大学化学(非专业)第二章化学反应的方向速率和限度1教学课件PPT幻灯片
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化学反应的速率和限度PPT课件
n(NH3)=
1.7g 17g/mol
=0.1mol
△c(NH3)=
0.1mol 2L
=0.05mol/L
v(NH3)=
0.05mol/L ＝0.1mol/(L •min) 0.5min
2021/3/9
授课：XXX
9
同理可求： v(N2)=0.05mol/(L •min ) v(H2)＝0.15mol/(L • min )
2021/3/9
授课：XXX
1
在化学实验和日常生活中，我们经常观察到 这样的现象：
有2的021/化3/9 学反应进行得快授，课：有XXX 的化学反应进行得慢2 。
思考与交流
你了解以上反应进行的快慢吗？
●炸药爆炸 快 ●金属锈蚀 慢 ●食物腐败 慢
●离子反应 快 ●塑料老化 慢 ●溶洞形成 慢
化学反应的快慢是相对的！
实验2－5
现象
结论
热水中 产生气泡速率增大， 升高温度， 带火星火柴 复燃 反应速率增大
常温
有气泡冒出
2H2O2 = 2H2O +O2
冷水中
2021/3/9
产生气泡速率减小
授课：XXX
降低温度， 反应速率减小20
结论：
升高温度，反应速率增大。 降低温度，反应速率减慢.
2021/3/9
授课：XXX
21
2021/3/9
授课：XXX
39
随堂练习2
在一定条件下，某容器中充入N2和H2合成 NH3,以下叙述错误的是（ B ） A.开始反应时，正反应速率最大，逆反应速
率为零 B.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，
最后减小为零 C.随着反应的进行逆反应速率逐渐增大，后 保持恒定 D.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，
2 第二单元 化学反应的方向与限度(共81张PPT)
栏目 导引
2．化学反应方向的判据
>
专题7 化学反应速率与化学平衡
降低 <
>
>
增加 熵增
不能自发进行 达到平衡状态 能自发进行
栏目 导引
专题7 化学反应速率与化学平衡
[自我检测] 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的。 () (2)自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小。( ) (3)反应 2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该 反应的 ΔH>0。( ) (4)焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素。( ) (5)熵变是决定反应是否具有自发性的唯一判据。( ) 答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×
栏目 导引
专题7 化学反应速率与化学平衡
[解析] A 项，该反应是熵减的反应，常温下能自发进行说明 ΔH<0；B 项，该反应是熵减的反应，常温下能自发进行说明 Δ H<0；C 项，此反应为高温下 MgCl2 的分解反应，Δ H>0， Δ S>0；D 项，该反应 ΔS>0，常温下不能自发进行，则有 ΔH －TΔ S>0，故 ΔH>0。 [答案] A
栏目 导引
专题7 化学反应速率与化学平衡
②等价标志 a ． 全 部 是 气 体 参 加 的 非 等 体 积 反 应 [ 如 N2(g) ＋ 3H2(g) 2NH3(g)]，体系的压强(恒温恒容时)、平均相对分子 质量不再随时间而变化。 b．体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量(或质 量)分数保持不变。 c．对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学 键的物质的量相等。 d．对于有有色物质参加或生成的可逆反应[如 2NO2(g) N2O4(g)]，体系的颜色不再随时间而变化。 e．体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且 不再随时间而变化。
2．化学反应方向的判据
>
专题7 化学反应速率与化学平衡
降低 <
>
>
增加 熵增
不能自发进行 达到平衡状态 能自发进行
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专题7 化学反应速率与化学平衡
