，則則 l

7、=0，1。當(dāng)當(dāng) n=0時(shí)時(shí)，l =0；m=1 時(shí)時(shí)，m = -1，0，1。原子軌道數(shù)目有原子軌道數(shù)目有4條條,分別分別為：為： 2 2 2 2 0 1 1 1 0 -1 0 + 1例1 給一封閉體系加熱500 J，體系內(nèi)理想氣體膨脹做功，外壓恒為100 kPa, 氣體體積脹大了1.0 L，則體系內(nèi)能變化多少？解：已知解：已知 Q = 500 J p= 100 Pa V=1.0 L W = -p V = -100103 1.0 10-3 =-100（J） 則則 U = Q W = 500 - 100 = 400（J） 化學(xué)反應(yīng): 反應(yīng)物T1 產(chǎn)物T2Q反應(yīng)熱定義：化學(xué)反應(yīng)在等溫且只做膨脹功時(shí)，體

8、系吸收或放出的熱量常稱為化學(xué)反應(yīng)熱。反應(yīng)若在等溫等壓條件下進(jìn)行，則反應(yīng)熱為等壓熱效應(yīng)Qp；反應(yīng)若在等溫等容條件下進(jìn)行，則反應(yīng)熱為等容熱效應(yīng)QV。UUUQW反應(yīng)物產(chǎn)物 QUWUp V 3.1 化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系3.1.3 化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng) 反應(yīng)熱和焓00VWp VVQU 0U 吸熱反應(yīng)0U 放熱反應(yīng)VQUWUp V U只取決于系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài)，所以等容反應(yīng)熱QV也取決于系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài)3.1 化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系等容反應(yīng)熱3.1.3 化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng) 等壓反應(yīng)熱0p 21()p QUWUp VV2121()UUp VV2211()()UpVUpV()HUpV(狀態(tài)函數(shù))21HHpQH 3.1 化學(xué)

9、反應(yīng)中的能量關(guān)系焓H H只取決于系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài)，所以等壓反應(yīng)熱Qp也取決于系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài)3.1.3 化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)()HUpVHUp V q 固液反應(yīng)：V很小HU ()HUn RT q 氣體反應(yīng)：p V p(V產(chǎn)物 V反應(yīng)物） (n產(chǎn)物 n反應(yīng)物)RT nRT 等壓過(guò)程中H與U的關(guān)系3.1 化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系3.1.3 化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓 方程式后寫反應(yīng)熱，等壓過(guò)程Qp H 注明物態(tài)，氣態(tài)（g），液態(tài)（l），固態(tài)（s） 對(duì)于溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，則須注明溶劑的類型和濃度，aq代表水溶液，代表無(wú)限稀釋。 = 1 mol標(biāo)準(zhǔn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)態(tài) (與標(biāo)準(zhǔn)狀況區(qū)別與標(biāo)準(zhǔn)狀況區(qū)別)reaction反應(yīng)

10、溫度反應(yīng)溫度T = 298 Krm(298.15 K)H 3.1 化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系熱化學(xué)方程式 反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)關(guān)系的方程式3.1.3 化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)解：解：2221H (g)+O (g)=H O(l)2-1rm(298K)286kJ molH 例3 在298 K和100 kPa下，1 mol無(wú)限稀釋的NaOH水溶液和1 mol無(wú)限稀釋的HCl水溶液反應(yīng)生成1 mol無(wú)限稀釋NaCl水溶液和液態(tài)水，放熱57.23 kJ，其熱化學(xué)方程式怎樣表示？-1rm(298 K)-57.23kJ molH例2 在298 K和100 kPa下，1 mol H2和0.5 mol O2反應(yīng)生成1 mol液

11、態(tài)水，放熱286 kJ，其熱化學(xué)方程式怎樣表示？解：解：NaOH(aq,) + HCl(aq,) NaCl(aq,) + H 2O(l)赫斯定律：化學(xué)反應(yīng)不論是一步完成，還是分步完成其熱效應(yīng)相同，本質(zhì)是熱力學(xué)第一定律rmrmrm(1)(2)(3)HHH 反應(yīng)(3)=反應(yīng)(1)-反應(yīng)(2)rmrmrm(3)(1)(2)HHH 3.1 化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系反應(yīng)熱的計(jì)算3.1.3 化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)例4 已知下列熱化學(xué)方程式 : 反 應(yīng) rHm (298.15 K) /kJ mol-1 a) CH3COOH(l) + 2O2(g) 2CO2 (g )+2H2O (l) -874.5 b) C(石墨) +

