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1、 第五章 化学反应基本理论 化学反应所涉及的问题包括：反应判据：反应发生 与否的理论依据反应机理：反应是如 何进行的可能性现实性化学热力学化学动力学反应限度：生成多少 产物，有何规律反应速度：完成反应需 要多少时间，反应的快慢特点：1、基础是两个经验定律；2、结论具有统计意义：是讨论大量质点的平均行为，不涉及物质的微观结构和过程机理。局限性：不能讨论过程如何进行和进行的快慢；结论不能说明过程进行的机理和快慢。热力学简介它是研究能量转换过程中所遵循规律的一门学科。于19世纪中叶，蒸汽机的发明和应用，研究热和机械功之间的转换关系形 成，后来研究范围推广到各种能量之间的相互转换中。第一节 化学热力学
2、 1 基本概念 (1) 系统和环境 系统：划分为研究对象的这一部分物质( 或空间系统)。 环境 : 系统外与其密切相关的部分。敞开系统：与环 境有物质交换也有能 量交换；封闭系统：与环 境有能量交换无物质 交换；孤立系统：与环 境无物质、能量交换 。状态: 一定条件下系统存在的形式。体系不再随时间变化的情形（平衡态）, 一个系统的状态是由它的一系列物理量所确定的。状态函数: 描述体系状态性质的函数（物理量）如 P，V，T等。状态函数具有鲜明的特点: 状态一定，状态函数一定。 状态变化， 状态函数也随之而 变，且状态函数的变化值只与始态、终态有关，而与变化途径无关。（2） 状态和状态函数等温过程
3、: T=0（始态和终态温度相同)。 恒压过程: P=0（系统的压力始终恒定不变 ） 敞开容器中进行的反应，因系统受到相同的大气压。（3） 过程和途径过程：当系统的状态发生变化时，这种变化 称为过程。途径：完成这个过程的具体步骤称为途径。恒容过程: V=0（系统的体积始终恒定不变） 容积不变的密闭容器中进行的过程。（4） 热热（Q）和功（W）热：系统与环境之间由于存在温差而传递的 能量。热不是状态函数。系统吸热: Q 0系统放热: Q 0Q Q 00Q 0 0WW0 反应是非自发的，能逆向进行；G = 0 反应处于平衡状态。G受温度影响的几种情况：反应方向转变温度的估算 非标准状态下，反应的Gi
4、bbs公式为：r Gm= r Hm-T rSm如果忽略温度、压力对rHm， rSm 的影响，则 rGm rHm (298K) -T rSm (298K) 当rGm=0时（2）标标准摩尔生成Gibbs函数 标准摩尔生成Gibbs函数 化学反应的标准摩尔Gibbs函数为：在温度T K和标准态下，由稳定单质生成 1mol某物质的Gibbs函数变称为该物质的标准 摩尔生成Gibbs函数。表示为：单位： kJmol-1任意化学反应的标准摩尔Gibbs函数为可经查附表3由下式求得：例 已知298 K时 C2H5OH（l） C2H5OH（g）/(kJ mol -1) -277.6 -235.3/(Jmol-
5、1K-1) 161 282求： 在298 K和标准态下，C2H5OH (l) 能否自发地变成C2H5OH (g)？ 在373K和标准态下，C2H5OH (l)能否自发地变成C2H5OH (g)？ 估算乙醇的沸点。=(-235.3) -(-277.6)=42.3KJ mol -1解：=282 - 161=121 J mol-1K-1=42.329812110-3=6.24 KJ mol -10 298 K和标准态下，C2H5OH (l) 不能自发地变成C2H5OH (g)。 =42.3 - 37312110-3= -2.83 KJ mol -10373K和标准态下，C2H5OH（l）能自发地变成
6、C2H5OH（g）。 沸点时，气-液平衡沸点：练习：已知在标准状态下，反应N2(g)+2O2(g) 2NO2(g), =67.8 KJ mol -1 ，则NO2(g) 的标准生成焓为（ ）KJ mol -1 。A 67.8 B 33.9 C -33.9 D 67.8 B B练习: 根据fGm (NO,g)=86.5 kJ mol -1, fGm (NO2,g)=51.3 kJ mol 1 判断反应 (1) N2(g)+O2(g) = 2NO(g), (2) 2NO(g)+O2(g) = 2NO2(g)的自发性,结论正确的是( )。A (2)自发(1)不自发 B (1)和(2)都不自发C (1)自发(2)不自发 D (1)和(2)都自发 A A例: 推测下列过程中系统的S符号：(1) 水变成水蒸气；(2) 气体等温膨胀；(3) 苯与甲苯相溶；例: 不查表，预测下列反应的熵值是增加还是减少？（1）2CO（g）+O2（g）= 2CO2（g）（2）2O3（g）= 3O2（g）（3）2NH3（g）= N2（g）+3H2（g）