[自我检测] 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的。 () (2)自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小。( ) (3)反应 2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该 反应的 ΔH>0。( ) (4)焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素。( ) (5)熵变是决定反应是否具有自发性的唯一判据。( ) 答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×
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专题7 化学反应速率与化学平衡
[解析] A 项，该反应是熵减的反应，常温下能自发进行说明 ΔH<0；B 项，该反应是熵减的反应，常温下能自发进行说明 Δ H<0；C 项，此反应为高温下 MgCl2 的分解反应，Δ H>0， Δ S>0；D 项，该反应 ΔS>0，常温下不能自发进行，则有 ΔH －TΔ S>0，故 ΔH>0。 [答案] A
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专题7 化学反应速率与化学平衡
②等价标志 a ． 全 部 是 气 体 参 加 的 非 等 体 积 反 应 [ 如 N2(g) ＋ 3H2(g) 2NH3(g)]，体系的压强(恒温恒容时)、平均相对分子 质量不再随时间而变化。 b．体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量(或质 量)分数保持不变。 c．对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学 键的物质的量相等。 d．对于有有色物质参加或生成的可逆反应[如 2NO2(g) N2O4(g)]，体系的颜色不再随时间而变化。 e．体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且 不再随时间而变化。
化学反应速率(快慢、程度、方向).ppt
4、特点： ③用化学反应速率来比较不同反应进行 得快慢或同一反应在不同条件下反应的 快慢时，应选择同一物质来比较。
【例2】反应 A + 3B = 2C + 2D 在四种不同情况 下的反应速率分别为: ①v(A)=0.15mol/(L· s); ②v(B)=0.6mol/(L· ③v(C)=0.4mol/(L· s) min) ; ④v(D)=0.45mol/(L· 则该反应进行的快慢顺 s) ④>②>①>③ 序为 。
注意事项 1）同一催化剂能同等程度的改变化学反应 的速率。 2）催化剂只能改变反应速率，不能将不反 应变成反应 3）催化剂有一定的选择性和活化温度：
5. 其它：固体颗粒大小、光、电、射线等
进行如下实验，在A锥形瓶中放入10g块状 CaCO3，在B锥形瓶中放入5g粉末状CaCO3，分别 加入50mL2mol/L盐酸。右图中能正确表示实验 结果的是 C
后，测得D的浓度为0.5mol·-1，c(A)∶c(B)=3∶5,C的平 L
均反应速率是0.1mol·-1· -1。求： L min
（1）此时A的浓度及反应开始前放入容器中A、B的物质 的量；（2）B的平均反应速率；（3）x值是多少？
二、影响化学反应速率的因素
1、内因： 参加反应物质的性质和反应的历程， 是决定化学反应速率的主要因素 2、外因： 浓度、压强、温度、催化剂等因素
总结:
各条件对速率的影响大小是： 催化剂 >>温度>浓度=压强(体积变化引 起的)。 各种影响都有其局限性，要针对具体反 应具体分析。
外界条件对化学反应速率的影响（总结）
活化分子 活化分子 单位体积 反应速 活化分子 影响因素 分子总数 百分数 总数 率 数
化学反应的速率与限度ppt课件
第六章 化学反应与能量
第二节 化学反应的速率与限度
学习目标
1.结合实例体会可逆反应存在限度，理解化学平衡状态的特征， 发展“变化观念与平衡思想”的学科核心素养。
2.体会从限度和快慢两个方面去认识和调控化学反应的重要 性，认识控制反应条件在生产和科学研究中的作用。
资料
