基礎化學第二章化學熱力學基礎(專業版)

　　

【正文】 ( C O ,g, HHHSSS???????? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ?115K ) J m o l K??? ? ? K 時，反應的標準摩爾焓變和標準摩爾熵 變分別為： r m B f m , BBH v H? ? ?? 1 1 11120 J m o l 635 .09 k J m o l 393 .51 k J m o l178 .2 k J m o l? ? ??? ? ? ? ? ???r m B m , BBS v S?? ?1 1 1 1 1 1119 2 . 9 J m o l K 4 0 . 0 J m o l K 2 1 3 . 7 J m o l K1 6 0 . 8 J m o l K? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?溫度 T 時反應的標準摩爾吉布斯函數變為： 在溫度 T、標準狀態下， 時，反應 自發進行，故反應自發進行的溫度為： 在等溫、標準狀態下， CaCO3分解的最低溫度為 1108 K r m r m r m1 3 1 1( ) ( 2 9 8 . 1 5 K ) ( 2 9 8 . 1 5 K )1 7 8 . 2 k J m o l 1 6 0 . 8 1 0 k J m o l KG T H T ST? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?rm ( ) 0GT??13 1 11 7 8 . 2 k J m o l 1 1 0 8 K1 6 0 . 8 1 0 k J m o l KT?? ? ????? ? ?(8 3 5 C )三、非標準狀態下反應的摩爾吉布斯函數變的計算 ?在溫度 T 時： ?對于化學反應 ： ?其中 : J 稱為 反應商 。 分為以下四種情況進行討論： (1) 低溫時 , ,則 ,反應不能 自發進行；高溫時 , ,則 , 反應自發進行。 熱力學規定：在 0 K時，任何純物質的完整晶體（原子或分子只有一種排列形式的晶體）的熵為零。并認為在沒有外來能量干預的條件下，一切化學反應都朝著放出能量最多的方向進行。H ?? ? ? ?1c m 1 2 2 2 1 1( C H O ,s , 2 9 8 .1 5K ) 5 6 4 5 .5 k J m o lH ?? ? ? ?r m c m 6 1 2 6 c m 1 2 2 2 1 1c m 22 ( C H O , s ) ( C H O , s )( H O , l , 2 9 8 . 1 5 K )H H HH? ? ? ? ???1112 ( 2 8 2 0 . 9 k J m o l ) ( 5 6 4 5 . 5 k J m o l )3 . 7 k J m o l???? ? ? ? ? ? ???第三節 化學反應的方向 一、反應熱與化學反應方向 二、熵變與化學反應方向 三、吉布斯函數變與化學反應方向 水總是自發地從高處流向低處，直到水位相等為止。 （ 2） 注明反應的溫度和壓力 。 0 v? ? BBBd?defBBdnvBBnv? ???例 21 10mol N2和 20mol H2在合成塔混合后，經多次循環反應生成了 4mol NH3。 當系統由狀態 A變化到狀態 B時： △ U=UBUA （二）熱力學第一定律的數學表達式 系統的熱力學能改變是由于系統與環境之間進行熱和功傳遞的結果。 ? 熱力學中，物體間能量交換只有 熱 和 功 兩種形式。 ?② 狀態函數只取決體系現在的狀態。 第一節 熱力學第一定律 一、熱力學的一些基本概念 二、熱力學第一定律 三、焓 一、熱力學的一些基本概念 ? （一）系統、環境和相 ? 系統 ：人為劃定的熱力學研究對象。 （ 2） 封閉系統 ：系統與環境之間只有能量交換，沒有物質交換。（系統經歷一個過程，由始態變化到終態，可以采用多種不同的方式，通常把完成某一過程的具體方式稱為途徑。 ? 熱力學規定 ： 環境對系統做功， W＞ 0；系統對環境做功， W＜ 0。 ?由于焓是 狀態函數 ， 其改變量 Δ H 只取決于系統的始態和終態 ， 與實現變化的途徑無關 。 opop（ 3）溶液中的溶劑 A的標準狀態，為標準壓力 下，液態（或固態）的純物質 A 的狀態。 ?我們可利用已知反應熱的反應，通過蓋斯定律求得所需反應的反應熱。壓力的高低是判斷氣體流動方向的判據。 因此 ， 系統混亂度的增大是吸熱反應自發進行的推動力 。S ??? ? ?11m2 ( O ,g, 29 5K ) 20 4 J m ol K 。在書寫相應的化學方程式時，要使 vB＝＋ 1。 解 ： K 時，反應的摩爾吉布斯函數變為： ++ 2 NADH + H = NAD + H1rm 21 .8 3 kJ m olG ?? ? ? ?2 1 5 1( N A D H ) 1 .5 1 0 m o l L , ( H ) 3 .0 1 0 m o l L ,cc ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?31 2( N A D 4. 6 10 m ol L , ( H ) 1. 0 kPacp ??? ? ? ?＋ ）rmG? rmG??2r m r m[ ( N A D ) / ] [ ( H ) / ]ln[ ( N A D H ) / ] [ ( H ) / ]c c p pG G R Tc c c c???? ? ? ?? K 時，反應的生化標準摩爾吉布斯函數 變為： 1 3 1 132512 1 .8 3 k J m o l 8 .3 1 4 1 0 k J m o l K4 .6 1 0 ( 1 .0 / 1 0 0 )2 9 8 .1 5 K l n1 .5 1 0 3 .0 1 01 0 .3 6 k J m o l? ? ? ?????? ? ? ? ? ? ?????? ? ???7r m r m ( H ) l n 1 .0 1 0G G v RT? ? ?? ? ? ? ?1 3 1 17121. 83 kJ m ol 1 14 10 kJ m ol K298 .15 K l n 1018. 12 kJ m ol? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ???二、生物體內的耦合反應 在系統中發生的兩個化學反應，若其中一個反應的產物同時也是另一個反應的反應物或中間產物，則稱這兩個反應為 耦合反應 。 解 ：查表得： 32C a C O ( s) C a O( s ) C O ( g)??1f m 31fm1f m 211m311mm2( C a C O ,s , ) J m o l 。 H U P V??G U P V TS H TS? ? ? ? ??U、 H、 S、 G都是 狀態函數 。因此，對于同種物質，氣態的摩爾熵最大，而固態的摩爾熵最小。 ?③ 有一定的 限度 ，自發趨向平衡狀態。 解 ：查表得： ， 。 解 ：正庚烷的摩爾質量 M＝ g如 : H C C HHHHHC CHHHHH H+?化學反應通常在等壓條件下進行，所以反應熱一般指反應前后體系的 焓變 。 （一）熱力學能 ?熱力學能 也稱 內能 ，用符號 U 表示，它是系統內部能量的總和，包括系統內分子運動的動能、分子間相互作用的勢能和分子內各種粒子（原子、原子核、電子等）及其相互作用的能量等。 人體具有溫度調節系統，從而保持一定的體溫，因此在體內發生的生化反應可以認為是等溫過程。 （二）狀態和狀態函數 ?狀態 ：體系的物理、化學性質具有確定值，是體系各種宏觀性質的綜合表現。第二章化學熱力學基礎 第一節 熱力學第一定律 第二節 熱化學 第三節 化學反應