12、 O2(g) CO2(g) -393.5 c) H2(g) + O2(g) H2O(l) -285.8 試計(jì)算 2C(石墨) + O2(g) +2H2(g) = CH3COOH(l) 反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變r(jià)Hm (298.15 K) 解：解：2b) + 2c) - a) 得得 2C(石墨石墨) + O2(g) +2H2(g) CH3COOH(l) rHm(298.15K) = 2 rHm (b) + 2 rHm (c) - rHm (a) = 2(-393.5) + 2(-285.8)-(-874.5) = -484.1 kJ mol-1 生成焓：在標(biāo)準(zhǔn)壓力和指定溫度（通常為298.15 K）下

13、，由最穩(wěn)定的單質(zhì)生成1 mol某物質(zhì)的反應(yīng)熱稱為該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓 q 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓可查附錄三q 穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為0標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)formation = 1 molfmH 3.1 化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系反應(yīng)熱的計(jì)算3.1.3 化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)CDYZcdyz（產(chǎn)物）（反應(yīng)物）rmfm,fm,-iiiiHnHnH rmfmfmfmfmYZ CD HyHzHcHdH ）（ ）（ ）（-1fmkJ molH （） 解：查各物質(zhì)的生成焓解：查各物質(zhì)的生成焓 ，分別為，分別為-510.9 -285.8 -425.6 0rm-14-425.6 -2 (-510.9)2 (-285.8) =109.0

14、 kJ molH（）（）由生成焓求算反應(yīng)熱3.1 化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系例5 計(jì)算下面這個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱22222Na O (s)+2H O(l)4NaOH(s)+O (g)3.1.3 化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)燃燒焓：在標(biāo)準(zhǔn)壓力和指定溫度（通常為298.15 K）下，1 mol某物質(zhì)的完全燃燒時(shí)的反應(yīng)焓變稱為該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓。完全燃燒：碳、氫、硫、氮、氯完全轉(zhuǎn)變成CO2(g)、H2O(g)、SO2(g)、N2(g)和HCl(g)。同時(shí)規(guī)定，這些燃燒產(chǎn)物和單質(zhì)氧的燃燒熱都為0。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)combustion = 1 molcmH 3.1 化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系反應(yīng)熱的計(jì)算3.1.3 化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)CDYZc

15、dyz由燃燒焓求算反應(yīng)熱（反應(yīng)物）（產(chǎn)物）rmcm,cm,-iiiiHnHnH rmcmcmcmcmCD YZ HcHdHyHzH ）（ ）（ ）（思考：思考：CH3OH(l)+1/2O2(g)HCHO(g)+H2O(g) 3.1 化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系3.1.3 化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng) 能量變化，能量趨于最低，例：放熱反應(yīng) 混亂度變化，混亂度增加，例：溶解過(guò)程3.2 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度3.2.1 自發(fā)過(guò)程的特點(diǎn)自發(fā)過(guò)程：不需要外力幫助而自動(dòng)發(fā)生的變化（不需要環(huán)境做功就能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程）溶解前溶解后3.2 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度 2221HgOgH O g2 1rm298.15 K241.8 kJ mo

16、lH 22H O lH O g 1mr(298.15 K)44 kJ molH 能量： 高 低 焓H混亂度：有序 無(wú)序 熵S反應(yīng)的自發(fā)性3.2.1 自發(fā)過(guò)程的特點(diǎn)有關(guān)規(guī)律： T ，混亂度增大，S ；p ，混亂度減小，S 。 同一物質(zhì)S（g）S（l）S（s） 原子數(shù)目 ，相對(duì)分子質(zhì)量 ，構(gòu)型越復(fù)雜，混亂度越大， S 結(jié)構(gòu)類似，相對(duì)分子質(zhì)量 ， S 3.2 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度3.2.2 熵和熵變熵S的物理意義：描述體系混亂度的狀態(tài)函數(shù)，混亂度越大，熵值越大 ，單位:Jmol-1k-1。 S與途徑無(wú)關(guān)。玻耳茲曼公式 ：S=klnW，W表示系統(tǒng)內(nèi)部的微觀狀態(tài)數(shù)，k為玻耳茲曼常量。系統(tǒng)的微觀狀態(tài)數(shù)W越

17、大，熵值越大。 化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵變r(jià)mS rmmm(產(chǎn)物）反應(yīng)物）iiSn Sn S 3.2 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度例6 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)熵?cái)?shù)據(jù)，計(jì)算反應(yīng)C2H5OH(g)=C2H4(g)+H2O(g)在標(biāo)準(zhǔn)壓力及298.15 K下的 。rmS 解：查各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵，分別為： (C2H5OH,g)=282.7 J mol-1 K-1； (C2H4,g)=219.6 J mol-1 K-1； (H2O,g)= 188.8 J mol-1 K-1 mSmSmSrmmm(產(chǎn)物）反應(yīng)物）iiSn Sn S rmm24m2m25(C)(H O,g)(C H)H ,gOH,gSSSS -1-1rm125.7