曾经在某网站上出现过这样一个问题:如果穿越回古代，你会带 什么书回去?在工程技术方面最常提到的无外乎《土法炼钢》和《粗 制氨水》。由此可以看出，氨的合成对人类来说几乎可以和炼钢相媲 美。合成氨究竟有怎样的意义呢?可以这样说，合成氨是人类首次彻 底地采用化学合成的方式对自然循环进行干预，人类由此在自然循环 中依靠自己的努力改变了过去靠天吃饭的状况。直到今天，合成氨仍 然是我们工业固定氮源的重要方法。
的产率越高。但温度低，反应速率小，需要很长时间才能达到化
学平衡，生产成本高，工业上通常选择在400~500℃下进行。而压
强越大，对动力和生产设备的要求也越高，合成氨厂随着生产规
模和设备条件的不同，采用的压强通常为10~30MPa。
四、化学反应条件的控制
在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应条 件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。
归纳总结
化学反应限度 1、可逆反应的进程都有一定的限度 2、化学平衡状态的建立 3、化学平衡状态的特征——动、等、定、变。 4、化学平衡状态的判断——判断依据：等、定 化学反应条件的控制 促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应。
100MPa 98.8 92.6 79.8 57.5 31.4
不同条件下，合成氨反应达到化学平衡时反应混合物中氨的含量（体积分数）
温度/℃
200 300 400 500 600
第二节 化学反应的速率与限度
学习目标
1.结合实例体会可逆反应存在限度，理解化学平衡状态的特征， 发展“变化观念与平衡思想”的学科核心素养。
2.体会从限度和快慢两个方面去认识和调控化学反应的重要 性，认识控制反应条件在生产和科学研究中的作用。
资料
曾经在某网站上出现过这样一个问题:如果穿越回古代，你会带 什么书回去?在工程技术方面最常提到的无外乎《土法炼钢》和《粗 制氨水》。由此可以看出，氨的合成对人类来说几乎可以和炼钢相媲 美。合成氨究竟有怎样的意义呢?可以这样说，合成氨是人类首次彻 底地采用化学合成的方式对自然循环进行干预，人类由此在自然循环 中依靠自己的努力改变了过去靠天吃饭的状况。直到今天，合成氨仍 然是我们工业固定氮源的重要方法。
的产率越高。但温度低，反应速率小，需要很长时间才能达到化
学平衡，生产成本高，工业上通常选择在400~500℃下进行。而压
强越大，对动力和生产设备的要求也越高，合成氨厂随着生产规
模和设备条件的不同，采用的压强通常为10~30MPa。
四、化学反应条件的控制
在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应条 件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。
归纳总结
化学反应限度 1、可逆反应的进程都有一定的限度 2、化学平衡状态的建立 3、化学平衡状态的特征——动、等、定、变。 4、化学平衡状态的判断——判断依据：等、定 化学反应条件的控制 促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应。
100MPa 98.8 92.6 79.8 57.5 31.4
不同条件下，合成氨反应达到化学平衡时反应混合物中氨的含量（体积分数）
温度/℃
200 300 400 500 600
大学化学非专业第二章化学反应的方向速率和限度1教学课件
ΔS ＝ST - S0 ＝ ST - 0 ＝ ST
(4) 气态物质的熵值随压力的增大而减小
2007-5-27
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。
标准摩尔反应熵变 rSm＝Σνi Sm(生成物) +Σνi Sm(反应物)
2007-5-27
注意熵的符号和单位 2007-5-27
化学反应的吉布斯自由能变 ──热化学反应方向的判据
美国物理化学家吉布斯提出一个新的函数，吉布斯自由能G
G = H – TS 吉布斯自由能是体系总焓的一部分，这部分能量能够自由转化，能够对外做功。
体系从一种状态变化到另一种状态，则
ΔG为吉布斯自由能变量
ΔG = G2 –G1
Sm/(J·mol-1·K-1)
92.9
39.75 213.74
ΔrHm=[ΔfHm(CaO)+ΔfHm(CO2)]-ΔfHm(CaCO3)
={[(-635.09)+(-393.509)]-(-1206.92)} kJ·mol-1 =178.32 kJ·mol-1
ΔrSm=[Sm(CaO)+Sm(CO2)]-Sm(CaCO3)
水泵作机械功来实现。
注意 ：能自发进行的反应，并不意味着其 反应速率一定很大。 2007-5-27
2-1-2 影响化学反应方向的因素 化学反应的焓变
