第3章化學反應的方向、速率和限度(編輯修改稿)
2025-11-16 13:44 本頁面
【文章內容簡介】 : ①逆過程 ?G與正過程的 ?G數(shù)值相等，符號相反。 ②如果一個反應是多個反應的和，總反應的 ?rG? 等于各反應 ?G之總和。 二、判 斷一個反應進行的方向時，如果： ?rG0反應自發(fā)進行 ?rG0反應不自發(fā)進行 ?rG=0平衡狀態(tài) 當 ?rG0時 (產(chǎn)物的 G反應物的 G)該反應就自動向生成產(chǎn)物的方向進行，在反應中反應物不斷減小而產(chǎn)物不斷增加， G為廣度性質，當 G反應物 =G產(chǎn)物 即 ?rG=0時反應就不再朝一個方向進行了，這就是化學反應的限度，即化學平衡。 對于一個化學反應都有一個標準自由能變化值。如： aA+bB?dD+eE ?rG? =d?fG? D+e?fG? Ea?fG? Ab?fG? B 例：求反應 4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(l) 的 ?rG? ，并指出反應是否是自發(fā)的。 解：查表得 H2O的 ?fG? =237kJmol1 NO的 ?fG? =mol1 NH3的 ?fG? =mol1 O2的 ?fG? =0kJmol1 ?rG? =4 ()+6 (237)4 () =(kJmol1) 吉布斯自由能是狀態(tài)函數(shù)， ?rG只決定于始態(tài)和終態(tài)。而與過程無關，和焓一樣，同樣適用于蓋斯定律。 當溫度發(fā)生變化時 ?rH和 ?rS變化不很大，而 ?rG則變化較大。 如果反應物或產(chǎn)物不處在標準狀態(tài)下 ?rG的數(shù)值也與 ?rG? 不同。如： CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) T(K) 298 673 1073 1273 ?rG? (105Pa) +130 +71 +7 25 ?rG(103Pa) +119 +50 35 75 可看出在非標準狀態(tài)下， CaCO3可能在較低溫度下分解。 每一個過程都有其特定的 ?G、 ?H、 ?S。而對于化學反應來說， ?rG決定化學反應自發(fā)進行的方向； ?rH是化學反應時能量的變化； ?rS是化學反應時混亂度的變化。它們之間有什么聯(lián)系？ 吉布斯－亥姆霍茲二人各自獨立地證明了它們之間有如下關系： ?G=?HT?S 因 ?H和 ?S隨溫度的變化它們變化較小，在無機化學中可做近似處理。即 ?rG(T)=?rH(298K)T?rS(298K) 如在標準狀態(tài)下： ?rG? (T)=?rH? (298K)T?rS? (298K) ３ .２ .４ 化學反應限度的判據(jù) 由上面的 ?rG? (T)=?rH? (298K)T?rS? (298K)公式可得下列結果： 類型 ?H ?S ?G 反應的自發(fā)性 1 2 3 4 + + + + 永遠是 永遠是 + 受溫度影響 受溫度影響 永遠自發(fā) 永遠非自發(fā) 溫度低時自發(fā) 溫度高時自發(fā) 例：求標準狀態(tài)下 CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)的分解溫度 ? ?rH? (298K)=mol1 ?rS? (298K)=K1mol1 解 :由公式 ?rG? (T)=?rH? (298K)T?rS? (298K) 當 ?rG? (T)0時，分解反應即可發(fā)生。即： ?rH? (298K)T?rS? (298K)0 ?rH? (298K)T?rS? (298K) T1112K 答：溫度大于 1112K石灰石將分解。 ３ .３ 化學反應速率 ３ .３ .１ 化學反應速率的概念 一、反應速率的概念 １ . 化學反應速度 用單位時間內反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示的 :單位用 molL1s molL1min molL1h 1。 如 :某給定溫度下 ,在密閉容器中氮氣與氫氣反應生成氨 ,各物質變化濃度如下 : N2 + 3H2 ? 2NH3 起始 (mol/L) 0 3秒后濃度 (mol/L) 計算該反應速度。 (反應速度為正值 ) 解 : )sL( m 3)( 112??????Nv且存在著 : )sL( m 3)( 112??????Hv)sL( m 3)( 113??????NHv322
教學課件相關推薦
鄂ICP備17016276號-1