18、 J molKS 3.2.2 熵和熵變 所有自發(fā)過(guò)程QST （克勞修斯不等式）孤立體系敞開(kāi)(封閉)體系環(huán)境 孤立體系0S體系環(huán)境能量物質(zhì) S體系 + S環(huán)境 0 自發(fā)過(guò)程 S體系 + S環(huán)境 0 可逆過(guò)程 S體系 + S環(huán)境 0 不能發(fā)生3.2 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度3.2.3 熱力學(xué)第二定律 熱力學(xué)第二定律：任何熱力學(xué)自發(fā)過(guò)程，體系的熵變總是大于體系的熱溫商。熱力學(xué)第二定律，對(duì)于自發(fā)反應(yīng)：QST只做體積功，不做其他功的等溫等壓反應(yīng)：pHQHST0HT S結(jié)論：在等溫等壓反應(yīng)中，若系統(tǒng)只做體積功，不做其他功，若 H-T S0，那么該過(guò)程可自發(fā)進(jìn)行。 定義：GHTS容量性質(zhì)的狀態(tài)函數(shù)3.2 化學(xué)反

19、應(yīng)的方向和限度3.2.4 吉布斯自由能和自由能變 吉布斯自由能，GGHTSGHT S H0， G0， S0，不能進(jìn)行 H0， S0， G由T決定，T高對(duì)反應(yīng)有利 H0， S0， G由T決定，T低對(duì)反應(yīng)有利3.2 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度 吉布斯自由能，G3.2.4 吉布斯自由能和自由能變 ：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，由最穩(wěn)定單質(zhì)生成1 mol某物質(zhì)時(shí)的自由能變，單位為kJ mol-1，是相對(duì)值。fmG （產(chǎn)物）（反應(yīng)物）rmfm,fm,-iiiiGnGnG H， S近似的看成不隨溫度而變化 mrmrmrmrmr( )( )( ) 298.15 K298.15 KGTHTTSTHTS 3.2 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度

20、 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能已知298 K時(shí)的 ，如何求其他溫度下的 ？rmG rmG 3.2.4 吉布斯自由能和自由能變C DY Zcdyzrmrm (Y) (Z)ln (C) (D)yzcdccccGGRTcccc rmrm (Y) (Z)ln (C) (D)yzcdppppGGRTpcpc 濃度商，Qc 分壓商，Qp 當(dāng)氣體和液體同時(shí)存在時(shí)，范特霍夫等溫方程如何表示？3.2 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度 化學(xué)反應(yīng)等溫式（范特霍夫等溫方程式）已知標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的 ，如何非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的 ？rmG rmG 3.2.4 吉布斯自由能和自由能變例7 汽車尾氣中的主要污染物是CO(g)和NO(g)。如能在一定條件

21、下實(shí)現(xiàn)反應(yīng)CO(g) + NO(g) CO2(g)+1/2N2(g)，就將大大降低空氣污染程度，試根據(jù)該反應(yīng)的 判斷在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，298 K時(shí)反應(yīng)進(jìn)行的可能性。解：查該化學(xué)的各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能解：查該化學(xué)的各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能 (kJmol-1)：CO(g)，-137.2； NO(g)，86.6； CO2 (g)，-394.4； N2(g)，0。fmG =(-394.4)+0-(-137.2)+86.6 =-343.8 kJmol-10（產(chǎn)物）（反應(yīng)物）rmfm,fm,-iiiiGnGnG rmfmfmfmfm22CON -CONO 12GGGGG （）（）（）（）由熱力學(xué)分析得知該反應(yīng)能

22、夠自發(fā)進(jìn)行，但這并不能表明這個(gè)反應(yīng)能很迅速由熱力學(xué)分析得知該反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，但這并不能表明這個(gè)反應(yīng)能很迅速地完全，目前，這個(gè)轉(zhuǎn)化反應(yīng)的反應(yīng)條件仍在研究中。地完全，目前，這個(gè)轉(zhuǎn)化反應(yīng)的反應(yīng)條件仍在研究中。 rmG 例8 已知反應(yīng)CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)的rHm(298.15 K)= 178.2 kJ mol-1，rSm(298.15 K)=160.8 J K-1 mol-1。求：(1) 反應(yīng)在500 K時(shí)的rGm 。 (2) 判斷在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，500 K時(shí)，該反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？ (3) 估算CaCO3在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下開(kāi)始分解的最低溫度。解：解：(1) rGm = rHm (29