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。
2-1-2 影响化学反应方向的因素 对化学反应，很多放热反应在298.15K, 标 准态下是自发的。
在298.15K、标准态下, 分解不能自发进行。 2007-5-27
第二章化学反应的方向速率和限度
第二章 化学反应的方向 、速率和限度
2019/12/27
最重要三个问题： （1）化学反应是否能按要求发生
（即反应进行的方向）。 （2）反应进行的快慢（速率大小）。 （3）反应的给定条件下进行的限度
（化学平衡）。
这些问题的研究在生产及环境治理中 （如产品的选择，生产效率和产品质 量的提高以及降低原料的消耗）均有 指导意义。
2019/12/27
发生有效碰撞所必须具备的最低能量 以Ec 表示。
活化分子——具有等于或大于Ec能量 值的分子。
2、活化能Ea 反应的活化能——活化分子具有的平
均能能量量（E（）E 之*）差与，反应物分子的平均 Ea= E *- E N3E 22=O54K5.（0，3gk）JN.m2→Oo25ElN-1O* 2=(1g0)+6.1312kOJ2.(mg ) ol-1 ， Ea=106.13-4.03=102.10kJ.mol-1
△t→0）时的反应速率，称瞬时速率。
V(N3 H )＝lim c(N t 3 H )＝d(cd Nt3 H )
• 随反应物或生成物不同而出现不同数值 2019/12/27
2、用反应进度定义的反应速率 国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）推荐
反应速率的定义：单位体积内反应进行的 程度（反应进度）随时间的变化率。
即 v＝1dξ
V dt
dξ＝v1BdnB
v＝ 1 dnB
vBV dt
对恒容反应，V不变，令
dnB V
＝dc
B则得：
v＝ 1dcB
vB dt
2019/12/27
化学计量方程式N2+3H2→2NH3
v＝1dcB＝－ 1dc(N2)＝－ 1dc(H2)
2019/12/27
最重要三个问题： （1）化学反应是否能按要求发生
（即反应进行的方向）。 （2）反应进行的快慢（速率大小）。 （3）反应的给定条件下进行的限度
（化学平衡）。
这些问题的研究在生产及环境治理中 （如产品的选择，生产效率和产品质 量的提高以及降低原料的消耗）均有 指导意义。
2019/12/27
发生有效碰撞所必须具备的最低能量 以Ec 表示。
活化分子——具有等于或大于Ec能量 值的分子。
2、活化能Ea 反应的活化能——活化分子具有的平
均能能量量（E（）E 之*）差与，反应物分子的平均 Ea= E *- E N3E 22=O54K5.（0，3gk）JN.m2→Oo25ElN-1O* 2=(1g0)+6.1312kOJ2.(mg ) ol-1 ， Ea=106.13-4.03=102.10kJ.mol-1
△t→0）时的反应速率，称瞬时速率。
V(N3 H )＝lim c(N t 3 H )＝d(cd Nt3 H )
• 随反应物或生成物不同而出现不同数值 2019/12/27
2、用反应进度定义的反应速率 国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）推荐
反应速率的定义：单位体积内反应进行的 程度（反应进度）随时间的变化率。
即 v＝1dξ
V dt
dξ＝v1BdnB
v＝ 1 dnB
vBV dt
对恒容反应，V不变，令
dnB V
＝dc
B则得：
v＝ 1dcB
vB dt
2019/12/27
化学计量方程式N2+3H2→2NH3
v＝1dcB＝－ 1dc(N2)＝－ 1dc(H2)
2 第二单元 化学反应的方向与限度(共81张PPT)
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。2021/9/132021/9/132021/9/132021/9/139/13/2021 •14、谁要是自己还没有发展培养和教育好，他就不能发展培养和教育别人。2021年9月13日星期一2021/9/132021/9/132021/9/13 •15、一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。2021年9月2021/9/132021/9/132021/9/139/13/2021 •16、教学的目的是培养学生自己学习，自己研究，用自己的头脑来想，用自己的眼睛看，用自己的手来做这种精神。2021/9/132021/9/13September 13, 2021 •17、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。2021/9/132021/9/132021/9/132021/9/13 • You have to believe in yourself. That's the secret of success. 人必须相信自己，这是成功的秘诀。 •
