第二章化學反應的方向無機化學電子教案基本要求§2-1化學反應的自發(fā)性§2-2熵、熵變及規(guī)律§2-3吉布斯自由能變和化學反應的方向小結習題精選目錄無機化學電子教案基本要求：

1、了解自發(fā)過程的特征及遵循的規(guī)律。

2、了解混亂度和熵的概念，掌握反應熵變的計算及變化規(guī)律。

3、了解吉布斯自由能的定義及其與吉布斯-亥姆霍茲方程的關聯(lián)。

4、掌握吉布斯自由能判據(jù)公式并訓練應用其判斷反應的方向。

5、掌握標準吉布斯自由能變的計算。無機化學電子教案廣西大學化學化工學院重點：

吉布斯公式和自由能判據(jù)的應用。無機化學電子教案廣西大學化學化工學院難點：標準熵變△S和標準自由能變△G在化學過程中的綜合求算及反應方向的判斷。

無機化學電子教案廣西大學化學化工學院第一節(jié)化學反應的自發(fā)性一、自發(fā)過程

1、概念指在一定條件下，不需要外部作用就能自動進行的過程(或反應)。

2、特點無機化學電子教案二、影響反應方向的因素

1、反應的焓變最低能量原理：系統(tǒng)傾向于取得最低的勢能狀態(tài)。焓變判據(jù)：△H<0(因絕大多數(shù)自發(fā)過程均放熱)無機化學電子教案廣西大學化學化工學院特例：

(1)、在一定條件下(T>273.15K)，冰自動溶化為水，但△H>0。

(2)、當T>1183K時：

CaCO3(s)→CaO(s)+CO2(g)△H>0

但該反應在此條件下是自發(fā)過程。思考：這說明了什么？無機化學電子教案廣西大學化學化工學院2、混亂度因素

(1)、概念混亂度指系統(tǒng)中質(zhì)點排列和運動的無序性。用表示。

A、g>l>s；

B、T↗，則↗；

C、對氣體系統(tǒng)，P↗，則↘。無機化學電子教案廣西大學化學化工學院

(2)、規(guī)律系統(tǒng)傾向于取得最大無序性(或混亂度)，即過程(反應)能自發(fā)地向混亂度增加的方向進行。無機化學電子教案廣西大學化學化工學院第二節(jié)熵、熵變及規(guī)律一、熵

1、概念熵是反映系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)微觀粒子混亂度(或無序度)的量度。用S表示，單位為J·K－1.無機化學電子教案2、特點

(1)、它是物質(zhì)宏觀性質(zhì)之一；

(2)、它是狀態(tài)函數(shù)；

(3)、系統(tǒng)的↗，則S↗。

定量關系式：

S=k·ln(k=1.38066×10－23J·K－1)無機化學電子教案廣西大學化學化工學院3、規(guī)律

(1)、對同一物質(zhì)，S(g)>S(l)>S(s)；

(2)、對同一相(聚集狀態(tài))的不同物質(zhì)：

S(復雜)>S(簡單)(3)、對同一物質(zhì)，T↗，則S↗；

(4)、對物理或化學變化，氣體分子數(shù)增加的過程(或反應)的熵值增大，即其△S>0；若氣體分子數(shù)減少，則△S<0。無機化學電子教案廣西大學化學化工學院(5)、對化學反應：

s、l→g

當由s→l

較少反應物分子生成較多產(chǎn)物分子此時由于系統(tǒng)的↗，則S↗。無機化學電子教案廣西大學化學化工學院例2-1：二、反應熵變的計算

1、熱力學第二定律

(1)、內(nèi)容在隔離系統(tǒng)中發(fā)生的自發(fā)反應必伴隨著熵的增加，或隔離系統(tǒng)的熵值總是趨向于極大值。復習：什么是隔離系統(tǒng)？無機化學電子教案廣西大學化學化工學院(2)、熵值判據(jù)對隔離系統(tǒng)，當

