《标准摩尔生成焓》课件

1.化学反应的自发过程和熵变 （1）自发过程 （2）熵与化学反应的熵变
熵：
∆SӨ = STӨ ─ S0Ө= STӨ ─ 0 = STӨ
STӨ即为该纯物质在温度T时的熵。某单位 物质量的纯物质在标准态下的熵值称为标 准摩尔熵SmӨ，单位为J·mol − 1·K−1。通常 手册中给出298.15K下一些常见物质的 SmӨ值。
但有时也常用标准摩尔生成焓∆fHmӨ表示反 应热效应的大小。
《标准摩尔生成焓》
1
标准摩尔生成焓∆fHmӨ
定义：∆fHmӨ表示在标准状态下，由最稳定 的单质生成单位物质量的某纯物质的焓变称 为该物质的标准摩尔生成焓。
Ө——标准，f——生成，m——摩尔
根据上述定义，最稳定单质的∆fHmӨ=0
注意：当一种元素有两种或两种以上的 单质时，只有一种是最稳定的。
4
§2.2 化学反应的方向和限度
1. 化学反应的自发过程和熵变 （1）自发过程
在一定条件下，不需外界做功，一经引发就能自动进行的过程 ，称为自发过 程（对于化学过程，也称自发反应）；反之叫做非自发过程。
《标准摩尔生成焓》
5
1.化学反应的自发过程和熵变 （1）自发过程
自发过程和非自发过程都是可以进行的，区别在于自发过程可以自动进行， 而非自发过程需要借助外力才能进行。
《标准摩尔生成焓》
2
标准摩尔生成焓∆fHmӨ
例如：碳的两种同素异形体石墨和金刚石中，
石墨是碳的稳定单质，它的∆fHmӨ=0，由稳 定单质转变为其它形式的单质时，也有焓变。
如：C(石墨)
C(金刚石)
∆fHmӨ = 1.897kJ·mol−1
其它常见物质的稳定态为：
S
Sn H2、N2、O2、Cl2 Br2
《标准摩尔生成焓》
7
1. 化学反应的自发过程和熵变 （1）自发过程
熵判据：
但是，对于常温下，冰自动融化生成水的反应，焓变判据无法解释。说明在 判断反应方向时，除了反应焓变外，还有其他因素影响反应方向。通过深入 研究冰↔水转化反应,发现在冰的晶体中,H2O分子有规则地排列在一定的晶 格点上，是一种有序的状态，而在液态水中， H2O分子可以自由移动，既没 有确定的位置，也没有固定的距离，是一种无序的状态；
9
1.化学反应的自发过程和熵变 （1）自发过程
熵判据：
总之,体系的混乱度增大了。因此，自 发过程都有使体系的混乱度趋于最大 的趋势。这种以体系混乱度变化来判 断反应方向的依据，简称熵判据。
《标准摩尔生成焓》
10
1.化学反应的自发过程和熵变 （1）自发过程 （2）熵与化学反应的熵变
熵：
体系内组成物质的微观粒子运动的混乱程 度，在热力学中用熵(S)来表示。不同的 物质，不同的条件，其熵值不同。因此熵 是描述物质混乱度大小的物理量，是状态 函数。体系的混乱度越大，对应的熵值就 越大。
《标准摩尔生成焓》
8
1.化学反应的自发过程和熵变 （1）自发过程
熵判据：
盐类的溶解、固体的分解等也是如此。如 固体CaCO3的分解，生成CaO(s)和CO2(g)， 该变化过程中，不仅分子数增加，而且增 加了气体产物，气体相对于固体和液体来 说，分子运动更自由，分子间有更大的混 乱度。
《标准摩尔生成焓》
在条件变化时，自发过程和非自发过程可以发生转化。如CaCO3的分解反应， 在常温下为非自发过程，而在910 ℃时，该反应可以自发进行。在一定条件 下，自发过程能一直进行到其变化的最大程度，即化学平衡状态。
《标准摩尔生成焓》
6
1.化学反应的自发过程和熵变 （1）自发过程
焓变判据：
很多自发反应，其过程中都伴随有能量 放出，即有使物质体系能量降至最低的 趋势,如H2和O2化合生成水的过程。因此， 早在19世纪，人们就试图用反应的焓变 作为自发过程的判据，m 认为在恒温恒压 下， ∆rHӨ <0 时，过程能自发进行，反 之不能。
《标准摩尔生成焓》
14
熵值规律
③ 结构及分子量都相近时，结构复杂的 物质具有更大的熵值。
如：SmӨ(C2H5OH,g) = 282.6 J·mol−1·K−1； SmӨ(CH3OCH3,g) = 266.3J·mol−1·K−1；
④ 物质的熵值随温度的升高而增大，气 态物质的熵值随压力的增大而减小。 压力对液态、固态物质的熵影响很小， 可以忽略不计。
《标准摩尔生成焓》
15
吉布斯（Gibbs）自由能
（1）Gibbs自由能
G =H─TS
上式中，H、T、S均为状态函数， 所以G也为状态函数，上式称吉布斯 函数或吉布斯自由能。
《标准摩尔生成焓》
11
1.化学反应的自发过程和熵变 （1）自发过程 （2）熵与化学反应的熵变
熵：
标准压力下，在热力学温度为零度(0K)时， 任何纯物质的完整无损的纯净晶体的熵值
为零(S0Ө = 0，下标“0”表示在0K时)。
并以此为基础，可求得在其他温度下的熵 值(STӨ )。
《标准摩尔生成焓》
12
I2
正交硫 白锡
气态
《标准ห้องสมุดไป่ตู้尔生成焓》
液态
固态
3
焓和焓变
QP = H2−H1 = ∆H
即温度一定时，在恒压下只做体积功时，体系的化学反应热效应QP在数值上 等于体系的焓变∆H。
因此焓可以认为是物质的热含量，即物质内部可以转变为热的能量。在 热力学上规定：
∆H放热< 0, ∆H吸热> 0
《标准摩尔生成焓》
《标准摩尔生成焓》
13
熵值规律
① 物质的聚集状态不同，其熵值不同；同种物质， SmӨ(g) > SmӨ(l) > SmӨ(s)。
② 熵与物质分子量有关，分子结构相似而分子量又 相近的物质熵值相近，如：
SmӨ(CO) =197.9 J·mol −1·K−1， SmӨ(N2) =191.5 J·mol −1·K−1； 分子结构相似而分子量不同的物质，熵随分子 量增大而增大，如:HF、HCl、HBr、HI的SmӨ分 别 为 173.7 、 186.8 、 198.59 、 206.48 J·mol −1·K−1 。
标准摩尔生成焓∆fHmӨ
反应热效应一般可以通过实验测定得到，但有些复杂反应是难以控制的，因 此，有些物质的反应热效应就不易测准，例如，在恒温、恒压下碳不完全燃 烧生成CO的反应。
根据化学反应热效应的定义,反应热效应的大小与反应条件有关。为了比较和 汇集，一般采用标准状态下的标准摩尔反应焓变∆rHmӨ表示反应热效应的大 小。