栏目 导引
专题7 化学反应速率与化学平衡
解析：选 B。根据 ΔH－TΔS，当 ΔH<0，ΔS>0 时， ΔH－TΔS<0，反应肯定能自发进行；当 ΔH>0，ΔS<0 时， ΔH－TΔS>0，反应一定不能自发进行。
栏目 导引
专题7 化学反应速率与化学平衡
焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响
ΔH ΔS ΔH－TΔS
反应情况
－ ＋ 永远是负值 在任何温度下均均不能自发进行
低温为正；高温 低温时不能自发进行；高温时能自
＋＋
为负
栏目 导引
专题7 化学反应速率与化学平衡
解析：选 B。根据 ΔH－TΔS，当 ΔH<0，ΔS>0 时， ΔH－TΔS<0，反应肯定能自发进行；当 ΔH>0，ΔS<0 时， ΔH－TΔS>0，反应一定不能自发进行。
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专题7 化学反应速率与化学平衡
焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响
ΔH ΔS ΔH－TΔS
反应情况
－ ＋ 永远是负值 在任何温度下均均不能自发进行
低温为正；高温 低温时不能自发进行；高温时能自
＋＋
为负
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在等温、等压的封闭体系内, 不作非体积功, rGm可作为热化学反应自发过程的判据。
即: rGm < 0 自发过程, 化学反应自发正向进行
rGm = 0 平衡状态 rGm > 0 非自发过程，
化学反应逆向进行
2007-5-27
rGm ＝ rHm - T rSm
各种
符号
情况 rHm rSm rGm
反应情况
2007-5-27
化学反应的吉布斯自由能变 ──热化学反应方向的判据
等温、等压的封闭体系内,不作非体积 功的前提下,任何自发过程总是朝着吉 布斯自由能(G)减小的方向进行。
rGm ＝ 0 时, 体系的G降低到最小值, 反应达平衡。此即为著名的最小自由 能原理。
2007-5-27
化学反应的吉布斯自由能变 ──热化学反应方向的判据
2-1-1 化学反应的自发过程
自发过程 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。
在一2定-1条-1件化下不学需反外应界的作自功，发一过经程引发就
能自动进行的过程，称为自发过程。
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。 注意 ：能自发进行的反应，并不意味着其
(4) 气态物质的熵值随压力的增大而减小
2007-5-27
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。
标准摩尔反应熵变
rSm＝Σνi Sm(生成物) +Σνi Sm(反应物)
2007-5-27
例 计算反应：2SO2(g)+O2(g)→2SO3(g)的rSm
符号：S 单位: JK-1
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。 把任何纯 物质的完美晶体在0K时的熵值规定为零(S0 ＝0)
2007-5-27
化学反应的熵变 熵的性质： 熵是状态函数 温度升高, 体系或物质的熵值增大。
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(ST) ΔS ＝ST - S0 ＝ ST - 0 ＝ ST
2007-5-27
标化准学摩反尔应熵的熵变
熵 单的位性物质：的量的某纯物质在标准态下的熵
熵 值是称状为态标函准数摩尔熵。
温 符度号升：高Sm, 体系或物质的熵值增大。
注意熵的符号和单位
2007-5-27
化学反应的吉布斯自由能变 ──热化学反应方向的判据
美国物理化学家吉布斯提出一个新的函 数，吉布斯自由能G
G = H – TS 吉布斯自由能是体系总焓的一部分，这 部分能量能够自由转化，能够对外做功。 体系从一种状态变化到另一种状态，则
ΔG = G2 –G1 ΔG为吉布斯自由能变量
因素。
亦能自发进行