>0，過程自發(fā)；△S=0，系統(tǒng)處于平衡態(tài)；

<0，過程非自發(fā)。

注意：該自發(fā)判據(jù)僅適用于“隔離系統(tǒng)”。無機化學電子教案廣西大學化學化工學院2、物質(zhì)的標準摩爾熵

(1)、熱力學第三定律在0K時，任何物質(zhì)的完美晶體的熵值為零。

(2)、標準摩爾熵的概念標準態(tài)下，1mol純物質(zhì)的規(guī)定熵稱為該物質(zhì)的標準摩爾熵。

符號：Sm或S；單位：J·K－1·mol－1.無機化學電子教案廣西大學化學化工學院3、熵變的計算方法

(1)、熱溫熵法公式：適用條件：等溫可逆過程。無機化學電子教案廣西大學化學化工學院

(2)、絕對熵法

公式：△rSm=njSm(產(chǎn)物)－niSm(反應物)

意義：任一化學反應的標準摩爾熵變等于生成物的標準摩爾熵之和減去反應物的標準摩爾熵之和。無機化學電子教案廣西大學化學化工學院第三節(jié)△G和化學反應的方向無機化學電子教案一、吉布斯自由能的定義

(有的書稱之為“吉布斯函數(shù)”)G=H–TS

Ｇ是狀態(tài)函數(shù)。（為什么？）二、“吉布斯－赫姆霍茲”方程推導1：△G=△H–T△S—“吉布斯－赫姆霍茲”方程當系統(tǒng)處于標準態(tài)時：△rGm=△rHm–T△rSm

說明：△rGm表示反應的標準摩爾吉布斯自由能變?！鱮Gm可簡寫為△G。

單位J·mol－1或kJ·mol－1.無機化學電子教案廣西大學化學化工學院∵對一個反應：

△H(298.15K)≈△H(T)△S(298.15K)≈△S(T)∴△G(T)=△H(T)–T△S(T)

≈△H(298.15K)–T△S(298.15K)

（重要公式，常用?？迹o機化學電子教案廣西大學化學化工學院三、吉布斯自由能判據(jù)當△G<0反應正向自發(fā)；△G>0反應正向非自發(fā)，但逆向自發(fā)；△G=0反應處于平衡態(tài)。在標準態(tài)下，當：△G<0反應正向自發(fā)；△G>0反應正向非自發(fā)，但逆向自發(fā)；△G=0反應處于平衡態(tài)。無機化學電子教案廣西大學化學化工學院四、標準生成吉布斯自由能

1、定義在標準態(tài)下，由穩(wěn)定單質(zhì)生成1mol純物質(zhì)時反應的吉布斯自由能變，稱為該物質(zhì)的標準生成吉布斯自由能。符號：△fGm，可簡寫為△fG

單位：J·mol－1或kJ·mol－1

規(guī)定：△fGm(穩(wěn)定單質(zhì)，H+)=0無機化學電子教案廣西大學化學化工學院2、由△fGm計算△rGm

公式：△rGm=nj△fGm(生成物)

－ni△fGm(反應物)

意義：任一化學反應的△rGm等于生成物的△fGm之和減去反應物△fGm之和。

無機化學電子教案廣西大學化學化工學院五、吉布斯－赫姆霍茲”公式的應用

1、計算△G，判斷反應的自發(fā)方向

2、可估算反應自發(fā)的轉(zhuǎn)變溫度思考：公式中△Hm與△Sm的單位分別是什么？無機化學電子教案廣西大學化學化工學院推導2：3、可估計反應自發(fā)的溫度條件類別△H△S△G=△H－T△S結論1、+－>0任何溫度下反應非自發(fā)2、－+<0任何溫度下反應均自發(fā)3、++++低溫：>0低溫下反應非自發(fā)高溫：<0高溫下反應自發(fā)4、－－－－低溫：<0低溫下反應自發(fā)高溫：>0高溫下反應非自發(fā)無機化學電子教案例2-2：例2-3：

小結一、熵

1、概念

2、特點

3、規(guī)律二、標準熵變的計算

對某一化學反應：△rSm=njSm(產(chǎn)物)－niSm(反應物)無機化學電子教案三、△rGm的計算

1、“吉布斯－赫姆霍茲”公式△G(T)=△H–T△S≈△H(298.15K)–T△S(298.15K)2、由△fG計算△G△G=nj△fG(生成物)