23、8.15 K) - TrSm (298.15 K) = 178.2 500160.810-3 = 97.8 kJ mol-1 (2) rGm 0，所以該反應(yīng)在此條件下不能自發(fā)進(jìn)行。，所以該反應(yīng)在此條件下不能自發(fā)進(jìn)行。 (3)設(shè)設(shè)CaCO3 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下開(kāi)始分解的最低溫度為在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下開(kāi)始分解的最低溫度為T，則，則 rGm = rHm (298.15 K) - TrSm (298.15 K) 0 T rHm (298.15 K) /rSm(298.15 K) T 178.2 / 160.810-3 = 1108 K 可逆反應(yīng)：既能向正方向進(jìn)行又能向逆方向進(jìn)行的反應(yīng) 不可逆反應(yīng)：逆反應(yīng)較正反應(yīng)相比

24、很弱，可忽略不計(jì) 化學(xué)平衡：正逆反應(yīng)的速率相等，各物質(zhì)的量保持不變3.3 化學(xué)平衡3.3.1 可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡322MnO2KClO (g)2KCl(g)+3O (g) 22H (g) + I (g)2HI(g)3.3 化學(xué)平衡特征（ G=0）：動(dòng)態(tài)的平衡，平衡不同于反應(yīng)的停止；有條件的平衡，條件改變，平衡打破，直至建立新的平衡； 達(dá)到平衡的途徑是雙向的。開(kāi)始中間平衡正逆反應(yīng)速率變化示意圖 化學(xué)平衡3.3.1 可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡3.3 化學(xué)平衡 理想氣體狀態(tài)方程RpVn TiinpRTV 1231niiipppppp /iippnn 11nniiiiRTRTppnnVV 氣體分壓定律3.3.

25、1 可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡濃度實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù) 分壓實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù) 兩點(diǎn)說(shuō)明： Kc和Kp的大小表明化學(xué)反應(yīng)程度的大小。 Kc和Kp一般都是有量綱的物理量，除非分子項(xiàng)和分母項(xiàng)的量綱恰好相等。 C DY Zcdyz (Y) (Z) (C) (D)cyzcdccKcc (Y) (Z) (C) (D)pyzcdppKpp 3.3 化學(xué)平衡 實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)3.3.1 可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡C DY Zcdyz說(shuō)明1（標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)）： 相同點(diǎn)：兩者都反映到達(dá)平衡時(shí)反應(yīng)進(jìn)行的程度； 區(qū)別：標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)是量綱為1的量，而實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)則不一定。兩者的數(shù)值不一定相等。 (Y)(Z) (C) (D)yzcdKccc

26、ccccc (Y) (Z) (C) (D)yzcdKpppppppp 3.3 化學(xué)平衡 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)3.3.1 可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡說(shuō)明2（標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)吉布斯自由能）：rmrmlnGGRTQ 當(dāng)體系處于平衡狀態(tài)時(shí)，必有 rGm=0，則 rmln0GRTQ rmlnGRTK 3.3 化學(xué)平衡3.3.1 可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡說(shuō)明說(shuō)明3（標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與反應(yīng)商）：（標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與反應(yīng)商）：rmlnQGRTK rmrmlnGGRTQ rmlnGRTK 當(dāng)Q K時(shí)， rGm K時(shí)， rGm 0，反應(yīng)逆向自發(fā)進(jìn)行；當(dāng)Q = K時(shí)， rGm = 0，反應(yīng)達(dá)到平衡，即反應(yīng)進(jìn)行到最大限度。 3.3 化學(xué)平衡

27、3.3.1 可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡說(shuō)明4（多重平衡規(guī)則）：多重平衡規(guī)則：如果某反應(yīng)可以由幾個(gè)反應(yīng)相加（或相減）得到，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)等于幾個(gè)反應(yīng)平衡常數(shù)之積（或商） 反應(yīng)(3) = 反應(yīng)(1) + 反應(yīng)(2)r3r1r2GGG 312-ln-ln(-ln)RTKRTKRTK 312lnlnKKK 312KKK r4r1r2GGG 412lnlnlnKKK 反應(yīng)(4) = 反應(yīng)(1) - 反應(yīng)(2)142KKK 3.3 化學(xué)平衡3.3.1 可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡rmlnGRTK （3）根據(jù)多重平衡規(guī)則 (Y)(Z) (C) (D)yzcdKcccccccc (Y) (Z) (C) (D)yzcdKpppppppp 3.3 化學(xué)平衡 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的計(jì)算（三種方法）（1）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的定義式（2）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能的關(guān)系3.3.1 可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡例9 反應(yīng)Fe2+(aq)+Ag+(aq) Fe3+(aq)+Ag(s)，開(kāi)始前，體系中各物質(zhì)的濃度為：c(Ag+)=0.10 mol L-1，c(Fe2+)=0.10 mol L-1，c(Fe3+)=0.01 mol L-1，已知某溫度時(shí)該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K=