例如 1.NH4Cl(s) → NH＋4 (aq)2.Ag2O(s) → 2Ag(s) + 12O2(g)
2007-5-27 rHm=31.05 kJ·mol-1
化学反应的熵变 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
2007-5-27
化学反应的吉布斯自由能变 ──热化学反应方向的判据
摩尔吉布斯自由能变量(简称自由能变)， 以rGm表示，单位：kJ·mol-1
吉布斯公式
在等温、等压下, 化学反应摩尔吉布斯自 由能变(rGm)与摩尔反应焓变(rHm)、摩 尔反应熵变(rSm)、温度(T )之间有如下 关系:
rGm ＝ rHm – T rSm
1- + -
任何温度下均为 自发反应
2+ - +
任何温度下均为 非自发反应
3+
+ 常温(+) 常温下为非自发反应
高温(-) 高温下为自发反应
4 - - 常温(-) 常温下为自发反应
高温(+) 高温下为非自发反应
“高200温7-5-27”是指当T
>
rHm rSm
时
2-1-3 热化学反应方向的判断
标准摩尔吉布斯自由能变(ΔrGm) 的计算和反应方向的判断
2007-5-27 反应速率一定很大。
2-1-2 影响化学反应方向的因素
化学反应的焓变 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。
对2化-1学-2反影应响，很化多学放反热应反方应在向2的98.因15K素, 标
准态下是自发的。
例如: CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) rHm = -890.36 kJ·mol-1
解：
2SO2(g)+O2(g)→2SO3(g)
Sm/(J·mol-1·K-1) 248.22 205.138 256.76
rSm＝2Sm(SO3)-[2Sm(SO2)+Sm(O2)]
={2(256.76)-[2(248.22)+205.138]} J·mol-1·K-1 =-188.06 J·mol-1·K-1
例注单如意位：：：我J·m们o将l-1·一K-种1 纯晶体物质从0K升到
(1) (2)
(3)
纯物净质任变单的一量质聚(温Δ在 集S度状2)，9(T8态则).1，不5该K并同纯时测其物S量熵m质≠此0值在过不T程同K的时熵 物质同的的种Δ熵熵S物(＝S值质T)S随ST m-温(Sg度0)>＝S的mS升(T1-)高>0S而＝m(增s)ST大
标准态时，吉布斯公式为：
2-1Δ-r3Gm热＝化Δr学Hm反- T应Δr方Sm 向的判断
等温、等压下, 反应在标准态时自发进
行的判据
ΔrGm < 0
标准摩尔生成吉布斯自由能ΔfGm 标准态下，由最稳定的单质生成单位物质
的量的某物质时的吉布斯自由能变。
2007-5-27
任何最稳定的纯态单质在任何温度下的标 准摩尔生成吉布斯自由能均为零。
2007-5-27
曾试图以反应的焓变 (ΔrHm) 作为反应自发 性的判据。
认可为见在，等把温焓等变压作条为件反下应，自当发性的判据是 不有准 其ΔΔrrHH确 它mm因、<>不素00时时全(体::面化化系的学学混。反反乱除应应度了自不的反发能增应进自加焓行发和变进温以行度外等，还),
但也实 是践 影表响明许多: 化有学些和吸物热理过过程程(Δ自rH发m >进0)行的
即: rGm < 0 自发过程, 化学反应自发正向进行
rGm = 0 平衡状态 rGm > 0 非自发过程，
化学反应逆向进行
2007-5-27
rGm ＝ rHm - T rSm
各种
符号
情况 rHm rSm rGm
反应情况
2007-5-27
化学反应的吉布斯自由能变 ──热化学反应方向的判据
等温、等压的封闭体系内,不作非体积 功的前提下,任何自发过程总是朝着吉 布斯自由能(G)减小的方向进行。
rGm ＝ 0 时, 体系的G降低到最小值, 反应达平衡。此即为著名的最小自由 能原理。
2007-5-27
化学反应的吉布斯自由能变 ──热化学反应方向的判据
2-1-1 化学反应的自发过程
自发过程 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。
在一2定-1条-1件化下不学需反外应界的作自功，发一过经程引发就
能自动进行的过程，称为自发过程。
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。 注意 ：能自发进行的反应，并不意味着其
(4) 气态物质的熵值随压力的增大而减小
2007-5-27
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。
标准摩尔反应熵变