－ni△fG(反應物)無機化學電子教案廣西大學化學化工學院四、吉布斯－赫姆霍茲”公式的應用

1、計算△G，判斷反應的自發(fā)方向。

2、可估算反應自發(fā)進行的最低溫度(或轉(zhuǎn)變溫度)。

3、可估計反應自發(fā)的溫度條件。無機化學電子教案廣西大學化學化工學院習題精選

1.2.3.4.5.6.7.無機化學電子教案1、已知NO2、NO氣體的fG分別是51.3kJ/mol和86.5kJ/mol，則反應2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)進行的情況是（）。

A、常態(tài)下能自發(fā)進行

B、常態(tài)下不能自發(fā)進行

C、高溫才能自發(fā)進行

D、任何溫度下都不能自發(fā)進行無機化學電子教案廣西大學化學化工學院解：選A（為什么？）2、已知反應：NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)

放熱，推斷此反應自發(fā)進行的溫度條件是（）。

A、低于一定溫度B、高于一定溫度

C、任何溫度下D、無法判斷無機化學電子教案廣西大學化學化工學院解：選A（為什么？）3、已知：CO(g)CO2(g)H2O(l)fG(kJ/mol)-173.2-393.3-285.8

在298K，101325Pa下，反應

CO(g)+H2O(l)=CO2(g)+H2(g)

將是（）。

A、處于平衡態(tài)B、自發(fā)向右

C、自發(fā)向左

D、熵變等于零無機化學電子教案廣西大學化學化工學院解：選C?！逩=(－393.3+0)－(－173.2－285.8)無機化學電子教案廣西大學化學化工學院=65.7(kJ/mol)>04、C(石墨)、H2O(l)、Ar(g)、CO(g)和CO2(g)的標準熵值由小到大排列順序為：

。無機化學電子教案廣西大學化學化工學院解：C(石墨)<H2O(l)<Ar(g)<CO(g)<

CO2(g)5、已知反應NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)，H>0，則該反應自發(fā)進行的溫度條件為

。無機化學電子教案廣西大學化學化工學院解：高溫6、反應2C(石墨)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)，其中CH3COOH(l)的fH為490kJ·mol1，C(石墨)、H2(g)、O2(g)、CH3COOH(l)的S分別是5、130、200、160J·mol1·K1，則反應的S、H與727C下的G分別為

。無機化學電子教案廣西大學化學化工學院解：

S=310J·mol1·K1；H=490kJ·mol1；G=180kJ·mol17、已知冰的熔化熱為6.0kJ/mol，1molH2O(l)在0C時轉(zhuǎn)變?yōu)楸撵刈僑為

J·mol－1·K－1；自由能變G為

kJ/mol。

無機化學電子教案廣西大學化學化工學院解：S=－22J·mol－1·K－1

G=0kJ/mol例2-1：將物質(zhì)Na(s)、K(s)、KCl(s)、Br2(l)、Cl2(g)

按Sm從大到小排列的順序為：

。無機化學電子教案解：Cl2(g)>Br2(l)>KCl(s)>K(s)>Na(s)例2-2：已知298.15K時的熱力學數(shù)據(jù)如下：

Hg(l)HgO(s)O2(g)fH(kJ·mol－1)－90.37

S(J·mol－1·K－1)77.472.0205.0①、請判斷反應：2HgO(s)＝2Hg(l)＋O2(g)在500K時能否自發(fā)進行。②、求反應在標態(tài)下自發(fā)進行的最低溫度。無機化學電子教案解：①、∵在298.15K時：

H=(2×0+0)－2×(－90.37)=180.74(kJ·mol－1)

S=(2×77.4+205.0)－2×72.0=215.8(J·mol－1·K－1)無機化學電子教案廣西大學化學化工學院∴由公式：△G(T)=△H(T)–T△S(T)≈△H(298.15K)–T△S(298.15K)=180.74－500×215.8×10－3

=72.84(kJ·mol－1)>0∴反應在500K時不能自發(fā)進行。無機化學電子教案廣西大學化學化工學院②、由公式：無機化學電子教案廣西大學化學化工學院即反應在標態(tài)下自發(fā)進行的最低溫度為837.5K.例2-3：①、標準態(tài)下，在任何溫度均自發(fā)進行的反應為（）。

A、rHm0，rSm0；

B、rHm0，rSm0；

C、rHm0，rSm0；

D