rSm＝Σνi Sm(生成物) +Σνi Sm(反应物)
2007-5-27
例 计算反应：2SO2(g)+O2(g)→2SO3(g)的rSm
符号：S 单位: JK-1
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。 把任何纯 物质的完美晶体在0K时的熵值规定为零(S0 ＝0)
2007-5-27
化学反应的熵变 熵的性质： 熵是状态函数 温度升高, 体系或物质的熵值增大。
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(ST) ΔS ＝ST - S0 ＝ ST - 0 ＝ ST
2007-5-27
标化准学摩反尔应熵的熵变
熵 单的位性物质：的量的某纯物质在标准态下的熵
熵 值是称状为态标函准数摩尔熵。
温 符度号升：高Sm, 体系或物质的熵值增大。
注意熵的符号和单位
2007-5-27
化学反应的吉布斯自由能变 ──热化学反应方向的判据
美国物理化学家吉布斯提出一个新的函 数，吉布斯自由能G
G = H – TS 吉布斯自由能是体系总焓的一部分，这 部分能量能够自由转化，能够对外做功。 体系从一种状态变化到另一种状态，则
ΔG = G2 –G1 ΔG为吉布斯自由能变量
因素。
亦能自发进行
例如 1.NH4Cl(s) → NH＋4 (aq)2.Ag2O(s) → 2Ag(s) + 12O2(g)
2007-5-27 rHm=31.05 kJ·mol-1
化学反应的熵变 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
2007-5-27
化学反应的吉布斯自由能变 ──热化学反应方向的判据
摩尔吉布斯自由能变量(简称自由能变)， 以rGm表示，单位：kJ·mol-1
吉布斯公式
在等温、等压下, 化学反应摩尔吉布斯自 由能变(rGm)与摩尔反应焓变(rHm)、摩 尔反应熵变(rSm)、温度(T )之间有如下 关系:
rGm ＝ rHm – T rSm
1- + -
任何温度下均为 自发反应
2+ - +
任何温度下均为 非自发反应
3+
+ 常温(+) 常温下为非自发反应
高温(-) 高温下为自发反应
4 - - 常温(-) 常温下为自发反应
高温(+) 高温下为非自发反应
“高200温7-5-27”是指当T
>
rHm rSm
时
2-1-3 热化学反应方向的判断
标准摩尔吉布斯自由能变(ΔrGm) 的计算和反应方向的判断
2007-5-27 反应速率一定很大。
2-1-2 影响化学反应方向的因素
化学反应的焓变 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。
对2化-1学-2反影应响，很化多学放反热应反方应在向2的98.因15K素, 标
准态下是自发的。
例如: CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) rHm = -890.36 kJ·mol-1
解：
2SO2(g)+O2(g)→2SO3(g)
Sm/(J·mol-1·K-1) 248.22 205.138 256.76
rSm＝2Sm(SO3)-[2Sm(SO2)+Sm(O2)]
={2(256.76)-[2(248.22)+205.138]} J·mol-1·K-1 =-188.06 J·mol-1·K-1
例注单如意位：：：我J·m们o将l-1·一K-种1 纯晶体物质从0K升到
(1) (2)
(3)
纯物净质任变单的一量质聚(温Δ在 集S度状2)，9(T8态则).1，不5该K并同纯时测其物S量熵m质≠此0值在过不T程同K的时熵 物质同的的种Δ熵熵S物(＝S值质T)S随ST m-温(Sg度0)>＝S的mS升(T1-)高>0S而＝m(增s)ST大
标准态时，吉布斯公式为：
2-1Δ-r3Gm热＝化Δr学Hm反- T应Δr方Sm 向的判断
等温、等压下, 反应在标准态时自发进
行的判据
ΔrGm < 0
标准摩尔生成吉布斯自由能ΔfGm 标准态下，由最稳定的单质生成单位物质
的量的某物质时的吉布斯自由能变。
2007-5-27
任何最稳定的纯态单质在任何温度下的标 准摩尔生成吉布斯自由能均为零。
2007-5-27
曾试图以反应的焓变 (ΔrHm) 作为反应自发 性的判据。
认可为见在，等把温焓等变压作条为件反下应，自当发性的判据是 不有准 其ΔΔrrHH确 它mm因、<>不素00时时全(体::面化化系的学学混。反反乱除应应度了自不的反发能增应进自加焓行发和变进温以行度外等，还),
但也实 是践 影表响明许多: 化有学些和吸物热理过过程程(Δ自rH发m >进0)行的